YÜKSEK FIRINLARDA EMPÜRİTE ATOMLARI Yüksek f ırın 20-30 m yüksekliğinde içi ateĢe ve ergiyen maddelerin etkilerine dayanabilen,
tuğlalarla örülmüĢ ve tersine kapatılmıĢ iki kesik koni Ģekline benzeyen fı rın olarak tarif edilebileceği gibi, üst kı smında oksitli cevher, flaks malzeme ve kok Ģarj edilen refrakter tuğlalı basınç odası Ģeklinde de tanımlanabilir. Fırına yüklenen malzeme yukar ıdan aĢağıya indikçe ısı nedeniyle genleĢeceğinden, fırın
gövdesi aĢağıya geniĢleyecek Ģekilde yapı lmıĢtır. Yüksek f ırınların iç hacmi genellikle 250-850 M 3 arasında bulunmaktad ır. Ortalama olarak 1 M3 f ırın hacmi için 24 saatte 0.5-1.4 ton ham demir elde edilmektedir. 1ton ham demir elde etmek için,ortalama 450-650 Kg civar ında kok ilave etmek gerekmektedir. 1 ton kokun yanmas ı için ocağa verilen hava yaklaĢık 3000 M 3 'tür(SavaĢkan 1999).
ġekil 2.1 Yüksek f ırının Ģematik resmi ve yüksek fı rında meydana gelen önemli kimyasal reaksiyonlar(SavaĢkan 1999).
Yüksek Fırındaki Reaksiyonlar ve Ergime: Yüksek f ırına demir oksit halinde giren cevher, yüksek ısı karĢısında oksijen ve demire ayrıĢarak oksijeni karbonla birleĢip CO ve CO 2 gazı halinde yukar ı yükselir. Demir de erimiĢ olarak altta toplan ır. Yüksek f ırında redüksiyonun tam olabilmesi, yani cevherdeki oksijenin tamamının ayrılabilmesi için, ocağa gerekli olan miktardan fazla karbon ilave edilir. Bu Ģekilde arta kalan bir k ısım karbonda erimiĢ haldeki madene karıĢır. Fırına alttan giren hava ve ocak içinde ayr ıĢan gazlar yukarı yükseldikçe reaksiyon
değiĢtiğinden, fırın içindeki reaksiyon sahalar ını da alttan yukar ı doğru ayırmak daha uygun olacaktır.
Ergime Sahası: Fırın alt hava püskürtme deliklerinden giren s ıcak havan ın yardımı ile yanan karbonun ısısı
aĢağı ininceye kadar redüksiyon ile (Fe) demir ve demir karbürü (Fe 3C) haline geçen madeni ve cevherden ayr ıĢarak katık malzeme ile birleĢen kalsiyum silikatı (2CaO.Si02) eriterek akar hale
getirir.Erimenin olduğu bu kı sma, ergime sahas ı adı verilir. Fırındaki kok kömürü, hava püskürtme tüyerlerinden giren s ıcak havan ın oksijeni ile birleĢerek bütün karbonu yakarak
karbondioksit oluĢturur.Biraz yükselen CO 2 gazı tekrar kızgın koka rastlayacağından onun karbonunu al ıp karbonmonoksit (CO) haline geçer. Alttan yukar ı yükselmeye çal ıĢan bu (CO) karbonmonoksit gaz ı demir cevheri içindeki demir oksidin redüksiyonunu sağlar. Bu kı smın sıcaklığı ortalama 1700°C' d ır(Yeniçeri 1991).
Karbon alma sahası: Redüksiyon sahas ında cevherin ayr ıĢması ile oluĢan demirin bir kı smı bu safhada aĢağıdan yukarı yükselen CO gaz ı ile birleĢerek 2CO+3Fe=FesC+CO2 demır karbür (Fe3C) haline geçer ve birleĢme denkleminde de görüldüğü gibi CO gazı ayrıĢır.Demirin karbon ile birleĢmesinden dolayı bu sahaya da karbon alma sahas ı adı verilir.Karbon alma sahas ının ortalama ısı derecesi 1200 °C'd ır.
Redüksiyon Sahası: Yukarıdan aĢağı ısınarak redüksiyon sahas ına giren cevher, reaksiyona geçer.Is ı derecesi 500-900 0C olan bu bölgedeki reaksiyonu Ģu denklemler ile ifade etmek mümkündür: CO2 + C = 2CO
CO + 3 Fe 203 = 2Fes04 + CO 2 CO + Fe3O4 = 3FeO + CO2 CO +FeO=Fe+CO2
Redüksiyon sahas ında cevherden CO vas ıtası ile ayrıĢan demir, katı haldedir. Yukar ıda
bahsedildiği gibi, karbon alma sahasından geçip erime sahas ına girdikten sonra oradaki yüksek ısı derecesi ile akar hale gelir.Yukar ıdaki denklemde ayr ıĢan CO2 gazlar ı, üst tabakadaki kömürlerin arasından geçerken tekrar C alarak,karbonmonoksit gaz ı haline geçer. CO2 + C = 2 CO
Ocağa verilen kireçtaĢı da bu sahan ın ısısı ile yanmıĢ kireç (CaO) ve CO2 karbondioksit gaz ına ayrıĢır.Bununla birlikte cevherle beraber bulunan silis (SĠO2 ), bu sahada ayr ıĢan demirle beraber o da serbest kal ıp CaO ile birleĢerek aĢağı iner. CaC03 = Ca 0+ CO2
Isınma Sahası: Isı derecesi 200-500 oC arasında olan bu sahada, aĢağıdan sıcak halde yükselen CO, C02 ve havanın azot gazı ile ocağa doldurulan cevher, kömür ve kat ık malzeme ile birlikte ısınma devresi geçirir(Yeniçeri,1991).
YÜKSEK FIRINLARA ŞARJ EDİLECEK CEVHERLERDE ARANAN ÖZELLİKLER VE VERİME OLAN ETKİLERİ: Yüksek Fırın iĢletmeciliğinin geliĢtirilmesinde üretim hızı, üretim verimi, ürün kalitesi ve ekonomiklik gibi önemli özellikler, kullan ılan hammaddelerle yak ından ilgilidir.Demir cevherlerinin yüksek f ırınlarda kullan ılabilir olmaları cevherlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile saptanmaktad ır.
Fiziksel Özellikler: Tane Büyüklüğü: Yüksek f ırına Ģarj edilecek malzemelerin boyutları kok kullanım oranının düĢürülmesinde ve verimin arttırılmasında önemli rol oynamaktad ır. ġarj malzemesinin boyutlarının farklılığı ne kadar az olursa, f ırın ısısının artmasında ve Ģarj malzemesinin içerisindeki gaz geçirgenliğini hızlandırmasında en yüksek verimi sağlar. ġarj malzemesinin içerisindeki ince boyutlu taneciklerin artmas ı yüksek f ırın gaz geçirgenliğini düĢürmekte, fı rın baca gazlar ına toz kayıplarını artırmakta ve üretimi olumsuz yönde etkilemektedir. Ayr ıca ebatlar ın belirli
boyuttan daha büyük olmas ı halinde cevher kitlesinin tamam ı redüklenme imkan ı bulmadan
curufa geçeceği için curuf içerisindeki demir kayıpları artacaktır. Belirli limitler içerisinde kalmak kayd ı ile parça demir cevherinin ortalama boyutu küçüldükçe, özgül yüzey alan ı, dolayısıyla katı /gaz temas yüzeyi artmakta ve indirgenmesi
kolaylaĢmaktadır. Bu bakımdan heri iki etkenin optimal parça demir cevherleri için 20-50 mm üst sınır, 5-10 mm de alt s ınır olarak kabul edilmektedir(Erol,1995). Dünyada bir çok ülkede yapılan deneyler sonucunda yüksek f ırına Ģarj edilecek demir cevheri ebatlar ı
aĢağıdaki Ģekilde olduğu gibi saptanm ıĢtır.
Çizelge 3.1 Demir cevheri boyutları ĠNÇ
Cm
PELET
3/16-3/4
0,476-1,9 Cm
SĠNTER
3/16-11/4
0,476-3,17 Cm
3/8-11/4
0,95-3,17 Cm
PARÇA CEVHER
Sonuç olarak ; homojen olmayan farkl ı fiziksel boyutlardaki malzeme Ģarjı sonucunda, gaz akıĢında düzensizlikler meydana gelir. Bu düzensizlik üretim kay ıplarına, kok kullan ım oranının yükselmesine ve pik kalitesinin bozulmas ına sebep olur.
Mineralojik Özellikler Genel olarak demir cevherlerinin mineral cinslerine göre redüklenme kabiliyetleri en kolay olandan en gü ç olana doğru sıralanacak olursa limonit,hematit,gotit,pelet,sinter,manyetit
olduğu görülmektedir. 1.2. Cevherin Porozitesi (Gözenekliliği)
Gözenekli cevherler, gözeneksiz cevherlere göre daha hafif gelmektedir. Bu nedenle gerek sinter üretiminde ve gerekse yüksek f ırında hacim yönünden daha fazla yer iĢgal edeceği ve
buna karĢılık daha az tonajda üretim yap ılacağı için üretim düĢmesine neden olurken, yüksek f ırında gözeneksiz cevherlere göre daha k ısa zamanda indirgeneceği için zamandan kar sağlar. 1.3. Şarjdaki Parça Cevherin Mukavemeti ve Isıya Dayanıklılığı
Yüksek Fırına Ģarj edilecek parça cevherlerin Ģarj edilinceye kadar tozlanmaması gerekmektedir. Yüksek f ırın Ģarj malzemesinin aĢınmaya dayan ıklı, fazla tozlu olmayan ve yük
taĢıyabilen özellikte olmas ı istenmektedir. ġarj malzemesinin tozlanması yüksek f ırın içerisinde gaz geçirgenliğini, gaz kullanımını ve dolayısıyla demir kalitesini etkiler. Yap ılan denemeler sonucunda % 1 'lik tozlanma Yüksek f ırın hacminde % 1.3'lük hacim daralmas ına neden olmaktad ır. Dünyada kullan ılan çeĢitli nitelikteki parça demir cevherleri, sinterler ve peletlerin ASTM tambur testi sonuçlar ı aĢağıda gösterilmiĢtir. Test Numunes ı
% + 6.3 mm
%-30 mesh
Parça Mağnetit cevheri
59,8-97,6
1,8-28,0
Parça Hematit cevheri
69,0-93,6
5,3-21,6
Sinter
60,0-80,0 5,0-10,0
Pelet
85,0-96,0 3,0- 7,0
Peletler için yük alt ında kırılma mukavemeti önemlidir. K ırılma mukavemetinin ortalama olarak 250 Kg/Pelet' den yüksek olmas ı istenilir.
3.5. Cevherlerin Yüksek Fırındaki Şişme Özellikleri ve Fırına Olan Etkileri Yüksek f ırınlardaki indirgenme s ırasında meydana gelen büzülme veya ĢiĢmenin, belirli oranlardan fazla olmas ı halinde f ırın üretimini aksat ır ve çal ıĢma düzenini bozar. ġiĢme özelliği daha çok yüksek f ırına yüklenecek peletler için sorun olabilmektedir. ġiĢme endeksi %20'yi geçmeyen peletlerin yüksek f ırında sorun yaratmad ığı,%20-%40 arasında olan peletlerin yüksek f ırın Ģarjına ağırlık olarak en çok %65 oran ında kat ılabileceği, %40'ın üzerindeki peletler için f ırın Ģarjının %65'den az pelet içermesi ve yükleme h ızının yavaĢ olması hallerinde bile yüksek f ırınların düzensiz çal ıĢtığı görülmüĢtür.
DEMİR CEVHERİ İÇİNDE BULUNAN EMPÜRİTELER Yüksek f ırına demir içeren hammaddeler (cevher, sinter ve pelet), curuf yap ıcı hammaddeler ve
kok Ģarj edilmektedir. ġarjdaki demir mineralleri yüksek fırın koĢullarında indirgenerek s ıvı ham demiri, gang minerallerinin büyük bir k ısmı ise curuf yap ıcılarla birleĢerek sıvı curufu
oluĢturmaktadır. Fırında ısı, kokun tüyerlerden üflenen ön ısıtılmıĢ hava ile yanması sonucu meydana gelmektedir. ġarjda Mn, Si, P, S, Zn, Ti, Pb, Cu, As, Sb, Sn, Cr elementlerinin bileĢikleri ve alkali metaller de bulunabilmektedir. Bu elementlerden bazılarının (örneğin çinko ve alkali metall er) fırın içerisinde skaffold oluĢumu ve astar ömrünün azalması gibi zararlı etkileri olmaktadır. Bazılarının (örneğin P ve S) sı vı ham demire yüksek miktarlarda geçmesi
durumunda üretilecek çeliğin mekanik özellikleri olumsuz etkilenmektedir.
Empüriteler cevher zenginleĢtirme metotları ile ayıklanabilir olmakla birlikte baz ı hallerde empüritelerin ayıklanması ekonomik olarak mümkün olmayabilir. Ön zenginleĢtirme
iĢlemindeki amaç, empüriteleri minimize etmek ve böylece hem nakliye masraflarını azaltmak ve hem de ergitmeye girecek malzeme için optimal kaliteyi elde etmektir. Silis, Alumina ve Kalker gibi baz ı empüriteler diğer demir dıĢı maddeleri (empüriteleri) ergimiĢ demirden ayırmada faydal ı olurlar.Ancak bununla birlikte demir çelik üreticileri yüksek tenörlü ve empüritesi az olan cevherleri kullanmay ı ve faydal ı empüriteleri gerektiği zaman kontrollü
bir Ģekilde ilave etmeyi veya empüriteli cevherleri Ģarj harmanına belirli oranlarda kar ıĢtırmayı tercih etmektedirler. Cevherler içerisinde bulunan empüri telerin belli baĢlıcaları Si02,AI2O3 , S, Cu, As, Ti, P, Na , R2O, Pb, Zn gibi bileĢiklerdir. Zararlı ve faydal ı empüritelerin yüksek f ırınlardaki etkileri ayr ı ayrı aĢağıda açıklanmıĢtır.
4.1.Zararlı Empüriteler
Silisyum Dioksit Demir cevherlerinin en önemli gang malzemelerinden biridir. Yüksek f ırında curuf yap ıcı malzemenin belirli oranlarda kar ıĢtırılmasıyla demir cevherlerinden ayr ılır.Cevher içindeki
SĠO2'nin fazlalığı ergitme sırasında fazla miktarda curufun oluĢmasına yol açmaktad ır.OluĢan curuf hem silisler hemde silisi nötralize etmek için ilave edilen kireç taĢından ileri gelmektedir. Yüksek f ırına Ģarj edilen cevherler içinde fazla miktarda silis bulunması hallerinde söz konusu silisi curufa çıkarabilmek için silisi nötralize etmek için kat ılan kireçtaĢı ilavesiyle curuf hacmi artacaktır. Fazla curuf, yak ıt sarfiyatını arttırır. DüĢük tenörlü cevherlerin bünyesinde fazla
miktarda silis bulunduğundan Ģarj esnasında fazla kireçtaĢı kullanmak gerekmektedir. Bu nedenle düĢük tenörlü cevherlerden meydana getirilen Ģarj harmanlarını kullanmak çoğunlukla ekonomik olmamaktad ır. Ereğli Demir Çelik fabrikasının Ģartlarına göre demir cevheri
içerisinde SĠ02 yüzdesinin % 10-17 aras ında değiĢmesi halinde her % 1 silis için 52 kg. CaCO 3 ve 28 kg. kok art ıĢına sebep olan ilave Ģarj malzemesine neden olmaktadı r.
Alüminyum Oksit (AI2O3) Fazla Alümina içeren cevherler, ıslanması halinde yapıĢma özelliğine sahip olması nedeniyle
yüklenmelerde ve boĢaltma iĢlemlerinde iĢletme güçlüklerine neden olmaktadı r.Cevher içerisinde serbest halde olduğu için, yıkama iĢlemi ile giderilebilir özelliktedir. Yüksek fı rın iĢletmeciliği esnasında alümina curufa geçer ve alüminan ın anfoterik özelliğine bağlı olarak curufun asit veya bazik özellikte olmas ına etki eder. Kok kullanan f ırınlarda curuf içindeki
alümina miktar ı %8-% 15 civar ında olmal ıdır.Bu takdirde alümina bazik curufun ak ıĢkanlığını artıracağı için Ģarj içindeki kükürtün ayrılmasını sağlar.
Kükürt Yüksek f ırında pik demire geçecek (S) miktar ının çok küçük miktarlar ı bile çelik için çok zararlıdır.Kükürtlü cevherler, genelde cevher zenginleĢtirme yöntemleriyle kükürt giderildikten sonra yüksek f ırına Ģarj edilmektedir.Cevher zenginleĢtirme iĢlemi yapılmayan cevherler yüksek f ırına direkt olarak Ģarj edilmezler. Sinterleme iĢlemi yapılarak (S) yak ıldıktan sonra yüksek f ırına verilirler.
Ġnce taneli cevherlerin (toz cevherler) sinterlenmesi çok etkili bir kükürtten temizleme tekniğidir. Pirit, protin gibi fazla kükürtlü cevherlerin kükürt yüzdesi, bu teknikle % 1,01' in altına düĢürülebilir. Sinterleme esnasında (S) yak ıt görevini de üstlendiği için yakı t harcamas ı kükürtsüz toz cevhere göre daha azd ır. Gerek zenginleĢtirme ve gerekse sinterleme teknikleri ile
her iki Ģekilde de cevher içindeki (S) giderimi yapılmıĢ olsa bile yüksek f ırın içine Ģarj edilen malzemeden yine de bir miktar (S) girmektedir. Yüksek f ırına giren (S)'ün Ģarj içine konan kalker, mangan cevherleri ile giderilmesine çalıĢılır. Bünyedeki (S)'ün bir miktar ı yanarak gazlarla havaya kar ıĢır (ġarjdaki kükürtün yaklaĢık %4-6 sı kadar). Geriye kalan Ģarjdaki kükürt miktarı ise curuf ve pik demir aras ında dağılır. ġarj içindeki kükürtün s ıvı madene geçmeden curufa geçirilebilmesi için, bazik bir curuf, yüksek sıcaklık ve fazla miktarda curuf yap ımı tekniği ile yüksek f ırının çalıĢtırılması gerekmektedir.
Kükürtün bu Ģekilde giderilmesini sı nırlayan faktörlerden ise ısı ve baziklik dereceleri olmaktadır.Bazik yüksek f ırın curufundaki (S) miktar ı, azami %3 civar ındadır (Yeniçeri,1991).
Alkaliler Alkaliler(Na2O,K2O) f ırın içerisinde indirgenmezler ve demir üzerinde hiçbir etkileri olmaz
ancak iĢletme problemlerinin olmasına neden olurlar(Habashi, 1997). Alkaliler yüksek f ırına Ģarj malzemeleriyle girmekte, curuf ve baca tozuyla atılmaktadırlar.Alkalilerin neden olduğu problemler iki metodla çözülebilir. Birincisi uygun bir cevher harmanlama ile alkali girdisinin azaltılması; ikincisi curuf bazitesinin düĢürülmesi, curuf hacminin arttı rılması, tepe sıcaklığının arttırılması ve CaCI2 gibi temizleyiciler kullanarak alkali at ımının arttırılmasıdır(Erol,1995).
Yüksek Fırında Alkali Reaksiyonları (1,2,3) Fırına, Ģarj malzemesi ile giren alkaliler, fırın tuğlalarına yapıĢarak duvar yapar ve askı lanır; dolayısıyla yüksek f ırın çalıĢma hacmini azaltır. YapıĢmıĢ olduğu tuğlaları tahrip eder ve kok
sarfiyatını arttırır. Alkaliler, Ģarj malzemeleri ile birlikte silikat halinde fırına girerler ve yüksek sıcaklık bölgelerinde (1700 oC) parçalanırlar. 2K2(Na2)SiO3 + 6C = 2K(Na)(g) + 2Si + 6CO(g) [1]
Ġndirgenemeyen alkali silikatlar cürufa geçerler. Ġndirgenen alkaliler gazla birlikte yükselirken azot ve karbonla reaksiyona girerek alkalisiyanit oluĢtururlar. 2K(g) + 2C + N2 = 2KCN (g) [2]
OluĢan KCN 1650 oC'de yoğunlaĢarak bir kısmı shaft bölgesinde duvarlara yap ıĢır f ırın gövdesinin alt ve orta k ısımlarında ve tüyer bölgelerinde genellikle alümina silikat tuğlaları kullanıldığından bu bölgedeki tuğla çatlakları içine ve hatta yap ısına nüfuz eder. Tuğlaların yapısına giren alkaliler tuğlanın mekanik mukavemetini düĢürür ler. Alkaliler, oksitleyici
ortamda gaz halindeki alkaliler ile birlikte aĢağıdaki reaksiyonlara göre oksitlenerek alkali karbonatları oluĢtururlar(Erol,1995). 2K(Na)(g) + 2C02(g) = K2(Na2)C03 + CO(g)
[3]
2K(Na)CN(s) +4C02(g) = K2(Na2)COs + N2{g) + 5CO(g) [4] Sodyum ve potasyum karbonatlar s ırasıyla 850 ve 901 oC s ıcaklık bölgelerinde yoğunlaĢıp s ıvı
hale dönüĢerek Ģarj malzemelerinin üzerine yapıĢırlar ve aĢağıya doğru tekrar inmeye baĢlarlar, yeteri sıcaklığa ulaĢtıklarında tekrar gazlaĢarak sir külasyonu devam ettirirler. K2(C0b) + CO = 2K(g)+ 2C02 [5]
Ġndirgenemeyen karbonatlarda tıpkı silikatlar gibi cürufa kar ıĢırlar ve f ırından at ılırlar. Alkali birikimi ve sirkülasyonu f ırının 700-1200 oC'lik bölgesinde olur. Bu yüksek f ırın tuğlalarına en fazla etki ederler. Alkaliler demir cevherlerinin fiziksel özelliklerine etki ederek onlar ın parçalanmasına neden olurlar. Parçalanma sonucu gaz geçirgenliği azalacağından f ırının çalıĢma temposu bozulur. Alkaliler demir cevherlerinde olduğu gibi kok ve peletler üzerinde de etkili olmaktadır .Malzeme içerisinde biriken alkaliler kok üretimi esnas ında katalizör görevi
yapar ve reaksiyonu daha düĢük sı caklıktaki bölgelere taĢır. Bunun sonucu olarak kok mukavemeti düĢer ve sarfiyat artar.(Demir Yatakları Sempozyumu Bildiriler Kitab ı,2005) 2K+2C+N2= 2KCN [6] K2C03 +4C+N2= 2KCN +3CO [7] Ayrıca kok külünde bulunan Al 203 ve Si02 ile K ve Na buharlar ı bileĢke yaparak ergime sıcaklıkları düĢük olan silikatlar oluĢturur. Bu durum koka plastik özellik kazandı rır. 1200 0C kok parçalar ının hacmi %40 civar ında artırır ve kokun parçalanmas ına sebep olur. Alkalinin
pelet üzerindeki etkileri ise düĢük sıcaklıkta parçalanmas ına sebep olur(Erol,1995).
Alkalilerin Şarj Malzemeleri Üzerine Etkileri AraĢtırmalar alkalilerin sinter ve peletin gazlaĢma özellikleri üzerine büyük etkileri olduğunu ve bundan dolayı f ırının geçirgenliğinin düĢtüğünü göstermiĢtir. Aynca alkaliler sinterin kı rılma ve
peletin geniĢleme özelliğini de olumsuz yönde etkilemektedir. AraĢtırmalarda alkalilerin etkisi sonucunda kokun gazlaĢması nın iki ya da üç kat artt ığı gözlemlenmiĢtir.Kokun üzerine yapıĢan alkalilerin kokun reaktivitesini artt ırarak hücre duvarlar ını zayıflattığını ve s ıkıĢtırma kuvvetleri
karĢında kokun parçalanmas ını hızlandırdığını dolayısıyla f ırın geçirgenliğini azaltıp, f ırın iç basıncını arttırıp askılanmaya neden olduğunu tespit edilmiĢtir.
Alkalilerin Refrakterler Üzerine Etkileri Refrakterin aĢınmasının ana nedeninin gaz halindeki alkalinin refrakterlerin içine girmesi olduğu tespit edilmiĢtir. Alkalinin burada alümina silikat oluĢturması ve bunun genleĢmesi refrakterlerin çatlayıp kırılmasına neden olmaktad ır.
Alkali Kontrol Metodları Yüksek f ırınlara Ģarj edilecek malzeme içindeki alkalilerin bulunması hallerinde; Bütün bu olumsuzluklar ı ortaya çıkaran problemleri azaltmak an ıacıyla yüksek finnlarda yapılan çalıĢmalar sonucunda Ģunlar tavsiye edilebilir: 1. Alkali girdisini azaltmak; Yüksek ve düĢük alkalili malzemeler karıĢtı rılarak alkali girdisi
düĢürülmeli,alkali girdisi günlük kontrola tabi tutulmal ı. 2. ġarj malzemesinin boyut optimizasyonunu sağlamak.
3.Alkali çıktısını arttırmak; iyi bir ısı dengesi sağlamak, curuf bazitesini düĢürüp miktarı nı arttırmak ve düĢük alev sı caklığında çalıĢmak.
Alkali Girdisini Azaltmak Alkali girdisinin en büyük kaynağı olan sinterin, alkali miktar ını azaltmak için sinter harmanındaki baca tozu azalt ılmalı hatta hiç kullan ılmamalıdır. Toz cevher sahalar ında düĢük alkalili cevherler kullan ılmalıdır.Fırına sinterden giren alkaliyi azaltman ın bir yolu da sinter miktarını azaltmaktır. Sinterdeki alkalinin yüksek olduğu dönemlerde sinter yerine alkalisi daha
düĢük olan pelet kullanı labilir. Parça cevherden ve koktan gelen alkalilerin azalt ılması içinde yine parça cevher harman ında ve kömür harmanında düĢük alkalili parça cevher ve kömür kullanı lmalıdır.
Malzeme Boyut Optimizasyonunu Sağlamak Sinterdeki ve koktaki toz miktar ı son derece düĢük olmalı dır. Çünkü gaz halindeki alkali bu parçacıkları önce birbirine daha sonrada finn ın iç duvarlar ına yapıĢtırarak kabuk oluĢumuna
neden olmaktad ır. Sinterdeki toz miktar ını azaltmak için sinterin bazitesi düĢürülerek mukavemeti arttırılabilir.
Alkali Çıktısının Arttırılması Alkali Atımına Bazitenin Etkisi Alkalilerin büyük k ısmı curufla at ılmaktadır. Baziklik ne kadar yüksek tutulursa, curufa o kadar
az alkali geçer. Asidik curuflarda SĠ02 yüksek aktiviteye sahip olduğundan alkali sili katları oluĢturur ve alkalileri bazik curuflara göre çok daha fazla tutarlar. Ca ve Mg silikatları Na, K silikatlarına göre daha dayan ıklıdır. Onun için CaO artmas ı curufun alkaliyi silikatlara bağlama
özelliğini azaltmaktadır.Bazite azald ıkça curuftaki alkali miktar ı artmaktadır. Alkali atımını arttırmak için bazite düĢük tutulmalıdır. Curuf bazites ini düĢürmenin yolu fı rına çakmaktaĢı ilavesi yada sinter bazitesinin azalt ılmasıdır.Ayrıca CaCl 2 ilavasiyle de alkali at ımı sağlanabilir. Baziklikte çalıĢan bir fırında curuf ile birlikte alkalilerin at ılma oranı %50 civarındadır.
Alkali Atımına Alev Sıcaklığının Etkisi Alev sıcaklığı azaldıkça curuftaki alkali miktar ı artmaktadır. Alev s ıcaklığı, hava sıcaklığı ve rutubetle oynayarak ayarlanabilir.
Alkali Atımına Tepe Sıcaklığının Etkisi Tepe gaz ıyla atılan alkali miktarı tepe sıcaklığı aıttırılarak yükseltilebilir.Tepe s ıcaklığının artması ile tepe gaz ıyla atılan alkali miktarı artmaktadır. Tepe s ıcaklığı cevher/ kok oran ının
düĢürülmesi ve fı rının merkezden çal ıĢtırılması ile arttırılabilir. Özet olarak alkalilerin, yukar ıda bahsedilen zararl ı etkilerini azaltmak için: i) Alkali girdisi azaltılmalıdır.
ü) ġarj malzemelerinin kalitesi arttırılmalıdır. ili) Curuf bazitesi düĢürülüp curuf hacmi arttı rılmalıdır. iv) DüĢük alev sı caklığında çal ıĢılmalı, tepe sıcaklığı arttırılmalı ve f ırın gaz geçirgenliğinin merkezden olmas ı sağlanmalıdır (Erol,1995).
Çinko(Zn) Bazı demir cevherlerinde bir miktar Zn bulunur. Eğer Çinko miktarı %0.2'nin alt ında ise yüksek f ırınlarda kolayca kullan ılabilir.
ġarj malzemesinde bulunan (Zn), sı vı madene ve curufa geçmez. Çinko bileĢikleri fırın bacasının alt kısımlarında indirgenerek gaz ile birlikte küçük çinko veya çinko oksit parçalar ı
halinde uçar. Yüksek f ırın içinde gaz halinde uçuĢan çinko parçacı kları f ırının üst cidarlarında kalın çinko oksit tabakaları oluĢtururlar. Zn+CO2^ZnO+CO ZnO f ırının üst cidarlar ında tabakalaĢma yapacağı gibi f ırındaki ateĢ tuğlası içindeki alümina ile
birleĢerek tuğlaların ĢiĢmesine sebep olur. Çinko buhar tozunda tuğlaların içine girebilir ve tuğlaların ayrıĢımına sebep olur. (ZnO. Al 203) "C" yardımıyla tuğlalarda açılan çatlaklara alkaliler ve ZnO' ler dolarak tuğlaların, yumuĢama sıcaklıklarını düĢürür ve daha sonra tuğlalarda hacim geniĢlemesi (%20 -%40) olur,tuğlalar parçalanır. Burada Zn ile alkaliler ortak olarak hareket ederek tuğlalar üzerinde yıkıcı etkilerini artırırlar. Yukarıda belirtilen etkenlerden dolay ı cevher içerisinde çinko miktar ının %0.2'nin üzerinde olması istenmez.
Kurşun (Pb) KurĢun demir cevherlerinde nadir olarak bulu nur.Pik demire geçmez fakat f ırında havuzlar Ģeklinde birikir.Zn gibi refrakter tuğlalara geçer ve tahribat yapar.
Fosfor (P) Demir cevherlerinin baz ılarında bir miktar P bulunabilir. Demir cevherleri içindeki fosforun hemen hemen hepsi f ırın içerisindeki iĢlemler esnasında doğrudan doğruya sı vı maden içerisine geçer. Bu bakımdan metal içerisinde olabilecek fosforu kontrol etmenin tek yolu, Ģarj içindeki fosfor miktarının s ınırlandırılmasıdır.DüĢük fosforlu çelik yapı mında kullan ılacak pik elde etmek için
Ģarj harmanındaki demir cevherinde %0.045'den fazla fosfor bulunmamal ıdır.Daha yüksek değerlerde kullanılan fosforlu cevherlerden elde edilen s ıvı madendeki P miktar ı yüksek olacağı için çelik nitelikleri dikkate al ınarak çelikhanedeki iĢlemler esnasında defosforizasyon prosesi uygulanmas ı gerekir.
Titanyum (Tİ) Titanyum demir cevherlerinde ilmenit (FeTĠO2) ve rutil (TĠO2 ) olarak bulunur. Yüksek f ırında titan oksitlerinin büyük bir k ısmı indirgenmeden curuf içinde kal ır ve burada silisin yerini kısmen alır. Az miktarda titanyum indirgenir, özellikle yüksek s ıcaklık varsa, pik demire geçer.Titanyum kuvvetli bir karbür yap ıcı elemandır ve titanyum karbür ergimiĢ pik
demirde oldukça az çözünür. Eğer pik içerisindeki titanyum belli bir miktarın üzerine ç ıkacak olursa serbest titanyum karbür kristalleri oluĢur. Bunlar curufun ve pik demirin viskozitesini
artırır ve pikin al ınmasında problemler doğurur. Titanyum karbür yüksek fı rın içinde kat ı
aglomeralar oluĢumuna ve iĢletme problemlerinin artmasına yol aça r.Eğer cevherde ortalama TĠO % 1-2 den az ise, (bu da %3-8 den az Ti0 2 içeren bir curufa karĢılık gelir) bu cevher yüksek f ırında herhangi bir problem yaratmadan kullanIlabilir.Eğer pikteki titanyum miktarı %0.5'in üzerinde ç ıkacak olursa viskozite çok art ar ve ergimiĢ pikin akıtılmasında güçlükler ortaya çıkar.
Bakır (Cu) Bakır genellikle demir içinde kalkoprit olarak bulunmaktad ır. ġarj edilen cevher içindeki bakırın hemen hemen tamam ı sıvı madene geçer. Bu bak ımdan bak ırlı demir cevherleri çelik yapımında kullan ılırken kalkoprit önceden flotasyon veya manyetik ay ırma ile cevherden ayrılmaktadır.Az miktarlarda bak ır çeliğin mekanik özelliklerine zararlı etki yapmaz. Bazen bir miktar bakır, atmosferik korozyona direnci artt ırdığı için, tercih dahi edilir. Eğer bakır miktarı %O.3-0.4'ün üzerine ç ıkarsa, haddeleme ve Ģekil vermede yüksek sı caklıkta çeliğin yüzeyinde bakırca zengin, ergime derecesi düĢük bir alaĢım yapar ve bu alaĢım hadde s ınırlarından geçerek yüzeyde küçük çatlaklar meydana getirir. Bu gibi zararl ı etkileri azaltmak için çelik, bakırın ergime derecesi alt ındaki bir sıcaklıkta haddelenerek veya çelik içinde ayn ı zamanda bakır miktarının yarısı veya kendisi kadar nikel veya kobalt olmas ı ile bunun önüne geçilebilir. Örneğin; Finlandiya'da %0.6 bakır ve %0.6 kobalt ihtiva eden pirit curuflar ı iyi sonuçlar alınarak pik elde edilmekte ve bundan da adi çelik yap ılmaktadır.
Krom (Cr) Bir çok cevher içinde kromit olarak, % 1-3 civar ında krom bulunur. Çelik yap ımında, pik
içindeki krom curufa geçer ve curufu ağarlaĢtırıp akmasında güçlükler doğurur.
Nikel(Ni) Nikel % l' e kadar lateritlerde bulunur. Doğrudan doğruya pik içine geçer ve çelik yapımında oksitleme ile ayrılamaz. Bazı özel hallerde çelik içinde az miktarda nikel bulunması mekanik özelliklerini düzeltici yönden faydalı olabilir. Fakat çok kere bir dezavantajdır.
Arsenik(As) Bazı demir cevherleri minerallerinde arsenik %1'e kadar varan oranlarda bulunabilir. Arsenik genellikle kahverengi hematitlerde arsenopirit (FeAsS) lolinjit (FeAs2), ve skorodit halinde bulunur. Arsenik yüksek f ırın için bir problemdir ve bu bak ımdan fosfora çok benzer. Büyük bir k ısmı pik demire ve bir çok çelik yap ımı proseslerinde çeliğe geçer. Arseniğin fazla olması çeliğin
soğukta kırılganlığını arttırır ve kaynak edilme özelliğini azaltır. Adi çelikte %0.15-0.25
arasında az miktarlarda ve su vermede %0.05-0.10'a kadar arsenik kabul edilebilir. Cevherde çok fazla arsenik varsa kavurma veya sinterleme ile giderilmelidir.
Kalay(Sn) Eğer demir cevherinde kalay varsa yüksek fı rında hepsi pik demire geçer ve çelik yap ımında oksidasyonla çelikten ayr ılamaz. Kalay demir cevherlerinde o kadar az miktarda bulunur ki ne
maden iĢletme ne de zenginleĢtirme projesini etkiler. Nispeten az miktarlarda kalay çelikte zararlıdır. Kırılganlık,kötü yüzey oluĢumu gibi etkileri vardı r.Genellikle adi çelik içinde %0.05'den fazla kalay olmamal ıdır.
Faydalı Empüriteler Kireçtaşı (CaCOs) Cevherler içerisinde bir miktar bulunmaktad ır. Faydal ı bir empüritedir. Kireç bazik curufun ana
bileĢenidir. Cevher içerisinde % 15-20 civar ında bulunmas ı halinde ergitme esnas ında ilave katkı (kireçtaĢı) vermeksizin kendi kendine ergime özelliğini verir. Cevher bünyesindeki kireç ergitme esnas ında curuf yapt ığı için istenilen bir unsurdur. Yüksek f ırına Ģarj edilen malzeme içerisindeki kok külleri, cevherlerin gang materyelleri ve diğer empürite girdileri ile birlikte s ıvı bir curuf meydana getirmektedir. Ergitme esnas ında kireç ihtiyacını sağlamak için Ģarja kalker ilavesi yap ılır.
Magnezyum Oksit (MgO) Curufun önemli bileĢenlerinden biri de MgO'dir. Cevherler içerisinde genellikle az miktarda bulunur. Normalin üstünde alüminadan dolay ı curuftaki artan viskozite, MgO ilavesi ile giderilebilir. Bu durum Al 2O3 / SiO2 >1 olduğu durumlarda geçerlidir(Yeniçeri,1991).
Manganez Oksitler Demir cevheri içerisinde belirli oranlarda ve belirli mineral yap ılarında bulunabilir. Türkiye'deki cevherlerde genellikle %1-2 civar ında bulunmaktad ır. Genellikle f ırın harmanına kat ılan manganez içeriğinin %65-75'i pik demire geçmektedir.Kalan ı
oksit halinde ve Ģarj içindeki (S) 'le birleĢerek mangan sülfürler halinde curufa geçmektedir. Bu nedenle ergitmede s ıvı çelik içerisinde istenen Mn alaĢım miktarına yardımcı olduğu gibi yüksek f ırın iĢlemi içerisinde istenmeyen (S)'le birleĢerek curufa geçerek sıvı madenden ayrılmasına yardımcı olduğu için her iki yönlü faydalı bir emprütedir. Yüksek f ırınlardan elde edilen ham demirdeki Mn oran ının genelde % 1.0-% 1.2 civar ında olması istenir. Bu nedenle yüksek f ırın prosesi için bu orana uygun olarak Ģarj malzemesine
manganez cevheri, demirli manganez cevheri veya mangan ı olan demir cevheri Ģarj harmanına katılır. Kullanılan teknoloji ve hammadde özelliklerine bağlı alarak bir ton çelik üretimi için 2-9 kg. arasında manganez cevheri kullan ıldığı ifade edilmesine rağmen genel uygulamada 5-7 kg. arasında değiĢmekte ve bu miktardaki manganez, çeliğe çoğu yönlerden optimum özellikler kazand ırmaktadır. Bu özellikleri ana hatlar ı ile aĢağıdaki gibi özetlemek mümkündür. 1) Manganez, molibden, krom, silis, nikel gibi mineraller çeliğin genel dayanı klılığını arttıran
minerallerdir. Ancak manganez, sözü edilen minerallere göre çok daha az miktarlarda kat ılması halinde bile çelikte dayan ıklılığı arttırıcı bir özelliğe sahiptir. 2)Manganezin karbonu solüsyonda tutma eğilimi mevcuttur. Eriyikte karbonun yanı nda sadece manganezin giderek artan oranda bulunmas ı ürüne soğuk iĢlemde yumuĢak olma özelliği vermektedir. Ortamda kimyasal bile Ģimin uygunluğu halinde ortalama miktardaki bir manganez yüzdesinin,ürünün yüzeyindeki çatlama ile k ıymıklanmanın ileri boyutlara ulaĢmasını önlemekte ve dayan ıklılığını arttırmaktadır. 3)Manganez ayn ı zamanda ürün yüzeyinde oluĢabilecek gaz kabarcığı boĢluklarını azaltmakta, sıvı çelikte akıĢkanlığı arttırmaktadır. 4)Döküm esnas ında büyük miktarlarda deoksidant (bileĢimdeki oksijeni dıĢarı alan) minerallere ihtiyaç duyulmaktad ır.Bu mineraller hızla oksitlenerek f ırındaki oksidasyon kayıplarını minimize etme özellikleri taĢırlar. Bu amaç için mineraller içinde en ucuz ve kolay bulunabilmesinin yan ında hızla oksitlenebilmesi daha az zaman kayb ının yanında enerji
tasarrufu sağladığı için manganezi daha tercih edebilir hale getirmektedir. 5)Manganezin silisle beraber ortamda Si/Mn= 1.2 - 2 oran ında bulunmas ı yüksek f ırınında iyi bir yanmayı sağlar. 6)Nikel, bakır ve azotta olduğu gibi manganezde de, soğuk iĢlemlere dayanı klı östenit
oluĢturma özelliği vardır. 7)Bu özelliklerinin yan ında manganez florit ve kireçtaĢı gibi desülfürizasyon iĢleminde de kullanılır. 8)Ġnce tane boylu manganez olağan üstü bir dayanı klılık ve kopmaya karĢı bir direnç gösterir. Böyle manganezli çelikler s ıklıkla diĢli, aks, tüfek namlusu gibi malzemelerin yapı lmasında kullanılır. Belli oranda vanadyum ilave edilmesi ve hava ile soğutulması halinde elde edilen
manganezli çelik orta karbonlu çeliğin tavlama iĢleminden sonra kazanmıĢ olduğu özelliklere sahiptir. Bu tip bir çeliğin geniĢ bir kullanı m alanı vardır.
9)"Hadfield manganez çeliği" olarak bilinen özel bir çelik ise % 13 oranında manganez içerir. Çok dikkatli/kontrollü bir s ıcak iĢlemden sonra bu çelik, çok dayanı klı, kolay haddelenebilir ve
yorulmaya karĢı mükemmel direnci ile karakterize edilir. Bu özelliklerinden dolay ı bu çelik türü iĢ makinelerinin kepçe, kepçe diĢi, kırma-öğütme makineleri astar imalinde ve demiryolu hizmetlerinde kullan ılır. Manganez proses süresince : 1) Oksijeni bünyesine almak, 2) Hidrojen ve azotu ortamdan uzaklaĢtırmak, 3) Ortamdaki kükürdü ve olumsuz etkilerini azaltmak, 4) Ürün yüzeyindeki gaz kabarc ığı boĢluklarını azaltmak, 5) Sıvı çelikte akıĢkanlığı
arttırmak gibi etkileri sonucunda ürüne; 1) Sertliğin artması, 2) Normal sıcaklıkta dayanıklılığın artması, 3) DüĢük ve yüksek sı caklıklarda mekanik özelliklerin artmas ı, 4) DüĢük sertlik ve dayanı klılık derecelerinde bile kopmaya karĢı direncin artması, 5) AĢınmaya/yorulmaya karĢı direncin artmas ı, 6) Korozyona karĢı direncin artması gibi özellikler kazand ırdığı görülmektedir.
Görüldüğü gibi manganez çeliğe çok önemli özellikler kazand ırmakta ve sektör için vazgeçilmez bir mineral olma özelliğini taĢımaktad ır(Demir Yatakları Sempozyumu,Bildiriler Kitabı,2005).
EMPÜRİTELİ DEMİR CEVHERLERİNİN FIRIN ŞARJINA HAZIR HALE GETİRİLMESİNDE KULLANILAN CEVHER HAZIRLAMA TEKNİKLERİ
Toz demir cevherlerini ve çeĢitli cevher haz ırlama yöntemleriyle zenginleĢtirilmiĢ demir cevherleri konsantrelerini yüksek f ırınlarda kullanılabilecek hale getirme iĢlemlerine genel olarak aglomerasyon ad ı verilir.Aglomerasyon genelde toz cevherlerin ve konsantrelerin boyut büyütme iĢlemi olarak görülse de
boyutla beraber demir cevherlerinde aranan diğer özellikler (sertlik, mukavemet, porozite, redüklenebilirlik v.s. gibi) de aglomerasyon yöntem ve iĢlemlerini yak ından ilgilendiren çok önemli koĢullardır. Kimyasal bileĢim aç ısından kullanılabilir demir cevheri tozları veya zenginleĢtirilmiĢ konsantrelerin yüksek f ırında kullanılabilir hale getirilmesi için iri taneli ufalanmaya karĢı dayanıklı ve gaz ortamındaki redüksiyonun uygun biçimlere getirilmesi aglomerasyon yöntemleri ile mümkün olabilmektedir.
5.1. Demir Cevherlerinin Sinterlenmesi ve Verimliliğe Olan Etkileri Sinterleme sonucunda toz demir cevherleri ısı ve oksidasyon yoluyla termik sertleĢtirilmeye uğrat ıldıktan sonra kompakt bir duruma getirilmiĢ olurlar. F ırına Ģarj edilen sinterin boyutu 3mm civar ında olmalıdır.
Demir cevherlerinin sinterlenmesinde baĢlıca üç amaç rol oynar: a) Fazla tozlu cevherlerin, tozlar ının aglomera edilerek yüksek f ırında kullanılabilir boyutlara eriĢtirmek. b) Demir cevlerinde mevcut olan kükürtü oksitleyerek gidererek zararsız miktarlara indirmek. c) Yüksek f ırın çalıĢma Ģartlar ında kullanılabilecek ve redüklenme kabiliyeti yüksek, mukavemetli, ufalanmaya dayanıklı Ģarj malzemesi elde etmek yoluyla üretim verimini arttırmak ve iĢletme ar ızalarını azaltmak. Yukarıda sayılan amaçları yerine getirmek için yapılan sinterleme iĢlemi sayesinde elde edilen malzemenin yüksek f ırınlarda Ģarj malzemesi olarak ham demir üretiminde kullanılması pek çok
faydalar sağlar. Bunlar ı Ģu Ģekilde sıralayabiliriz: a) Fırınlarda ham demir üretimi için kullanılan kok miktarı azalır. b) Üretim esnasında elde edilen curuf miktarı azalır. c) Fırınların üretim verimleri artar. d) Flaks miktarıazalır(Yeniçeri,1991).
5.1.1. Sinterin Özellikleri A. Kimyasal Ozellikler a. Sinterin demir içeriği 50-60'ın üzerinde olmalıdır.
b. Kükürt ve diğer istenmeyen maddeler yüksek f ırında kullanılabilecek sınırlarda kalmalıdır. c. Fayalit (2FeO.SiO) gibi redüksiyonu zor olan bileĢikler minimum seviyede olmal ıdır. d. Demir cevherlerinde olduğu gibi gang maddeleri de minimum seviyede olmalıdır. e. Yüksek f ırın koĢullar ında gaz ortamındaki redüklenmesi kolay olan hematiti içermeli buna karĢılık manyetit de bulundurmamalı veya az miktarda bulunmal ıdır.
B. Fiziksel Özellikler a. Gaz ortamındaki redüklenmeyi baĢarabilmek için yüksek miktarda mikroporoziteye sahip olmalıdır. b. Yüksek f ırın içerisinde yükün ağırlığına dayanacak Ģekilde mukavemetli olmal ıdır. c. Kırılma, aĢınma ve tozlaĢmaya dayanıklı olmalıdır. 5.2. Peletleme ve Verim Artt ırıcı Etkileri:
Pelet sinterleme için uygun olmayan çok küçük parçacıkların birleĢtirilmesinden oluĢur. 5.2.1. Peletlerde Aranılan Özellikler: Yüksek f ırın Ģarjına uygun peletlerde iki önemli özellik aranmaktadır. - Basınç dayanımı - Porozite
Yüksek f ırında kullanılan peletlerin basınç dayanımı mukavemeti genelde 250 kg/pelet üzerinde olması istenmektedir.Pelet ham cevhere göre göre daha geçirgen bir yap ıya sahiptir.Buda f ırında basınç
düĢmesine,kanal olayının azalmasına,iyi bir katı/gaz iliĢkisi sonucu termal ve kimyasal enerjinin maksimum kullanımına,düĢük tepe sıcaklığına,düĢük kok oranına ve dolayısıyla yüksek üretime sebep olur.
Frlit re'
Kûnsantrat ür
Döner fırın
..
\ J
6
On [srtnu farı
Artık
S"
- IS t 9 0 t ı m . — - 90 mm. Stok sahası
t Yükleme
T -- ^ Solutma tınlan
— t -- Malzeme akıĢı ------ H ava akısı
PELET TESİSİ AKIM ŞEMASI
ġekil 5.1 Pelet tesisi ak ım Ģeması
6. SATIN ALINAN CEVHERLERĠN ÖZELLĠKLERĠ: Cevher alımları genelde parça cevher (1 cm2-15cm2 elek arası) toz cevherler (1 cm2 elek altı) cevherleridir ve kırılmıĢ cevher olarak (0-15 cm) üç cins olmaktad ır. Yurt içinden sat ın alınacak cevherlerde minerolojik özellikler aranmamakla birlikte yurt d ıĢındaki alımlarda minerolojik yapı dikkate alınmaktadır. Ayrıca yurt içi cevher yataklarındaki cevherlerin kalitesi ocak bazında dikkate alınarak her yatak için ayrı ayrı alım Ģartlar ı belirlemekte olup, yurt içi üretimleri teĢvik edilmektedir.
7. KOKTA ARANAN ÖZELLĠKLER VE VERĠMĠLĠLĠĞE OLAN ETKĠLERĠ: Metalurjik kokun, gerek yüksek f ırında ve gerekse dökümhanede kullan ılması durumuna göre belirli kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olması istenir. Bu özellikler:
Parça büyüklüğü Gözenek durumu Özgül ağırlığı Reaktivitesi Mukavemet
7.1. Kokun Fiziksel Özellikleri 7.1.1. Özgül Ağırlık Görünür özgül ağırlık: Min 0.9 gr /Cm3 , max 1gr /Cm3 Gerçek özgül ağırlık: Min 1.87 gr /Cm3 değerindedir.
7.1.2. Gözeneklilik Min gözeneklik %48, Max gözeneklik %52 değerinde olmal ıdır.
7.1.3. Boyut Dağılımı Uygun kok boyutu 60-80 mm'dir.Üst boyut 100 mm olup,alt boyut ise 25 mm'dir. Ancak bununla beraber f ırında kullanılacak kok boyutlarının dar bir aralıkta dağılım göstermesi tercih edilir.
7.1.4. Mukavemet Kokun yüksek f ırında taĢıyıcı yüke dayanması Ģarttır. Stabilitesi iyi olan kok üretimi %1 arttırır. Ġdeal
bir metalurjik kok aĢağıdaki özellikte olmalıdır. •
Kükürt
% 0.45 Max
•
Kül
% 10 Max
•
Porozite
% 50-55
•
Rutubet
% 3 Max
•
Kırılma mukavemeti 180 kg.m./Cm2 (min)
7.2. Kimyasal Özellikler 7.2.1. Rutubet Yüksek f ırın sistemi için kokun rutubet miktarında %3'lük bir artıĢ, 1ton pik demir baĢına kok tüketimini 20-23 kg. arttırmakta ve tüyerlerinden üflenen havanın sıcaklığının da 100°C yüseltilmesini gerektirmektedir.
7.2.2. Kül Asal bir yapıya sahiptir. Ayrıca kokun içindeki karbon oranını, kendi miktan ile
eĢdeğer miktarda azaltmaktadır. Bu nedenle yüksek f ırın koku içerisinde bulunmas ı arzu edilmez. Külün eriyerek curufa geçmesi ve asidik karakteri nedeni ile yüksek f ırın Ģarjına ek olarak kireçtaĢı katılması, operasyon maliyetini arttırmaktadır. Sonuç olarak, curuf miktarının ve kok tüketiminin artması, yüksek f ırın verimliliğinin azalmasına neden olmaktadır. Koktaki kül miktarının %1 oranında düĢürülmesi pik üretimi baĢ ına 10 kg kok tasarrufu sağlamaktad ır. 7.2.3. Kükürt Yüksek f ırına sinter ve kokla giren kükürt, doğrudan doğruya pik demir kalitesini etkilemektedir. Deneylere göre (S)'ün %70-95'i koktan gelmektedir. ġarj içerisindeki kükürt miktar ı, curuf bazikliğini, curuf hacim ve s ıcaklığını, oksijen potansiyelini (Fe+MnO) ve demir kalitesini etkilemektedir. Yüksek
miktardaki kükürtün uzaklaĢtırılması için curuf bazikliğinin artt ırılması gerekmektedir.(Demir Yatakları Sempozyumu Bildiriler kitabı,2005) Bu durumda ise iĢletme verilerine göre elde edilen pik demir miktarı azalmakta kok tüketimi ise artmaktad ır. Yüksek f ırın Ģarjının kükürt içeriğinin % 1 'ilk bir art ıĢ ton baĢına sıcak metal üretimi için 32 kg daha fazla kok tüketimini gerektirmektedir. 7.2.4. Uçucu Madde Yapılan araĢtırmalara göre kok içerisindeki uçucu maddenin %0,3-0,8 oranları arasında olması halinde yüksek f ırında herhangi bir problem yaratmamaktadır. Ancak uçucu maddenin %0,1 artmas ı, kok tüketimini 1,5 Kg/Ton arttırmaktadır. 7.3. Özet Olarak Kokun Özellikleri a. Ortalama rutubet oranı %3'tür. Bu oran maksimum %7,7 ve minimum % 1'dir. b. Kül içeriği ortalama %10,5 değerindedir. Koktaki kül miktar ı genel olarak % 18, 7 ve minimum olarak'ta %7,4 civarında bulunur. c. Ortalama uçucu madde oran ı %1,1 'dır d. Toplam kükürt oranı ortalama %0,8 değerinde olup, bu değer maksimum % 1,1 Minimum %0,6
değerleri arasında değiĢmektedir. e. Sabit karbon miktarı ortalama %88,2 olup, %87,1 arası değiĢim gösterir.(Yeniçeri,1991) 8. DOLOMĠTĠN ÖZELLĠKLERĠ Yüksek f ırınlarda; iyi bir curuf yapmak, curuf akıĢkanlığını sağlamak ve curuf bazitesi dengesini kurmak amacı ile kullanılmaktadır.
8.1.
Kimyasal
Özellikler Erdemir
MgO:18 CaO:32 SĠO 2:2 Al2O3:33 S:0.05 8.2.
Fiziksel Özellikler
Sinter tesislerinde kullanılan dolomitin tane iriliği 0-3 mm, yüksek f ırınlarda kullanılan dolomitin tane
iriliği ise 25 mm-40 mm aras ındadır.
9. KĠREÇTAġI Demir Çelik Tesislerinde yüksek f ırın için kullanılan kullanılan kireç taĢının tane boyut dağılımı 25-40 mm'dir.
10. OKSĠJENLE ZENGĠNLEġTĠRĠLMĠġ HAVA KULLANIMI Havadaki oksijen yüzdesinin artmasıyla kokun yanması ve ergitme zamana bağlı olarak artar. Oksijenin artmasıyla havadaki CO miktarı artıp böylece redüksiyonda artar.Havadaki oksijen miktarının %21 den %25'e yükseltilmesiyle hazne gazlar ındaki CO miktarı %35'den %40'a çıkar ve indirgeme artar.Yüksek f ırına gönderilen havanın içindeki oksijen miktarının %1 yükseltilmesiyle f ırın üretim kapasitesi %4 artmaktadır.
11.
YÜKSEK
FIRIN ĠġLETMECĠLĠĞĠNDE ALKALĠ
KONTROLÜ 11.1.Yüksek Fırın Datası ve ĠĢletme Sınırlamaları Erdemir 2. yüksek f ırın dataları: 1.
Hammaddeler
•
Toplam Sinter(ton)-Günlük Ortalama(2800 ton)
•
Toplam Pelet(ton)-Günlük Ortalama(3300 ton)
•
Toplam Cevher(ton)- Günlük Ortalama(906 ton)
•
Toplam Kömür(ton)- Günlük Ortalama(400 ton)
•
Toplam Kok(ton)-Günlük Ortalama(2070 ton)
•
Toplam KireçtaĢı(ton)-Günlük Ortalama(35 ton)
•
Toplam ÇakmaktaĢı(ton)-Günlük Ortalama(60ton)
•
Toplam Manganez(ton)-Günlük Ortalama(25 ton)
•
Cevher/Yak ıt oranı-Günlük Ortalama(2,80)
2.
Üretimler
•
Toplam Sıcak Maden(ton)-Günlük Ortalama(4525 ton)
•
Toplam Yakıt(kg/TSM)-Günlük Ortalama(512 kg/TSM)
3.
Analizler
•
Maden Sıcaklığı(0C)-Günlük Ortalama(14670C)
•
Madendeki Si(%)-Günlük Ortalama(%0,57)
•
Madendeki Mn(%)-Günlük Ortalama(%0,55)
•
Madendeki S(%)-Günlük Ortalama(%0,083)
•
Madendeki P (%)-Günlük Ortalama(%0,093)
•
Madendeki C(%)-Günlük Ortalama(%4,27)
•
Curuftaki FeO(%)-Günlük Ortalama(%0,73)
•
Curuftaki SiO2(%)-Günlük Ortalama(%38,78)
•
Curuftaki MnO(%)-Günlük Ortalama(%1,72)
•
Curuftaki Al2O3(%)-Günlük Ortalama(%13,51)
•
Curuftaki CaO(%)-Günlük Ortalama(%34,88)
•
Curuftaki MgO(%)-Günlük Ortalama(%7,66)
•
Curuftaki S(%)-Günlük Ortalama(%0,86)
•
Curuftaki K2O(%)-Günlük Ortalama(%0,84)
•
Curuf Bazikliği(B/A)- Günlük Ortalama(0,814)
•
Curuf Hacmi(kg/TSM)- Günlük Ortalama(231)
Ereğli Demir Çelik fabrikası iĢletme sınır değerleri aĢağıdaki gibidir: 1.
Pikteki kabul edilebilir maksimum %S: %0,08
2.
Pikteki kabul edilebilir maksimum %Si:%0,6
3.
Curuf bazikliği minimum ve maksimum değerleri:Minimum 0,75 -Maksimum 0,85
4.
Kabul edilebilir maksimum curuf hacmi(Kg/TSM):240(Kg/TSM)
5.
Minimum günlük pik üretim hedefi:4800(Ton/gün)
6.
Kabul
edilebilir
tüketimi:100(Kg/TSM)
maksimum
yakıt
tüketimi:Kok
tüketimi:395(Kg/TSM),Kömür
