مقدمه:

فروسیلیسیم یکی از آمیژان های مورد مصرف در صنایع مختلف به خصوص صنایع متالوژی است و از این نظر اهمیت نسبتانسبتاً بالایی یافته است .

چگونگی کاربرد این ماده در صنعت ، تا حدود زیادی به نسبت ( آهن و سیلیسیم)    موجود در آن و همچنین ناخالصی های متعارف بستگی دارد .

فروسیلیسیم در صنایع متالوژی به عنوان عنصر آلیاژ های جوانه زا ، اکسیژن زدا و سیلیسیم تقریباتقریباً خالص ، در صنایع الکترونیکی به عنوان نیمه هادی ویسکو کننده به کار می رود.

تولید فروسیلیسیم دارای ارزش بالایی در صنعت ایران و کشور های جهان است . و شاید بعد از نفت در رده اولین محصولات صنعتی کشور باشد که ایران را در بازار های جهانی به صورت جدی مطرح می نماید.

این گفته زمانی عملی می گردد که راه حل های مناسبی در جهت تولید فروسیلیسیم ارائه گردد که از عوامل مهم که در تولید بهینه نقش دارند. چگونگی انجام فرآیند و نوع مواد معدنی مصرفی و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها و همچنین چگونگی انجام کنترل کیفیت فراگیر است. (4)

با نصب سامانه نشا ندهنده وضعیت زیست محیطی در شرکت فروسیلیس ایران در سمنان فعالیت این واحد از نظر وضعیت آلایندگی و کنترل آن تحت نظارت مستقیم کارشناسان محیط زیست این استان قرار گرفت .

این سیستم با هزینه   500 میلیون ریال برای اولین بار در استان سمنان نصب و را هاندازی شده و با این اقدام، فعالیتهای این واحد به صورت شبان هروزی در اداره کل محیط زیست این استان قابل کنترل و نظارت است .

مدیر این شرکت گفت: سامانه مذکور این امکان را برای کارشناسان محیط زیست فراهم ساخته تا ب هصورت مداوم و از طریق رایانه ، خروجی غبارگیر و گاز منواکسید تولیدی از کوره را ثبت و میزان آن را کنترل کنند.سامانه غبارسنج نوری و تجزی هگر گازنصب شده، میزان گاز اکسید کربن، منواکسید کربن و گرد و غبار ناشی از فعالیت این واحد را از طریق نمایشگر رایانه در محل اداره کل محیط زیست این استان در اختیار کارشناسان قرار م یدهد . مدیر شرکت فروسیلیس سمنان هدف از نصب این سامانه را ایجاد اعتماد و اطمینان در بین شهروندان و مسوولان برای در کنترل بودن فعالیت این واحد از نظر زیست محیطی اعلام کرد  .گرد و غبار ناشی از فعالیت این واحد تولیدی سالانه بین هشت تا   10 هزار تن است که با بازیافت آن، به مصرف صنایع بتن و ساختمان م یرسد  .معاون محیط انسانی ادار هکل حفاظت محیط زیست استان سمنان نیز با تایید این سامانه گفت: با نصب و را هاندازی این سامانه ه ماکنون وضعیت زیست محیطی این شرکت تحت نظارت و کنترل این ادار هکل قرار گرفته است .

شرکت فروسیلیس ایران در سمنان سالانه بیش از   25 هزار تن فروسیلیس که در صنعت ذو بآهن و ریخت هگری کاربرد دارد، تولید م یکند. (9)

مواد اولیه و سیستم توزین و شارژ ، تخلیه کوره ، آب خنک کننده در فرآیند تولید فرو سیلیسیم

مواد اولیه و سیستم توزین و شارژ ، تخلیه کوره ، آب خنک کننده در فرآیند تولید فرو سیلیسیم

فهرست مطالب

چکیده……………………………………………………………………………………………………………………….1

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………2

 فصل اول:کلیات……………………………………………………………………………3

فرآیند فروسیلیسیم…………………………………………………………………………………………………………4

1-1 ) اصول کلی ساخت فروسیلیسیم…………………………………………………………………………………….4

1-2)معیارهای فرآیند برای بهینه سازی تولید فروسیلیسیم…………………………………………………………….5

فصل دوم: کنترل فرآیند………………………………………………………………………..9

2-1 )کنترل مقدار کربن………………………………………………………………………………………………………10

2-2 )انتخاب مواد اولیه………………………………………………………………………………………………………11

2-3 )تغییرات مخلوط…………………………………………………………………………………………………………13

2-4 )کنترل ا نرژی مصرفی کوره……………………………………………………………………………………………13

 

فصل سوم:  مسیست توزین و شارژ ، تخلیه کوره ، آب خنک کننده……………………14

3-1 )سیستم توزین شارژ…………………………………………………………………………………………………..15

3-1-1)شارژ کردن کوره……………………………………………………………………………………………………..15

3-1-2)تصحیح مواد………………………………………………………………………………………………………….15

  • 2)تخلیه کوره…………………………………………………………………………………………………………..16

3-2-1)عملیات تخلیه…………………………………………………………………………………………………………16

3-2-2)موارد ایمنی………………………………………………………………………………………………………….16

3-3)آب خنک کننده………………………………………………………………………………………………………….17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل چهارم: مواد اولیه در فرآیند تولید فرو سیلیسیم……………………………………..19

4-1) مواد حامل سیلیسیم………………………………………………………………………………………………….20

4-2) مواد حامل آهن…………………………………………………………………………………………………………25

4-3) مواد حامل کربن(احیایی)……………………………………………………………………………………………….27

4-3-1) کک……………………………………………………………………………………………………………………..28

4-3-2) ذغال سنگ…………………………………………………………………………………………………………..29

4-3-3)ذغال چوب…………………………………………………………………………………………………………….32

4-4 )تراشه چوب………………………………………………………………………………………………………………33

4-5)خمیر الکترود…………………………………………………………………………………………………………….33

4-6)محصولات فرعی…………………………………………………………………………………………………………34

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………..36

نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………37 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………38

پیوست ها………………………………………………………………………………………………………………………..39

منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………………………………………..42

فهرست منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………42

سایت های اطلاع رسا نی ………………………………………………………………………………………………….42

جدول هاصفحه شرایط بهینه مواد………………………………………………………………………………………………7

جریان آب مورد نیاز برای هر مدار………………………………………………………………………………………………17

مهمترین پارامتر های سنگ سیلیس………………………………………………………………………………………….21

معادن سیلیس استان سمنان………………………………………………………………………………………………….23

معادن سیلیس نیمه قیمتی استان سمنان………………………………………………………………………………..25

معادن سنگ آهن استان سمنان……………………………………………………………………………………………….26

مشخصات کک مورد نیاز کارخانه………………………………………………………………………………………………..28

آنالیز شیمیایی خاکستر کک……………………………………………………………………………………………………28

مشخصات کک متالوژی ذوب آهن……………………………………………………………………………………………….28

آنالیز شیمیایی خاکستر کک متالوژی……………………………………………………………………………………………28 مشخصات کک گازی……………………………………………………………………………………………………………….28

آنالیز شیمیایی خاکستر کک گازی………………………………………………………………………………………………..29 مشخصات ذغال سنگ مصرفی کارخانه………………………………………………………………………………………..29

آنالیز شیمیایی خاکستر ذغال سنگ……………………………………………………………………………………………29

ذغال سنگ مصرفی از آغاز راه اندازی…………………………………………………………………………………………..29

آنالیز مواد کربنی ذغال سنگ کارکاوان………………………………………………………………………………………….30

آنالیز مواد کربنی ذغال سنگ همراه تولید…………………………………………………………………………………….30

آنالیز مواد کربنی ذغال سنگ وطنی……………………………………………………………………………………………..31

معادن ذغال سنگ استان سمنان………………………………………………………………………………………………..32 مشخصات فیزیکی و شیمیایی ذغال چوب……………………………………………………………………………………….33

آنالیز شیمیایی خاکستر ذغال چوب………………………………………………………………………………………………33

نتایج تجزیه شیمیایی میکرو سیلیس……………………………………………………………………………………………35

جدول عملکرد کوره……………………………………………………………………………………………………………..40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

رابطه بین نرخ کربن ثابت وبازیابی سیلیسیم………………………………………………………………………………….10

تولید فروسیلیسیم در سال های (1386-1380)……………………………………………………………………………….40

کارکرد کوره در سال های (1386-1380)…………………………………………………………………………………………41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فروسیلیسم………………………………………………………………………………………………………………………….5

دیاگرام شماتیک تولید فروسیلیسیم در کوره……………………………………………………………………………………..6

سیلو تغذیه و لوله شارژ…………………………………………………………………………………………………………..15  فلوشیت فروسیلیس……………………………………………………………………………………………………………….18

سنگ سیلیس………………………………………………………………………………………………………………………23

سنگ سیلیس نیمه قیمتی………………………………………………………………………………………………………..24

سنگ آهن……………………………………………………………………………………………………………………………26

ذغال سنگ………………………………………………………………………………………………………………………….31 فروسیلیس…………………………………………………………………………………………………………………………..41

فصل اول

فرآیند فروسیلیسیم

1-1)اصول کلی ساخت فروسیلیسیم(2)

شکل یک واکنشهای کلی برای این فرآیند را نشان می دهد.از واکنشهای فرعی که وجود داشته ، و تاثیرات آنها ، روی عملیات و راندمان کوره صرف نظر می گردد. در درجه حرارت تقریبی : 1500 درجه سانتی گراد ،  فقط یک پیش گرم نمودن مخلوط انجام می گیرد.

در درجه حرارت های بالای 1500 درجه سانتی گراد ، شرایط ترمودینامیکی ، برای شکل گیری sic وجود دارد و فرآیند به حالات سینیتیکی  از قبیل اکتیویته،اندازه و مخلوط تشکیل دهنده های واکنش زمانی که شکل گیری sic به طور واقعی شروع می شود،بستگی پیدا می کند

تشکیل sic بر طبق واکنش ذیل صورت می گیرد:

 

Sio₂+3c                      Sic+2co                                      (1-1 )

واکنش (1) به صورت تئوری تا مصرف کامل کربن ادامه خواهد یافت. با افزایش مجدد درجه حرارت sic تولید شده با sio2 بر طبق واکنش (2) ترکیب خواهد شد:

2sio₂+sic            3sio+co

محصولات تولید شده با  sic  بسیار فعال ، ترکیب شده و  sio تولید خواهد شد .

این بدان معنی است که در جریان احیای ترمیک کوارتز به وسیله کربن sio تولید خواهد شد. زمانی که درجه حرارت به حدود 1820 درجه سانتی گراد برسد شرایط

ترمودینامیکی برای تولیدsi بر اساس واکنش (3 ) به دست می آید:

sio₂+2sic            3si+2co                                                ( 3-1)

آگاهی از رفتار فرآیند و محاسبه صحیح نسبت های مخلوط ،منجر به مصرف کامل sic وsio2 باقی مانده می شود . هر دو واکنش (2) و (3) واکنشهای تجزیه ای می باشندکه با واکنش کلی (4) بیان  میگردد:

2sio₂+2sic          si+ 4 sio+2co                                         (4-1)

Si  تولید شده به صورت FeSi بارریزی می گردد Sio ناپایدار بهFeSi تولید شده فشار وارد می کند تا همراه co راهی به بالا پیدا کند.

بخش کمی از sio تا درجه حرارت تقریبی 1500 درجه سانتی گراد در سطح فعال عوامل احیاءکننده بر طبق معدله ( 5) واکنش می دهد:

2c+sio            co+sic                                                         (5-1)

با پوشیده شدن لایه سطحی توسط Sic سرعت واکنش فوق کاهش می یابد.قسمت عمده sio باقی مانده به طور مستقل باco بر طبق واکنشهای (6)و(7)ترکیب می شود:

sio+co            sio₂+c                                                       (6-1)

3sio+co           2sio₂+sic                                                 (7-1)

بخش دیگری از sio نیز بر طبق واکنش(8) تجزیه می شود:

2sio            si + sio₂                                                               (8-1)

بقیه sio نیز به همراه گاز های خروجی مخلوط را ترک می کند

1-2 )معیارهای فرآیند برا ی بهینه سازی تولید فروسیلیسیم (2)

برای دستیابی به راندمان بالا در کوره،بایستی واکنشهای اصلی که قبلا توضیح داده شد به طور کامل انجام شوند واکنشهای اصلی در بستر مواد درون منطقه واکنش عبارتند از :

  • شکل گیری sic
  • تجزیه sic
  • کندانس شدن sio

شکل (2) توزیع،درجه حرارت مواد در محفظه کوره را نشان میدهد. توزیع درجه حرارت شبیه حالتی است که در یک کوره سرد شده مشاهده می گردد

امکان محاسبه مجدد توزیع درجه حرارت از راه ترکیب شیمیایی مواد در لایه های مختلف وجود دارد .در شکل مناطق شکل گیری و تجزیه sic  نشان داده شده است .در حالت پایدار کوره،جلوگیری از بهم خوردن توزیع مناسب درجه حرارت از اهمیت  زیادی بر خوردار است . این بدان معنی است که sic تولید شده باید در مدت بسیار کمی بعد از تولید مصرف شده تا از تشکیل sic پایدار جلوگیری شود.

Sio و   co تولید شده در بستر مواد به سمت بالا حرکت خواهند کرد. این امر بسیار مهم است که sio تولید شده در بستر مواد به منظور کامل شدن واکنشهای کربن (5) و واکنشهای کندانس شدن 6و7و8 کاملا حبس شود .واکنشهای کندانس شدن اثر قابل ملاحظه ای در بالا بردن راندمان عملیات دارا می باشند.

برای دستیابی به فرآیند پیوسته تولید و تجزیه sic و محبوس نمودن sio در بستر مواد باید به نکات ذیل توجه کرد :

الف)مواد اولیه

-ابعاد دقیق و مناسب کوره و در دسترس بودن وسایل

-انتخاب مناسب دانه بندی و مخلوط سازی مناسب مواد  ب)حالات کارکرد

  • مخلوط سازی سریع و موثر
  • پایداری توزیع مناسب درجه حرارت

تداخل مناسب مناطق واکنش برای رسیدن به یک تعادل در سرعت تولید و عملیات مخلوط کردن اهمیت زیادی داشته و از شکل گیری sic  پایدار جلوگیری می کند.

اختلاط مواد،دانه بندی و اختلاط اجزاء مخلوط بسیار مهم است .

شرایط بهینه را می توان به صورت زیر خلاصه کرد :

جدول شماره (1):شرایط بهینه مواد:(2)

 

                       ابعاد                     ماده
100-15میلیمتر

15 ≤ ماکزیمم 5%

                   کوارتز
20-6میلیمتر

6 ≤ ماکزیمم 5%

                    کک
20-6میلیمتر

6 ≤ ماکزیمم 5%

              ذغال سنگ
15-6 میلیمتر              سنگ آهن
60-40میلیمتر              تراشه چوب

نکته مهم در عملکرد موثر کوره،توزیع مناسب و سرعت بالای عملیات مخلوط کردن می باشد که مزایای زیر را دارد :

  • مقاومت الکتریکی بالاتر سیستم
  • نفوذ عمیق تر الکترود با تمرکز بالا تر انرژی در کف کوره
  • زمان کمتر برای شکل گیری و تجزیه sic
  • لایه ضخیم تری از مخلوط سرد در بالاترین قسمت کوره تشکیل می گردد

مدت زمان کوتاه تر برای تشکیل و تجزیه sic ،مایل به تشکیل sic پایدار را کاهش می هد و بنابراین زمان فاکتور مهمی برای کارکرد طولانی کوره بدون انباشت sic روی دیواره های جانبی و کف کوره می باشد.لایه ضخیم تر مخلوط سرد در بالاترین قسمت کوره،شرایط مناسبی را برای خیس کردن sio در بستر مواد فراهم کرده ودر نتیجه منجر به بازیابی بالای si  می گردد.

نهایتا ، مهم ترین فاکتور برای کار مناسب و پایدار کوره حفظ یک توزیع ثابت درجه حرارت در بستر مواد می باشد .اگر این توزیعً درجه حرارت از بین رود کار کوره جداجداً بهم می خورد . ازجنبه کار بردی ،توزیع درجه حرارت در بستر مواد توسط عوامل زیر تحت تاثیر قرار می گیرد:

  • حرکت خیلی زیاد الکترود
  • انباشتگی زیاد مواد
  • چرخش سریع

حرکت الکترود به وسیله دانه بندی مناسب ،مخلوط یکنواخت،شارژ نمودن و بار گیری مناسب کنترل می شود.

انباشتگی مواد می تواند منجر به کارکرد ناپایدار کوره گردد. از فشار دادن بازوی تامین مواد اولیه در داخل مخلوط باید اکیدًاً خودداری نمود.با فشار دادن بازوی تامین مواد اولیه به عمق بستر مواد،تشکیل و تجزیهsic             دچار اختلال می گردداین امر می تواند با عث انتقال توزیع در جه حرارت به محدوده بالاتر گردد،و در نتیجه sic تولید شده و میزان ₂sio   باقی مانده به طرف حفره گازهای داغ زیر الکترود  رانده شده و ذوب می گردد و در نتیجه sic  برای واکنش دادن بوجود نخواهد آمد.که خود منجر به افزایش تولید سر باره و انباشته شدن sic واکنش نداده خواهد شد .

برای آنکه توزیع حرارتی به حالت پایدار خود باز گردد مدت زمانی طول خواهد کشید روش صحیح عملکرد روی سطح ،فقط پخش مخلوط در بالای سطح مقطع عرضی و راندن مخلوط اضافی به داخل ناحیه ای که دمنده ها عمل می کنند ، می باشد.

فاکتور دیگری که توزیع درجه حرارت را تحت تاثیر قرار می دهد چرخش است.

چرخش جداره کوره،در دستیابی به یک سرعت عملکرد ثابت در بالای سطح مقطع کوره،کمک می نماید.و در نتیجه از انباشته شدن sic تشکیل شده پایدار در منطقه مرده جلو گیری می کند.

این موارد به ویژه موقعی که کیفیت مواد اولیه از نظر ناخالصی ها و فعالیت.

شیمیایی  کم باشند به کار گرفته می شود.از طرف دیگر وقتی چرخش خیلی سریع باشد با توجه به توزیع درجه حرارت مشکلاتی را به وجود  می آورد .بنابراین این چرخش باید به ترتیبی که توزیع درجه حرارت از سرعت چرخش تبعیت می کند انجام گردد.

با در نظر گرفتن مواد اولیه شارژ شده، سرعت چرخش باید بین 5 تا 8 روز در هر چرخش باشد.

مواد اولیه و سیستم توزین و شارژ ، تخلیه کوره ، آب خنک کننده در فرآیند تولید فرو سیلیسیم

مواد اولیه و سیستم توزین و شارژ ، تخلیه کوره ، آب خنک کننده در فرآیند تولید فرو سیلیسیم

فصل دوم

کنترل فرآیند

2-1) کنترل مقدار کربن (2)

فرآیند تولید فروسیلیسیم ، بر اساس واکنش های شیمیایی توضیح داده شده می باشد.

بر اساس واکنش منتجه ، به طور تئوریک برای احیای 1000 کیلو گرم سیلیسیم به 400 کیلو گرم کربن احتیاج داریم در نمودار (1) نسبت بازیابی si و نرخ کربن ثابت مورد نیاز نشان داده شده است.

این موضوع به سادگی آنچه که در شکل گفته شد نخواهد بود زیرا: بازیابی si فقط 80 تا 85 درصد بوده و  باقی مانده ₂sio تبدیل به sio می شود مقادیر مختلفی از نا خالصی ها احیاء خواهند شد.

تعیین مقدار دقیق کربن مورد نیاز که در  واکنش با ترکیب سیلیسیم می تواند موثر باشد کاری بسیار دشوار است .

بنابراین ، کمبود یا افزایش کربن به آسانی روی می دهد.و به همین دلیل مواد اولیه ، شارژ و کارکرد کوره بایستی به دقت کنترل شود.تجربه نشان داده است که مقدار کربن مورد نیاز در مخلوط معمولامعمولاً بین 92 تا 96 درصد است و همچنین به نحوه کار و ظرفیت کوره نیز بستگی دارد .

افزایش مقدار کربن ، در منطقه واکنش جمع شده ، و به علت بالا رفتن هدایت الکتریکی باعث بالا آمدن الکترود می شود.

در چنین شرایطی، کاربید سیلیسیم کافی نیز که در کف کوره تولید شده تمایل به چسبیدن به هم را خواهند داشت.

عوامل نشان دهنده کربن اضافی عبارتند از :

  • نفوذ کم الکترود
  • ولتاژ پایین حمام
  • عملکرد گرم ونامناسب کوره در حداکثر ظرفیت بار
  • شعله کاملاکاملاً داغ و سفید در بالای سطح بار
  • سوخت رسانی متناوب و شل کردن بار لازم است .
  • بار خیلی داغ هنگام تخلیه در مقادیر تولید سریعاسریعاً خارج می شود.
  • مقدار بالای ناخالصی ها در فلز
  • افزایش تلفات سیلیسیم از طریق تبخیر

در این شرایط افزودن موضعی شارژی که تحت کربن قرار گرفته کمک موثری خواهد بود.این روش به همان اندازه که در شرایط بحرانی، استفاده از کوارتز خالص همراه با کاهش ولتاژ موثر است ، عمل می کند. به هر حال نکته مهم بازگشت شارژ به شرایط صحیح می باشد .

کمبود کربن ، تاثیر زیادی بر احیای کامل سیلیس خواهد داشت. و در منطقه واکنش عمل باعث افزایش سیلیس غیر هادی نظیر کوارتز و سرباره خواهد شد.در نتیجه الکترود پایین تر از حد لازم برای شارژ قرار خواهد گرفت .

کمبود کربن با توجه به تاثیر آن بر روی کوره به اندازه افزایش کربن خطرناک نبوده و آسان بر طرف می گردد. عوامل نشان دهنده آن عبارتند از:

  • عمق نفوذ الکترود
  • ولتاژ بالای حمام در حالی که حداکثر بار را دارا است.
  • ایجاد سرباره در اطراف الکترود
  • ایجاد قشر سخت در سطح
  • ایجاد سرباره در مجرای تخلیه مذاب
  • مذاب خروجی نسبتا سرد و کم
  • افزایش مصرف الکتروًد
  • چسبیدن بار به الکترود
  • گیر یا منجمد شدن مذاب در منطقه واکنش
  • خارج شدن کمتر شعله از سطح بار و رنگی بودن آن
  • تمایل به حرکت بیشتر الکترود ها به سمت پایین در طی بارگیری

در حقیقت برای تعیین اینکه چه حالتی وجود دارد ،زمانی که تعدادی از نشانه ها مشخص شد رفتار کوره را  به دقت بررسی کرده تا مطمئن شویم که چه عملی در حال انجام است .یکنواختی مخلوط شارژ برای عملکرد خوب کوره ، یک ضرورت می باشد . اهمیت نتایج جدایش شارژ با توجه به هدایت بار ، نفوذ الکترودها ، پایداری عملکرد کوره ، و منجمد شدن در منطقه واکنش ، به اندازه کافی مشخص می باشد.

نفوذ خوب الکترود در بار نیز از اهمیت زیادی بر خوردار است . تجربه نشان داده است که فاصله بین کف آتشدان و نوک الکترود باید حدودًاً بین 6/0 تا 8/0 قطر الکترود باشد. بنابراین تغییراتی در نفوذ الکترود ، عملکرد کوره و یا کیفیت مواد اولیه مشاهده شد. که بایستی این موارد بر طرف گردد.

2-2)انتخاب مواد اولیه

یک بار متعادل تاثیر زیادی در راندمان کوره دارد. فاکتور بحرانی برای مواد اولیه (کوارتز و عوامل احیاء کننده ) داشتن ظرفیت انرژی کم می باشد که از طریق انتخاب درست مخلوط ، با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی مواد و اعمال نظارت دقیق به دست می آید.

مقدار و اندازه اجزاء تشکیل دهنده بار باید دقیقادقیقاً موازنه و متعادل گشته تا بهترین حالت کاری کوره به دست آید .

ویژگی های مواد اولیه از نقطه نظر شیمیایی عبارتند از:

  • خلوص بالا با توجه به خصوصیات و ویژگی های تجارتی
  • یکنواختی ترکیبات شیمیایی
  • قابلیت بالای واکنش مواد احیاء کننده با سیلیس

ناخالصی های  مختلف ، مانند کلسیم و مقدار معینی آلومینیم را می توان به وسیله عملیات بعدی رفع نمود.

اگر ناخالصی تا یک حد معینی برسد ، هزینه های عملیات بعدی افزایش یافته و کارکرد کوره نامناسب خواهد شد ،زیرا مقدار سر باره زیاد شده و تشکیل قشر چسبنده در کوره را می دهد .

ویژگی های فیزیکی مواد اولیه عبارتند از :

  • دسته بندی خوب ، دانه بندی ، اجزاء شارژ به طور مجزا
  • پایداری حرارتی بالای کوارتز
  • بالاترین حد مقاومت الکتریکی بار

دسته بندی موثر اجزا شارژ ، توزیع جریان گاز مناسبی را در بالای سطح مقطع کوره به وجود می آورد . در حقیقت این عمل شرایط واکنش را بهبود می بخشد. همچنین گرم کردن بار به وسیله  گاز های داغ احیاء کننده و  بالا رونده  ناشی از واکنش باعث بهبود بار می گردد.

گاز sio می تواند خیلی آسانتر و در زمان طولانی تر در سطح فعال احیاء کننده ،  واکنش دهد . این واکنش عبارت است از:

Sio+2c       sic+co  (1-2)

به علاوه قسمت بیشتر مونو اکسید سیلیسیم در بار به وسیله واکنش مناسب زیر کم و زیاد می شود:

Sio       sio₂+si    (2-2)

یکی از مزایای دسته بندی بار بدون مواد ریز اضافی ، کاهش تمایل به جدایش می باشد .

کلیه این اثرات مناسب ، ناشی از دسته بندی خوب و پایداری حرارتی بالای مواد اولیه بوده که باعث دستیابی به حداکثر بهره  و حداقل انرژی مورد نیاز در واحد تولید فرو سیلیسیم می گردد.

نیاز به بالاترین حد مقاومت الکتریکی کل بار ، به منظور پایین قرار گرفتن الکترودها ، بهبود توزیع انرژی در کوره و ، بهبود بهره برداری از ظرفیت بار الکترود ها می باشد. در حقیقت، افزایش عمق غوطه وری الکترود و بهبود توزیع انرژی در کوره ، بهره برداری از مواد اولیه را افزایش می دهد.

افزایش بهره برداری از ظرفیت بار الکترود ها، معمولا به افزایش تولید و در نتیجه افزایش ولتاژ منتهی می گردد. مزیت دیگر بالا بودن مقاومت بار ، بهبود فاکتور توان الکتریکًی می باشد. معموًلاً در این حالت بهترین بهره برداری از  انرژی را خواهیم داشت.(کاهش هزینه انرژی) و اگر سیستم های کمکی برای توان الکتریکی فعال در نظر گرفته بشود هزینه های سرمایه گذاری کاهش  می یابد.

عوامل احیاء کننده و یا ترکیبات آنها تاثیر زیادی بر کنترل کوره دارند.تشکیل ترکیبات عوامل احیاء کننده مختلف محتمل و گاهی لازم می باشند.لازم نه فقط برای بهینه کردن اقتصادی فرآیند ، بلکه برای آنکه این ترکیبات عاملی برای کنترل عملیات کوره می باشند.

2-3)تغییرات مخلوط

نسبت کوارتز به سنگ معدن آهن و یکی از مواد احیاء کننده در مخلوط شارژ باید ثابت  نگه داشته شود. تغییر در میزان کربن دهی مخلوط ، به وسیله تعدیل مقدار مواد احیاء کننده دیگر صورت می گیرد .( البته این تغییرات در هر شیفت  بیش از 10 کیلو گرم به تن نمی باشد)  تنظیم شارژ ممکن است به وسیله افزایش مستقیم مواد اصلاح کننده به کوره صورت گیرد.

2-4)کنترل انرژی مصرفی کوره

توان مصرف شده به وسیله ترانسفورماتور ها از دو جزء توان فعال و توان غیر فعال تشکیل شده است. توان فعال، توانی است که مستقیماً در تولید FeSi (فرو سیلیس)  به وسیله گرمای مقاومتی مواد در منطقه واکنش مصرف  می شود. و در این حالت ورودی به کوره اساسااساساً به وسیله ولتاژ ثانویه کنترل    می گردد.

توان غیر فعال : توانی است که در قسمت های مختلف سیستم تلف می شود و  تا اندازه زیادی به وسیله جریان الکترود تعیین می شود . بدان معنی که، وضعیت الکترود در کوره برای ولتاژ معمولی می باشد .

راندمان کارکرد به وسیله فاکتور توان که به صورت زیر تعریف شده است نشان داده می شود : فاکتور توان =cosØ =MW/ MVA

بنابراین می توان مشاهده کرد که با فاکتور توان بالاتر عملکرد سودمندتر می باشد

بهترین شرایط کاری ، به ویژه در مورد رعایت مسائل تخلیه بار، فقط به کارکرد کوره در ظرفیت اسمی و یا نزدیک به آن امکان پذیر است. وقتی کوره ای برای پریود های کمتر از 60% بار اسمی به کار گرفته شود . عملیات تخلیه بار مشکل خواهد بود. (2)


مقطع : کارشناسی ارشد

دانلود بخشی از روشهای افزايش عمر ساختمانهای عمومی و تاثير آن در صرفه جويی اقتصاد ملی ﴿ با طراحی نمونه موردی در تهران﴾