Metso đang xây dựng một lò nung 3 dây chuyền quy mô thí điểm tại trung tâm nghiên cứu của mình ở Pori, Phần Lan, để xác nhận và phát triển hơn nữa Lò luyện kim Outotec® DRI (ESF). Mặc dù thiết bị dựa trên công nghệ đã được chứng minh về mặt công nghiệp nhưng vẫn có một khối lượng công việc đáng kể được dành cho việc phát triển. Bây giờ, khi quá trình xây dựng và lắp đặt đang trong giai đoạn bận rộn, đã đến lúc nhìn lại và xem lại quá trình phát triển để xem những gì cần thiết để đạt được điều này.
Hình 1: Sơ đồ trình bày lò thí điểm 3 dây chuyền mới tại Trung tâm Nghiên cứu Metso ở Pori, Phần Lan.
Lộ trình phát triển cho Lò luyện kim Outotec ® DRI (ESF) mới của Metso bao gồm một số bước. Sau khi xem xét tài liệu và đánh giá sơ bộ, các chuyên gia của Metso đã nghiên cứu quá trình nấu chảy DRI ở quy mô phòng thí nghiệm (hình 2). Ví dụ, hệ số phân bố sắt giữa kim loại và xỉ đã được nghiên cứu đối với các thành phần xỉ khác nhau và sự khác biệt giữa khí tự nhiên và DRI khử hydro đã được nghiên cứu.
Một chủ đề nghiên cứu thú vị là cacbon hóa kim loại nóng được sản xuất để nó phù hợp trực tiếp cho quá trình xử lý tiếp theo. Điều này cực kỳ quan trọng trong trường hợp DRI khử hydro vì hàm lượng carbon của nó thậm chí có thể bằng 0, ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy và thành phần xỉ. Chúng tôi cũng đã nghiên cứu sự tương tác giữa xỉ và vật liệu chịu lửa ở quy mô phòng thí nghiệm để có thể mở rộng quy mô sang trường hợp thí điểm và trường hợp công nghiệp một cách an toàn.
Hình 2: DRI khử hydro và luyện gang nóng chảy không chứa hóa thạch.
Các thí nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm đã đưa ra những dữ liệu quan trọng cho việc thiết kế các đơn vị quy mô công nghiệp. Chi phí đầu tư, vận hành và lượng khí thải carbon đối với các công suất và nguyên liệu thức ăn khác nhau đã được tính toán. Ngoài ra, một thiết bị CircoSmeltTM tích hợp công nghệ khử CircoredTM của Metso và lò luyện Outotec DRI của Metso đã được phát triển. Việc tích hợp lò DRI với các công nghệ giảm thiểu trực tiếp khác được tiến hành trong một số dự án của khách hàng.
Hình 3: Tỷ lệ xỉ/kim loại và mức tiêu thụ năng lượng của các nguyên liệu thức ăn chăn nuôi khác nhau.
Hình 3 minh họa lượng xỉ và năng lượng cần thiết cho các nguyên liệu thức ăn chăn nuôi khác nhau. Chúng tôi đã đánh giá cẩn thận cách thức hoạt động của quy trình trong các môi trường vận hành khác nhau và đâu là giải pháp tối ưu cho nhà máy thép cũng như sản xuất kim loại nóng dạng hạt độc lập để bán. Các giải pháp kinh tế tuần hoàn cho xỉ sản xuất đang được nghiên cứu, vì xỉ được sản xuất bằng lò hồ quang điện không thể thay thế xỉ lò cao trong sản xuất xi măng do thành phần hóa học xỉ hoàn toàn khác và hàm lượng FeO không phản ứng cao trong đó. Ngược lại, xỉ được sản xuất bằng lò luyện DRI có thể thay thế xỉ lò cao và giúp tiết kiệm đáng kể lượng khí thải CO2 trong ngành xi măng. Đây là một trong những lợi ích chính của công nghệ ESF cần được xem xét khi các nhà sản xuất thép đưa ra quyết định giữa công nghệ EAF và ESF thay thế các lò cao hiện tại.
Metso đã thực hiện một nghiên cứu thí điểm về quá trình cacbon hóa khí tự nhiên làm giảm DRI bằng lò AC cải tiến. Trọng tâm của chiến dịch thí điểm là nghiên cứu việc sử dụng ngân hàng để cacbon hóa (hình 4). Trong chiến dịch, hàm lượng carbon của kim loại nóng được sản xuất có thể tăng lên hơn 3%, đây là giá trị mục tiêu. Khi chiến dịch được tiến hành vào tháng 3 năm 2023, DRI khử hydro không có sẵn với số lượng đủ lớn. Tuy nhiên, đặc tính luyện kim của quy trình có thể được nghiên cứu bằng lò tròn hiện có của Metso. Lò thí điểm hình chữ nhật mới, lớn hơn đang được xây dựng tại Trung tâm Nghiên cứu Pori sẽ cho phép nghiên cứu sâu hơn và phát triển công nghệ (xem hình 1). Lò 3 dây chuyền mới này là phiên bản nhỏ hơn của lò 6 dây chuyền công nghiệp.
Tên của lò thí điểm xuất phát trực tiếp từ hình dạng cụm điện cực của nó. Kích thước của lò thí điểm khoảng 3x2m và tốc độ cấp liệu là 1000 kg/h. Các tính năng kỹ thuật quan trọng nhất ở quy mô thí điểm và quy mô công nghiệp đều giống nhau. Thiết bị này sẽ được sử dụng cho công việc phát triển của Metso cũng như để thử nghiệm các nguyên liệu thức ăn chăn nuôi khác nhau đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Hình 4: Khai thác trong chiến dịch thí điểm vào tháng 3 năm 2023.
Các chủ đề nghiên cứu cho thí điểm 3 tuyến bao gồm:
- Sự cacbon hóa kim loại và sự phân bố tạp chất giữa kim loại và xỉ
- Tính chất của xỉ và sự phù hợp của nó với ngành xi măng
- Chi phí đầu tư (capex) và vận hành (opex) của quy trình
- Độ bền của vật liệu lót chịu lửa
- Tính toàn vẹn cơ học của thân lò vuông
- Mật độ năng lượng cao hơn có thể cho phép công suất lớn hơn hoặc lò nung nhỏ hơn với công suất nhất định.
Trên bờ vực của sự thay đổi
Sự phát triển của các công nghệ mới bền vững hơn đang diễn ra nhanh chóng và các nhà cung cấp công nghệ đang tung ra các giải pháp của họ. Metso đã phát triển Lò luyện Outotec® DRI dựa trên bí quyết của một số công nghệ lò đã được chứng minh trong công nghiệp. Khi lò được kết hợp với bộ phận khử trực tiếp, nó sẽ giúp tiết kiệm đáng kể lượng khí thải CO2 trong ngành công nghiệp sắt thép. Phát triển và xác nhận công nghệ là một quy trình gồm nhiều bước phức tạp và bước tiếp theo của Metso là vận hành thử lò 3 dây chuyền quy mô thí điểm và xác nhận công nghệ theo hướng công suất lớn hơn.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
