تولید چدن به روش کورکس (Corex)

کورکس چیست؟

کورکس یکی از رو شهای تکاملی و ابداعی نوین شرکت فوست آلپین اطریش است که جهت تولید چدن مذاب با هزینه مناس بتر و رعایت حفظ محیط زیست بیشتر در صنایع تولید چدن مذاب می باشد آهن خام چدن که به روش کورکس تولید می شود، از همه نظر همانند آهن خام تولیدی کوره بلند می باشد و می تواند جهت فولاد سازی به کار گرفته شود روش کورکس اولین و تنها روش شناخته شده جهانی و آزمایش شده می باشد که به صورت مستقیم از سنگ آهن و زغال، چدن مذاب تولید می نماید. به عبارت دیگر در حال حاضر به جز کورکس روشی که بتواند کک سازی را از پروسه تولید چدن و کوره بلند جدا نموده باشد وجود ندارد.

شماتیک کوره بلند، کورکس و فاینکس

روش کوره بلند

تا زمان پیدایش کورکس آهن خام چدن به طور کلی توسط کوره بلند تولید می گردید به منظور تامین انرژی و مواد احیاءکننده کک استفاده میشد که لازم بود باتر یهای کک سازی به کار گرفته شود و همچنین زغال متالورژی کک شو فراهم باشد از طرف دیگر مواد آهنی شارژ شونده در کوره بلند می بایستی عمدتاً به هصورت آگلومره که قبلاً مهیا گردیده اند باشد و مابقی بصورت پلث و یا سنگ آهن شارژ شوند.

روش کورکس

تولید چدن به روش کورکس دو ویژگی اساسی با شرایط معمول را دارد:

1) زغال سنگ غیر کک شو با کیفیت پایین تر از زغال متالوژی به صورت مستقیم یعنی بدون کک سازی مواد احیا کننده و انرژیم یتواند شارژ شود.

2) سنگ آهن به صورت دانه بندی شده مستقیماً در فرایند تولید به کار گرفته می شود و به عبارت دیگر کورکس عملاً کوره بلند و کک سازی در یک مجموعه و بدون احتیاج به آگلومراسیون بوده و به همین دلیل ویژگ یهای قابل اهمیتی را در بر دارد.

ویژگی های تکنولوژی کورکس فعل و انفعالات متالوژیکی در دو پروسه احیا و ذوب (در کوره عمودی احیا) صورت می گیرد. در این روش زغال سنگ کک شو احتیاج به شارژ ندارد و محدودیتی در شارژ سنگ آهن پلت نیز وجود ندارد (می تواند آگلومره شارژ نمود) زغال از طریق سیستم حلزونی شارژ شده و به کوره ذوب ریخته می شود گاز زدایی زغال در حرارتی حدود 1100 تا 1150 درجه سانتیگراد انجام می شود.

به منظور سوخت زغال بدون گاز در کوره ذوب، اکسیژن که توسط یک کارگاه اکسیژن جداگانه تولید شده به کوره دمیده می گردد در این حالت در کنار حرارت مذاب تا سوخت زغال ،گاز احیا بسیار زیادی که ۹۵ درصد 2co+H و حدود 3 درصد Co2 تولید می گردد پس از آنکه گاز احیاء به حرارت مطلوب احیاء کنندگی حدود 850 سانتی گراد خنک و عاری از غبار گردید (در سیلکون غبار آن گرفته م یشود و در اسکروبر سرد و مجدداً غبار گرفته می شود) به کوره احیا هدایت شده و سنگ آهن (پلت) را به صورت آهن اسفنجی با متوسط درجه متالیزاسیون ۹۰ درصد احیا می نماید.

آهن اسفنجی از کوره عمودی احیا توسط چرخ حلزونی طراحی شده خارج می شود و به کوره ذوب هدایت م یگردد و همانند کوره بلند مواد ذوب مانند سنگ آهن با توجه به درجه بازی مورد نظر جهت گوگرد زدایی به آن اضافه شده و در نتیجه چدن مذاب حاصل می گردد. درجه حرارت مذاب خروجی و ترکیب شیمیایی چدن مذاب درست مانند کوره بلند تنظیم میشود گاز خروجی کوره عمودی احیا دارای ارزش حرارتی حدود 1670 کیلوکالری (7000 کیلو ژول) به ازای متر مرکب میباشد پس از تسویه می تواند بعنوان محصول فرعی قابل توجه قرار گیرد به طور مثال م یتواند در یک نیروگاه مدرن حرارتی به کار گرفته شود و یا در صنایع شیمیایی از قبیل سیمان ، آهک و کوره های صنعتی دیگر مورد استفاده قرار گیرد.

مزایای روش تولید طرح کورکس (corex)

طرح کورکس در مقابل کوره بلند به طور عمده دو مزیت اساسی دارد.

1. صرفه جویی اقتصادی
2. کاهش الودگی محیط زیست

با توجه به این روش (حذف کک سازی و آگلومراسیون) در مقابل کمپلکس چدن (کک سازی، آگلومراسیون ، کوره بلند) کاهش هزینه تولیدی محدودی بروز می نماید که این مسئله به ازاء یک تن چدن با توجه به موقعیت محل کارخانه معین می گردد . تئوری منحنی بهره وری از سرمایه چنین مشخص می نماید که در هر دوره افزایش تا دو برابر ظرفیت، هزینه ویژه تولید کاهش می یابد.

مقایسه طرح کورکس و کوره بلند در شرایط کنونی تفاوت هزینه تولیدی معادل ۲۲ درصد را بیان می نماید در یک مقیاس بزرگتر منحنی مذکور چنین نشان می دهد که برای افزایش ظرفیت آتی کورکس در مقابل روش کوره بلند می تواند کاهش هزینه ویژه تولیدی تا ۳۵ درصد را انتظار داشت.

صرفه جویی هزینه ویژه سرمایه گذاری

مقایسه سرمایه گذاری ویژه بین طرح کورکس و روش کوره بلند نشان می دهد در طرح کورکس هزینه سرمایه گذاری ویژه حدود ۲۰ درصد پایین تر از روش کوره بلند قرار دارد و همچنین برای استفاده از گاز خروجی خط کورکس جهت تولید انرژی الکتریکی یک نیروگاه حرارتی مورد بهر هبرداری م یتواند قرار گیرد که
در صورت سرمای هگذاری صرفه اقتصادی حاصله نیز افزایش خواهد یافت.

مزایای گاز خروجی در یک واحد کورکس

در طرح کوره بلند می بایستی زغال در باتری های کک تا 1200 درجه سانتی گراد حرارت دیده و پس از کک شدن مجدداً تا حرارت محیط سرد شود در این طرح این عمل گرمایش و سرد کردن زغال حذف گردیده و از انرژی زغال جهت ذوب نمودن چدن و تولید گاز حاصله کورکس مورد استفاده قرار م یگیرد. این گاز به عنوان گاز خروجی مشخص می گردد و مناسب جهت تولید برق انرژی الکتریکی می باشد که در این صورت اهمیت اقتصادی فراوانی خواهد داشت به طور مثال می توان در یک نیروگاه مدرن حرارتی با حداکثر راندمان از یک واحد ۸۰۰ هزار تنی چدن حدود ۸۸۰ هزار مگاوات ساعت برق به دست آورد این مقدار برق به طور متوسط برای یک شهر ۵۰۰ هزار نفری در اروپای مرکزی تکافو م ینماید. این گاز خروجی نیز به عنوان کالای قابل عرضه به بازار می تواند ارائه شود.

با طرح کورکس جهت استفاده از انرژی تولیدی هماهنگ شدن با یک واحد نیروگاه حرارتی اهمیت فراوانی دارد که مزایای آن به قرار زیر است.

1. اطمینان از تامین زغال در مقابل گاز طبیعی
2. بهره وری بیشتر ناشی از مصرف مواد انرژی زایی کم اهمی تتر (زغال)
3. راندمان بیشتر، هزینه سرمایه گذاری کمتر و نیز کاهش آلودگی محیط در مقابل یک نیروگاه حرارتی با سوخت گاز طبیعی همچنین م یتوان از گاز خروجی جهت کوره احیاء مستقیم دیگر نیز استفاده نمود. بدین نحو که پس از جدا نمودن گاز co2 از گاز خروجی کورکس امکان استفاده از گاز بازیابی شده در روش احیاء مستقیم جهت تولید آهن اسفنجی تا میزان ۶۰ درصد یک واحد کورکس میسر م یباشد ضمنا انرژی برق تولید اکسیژن مورد مصرف کورکس م یتواند از طریق گاز خروجی کورکس تامین گردد.

کاهش آلودگی محیط زیست

مقایسه آلودگی محیط زیست طرح کورکس و روش کمپلکس چدن (آگلومراسیون، کک سازی، کوربلند) نشان م یدهد که آلوده کنندگان هوا CO2 NO2 SO2 و غبار و همچنین آلوده کنندگان پساب ها (فاضلاب صنعتی) مانند فنل، سولفیدها، سیانید آزاد و آمونیوم در پروسس کورکس به مراتب در حد بسیار ناچیز قرار دارند که این مسئله به خصوص با آینده نگری که در حفظ محیط زیست می بایست حداکثر کوشش به عمل آید از اهمیت خاصی برخوردار بوده و  از ویژگی های موفقیت آمیز طرح کورکس می باشد.

آلودگی گازی (هوا)

نمودار شماره ۷ نشان م یدهد دهنده گازهای خروجی طرح کورکس و روش کمپلکس چدن می باشد که نشان م یدهد سطح آلودگی محیط زیست گازی در یک کمپلکس چدن مربوط به یک کارخانه مدرن اروپایی در سال ۱۹۹۰ و نیز با توجه به سرمایه گذاری انجام شده در رابطه با حفظ محیط زیست در سال ۲۰۰۰ چگونه می باشد.

ارقام کورکس در حال حاضر در مقایسه با رقم های اهداف سال ۲۰۰۰ کمپلکس چدن به مراتب چندین برابر پایین تر قرار دارند و بدیهی است که در رابطه با طرح کورکس جهت حفظ محیط زیست اهداف کاهش دهنده این مقادیر در این نمودار در نظر گرفته نشده است.

در ارتباط با گاز های CO2 حاصله نیز طرح کورکس ارقام کمتری را نشان می دهد به طور مثال برای حالت فوق کمپلکس چدن در سال ۱۹۹۰ رقمی برابر 1800 کیلوگرم به ازاء تن چدن و در سال 2000 رقم 1600 به ازاء تن چدن حاصل می نماید در صورتیکه در کورکس این مقدار برابر 1160 کیلوگرم به ازاء تن چدن می باشد که با توجه به سوخت گاز حاصل از پروسس متالوژی ( شکل 8 ) این ارقام به ترتیب 1900 ، 1700 ، 1450 به ازاءتن چدن خواهد گردید.

اهم مزایای فرآیند کورکس

• استفاده از زغال ارزان غیر کک شو
• امکان استفاده ازسنگ آهن و ذغال نامرغوب
• حداقل آلودگی محیط زیست نسبت به کمپلکس چدن
• پایین تر بودن قیمت تمام شده تمدن
• حداقل نیاز به شبکه انتقال انرژی نسبت به کمپلکس چدن
• ساده بودن کارگاه و حداقل فضای مورد نیاز
• انعطا فپذیری در بهر هبرداری
• انتقال تکنولوژی سومین تولید چدن

• منبع: ماهنامه تخصصی فولاد – شماره 276 ، آبان 1401