Zgura de fabricare a oțelului - o prezentare generală Subiecte ScienceDirect

Termeni asociați:

Cuptor de bază cu oxigen
Zgura de furnal
Cuptor cu arc electric
Furnal
Ciment de zgură pentru furnal
Zgura cuptorului
Producția de oțel
Zgura de otel
Procesul de fabricare a oțelului

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Îmbunătățirea proiectării proceselor în siderurgie

9.5.1 Zgura - amestecarea metalelor

În fabricarea oțelului, amestecul zgură-metal este un fenomen foarte frecvent și apare datorită forfecării la interfața zgură-metal cauzată de fluxul excesiv de oțel lichid. 37 Acest amestec duce la emulsificarea oțelului în zgură, ceea ce mărește suprafața interfațială totală și, în consecință, rata reacțiilor zgură-metal.

Factorii care afectează emulsificarea sunt grosimea stratului de zgură (sau volumul de zgură), viteza de curgere a lichidului și proprietățile fluidului precum vâscozitatea, densitatea și tensiunea interfațială. 37

9.6. Microfotografie a zonei de amestecare luată dintr-o oală cu agon.

Trebuie menționat faptul că proprietățile fizice ale metalului lichid și ale zgurii variază de-a lungul procesului. În consecință, comportamentul amestecului zgură-metal ar varia și el. În Fig. 9.7, sunt comparate imaginile cu raze X ale picăturilor de fier înconjurate de o zgură în procesul de sulfurare. 40 Schimbarea unghiului de contact datorită modificării conținutului de sulf din picătura de metal este bine evidențiată în figură. Prin urmare, cunoașterea variației proprietăților fizice în general și a tensiunii interfațiale în special ar fi esențială într-o proiectare de precizie a unui proces.

9.7. Imagini cu raze X ale picăturilor de fier înconjurate de o zgură în procesul de sulfurare.

Procese de reciclare

4.4.3.1 Generarea zgurilor

Zgurile de fier și de oțel sunt generate inevitabil ca un produs secundar din procesele de fier și de oțel. Componentele principale ale zgurii sunt CaO, SiO2, Al2O3, MgO și oxizi de fier, iar compozițiile zgurilor depind de proces. În cazul Japoniei, se produc în principal trei tipuri de zguri, și anume zgură BF, zgură BOF și zgură EAF, cantitate care este prezentată în Figura 4.4.11 [79], iar compozițiile tipice ale fiecărei zguri sunt rezumate în Tabelul 4.4. 2 [80]. Componenta principală a zgurii BF este SiO2 și Al2O3, provenind din minereul de fier sub formă de minerale gangue, iar CaO adăugat ca flux în timpul procesului de sinterizare. Pe de altă parte, zgura BOF conține în principal CaO adăugat ca agent de rafinare și SiO2 și oxizi de fier produși prin procesul de rafinare prin oxidare. Zgura EAF este clasificată în două tipuri, zgură de oxidare și zgură de reducere, care sunt produse în timpul rafinării oțelului și, respectiv, reducerii oxidului de fier în fier metalic.

Figura 4.4.11. Cantitatea de zguri generate anual de furnal, convertor și cuptor electric în Japonia [79].

Tabelul 4.4.2. Compoziții tipice de zgură de furnal, zgură BOF și zgură de cuptor cu arc electric (% în masă) [80]

CaOSiO2T.FeAl2O3MgO

Zgura furnalului	42.0	33,8	0,3	14.4	6.7
Zgură BOF	44.3	13.8	17.5	1.5	6.4
Zgura cuptorului cu arc electric (zgura de oxidare)	26.2	17.7	21.2	12.2	5.3
Zgura cuptorului cu arc electric (zgura de reducere)	51.0	27.0	1.5	9.0	7.0

Compozițiile de zgură ale constituenților antrenați din componentele gangue depind de compozițiile materiilor prime, în timp ce cele ale altor constituenți adăugați ca flux pentru procesele de rafinare sunt concepute pentru a maximiza performanțele sale de rafinare și, astfel, există o mare varietate de componente și compoziții de zgură. Se generează aproximativ 300 kg/tonă de fontă brută și 100 kg/tonă de oțel de zgură BF și zgură de fabricare a oțelului (zgură BOF sau EAF). În total, 24, 11 și 2,9 milioane de tone de zgură BF, BOF și EAF (FY2011) sunt produse în Japonia [79].

Procesul comun de tratare a zgurii în Japonia este prezentat în Figura 4.4.12 [81]. Aproximativ 80% [79] din zgura BF este stinsă prin pulverizare de apă, iar nisipul de zgură BF stins produs este utilizat în principal pentru resurse de ciment, beton și construcții civile. Restul este răcit prin răcirea aerului de câmp, iar zgura răcită lent este utilizată ca resursă pentru construcția drumurilor, agregate grosiere de beton și așa mai departe. Dimpotrivă, întrucât zgura de fabricare a oțelului conține picături de fier la mai multe procente în greutate, zgura nu poate fi stinsă prin stropirea cu apă. Prin urmare, zgura este tratată prin răcirea aerului de câmp și apoi zdrobită și filtrată. Picăturile de fier sunt recuperate prin separare magnetică și zgura rămasă este vândută în diverse scopuri, cum ar fi construcția civilă, ciment sau resurse de beton. Zgura BF este complet reciclată, în timp ce o mică parte din zgură de oțel nu poate fi utilizată din cauza eluării elementelor periculoase, cum ar fi metalele grele sau fluorul. Dezvoltarea de noi tehnologii pentru a utiliza astfel de zgură este o soluție importantă pentru a reduce cantitatea de zgură depozitată fără nici o utilizare.

Figura 4.4.12. Fluxul schematic al proceselor comune de tratare a zgurii în Japonia [81].

În ceea ce privește măsura de reducere a încărcăturii de mediu de către zguri generate de procesele de fabricare a fierului și de oțel, sunt luate în considerare următoarele două metode. Primul este reducerea cantității de zgură generată prin dezvoltarea unor procese extrem de eficiente. Zgurile metalurgice au fost concepute în principal pentru a crește capacitatea de rafinare în funcție de zgură până acum. Proiectele recente și proiectările de zgură se bazează nu numai pe îmbunătățirea capacității de rafinare, ci și pe reducerea sarcinii de mediu, cum ar fi scăderea cantității de zgură, întreruperea utilizării elementelor periculoase sau dezvoltarea procesului care generează reciclabile prin -produse (zguri). A doua măsură este dezvoltarea noii metode de utilizare a zgurii ca resursă. Metoda de utilizare a zgurilor de fier și de oțel ca resursă abundentă ar trebui dezvoltată prin crearea de noi funcții și valori suplimentare.