Tungku Ledakan Mini dan Pembuatan Besi
Tungku Ledakan Mini dan Pembuatan Besi
Tungku sembur mini (MBF) umumnya dipandang sebagai versi mini dari tanur sembur besar (BF) konvensional. Tungku ini cocok untuk operasi skala kecil. Faktanya, mereka pada dasarnya adalah cikal bakal tanur sembur terakhir konvensional modern dan karenanya mereka telah beroperasi untuk jangka waktu yang lebih lama. MBF berlokasi di banyak negara tetapi sebagian besar MBF berlokasi di Cina, India, Brasil, dan Indonesia. Ketersediaan pabrik serta kesempurnaan yang dicapai dalam teknologi ini telah menjadikan MBF sebagai rute yang diterima untuk pembuatan besi. Selanjutnya, hari ini, sebagian besar teknologi desain, pembebanan, dan pengoperasian yang telah menjadi norma untuk tungku besar modern saat ini juga telah diadopsi di MBF.
MBF adalah tungku poros vertikal dengan wadah seperti perapian. Bahan beban yang terdiri dari bijih besi, kokas atau arang yang digunakan sebagai zat pereduksi serta bahan bakar, dan fluks, biasanya batu kapur atau dolomit, dibebankan ke bagian atas tungku. Tungku bekerja berdasarkan prinsip reaktor arus berlawanan. Saat beban turun melalui poros, beban tersebut dipanaskan terlebih dahulu dan dikurangi oleh gas panas yang naik dari dasar tungku. Gas-gas tersebut dihasilkan dengan memasukkan ledakan udara panas yang diperkaya dengan oksigen melalui tuyeres. Ledakan panas membakar zat pereduksi, menghasilkan gas pereduksi dan panas yang dibutuhkan untuk proses reduksi yang berlangsung di tungku. Bahan beban tereduksi meleleh membentuk HM (besi cair) yang menjadi jenuh dengan karbon dan turun ke perapian. Fluks bergabung dengan kotoran dalam bahan beban untuk menghasilkan terak cair yang terakumulasi di atas besi cair di perapian. Besi cair dan terak cair secara berkala disadap dari tungku.
MBF menunjukkan fleksibilitas dan daya saing dan cocok untuk produksi logam panas (HM) tingkat dasar dan pengecoran. Fitur karakteristik penting dari MBF mencakup kesederhanaan dan ekonomi. Fitur lain dari MBF adalah sebagai berikut.
- Teknologi dan peralatan yang sudah terbukti.
- Desain dan peralatan yang lebih sederhana daripada BF besar konvensional.
- Ini memiliki fleksibilitas dengan beban bijih dengan beban bijih dapat bervariasi dari 100 % gumpalan bijih besi hingga campuran gumpalan bijih besi dan aglomerat (sinter atau pelet) dalam komposisi beban.
- Berbagai bahan pereduksi dapat digunakan termasuk kokas dan arang berkualitas rendah.
- Kualitas HM yang dihasilkan mirip dengan BF besar konvensional.
- Pengoperasian dan pemeliharaannya serupa tetapi lebih fleksibel daripada BF besar konvensional.
- Ini memiliki biaya modal yang rendah serta biaya perawatan peralatan yang lebih rendah.
- Ini adalah sumber HM yang ekonomis dan dapat diandalkan untuk pengecoran besi serta di pabrik baja mini di mana ia digunakan dalam integrasi ke depan dengan toko-toko pembuatan baja yang terdiri dari tungku induksi / tungku busur listrik / tungku pengoptimal energi dan kadang-kadang bahkan dengan dasar kecil tungku oksigen.
Seperti namanya, ukuran MBF kecil dengan volume internal mulai dari 35 cum hingga 600 cum. MBF umumnya tungku poros rendah dengan tinggi efektif tungku bervariasi dari kurang dari 12 m sampai sekitar 20 m. MBF mencapai tingkat produktivitas normal yang berada di kisaran 2 kaleng/cum/hari hingga jauh di atas 3 ton/cum/hari.
Fitur penting MBF
MBF adalah tungku jenis poros dengan tumpukan vertikal ditumpangkan di atas wadah seperti perapian. Kompleks MBF terdiri dari BF yang tepat, kompor ledakan panas, MBF top dan sistem pengisian, Beberapa platform pemeliharaan, sistem stock house dengan beberapa tempat sampah untuk bahan beban, platform tuyere dan rumah cor, sistem granulasi terak, sistem gas, sistem pembersihan gas BF, bahan baku dan sistem pasokan bahan bakar, sistem pasokan listrik dan utilitas lainnya serta stasiun blower udara dan sistem sirkulasi air BF dll. Tata letak MBF biasanya sangat kompak dengan sebagian besar fasilitas yang mendukung produksi HM, dipasang sangat dekat ke tungku yang tepat. Lembar aliran proses khas MBF dengan pabrik pembersihan gas kering ditunjukkan pada Gambar 1.
Gbr 1 Lembar aliran proses tipikal MBF dengan pabrik pembersih gas kering
Tungku yang merupakan reaktor pemrosesan, mengambil bagian dalam sistem produksi besi dengan cara berikut.
- Ini menerima bahan beban yang sudah disiapkan dari penyimpanan melalui sistem pengumpanan.
- Menerima semburan panas yang dihasilkan oleh peniup udara di stasiun peniup dan dipanaskan di kompor semburan panas. Ledakan panas biasanya diperkaya dengan oksigen.
- Ini memproduksi dan mengirimkan HM dan terak cair.
- Ini mengirimkan gas BF mentah ke sistem pembersihan gas.
- Menerima air pendingin dan udara bertekanan melalui sistem pendingin dan utilitas.
- Ini disuplai dengan tenaga listrik oleh sistem listrik.
- Ini dikendalikan melalui sistem komando dan kontrol.
MBF umumnya memiliki struktur rangka berdiri sendiri dengan empat kolom yang menopang 6 platform dan jembatan penyeberangan (dalam kasus pengisian loncatan) yang berdiri langsung di atas pondasi RCC. Cangkang tungku biasanya terbuat dari pelat baja struktural dengan ketebalan yang berbeda.
Profil khas dari dua MBF Cina diberikan di Tab 1.
| Tab 1 Profil umum tanur sembur mini Cina |
| No.No. | Parameter | Satuan | Nilai |
| 1 | Volume efektif | cum | 50 | 320 |
| 2 | Diameter perapian | m | 2,25 | 4.9 |
| 3 | Diameter perut | m | 3,05 | 5.7 |
| 4 | Diameter tenggorokan | m | 2 | 3,7 |
| 5 | Tinggi lapisan mati | m | 0,35 | 0,6 |
| 6 | Ketinggian perapian | m | 1,8 | 2,7 |
| 7 | Tinggi bosh | m | 2,3 | 2,9 |
| 8 | Tinggi perut | m | 1 | 1 |
| 9 | Tinggi poros | m | 5.3 | 9.2 |
| 10 | Tinggi tenggorokan | m | 1,27 | 1,6 |
| 11 | Tinggi efektif | m | 12,02 | 17.4 |
| 12 | Sudut tumpukan | Deg | 84,27 | 83,79 |
| 13 | Sudut Bosh | Deg | 81,57 | 82.15 |
| 14 | Rasio tinggi/diameter | | 3,58 | 3,05 |
| 15 | Jumlah tuyer | Tidak. | 6 | 12 |
Dalam MBF modern, blok karbon semi-grafit biasanya digunakan untuk dasar BF dan blok karbon cor untuk perapian. Blok karbon dengan konduktivitas panas dan ketahanan erosi yang baik dapat secara efektif melindungi dasar dan perapian BF. Struktur cangkir keramik umumnya digunakan untuk dinding bagian dalam perapian dengan lapisan alumina. Batu bata korundum dan bata alumina digunakan masing-masing di area taphole dan slag notch. Bagian dada, perut, dan sebagian tumpukan biasanya dilapisi dengan batu bata alumina. Batu bata fireclay kepadatan tinggi digunakan di area tumpukan atas untuk lapisan. Tungku bagian dalam shell biasanya disemprot dengan castables alumina memiliki ketebalan 70 mm. Untuk tenggorokan BF dan lapisan dalam penutup atas, pengelasan jangkar dan satu lapisan castable tahan panas dan tahan aus digunakan. Tergantung pada desain lapisan tungku, masa pakai MBF yang diharapkan bervariasi dalam kisaran antara 5 tahun hingga lebih dari 10 tahun.
Peningkatan suhu ledakan panas adalah salah satu langkah utama untuk meningkatkan volume injeksi batubara bubuk di MBF dan mengurangi laju kokas di MBF. Perancangan sistem semburan panas dilakukan secara normal sedemikian rupa sehingga temperatur semburan panas dapat dipertahankan pada 1200 derajat C dengan menggunakan gas BF sebagai bahan bakar. Saat ini, MBF dilengkapi dengan kompor sembur panas 3 nomor dengan desain pembakaran kubah tangensial putar.
Tuyeres diberi makan dengan ledakan panas dari hiruk pikuk utama melalui pipa tiup. Tuyere dipasang bersama dengan pendingin tuyere. Keduanya terbuat dari tembaga. Jumlah tuyer yang dipasang di MBF bergantung pada volume MBF yang berguna dan dirancang untuk kecepatan ledakan optimal yang biasanya berkisar antara 210 m/detik hingga 230 m/detik dalam kondisi pengoperasian.
Saat ini MBF modern memiliki satu lubang keran dari mana logam panas dan terak mengalir. Mereka dipisahkan oleh pelat skimmer, ditempatkan dengan benar di pelari HM yang ditempatkan di platform kerja. Di beberapa MBF ada takik terak terpisah untuk penyadapan terak cair. Logam panas mengalir ke dalam ladle atau mobil torpedo, sedangkan terak cair dialirkan ke sistem granulasi terak.
Tongkat pendingin sedang digunakan di MBF dengan 3 bagian tongkat permukaan biasa yang digunakan di bagian bawah dan perapian dan tongkat dengan refraktori dimasukkan ke dalamnya digunakan di zona bosh dan perut. Step-stave digunakan untuk area tumpukan agar dapat secara efektif menopang lapisan bata dari tumpukan bawah dan untuk mengurangi pembukaan cangkang BF untuk meningkatkan kekencangan MBF. Tongkat besi cor nodular ferit umumnya digunakan untuk tumpukan menengah dan bawah. Tabung baja mulus dicor di dalam stave dan pelat rusuk pada permukaan stave yang panas. Bahan karbon menabrak alur. Pendingin air biasanya digunakan untuk bagian bawah MBF. Sistem tuyere didinginkan oleh sistem pendingin air khusus.
Peralatan tambahan lainnya untuk blast furnace yang tepat adalah (i) pelindung tenggorokan 2 tahap, (ii) 'kamera citra inframerah tenggorokan' yang dipasang di dekat jalur stok tenggorokan untuk mendeteksi distribusi stok di area tenggorokan, dan (iii) perangkat penyemprot dan pendingin air atas yang digunakan saat suhu puncak menjadi sangat tinggi.
Biasanya MBF dilengkapi dengan sistem skip charging. Di beberapa MBFs conveyor charging digunakan sebagai pengganti skip charging. Untuk pengisian atas di MBF kedua sistem yaitu (i) dua pengisian bel dengan distributor, dan (ii) sistem bel kurang atas, sedang digunakan. MBF modern dengan sistem bell less top.
Dalam kasus bell less top umumnya digunakan dua jenis distribusi yaitu (i) tipe ring (tipe ring tunggal, tipe multi-ring, dan (ii) tipe titik tetap. dibebankan ke dalam tungku dengan mendistribusikan saluran melalui cincin konsentris (cincin tunggal) atau cincin multi konsentris (cincin multi). Dalam kasus distribusi jenis cincin tunggal, saluran distribusi tetap pada sudut kemiringan yang sama saat pengisian. Dalam kasus multi-cincin distribusi, sudut kemiringan dapat diubah berkali-kali saat pengisian. Distribusi satu lingkaran atau multi-lingkaran pada setiap posisi sudut dapat dilakukan. Dalam kasus distribusi tipe tetap, saluran distribusi diposisikan sesuai sudut kemiringan yang ditentukan untuk mendistribusikan material ke titik yang ditentukan. Distribusi sektor juga dapat dilakukan dengan peralatan pengisian bell less top. Biasanya gas nitrogen digunakan untuk tujuan pemerataan.
Tinggi muatan di dalam tungku (jalur stok) dikendalikan dengan menggunakan dua batang stok nomor. Deteksi tingkat beban terus menerus dilakukan secara otomatis selama produksi normal melalui batang stok yang secara otomatis diturunkan bersama dengan tingkat beban. Batang stok diangkat saat mencapai level yang ditentukan. Tingkat pengisian daya ditunjukkan di ruang kontrol.
Rumah cor biasanya berbentuk persegi panjang dengan atap baja dengan kemiringan 1:12 dan kolom RCC. Jendela ventilasi biasanya disediakan dalam desain atap. Rumah cor dilengkapi dengan pistol lumpur yang dioperasikan secara hidraulik dan mesin bor taphole yang dioperasikan secara hidraulik/pneumatik. Cast house biasanya dibersihkan sepenuhnya oleh sistem bag filter.
Gas BF yang dihasilkan dalam MBF dikeluarkan dengan 4 nomor take off, kemudian 4 nomor uptakes, kemudian 2 nomor uptakes yang berkumpul menjadi 1 nomor down comer yang akhirnya masuk ke dust catcher. BF top gas memiliki temperatur normal pada kisaran 100 deg C sampai 300 deg dengan maksimum 400 deg C. Kedua uptake pada furnace top dilengkapi dengan 1 nomor bleeding valve yang umumnya digerakkan oleh silinder hidrolik. Penangkap debu bekerja berdasarkan prinsip gravitasi dan menghilangkan debu kasar dari gas BF. Gas BF dari penangkap debu dibersihkan lebih lanjut baik dalam sistem pembersihan gas basah yang terdiri dari saturator dan scrubber primer dan sekunder atau dalam sistem pembersihan gas kering yang terdiri dari filter kantong debu bertekanan rendah menggunakan gas nitrogen untuk meniup debu kembali.
Pengoperasian MBF mirip dengan BF besar konvensional. Ketika bahan beban, yaitu beban besi (sinter/pelet dan bijih lump), zat pereduksi (arang atau kokas BF) dan fluks (batu kapur dan dolomit), dibebankan ke bagian atas tanur tinggi, turun melalui tumpukan, mereka dipanaskan terlebih dahulu oleh gas panas yang naik dari perapian dan oleh ledakan panas yang masuk melalui tuyeres yang terletak di bagian bawah poros, tepat di atas perapian.
Udara panas membakar sebagian besar kokas BF yang diisi dari atas untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan oleh proses dan menyediakan gas pereduksi yang menghilangkan oksigen dari beban bijih. Besi yang tereduksi meleleh dan mengalir ke dasar perapian. Fluks bergabung dengan kotoran dalam bijih untuk menghasilkan terak, yang juga meleleh dan terakumulasi di atas besi cair di perapian. Dari waktu ke waktu, besi cair dan terak cair dikeluarkan dari tungku melalui lubang sadap.
Saat ini MBF dilengkapi dengan pulverized coal injection (PCI) yang dilakukan di tingkat tuyere. MBF modern dapat memiliki kecepatan PCI hingga 150 kg/ton HM. Parameter operasi umum MBF diberikan di Tab 2.
| Tab 2 Parameter operasi MBF |
| No.Sl. | Parameter | Satuan | Nilai |
| 1 | Ketersediaan tungku | jumlah hari | 330 – 350 |
| 2 | Sinter dalam beban | % | Sekitar 80 |
| 3 | Tingkat bijih | kg/tHM | 1600-1700 |
| 4 | Tarif bahan bakar | kg/tHM | 550-600 |
| 5 | Tingkat kokas BF | kg/tHM | 420-450 |
| 6 | tingkat PCI | kg/tHM | 120-150 |
| 1 | Suhu ledakan | Deg C | 1100-1200 |
| 8 | Tekanan atas | kg/cm persegi | 0,3 -1.0 |
| 9 | Kecepatan terak | kg/tHM | 300-380 |
| 10 | produktivitas BF | ton/cum/hari | 2-3 |
| 11 | Pengayaan oksigen dari ledakan Udara | % | Sekitar 3 |
Konsumsi umum utilitas di MBF diberikan di Tab 3.
| Tab 3 Konsumsi utilitas umum dalam MBF |
| No.Sl. | Parameter | Satuan | Nilai |
| | | |
| 1 | Ledakan udara | N cum/tHM | Sekitar 1800 |
| 2 | Pembuatan gas BF | N cum/tHM | Sekitar 900 |
| 3 | Uap | kg/tHM | Sekitar 50 |
| 4 | Listrik | kWh/tHM | Sekitar 120 |
| 5 | Nitrogen | N cum/tHM | Sekitar 2 |
| 6 | Udara terkompresi | N cum/tHM | Sekitar 0,3 |
Sistem otomasi MBF umumnya memiliki karakteristik fungsi yang kuat, kinerja standar yang tinggi, keandalan yang tinggi, kemampuan ekspansi yang mudah, kemampuan komunikasi yang komprehensif, implementasi dan struktur distribusi yang mudah, serta pengoperasian yang mudah. Biasanya memiliki tingkat tinggi interferensi anti-elektromagnetik dan anti-guncangan serta kapasitas pemrosesan modular dan kapasitas refleksi instan.
Kontrol dan pengawasan pengoperasian seluruh MBF umumnya dilakukan dari ruang kontrol MBF yang biasanya terletak di dekat platform kerja MBF. Sistem kontrol biasanya terdiri dari stasiun pengawas, PLC utama, alarm, interlock dan proteksi. Satu stasiun jarak jauh juga umumnya dipasang di ruang kendali penanganan bahan baku. Sistem terhubung melalui jaringan. Sistem pengawasan biasanya digunakan untuk mengontrol parameter proses, perekaman tren, dan pencatatan alarm. Sejumlah instrumen lapangan dipasang untuk mengukur dan mengontrol semua parameter proses. Beberapa pengukuran penting meliputi (i) pengukuran tekanan, (ii) pengukuran suhu, (iii) pengukuran aliran, (iv) pengukuran tingkat debu gas BF, (v) pengukuran tingkat stok, sudut chute dan derajat pembukaan katup throttle, dan (vi) pengukuran berat bahan beban dan banyak lagi. Kabin kontrol untuk pengoperasian peralatan cast house terletak di cast house itu sendiri di tempat yang aman dari mana operator dapat melihat peralatan.
Sistem pendingin air MBF biasanya membutuhkan air industri secara terus menerus di area yang meliputi (i) pendinginan cangkang tanur tinggi, (ii) pendinginan tuyere dan pendingin tuyere, (iii) sistem pembersihan gas dalam kasus pembersihan gas basah, (iv) granulasi terak, (v) pendinginan sistem hidraulik atas BF, (vi) pendinginan sistem hidraulik senapan lumpur/mesin bor. Semua air disirkulasikan kembali. Tangki air di atas kepala biasanya disediakan untuk menangani kebutuhan darurat selama kegagalan daya. Parameter utama yang terkait dengan semua sistem air dipantau melalui sistem pengawasan dari ruang kontrol.
