Optimasi Produksi Koks dalam Bateri Oven Koks Byproduct

Pembuatan Koks dalam Bateri Oven Koks Byproduct

Koks menyebabkan hingga 50 % biaya selama produksi logam panas. Produksi koks berkualitas tinggi yang hemat biaya oleh karena itu sangat penting untuk daya saing produksi besi.

Koks metalurgi digunakan dalam proses industri besi dan baja (utama di tanur blast) untuk mereduksi bijih besi menjadi besi. Lebih dari 90 persen produksi koks total diedikasi untuk operasi tanur blast. Koks pabrik cor terdiri sebagian besar dari sisa dan digunakan oleh pabrik cor dalam furnace untuk melebur logam dan dalam persiapan cetakan. Produksi koks pabrik cor menggunakan campuran batubara koks yang berbeda, waktu koks lebih lama, dan suhu koks yang lebih rendah relatif terhadap yang digunakan untuk koks metalurgi.

Sejarah dan Proses Produksi Koks

Sebagian besar koks di dunia diproduksi menggunakan bateri oven koks byproduct dan sebagian besar pabrik koks terintegrasi dengan fasilitas produksi besi dan baja.

Pembuatan koks dengan memanaskan batubara tanpa udara berasal dari awal revolusi industri ketika Abraham Darby menggunakannya dalam peleburan bijih besi pada 1709 di Inggris. Metode produksi koks awalnya sama seperti untuk produksi arang kayu, menumpuk batubara dalam tumpukan bundar, menyalakan tumpukan, dan kemudian menutupi sisi dengan tanah liat. Ini melandasi pembuatan koks beehive. Kemajuan bertahap mengarah pada pengembangan oven beehive, reverberatory dan byproducts, culminating into oven koks regeneratif dengan pemulihan hasil samping sekitar satu abad yang lalu.

Batubara dikonversi menjadi koks dalam bateri oven koks besar melalui distilasi destruktif batubara. Proses koks terdiri dari memanaskan batubara tanpa udara untuk mengusir senyawa volatal. Material yang dihasilkan adalah massa karbon yang disebut koks yang merupakan material karbon keras, tetapi poros. Oven koks byproduct memulihkan materi volatal batubara dalam bentuk gas oven koks, tar, dan minyak.

Ada tiga proses teruji untuk pembuatan koks metalurgi. Ini adalah

• Oven koks beehive. Oven ini adalah oven non recovery
• Oven koks pemulihan panas atau pemulihan energi. Oven koks ini kadang-kadang juga disebut oven koks non recovery.
• Oven koks byproduct

Proses pembuatan koks byproduct melibatkan karbonisasi batubara pada suhu tinggi dalam atmosfer di mana tidak ada oksigen. Proses ini menghilangkan materi volatal batubara dan memusatkan karbon. Dalam proses ini gas buangan dikumpulkan dan dikirim ke pabrik hasil samping di mana berbagai hasil samping (gas oven koks, tar, ammonia, dan benzol kasar) dipulihkan.

Pabrik oven koks byproduct memiliki tiga bagian utama yaitu pabrik penanganan batubara dan bagian persiapan batubara, bateri oven koks byproduct dengan fasilitas quenching koks, dan pabrik pengolahan dan penyortiran koks. Alur proses khas dan aliran emisi pabrik oven koks byproduct ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Alur proses dan aliran emisi khas

Batubara Koks dan Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Koks

Batubara koks adalah bahan baku penting dalam produksi koks dalam oven koks byproduct karena ia menentukan properti koks. Properti koks yang diperlukan adalah ukuran seragam, kekuatan baik (nilai CRI, CSR dan micum), porositas dengan materi volatal minimum dan abu minimum.

Batubara koks dapat diklasifikasikan berdasarkan properti koksnya. Mereka adalah batubara koks prima, batubara koks sedang, batubara koks semi atau rendah. Properti koks batubara untuk menghasilkan koks yang baik mencakup fluiditas, dilatasi, nomor pembengkakan crusible, nilai gray king, rank batubara yang ditunjukkan oleh nilai mean maximum reflectance (MMR), vitrinite dan distribusi vitrinite (V9- V14). Selain properti koks, properti penting lainnya dari batubara mencakup kelembaban, abu, sulfur, fosforus dan persentase alkali serta suhu fusion abu. Kelembaban, abu, sulfur dan fosforus yang rendah dalam batubara diinginkan untuk produksi koks berkualitas tinggi. Beberapa properti lain dari batubara yang mempengaruhi kualitas koks adalah ukuran partikel, densitas bulk, dan weathering batubara. Batubara koks juga dapat memiliki materi volatal rendah, sedang, atau tinggi. Suhu koks, laju koks, waktu soaking, praktik quenching, dan penanganan koks juga mempengaruhi kualitas koks

Batubara yang diisi ke oven koks biasanya adalah campuran dua atau lebih batubara koks. Blending diperlukan untuk mengontrol properti koks yang dihasilkan, untuk mengoptimalkan kualitas dan kuantitas hasil samping, dan untuk menghindari ekspansi yang ditunjukkan oleh beberapa jenis batubara yang dapat menyebabkan tekanan berlebihan pada dinding oven selama proses koks.

Pabrik Penanganan Batubara dan Bagian Persiapan Batubara

Pabrik penanganan batubara dan bagian persiapan batubara menyiapkan campuran batubara yang cocok untuk karbonisasi. Berbagai langkah yang terlibat adalah pembongkaran dan penyimpanan batubara, blending batubara dari berbagai grade, pengolahan batubara dan transportasi ke tower penyimpanan batubara.

Sabuk pengangkat mentransfer batubara dari tower penyimpanan sesuai kebutuhan ke bin pengadukan di mana berbagai jenis batubara disimpan. Batubara yang telah diblend dipindahkan dari bin pengadukan ke crusher batubara di mana ia dihaluskan biasanya menjadi ukuran -3 mm.

Batubara yang telah dihaluskan kemudian dicampur dan diblend, dan terkadang air dan minyak ditambahkan untuk mengontrol densitas bulk dari campuran. Campuran batubara yang telah disiapkan diangkut ke tower penyimpanan batubara di atas bateri oven koks.

Batubara perlu disimpan di berbagai tahap proses persiapan, dan diangkut di sekitar bagian persiapan batubara. Pengolahan dan penyaringan adalah bagian penting dari pabrik penanganan batubara. Pengolahan mengurangi ukuran keseluruhan batubara sehingga dapat dengan mudah diproses dan ditangani. Penyaring digunakan untuk mengatur ukuran batubara. Penyaring dapat statis, atau getaran mekanis.

Bateri Oven Koks Byproduct

Oven koks adalah kamar yang terbuat dari refraktori untuk mengonversi batubara menjadi koks dengan karbonisasi batubara tanpa udara dan dengan demikian menyuling materi volatal dari batubara. Pabrik oven koks byproduct terdiri dari satu atau lebih bateri oven koks yang berisi sejumlah oven koks (bisa bervariasi dari 20 hingga 100 di setiap bateri). Batubara diisi ke oven koks melalui lubang isi. Potongan silang khas dari bateri oven koks tinggi 7 m ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Potongan silang khas bateri oven koks 7 m

Jumlah batubara yang ditimbang dikeluarkan dari tower penyimpanan batubara ke dalam mobil isi, yaitu kendaraan isi yang dapat melintasi panjang bateri. Mobil isi diposisikan di atas oven kosong yang panas, tutup pada lubang isi dibuka, dan batubara dikeluarkan dari hopper mobil isi ke dalam oven.

Untuk meminimalkan kebocoran gas dari oven selama isi, aspirasi uap digunakan untuk menarik gas dari ruang di atas batubara yang diisi ke dalam collecting main. Pengeluaran batubara dari hopper ‘staged’ dengan mengontrol urutan di mana setiap hopper dikosongkan untuk menghindari puncak batubara yang mungkin memblokir ruang di atas batubara, yang menghambat pengangkatan gas yang dihasilkan selama isi. Di akhir urutan isi, puncak batubara di oven diluruskan oleh besi yang cantilever dari mobil pusher melalui pintu kecil di samping oven, disebut pintu leveler. Proses leveling ini membantu koks yang seragam dan menyediakan ruang uap yang jelas dan tunnel keluar untuk gas yang berevolusi selama proses koks untuk mengalir ke sistem pengumpulan gas. Setelah oven diisi dengan batubara, pintu leveling ditutup, tutup diganti pada port isi dan di-seal (luted) dengan campuran tanah liat basah, aspirasi dimatikan, dan campuran gas, aspirasi dimatikan, dan gas diarahkan ke sistem of take dan collecting main.

Proses Karbonisasi Batubara

Transformasi batubara menjadi koks mulai berlangsung. Panas ditransfer dari dinding bata yang dipanaskan ke dalam muatan batubara. Dari sekitar 375 hingga 475 derajat C, batubara terdekomposi untuk membentuk lapisan plastis di dekat setiap dinding. Sekitar 475 hingga 600 derajat C, ada evolusi tar yang mencolok, dan senyawa hidrokarbon aromatik, diikuti oleh re-solidifikasi massa plastis menjadi semi-koks. Pada 600 hingga 1100 derajat C, fase stabilisasi koks dimulai. Ini ditandai oleh kontraksi massa koks, pengembangan struktural koks dan evolusi hidrogen akhir. Selama tahap plastis, lapisan plastis bergerak dari setiap dinding menuju pusat oven menangkap gas yang dibebaskan dan menciptakan tekanan gas yang ditransfer ke dinding pemanas. Setelah lapisan plastis bertemu di pusat oven, seluruh massa telah terkabonisasi. Massa koks yang bersinar dipush dari oven dan di-quench basah atau kering.

Distilasi termal terjadi dalam kelompok oven yang disebut bateri. Bateri terdiri sejumlah oven berseberangan dengan dinding samping umum yang terbuat dari bata silica berkualitas tinggi dan jenis bata refraktori lainnya. Dinding yang memisahkan oven berseberangan, serta setiap dinding akhir, terdiri dari serangkaian flue pemanas. Pada setiap waktu, setengah flue di dinding tertentu membakar gas sementara setengah lagi menyampaikan sisa panas dari combusti flue ke ‘checker brick’ heat exchanger dan kemudian ke stack combusti. Setiap 20 hingga 30 menit bateri ‘reverse’, dan flue sisa panas menjadi flue combusti sementara flue combusti menjadi flue sisa panas. Proses ini memberikan pemanasan yang lebih seragam dari massa batubara. Operasi setiap oven bersiklus, tetapi bateri berisi cukup banyak oven untuk menghasilkan aliran yang esensialmente kontinu dari gas oven koks mentah. Oven individual diisi dan dikosongkan pada interval waktu yang setara selama siklus koks. Koks berlangsung selama 15 hingga 18 jam untuk menghasilkan koks tanur blast. Selama periode ini, materi volatal batubara distil keluar sebagai gas oven koks. Waktu koks ditentukan oleh campuran batubara, kandungan kelembaban, rate under firing, dan properti koks yang diinginkan. Ketika permintaan koks rendah, waktu koks dapat ditingkatkan hingga 24 jam. Suhu koks biasanya bervariasi dari 900 hingga 1100 derajat C dan dipertahankan di sisi atas rentang untuk menghasilkan koks tanur blast. Udara dicegah untuk bocor ke dalam oven dengan mempertahankan back pressure positif di collecting main. Oven dipertahankan di bawah tekanan positif dengan mempertahankan tekanan hydraulic main sekitar 10 mm kolom air di bateri. Gas dan hidrokarbon yang berevolusi selama distilasi termal dihapus melalui sistem of take dan dikirim ke pabrik hasil samping untuk pemulihan.

Koks selesai ketika suhu tengah di oven sekitar 950-1000 derajat C. Pada titik ini oven diisolasi dari hydraulic mains dan setelah venting yang tepat dari gas sisa, pintu dibuka untuk pushing koks. Pada akhir periode koks massa koks memiliki penurunan volume tinggi yang menyebabkan lepasnya massa dari dinding memastikan pushing yang mudah.

Kontrol tekanan oven cukup penting karena tekanan rendah menyebabkan masuknya udara sementara tekanan tinggi menyebabkan gassing berlebihan, kebocoran pintu, stand pipe, dll. Leveling batubara yang tepat penting dan hati-hati dilakukan sehingga free board space di atas (sekitar 300 mm) dipertahankan untuk menghindari choking.

Pada akhir siklus koks, pintu di kedua ujung oven dihapus dan koks yang bersinar dipush dari oven oleh ram yang diperpanjang dari mesin pusher. Koks dipush melalui panduan koks ke dalam quenching car. Quenching car membawa koks ke tower quenching basah atau pabrik quenching kering di mana ia didinginkan.

Pabrik Pengolahan dan Penyortiran Koks

Koks yang telah di-quench diangkut oleh sabuk pengangkut ke pabrik pengolahan dan penyaringan juga disebut pabrik pengolahan dan penyortiran koks. Di sini koks dihaluskan dan disaring ke fraksi ukuran yang diperlukan. Selama pengolahan dan penyaringan, koks diurutkan dalam tiga fraksi ukuran. Ini adalah koks breeze (ukuran – 10 mm), nut coke (ukuran +10 mm hingga – 25 mm) dan blast furnace coke (+25 mm hingga – 80 mm). Koks blast furnace yang telah diukur dan nut coke diangkut ke sistem penyimpanan masing-masing di tanur blast. Koks breeze dikirim ke pabrik sinter.