Granulasi Besi Cair

Granulasi Besi Cair

Granulasi besi cair adalah metode penanganan kelebihan produksi logam panas dalam tanur tinggi (BF) yang tidak dapat dikonsumsi oleh pembuatan baja di bengkel peleburan baja di pabrik besi dan baja terintegrasi. Ini adalah metode hemat biaya untuk menghasilkan produk padat yang dikenal sebagai besi granulasi (GI). GI memiliki sifat kimia dan fisik yang baik seperti pig iron dan dapat digunakan sebagai bahan baku utama untuk pembuatan baja.

GI memiliki komposisi kimia yang identik dengan besi cair yang digranulasi. Tidak ada oksidasi atau jebakan terak di GI dan ada kandungan logam yang tinggi. Gambar 1 menunjukkan beberapa bagian GI.

Gbr 1 Besi butiran

Pabrik GI menangani ketidaksesuaian antara produksi di fasilitas pembuatan besi dan kebutuhan besi cair di fasilitas pembuatan baja. Secara logistik diposisikan di antara dua fasilitas. Kelebihan besi cair dari BF dialihkan ke pabrik GI untuk produksi GI. Ini menghilangkan pengurangan volume ledakan panas di BF sambil memproduksi GI yang dapat digunakan sebagai bahan baku internal sebagai pendingin di BOF, atau untuk penjualan eksternal yang akan digunakan oleh kubah, tungku induksi (IF) dan tungku busur listrik (EAF).

Pabrik GI dapat dibangun dan dioperasikan dengan kapasitas yang sesuai dengan output BF. Mereka adalah alternatif untuk mesin pig casting (PCM) tetapi dengan kapasitas yang lebih tinggi. Kapasitas bahkan PCM untai kembar terbatas karena waktu pemadatan besi cair dalam cetakan babi. PCM juga membutuhkan perawatan mekanis yang sering sebagai konsekuensi dari desain yang kompleks. GI memiliki sifat yang identik dengan pig iron tetapi dengan keuntungan tambahan yang dapat ditangani dalam sistem bin.

Empat langkah dasar proses granulasi untuk besi cair adalah sebagai berikut.

• Kontrol aliran besi cair ke granulator
• Granulasi dengan membentuk tetesan besi cair dan pendinginannya yang cepat dalam air
• Pembuangan GI yang dipadatkan dan didinginkan biasanya dengan ejektor air udara
• Pengurangan air GI dan pengangkutan ke lokasi penyimpanan

Peralatan dan proses granulasi

  Peralatan dapat dirancang untuk granulasi batch besar besi cair dan pada tingkat produksi BF. Prinsipnya didasarkan pada perpindahan panas antara besi cair dan air pendingin. Panas yang dilepaskan selama pendinginan dan pemadatan besi cair dipindahkan ke air pendingin, yang membawa panas keluar dari proses.

Peralatan yang digunakan untuk granulasi besi adalah peralatan standar.

Untuk penanganan sendok besi cair di pabrik granulasi, menara sendok kembar, mirip dengan menara yang digunakan dalam mesin pengecoran kontinu digunakan. Turret dalam kombinasi dengan tundish dapat memastikan operasi urutan yang mulus di pabrik granulasi tanpa ada diskontinuitas antara sendok besi cair.

Tundish yang digunakan untuk granulasi besi adalah tundish pengecoran kontinu standar dengan sedikit modifikasi. Tundish dilengkapi dengan sistem batang penghenti atau sistem gerbang geser. Ini memungkinkan penghentian granulasi dengan cepat jika terjadi masalah. Sistem standar dapat digunakan untuk mengontrol laju granulasi. Tundish dan nozzle biasanya dipanaskan selama sekitar 20 hingga 30 menit sebelum dimulainya granulasi.

Granulator besi cair adalah jantung dari proses ini. Ini terdiri dari tangki yang berisi air dan memiliki distributor besi cair. Fungsi utama distributor besi cair adalah untuk memecah aliran besi cair menjadi partikel yang lebih kecil dan mendistribusikannya secara merata di atas permukaan air. Pemisahan aliran besi cair tidak hanya memberikan luas permukaan yang lebih besar untuk pendinginan yang lebih cepat dari besi cair tetapi juga mendistribusikan besi cair di atas area permukaan yang lebih besar di granulator. Ini juga membantu dalam menghindari konsentrasi panas dalam volume air yang lebih kecil dan dengan demikian memungkinkan laju aliran yang tinggi dari besi cair. Distributor besi cair adalah peralatan penting karena harus tahan terhadap guncangan termal dan dampak jangka panjang dari aliran besi cair.

Permukaan luar tetesan besi cair menjadi padat selama jalur pergerakannya dari distributor ke permukaan air dan sebelum menembus permukaan air. Bagian dalam yang tersisa dari tetesan semi cair, yang sekarang menjadi butiran, dipadamkan saat menyentuh permukaan air dan memulai pergerakannya dalam volume air. Pada saat tumbukan butiran ke dalam air, butiran tersebut sedikit berubah bentuk tetapi dicegah agar tidak pecah, sehingga menghindari pembentukan butiran halus.

Selama pergerakan butiran besi melalui air di tangki granulasi, panas besi dipindahkan ke air pendingin. Air pendingin memungkinkan butiran mencapai suhu di bawah 100 derajat C.

Untuk laju granulasi 100 ton/jam, beban panas yang dihasilkan yang dipindahkan dari besi cair ke air pendingin berada pada kisaran sekitar 8 M kal/detik. Sistem air dirancang untuk menangani besarnya beban panas ini. Dalam sistem air, panas didistribusikan ke air dengan cara untuk memastikan bahwa konsentrasi panas (panas / satuan volume) kurang dari konsentrasi kritis untuk ledakan uap.

Tangki granulasi menampung volume air yang cukup yang diperlukan untuk menampung tetesan besi cair yang dibentuk oleh pemisahan aliran besi cair dan oleh momentum tumbukan aliran besi cair pada permukaan air.

Desain dan konstruksi tangki air memfasilitasi konsentrasi dan pembuangan potongan GI yang didinginkan dari tangki. Sistem ejektor udara-air biasanya digunakan untuk pembuangan besi butiran yang didinginkan.

GI padat yang telah dikeluarkan dikeringkan  dan dibawa oleh ban berjalan ke area penyimpanan tempat penyimpanannya di tempat penimbunan untuk dikirim.

Sistem pendinginan dan penanganan air diseimbangkan dengan hati-hati untuk memastikan bahwa sejumlah besar panas yang ditambahkan oleh setrika cair dihilangkan oleh air pendingin. Sistem air biasanya merupakan sistem air proses sirkuit tertutup. Aliran air pendingin di tangki granulasi berlawanan dengan pergerakan besi cair. Selama alirannya dalam air tangki pasir mengambil panas dari besi cair dan menjadi panas. Air panas dari tangki granulasi dikeluarkan   dan dikirim kembali ke sistem penanganan air. Air proses panas yang kembali didinginkan baik di menara pendingin atau melalui penukar panas.

Pabrik granulasi besi cair biasanya sepenuhnya otomatis yang memungkinkan hanya membutuhkan tenaga kerja kecil untuk menjalankan seluruh operasi. Waktu melalui put untuk granulasi besi biasanya sekitar 30 sampai 40 detik dan memiliki hasil proses lebih besar dari 99%. Ini adalah peningkatan yang baik jika dibandingkan dengan hasil yang lebih rendah yang diperoleh di PCM.

Berikut ini adalah karakteristik penting dari proses granulasi besi cair.

• Waktu mulai yang singkat untuk memenuhi keputusan menit terakhir pengalihan besi cair dari fasilitas pembuatan baja
• Waktu pemrosesan yang cepat dari besi cair ke GI yang didinginkan
• Tidak ada perubahan dalam analisis kimia besi karena pendinginan yang cepat
• Lebih dari 99% hasil proses
• Proses kasar dengan ketersediaan tinggi, dan dengan perawatan terbatas karena penggunaan peralatan standar
• Mudah dioperasikan
• Kapasitas produksi tinggi yang sesuai dengan output BF
• Produksi produk besi prima yang tidak memerlukan proses tambahan
• Dampak lingkungan rendah
• Tata letak fleksibel dan dapat diakomodasi pada ruang yang ada
• Biaya pengoperasian rendah
• Biaya investasi yang wajar

Produk besi butiran

GI memiliki sifat fisik dan kimia yang konsisten. Ini menggabungkan kandungan logam tinggi dari skrap utama dengan kandungan residu rendah dari sumber besi perawan. Dari sudut pandang praktis, densitas curah yang tinggi dan bentuk fisik cocok untuk penanganan material yang efisien.

Komposisi kimia GI sama dengan besi cair. Analisis tipikal adalah 4% hingga 4,5% karbon, 0,5% hingga 0,6% silikon, dan sekitar 95% hingga 95,5% besi. Elemen gelandangan (tembaga, nikel, molibdenum, dan timah) maksimal 0,05%.

GI memiliki bentuk bulat pipih yang kompak dan kecil yang menghasilkan densitas curah tinggi sekitar 4 ton/cum. Ukuran GI berada pada kisaran 8 mm hingga 25 mm. GI memiliki sudut istirahat yang tinggi, yang memungkinkan pengangkutan dan penyimpanan yang efektif.

Beberapa karakteristik GI diberikan di bawah ini.

• Komposisi homogen
• Hampir tidak ada kandungan oksida
• Hasil logam yang tinggi selama pembuatan baja
• Sifat pemanasan awal yang sangat baik dan pelelehan/pembubaran yang cepat bila ditambahkan ke proses metalurgi
• Memiliki besi karbida dalam matriks, yang bermanfaat untuk penggantian skrap dalam operasi EAF
• Kepadatan massal tinggi
• Tidak aktif selama pengiriman dan penyimpanan
• Memiliki ukuran dan bentuk yang memudahkan penanganan dengan sabuk konveyor, magnet, pemuat ujung depan, sistem nampan, dan skrap skrap
• Memiliki kekuatan dan bentuk fisik tinggi yang menghilangkan putus selama penanganan dan mengurangi debu
• Tidak menunjukkan perilaku piroforik dan karenanya dapat diangkut dan ditangani tanpa mengkhawatirkan pembakaran. Ini tidak aktif selama pengiriman dan penyimpanan

Kesederhanaan proses pemadatan dan pendinginan besi cair, dikombinasikan dengan kapasitas tinggi yang memenuhi throughput BF standar, membuat proses granulasi besi cocok untuk dipasang di pabrik besi dan baja terintegrasi.