Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Proses manufaktur

Mengoptimalkan Kualitas Sinter: Proses Kunci Sinterisasi Bijih Besi

Kualitas Sinter dan Proses Sinterisasi Bijih Besi

Sinter biasanya merupakan komponen utama beban tanur tinggi (BF). Sinter terdiri dari banyak fase mineral yang dihasilkan selama proses sinterisasi bijih besi. Kualitas dan sifat sinter tergantung pada struktur mineral sinter. Namun, karena kondisi sinterisasi biasanya tidak merata di seluruh tempatan sinter, komposisi fase, dan oleh karena itu kualitas sinter, bervariasi di tempatan sinter.

Struktur sinter tidak merata. Ini terdiri dari pori (dengan ukuran yang bervariasi) dan agregat kompleks fase mineral, masing-masing dengan sifat yang berbeda. Kombinasi pori dan fase mineral ini, serta interaksi di antara mereka, menentukan kualitas sinter, tetapi juga membuat prediksi sifat sinter sangat sulit. Meskipun sejumlah besar penelitian telah dilakukan pada sinter, korelasi antara komposisi kimia dan mineralogi sinter dengan sifat dan perilakunya masih tidak dipahami dengan jelas.

Skematik campuran sinter dan produk sinter ada di Gambar 1.

Mengoptimalkan Kualitas Sinter: Proses Kunci Sinterisasi Bijih Besi

Gambar 1 Skematik campuran sinter dan produk sinter

Proses sinterisasi adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan proses aglomerasi campuran hijau bijih besi, fluks, dan kokas serta limbah padat pabrik dengan ukuran partikel -10 mm untuk menghasilkan sinter yang dapat menahan kondisi tekanan dan suhu operasi yang ada dalam BF. Limbah padat seperti debu, lumpur, escur, dan skala pabrik dll. digunakan untuk pemanfaatannya dalam campuran sinter karena struktur kimia yang kompleks dan komponen mineral dari bahan-bahan ini. Proses sinterisasi dijelaskan secara rinci dalam artikel terpisah yang tersedia di tautan https://www.ispatguru.com/the-sintering-process-of-iron-ore-fines-2/.

Selama proses sinterisasi, saat pembakaran partikel kokas halus dimulai pada suhu antara 700 derajat C hingga 800 derajat C, ini menghasilkan pembentukan gas CO (karbon monoksida). Permukaan inti bijih besi dan partikel halus yang menempel direduksi menjadi magnetit. Saat suhu naik ke 1100 derajat C, fase dengan titik leleh rendah seperti Fe2O3.CaO, FeO.CaO, dan FeO.SiO2 terbentuk melalui reaksi padat-padad. Fase yang disebut SFCA (silico-ferrite of calcium and aluminum), terbentuk pada tahap ini. SFCA diidentifikasi sebagai larutan padat CaO.2Fe2O3 dengan jumlah kecil Al2O3 dan SiO2 yang terlarut. Fase ini dianggap sebagai fase kuaternari kompleks.

Selama proses sinterisasi, hubungan fase kesetimbangan biasanya tidak tercapai karena garasi api yang dengan cepat melewati tempatan sinter. Ini mengakibatkan tingkat heterogenitas sinter yang tinggi, dan pembentukan fase non-kesetimbangan yang tidak dipertimbangkan dari pertimbangan termodinamika. Komposisi sinter oleh karena itu bervariasi dari tempat ke tempat dalam bahan baku, tergantung pada sifat partikel bijih dan fluks individual dan tingkat reaksi di antara mereka.

Secara makroskopis, sinter memiliki struktur yang tidak merata dengan pori besar yang tidak teratur. Secara mikroskopis, ini terdiri dari fase pengikat, partikel bijih relik, fase kaca yang tersisa, dan pori serta retakan yang sangat kecil dan tidak merata. Tergantung pada parameter yang berbeda seperti suhu, komposisi, tekanan parsial oksigen, waktu, dan atmosfer, berbagai fase terbentuk dalam proporsi yang berbeda, sementara morfologi yang berbeda berkembang. Morfologi pada dasarnya mencerminkan cara terbentuknya dan terkait pada komposisi kimia tertentu, laju pemanasan dan pendinginan sinter.

SFCA acikular mulai terbentuk di bawah 1185 derajat C; saat suhu naik ke 1245 derajat C, hematit yang tidak bereaksi menghilang dan ukuran kristal SFCA meningkat. SFCA mulai terdekomposisi saat suhu melebihi 1300 derajat C membentuk hematit jika tekanan parsial oksigen tinggi dan suhu di bawah 1350 derajat C, dan magnetit jika tekanan parsial oksigen rendah dan suhu di atas 1350 derajat C dengan komponen escur dialirkan kembali ke leleh. Dekomposisi SFCA ditingkatkan oleh waktu yang lebih lama di atas suhu dekomposisi, dan suhu maksimum yang meningkat.

Dalam proses sinterisasi, reaksi kimia di atas terjadi pada suhu tinggi yang menghasilkan pembentukan fase leleh yang digunakan selama reaksi padat-cair untuk assimilasi dan penggabungan konsentrat bijih besi dan fluks. Selama proses, terbentuknya leleh terjadi di garasi api di mana suhu di atas 1100 derajat C. Leleh ini kemudian membeku menjadi fase pengikat yang membentuk mayoritas fase lain dalam sinter. Fase pengikat utama biasanya terdiri dari SFCA.

Volume fase leleh memainkan peran signifikan dalam proses sinterisasi. Leleh berlebih menghasilkan struktur kaca yang homogen, yang memiliki redaabilitas rendah, sedangkan konsentrasi leleh yang sangat rendah menyebabkan ketahanan yang tidak memadai, yang mengakibatkan jumlah konsentrat kembali yang tinggi.

Reaksi kimia selama sinterisasi menghasilkan pembentukan kue sinter yang merupakan bahan multiphase dengan mikrostruktur heterogen. Ini terdiri dari beberapa fase mineral di mana fase utamanya adalah hematit, magnetit, bijih besi, SFCA, silikat kalsium dua, dan fase kaca. Distribusi mineralogis fase-fase berbeda menentukan mikrostruktur sinter yang memberikan kualitas sinter seperti kekuatan mekanik dan perilakunya selama reduksi dalam BF. SFCA dianggap sebagai komponen terpenting dari fase pengikat karena kelimpahannya dalam sinter dan pengaruhnya yang signifikan terhadap kualitas sinter.

Dari mekanisme sinterisasi jelas bahwa fase sinter terutama terbentuk selama proses sinter pada suhu di atas 1100 derajat C. Oleh karena itu, karakteristik waktu-suhu proses sinter berkontribusi secara kuat pada mikrostruktur dan komposisi fase sinter.

Profil suhu di tempatan sinter ditandai dengan kenaikan tajam ke suhu maksimum selama siklus pemanasan. Suhu maksimum yang tercapai biasanya lebih tinggi dari 1300 derajat C dan dapat mencapai 1350 derajat C. Lereng yang lembut setelah mencapai suhu maksimum menunjukkan pendinginan yang relatif lambat dari sinter yang selesai selama siklus pendinginan.

Karena perubahan permeabilitas tempatan selama proses sinterisasi, berbagai profil suhu diperoleh dari atas ke bawah di tempatan sinter. Oleh karena itu, laju pemanasan, suhu maksimum yang tercapai, waktu pada suhu di atas 1100 derajat C, dan laju pendinginan biasanya berbeda di lapisan atas, tengah, dan bawah tempatan sinter. Karena karakteristik waktu-suhu yang berbeda, terdapat variasi dalam komposisi fase melalui tempatan sinter. Karena perbedaan ini, sinter dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Biasanya sinter terdiri menurut volume 40 persen hingga 70 persen oksida besi, 20 persen hingga 50 persen ferrit terutama SFCA, sekitar 10 persen silikat kalsium dua, dan sekitar 10 persen fase kaca. Ini juga dapat mengandung sulfida (FeS), piroksen [(Mg,Fe)SiO3], kuarsa, dan kapur dalam proporsi kecil. Reaksi sinterisasi mengatur fraksi volume setiap fase mineral dan secara khusus mengontrol konsentrasi dan mikrostruktur fase SFCA. Ini pada gilirannya mengontrol dan meningkatkan karakteristik sinter.

Kualitas sinter merujuk pada sifat fisik dan metalurgi sinter. Kualitas sinter biasanya didefinisikan dalam hal hal berikut:

Semua sifat di atas, yang biasanya dievaluasi sesuai dengan tes yang standarisasi, sangat terkait dengan mineralogi, struktur mikroskopis dan makroskopis sinter. Reproduktibilitas tes ini yang dilakukan pada partikel sinter untuk mengevaluasi kualitasnya oleh karena itu rendah karena tingkat variabilitas yang tinggi dalam komposisi fase antara partikel sinter, bahkan ketika partikel sinter ini diperoleh dari bahan baku yang sama.

Ukuran partikel bijih memainkan peran penting. Kemampuan assimilasi bijih halus lebih besar dari pada partikel kasar. Luas permukaan reaksi konsentrat bijih besi tinggi yang menghasilkan laju reaksi yang lebih tinggi. Namun, pembentukan konsentrasi leleh yang lebih tinggi mengakibatkan penurunan kecelelaran leleh. Oleh karena itu, terdapat keperluan untuk menyertakan partikel kasar dalam campuran sinter untuk meningkatkan permeabilitas tempatan sinter, karena ini terkait dengan peningkatan gerakan besar skala antara leleh dan partikel padat.

Sinterabilitas tempatan sinter di mana partikel lebih besar telah disertakan meningkat karena permeabilitas tempatan sinter yang ditingkatkan serta reaksi sinter yang ditingkatkan selama proses. Ketika partikel lebih besar tersedia di tempatan sinter, area densitas rendah terbentuk di sekitar partikel yang meningkatkan permeabilitas tempatan sinter. Karena peningkatan permeabilitas tempatan sinter, laju aliran gas serta kecepatan garasi api lebih tinggi di sekitar partikel yang lebih besar dibandingkan partikel yang lebih halus. Reaksi leleh dan assimilasi oleh karena itu terjadi dengan cepat di sekitar partikel besar karena kecelelaran leleh yang tinggi.

Karakteristik kualitas penting sinter

Berikut adalah karakteristik kualitas penting sinter.

Proses manufaktur

  1. Sintrasi Bubuk Logam Refraktori: Proses, Klasifikasi, dan Hasil Performa
  2. Sistem Otomatisasi dan Kontrol Canggih untuk Pabrik Sintiran
  3. Sintrasi Butiran Bijih Besi: Meningkatkan Efisiensi Tungku Timur
  4. ITMK 3: Kobe Steel’s Eco‑Friendly Iron Nugget Production Process
  5. Faktor Kunci yang Bentuk Proses Sintering dalam Produksi Bijih Besi
  6. HIsmelt: Pengolahan Langsung Canggih untuk Produksi Besi Cair
  7. Teknologi Canggih untuk Meningkatkan Efisiensi Sintrasi Bijih Besi
  8. FASTMET & FASTMELT: Teknologi Pembuatan Besi Canggih untuk Produksi Logam Efisien
  9. Optimisasi Benefisiasi Bijih Besi untuk Produksi Baja Efisien
  10. Pertambangan Bijih Besi: Proses, Jenis, dan Teknik Ekstraksi