Midrex: Pengurangan Langsung Bijih Besi Berbasis Gas Terkemuka

Proses Midrex untuk Pengurangan Langsung Bijih Besi

Midrex adalah proses pembuatan besi yang dikembangkan untuk produksi besi terurangi langsung (DRI). Ini adalah proses tungku poros berbasis gas yang merupakan reduksi dalam keadaan padat, mengubah pelet bijih besi atau bijih berukuran menjadi DRI tanpa melelehkan materi, menggunakan gas reduktora yang umumnya terbentuk dari gas alam. Prinsip proses reduksi menggunakan gas reduktora ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Prinsip proses reduksi menggunakan gas reduktora

Sejarah Proses Midrex

Sejarah proses Midrex dimulai pada tahun 1966 ketika Donald Beggs dari Surface Combustion Corporation mengemukakan ide proses reduksi langsung Midrex. Proses asli dikembangkan oleh Midland-Ross Co., yang kemudian menjadi Midrex Technologies, Inc., dan saat ini merupakan anak perusahaan sepenuhnya dari Kobe Steel. Pabrik percobaan dibangun di Toledo, Ohio pada tahun 1967. Pabrik komersial pertama dengan kapasitas produksi 150.000 ton per tahun dibangun di Portland, Oregon pada tahun 1969. Keunggulan proses Midrex terletak pada kesederhanaannya. Konsep Donald Beggs menggabungkan reformasi gas alam stoikiometrik dengan reduksi langsung bijih besi dalam tungku poros merupakan inovasi terobosan yang telah terbukti bertahan waktu.

Sejak 1969, produksi DRI melalui proses Midrex telah melebihi 500 juta ton. Produksi dari banyak pabrik Midrex melebihi kapasitas desainnya. Setiap tahun sejak 1987, produksi DRI melalui proses Midrex mencapai lebih dari 60 persen dari total produksi DRI global.

Perkembangan Kapasitas Produksi

Pada tahun 1978, Kobe Steel memulai konstruksi pabrik dengan kapasitas 400.000 ton per tahun di Negara Qatar. Proses tersebut masih belum matang saat itu, dan Kobe Steel secara signifikan memodifikasi desain dengan memanfaatkan teknologi perusahaan yang dikembangkan melalui operasi blast furnace, serta memstabilkan proses baru tersebut. Di sisi lain, Midrex Technologies juga melakukan berbagai perbaikan pada pabrik yang mereka bangun di berbagai negara. Semuanya diintegrasikan pada awal tahun 1980-an, membuat proses hampir lengkap.

Kapasitas produksi maksimum unit Midrex pada tahun 1984 adalah 600.000 ton per tahun. Tungku poros Midrex dengan diameter poros 5,0 m, 5,5 m, dan 6,5 m memiliki kapasitas produksi tahunan masing-masing 800.000 ton, 1 juta ton, dan 1,6 juta ton DRI, yang merupakan berbagai tahap perkembangan. Nantinya dengan perbaikan yang dilakukan, kapasitas meningkat ke tingkat 1,8 juta ton per tahun pada tahun 2007, yang setara dengan blast furnace ukuran sedang yang cukup baik. Modul Super Megamod dengan kapasitas 2,2 juta ton DRI per tahun memiliki tungku poros dengan diameter internal 7,5 m dan mampu menghasilkan lebih dari 275 ton per jam. Saat ini modul Super Megamod dapat mencapai kapasitas hingga 2,7 juta ton per tahun.

Selain itu, proses telah ditingkatkan secara signifikan sejak operasionalisasi pabrik pertama pada tahun 1969. Peningkatan produktivitas proses Midrex disebabkan oleh: (i) tungku poros dengan kapasitas lebih besar akibat penskalaan alat proses, (ii) penyempurnaan proses yang meliputi pemulihan panas yang meningkat, (iii) katalis yang ditingkatkan, (iv) briquetasi panas, dan (v) penerapan teknologi baru seperti double bustle, reformasi in-situ, pelapis oksida, refraktori dinding tipis, injeksi oksigen, dan lain-lain.

Deskripsi Proses

Beban besi untuk tungku poros dapat berupa pelet bijih besi atau bijih berukuran, atau kombinasi keduanya. Namun, beban bijih biasanya terdiri dari campuran pelet dan bijih berukuran. Bahan beban bijih diangkut dan dimuat ke dalam wadah yang ditetapkan untuk pelet atau bijih berukuran. Kapasitas wadah tergantung pada kapasitas pabrik. Wadah untuk bijih berukuran dilengkapi dengan tangga khusus untuk mencegah pembentukan debu akibat ketinggian jatuhnya. Rasio campuran normal pelet terhadap bijih berukuran adalah 80:20. Pemberi pakan konstan di bawah wadah mengontrol rasio campuran. Campuran beban bijih dimasukkan ke dalam tungku poros melalui saringan bijih untuk menghilangkan materi terlalu besar (+45 mm) dan terlalu kecil (-6 mm).

Proses Midrex sederhana dioperasikan dan melibatkan tiga unit operasi utama: (i) reduksi bijih besi, (ii) pemanasan gas awal, dan (iii) reformasi gas alam. Jantung proses Midrex adalah tungku porosnya. Ini adalah wadah silinder dilapis refraktori dan merupakan komponen kunci proses reduksi langsung. Tungku poros adalah reaktor yang fleksibel dan serbaguna. Ini dapat menggunakan gas alam, gas sintesis dari batubara, gas oven cok, atau gas buang dari proses Corex sebagai gas reduktora. Tungku beroperasi pada tekanan sedikit di atas tekanan atmosfer dan suhu operasi sekitar 950 derajat C. Ketersediaan tungku poros memastikan pabrik Midrex dapat dioperasikan lebih dari 8000 jam per tahun.

Tungku poros dirancang berdasarkan prinsip aliran berseberangan antara gas dan padat untuk memaksimalkan efisiensi reduksi. Tungku memastikan aliran padat yang seragam dengan mendistribusikan beban tungku secara efektif dan menghindari jembatan materi serta saluran gas. Pengendalian dilakukan terhadap aliran gas di antara berbagai zona tungku. Tungku poros juga mencegah gas reduktora bersentuhan dengan udara. Ini melarang aliran gas yang mengfluensikan beban tungku. Profil suhu seragam dipertahankan di seluruh penampang tungku. Penghentian aliran beban tungku dihindari. Desain tungku menghilangkan kebutuhan akan kerucut pemasukan pendingin air.

Tungku poros Midrex standar saat ini memiliki fitur seperti: (i) refraktori dinding tipis di zona reduksi tungku untuk menurunkan tekanan jatuh beban dan meningkatkan volume tungku, (ii) port double bustle untuk injeksi gas reduktora karena hal ini memungkinkan gas menembus lebih baik ke pusat beban di zona reduksi dan meningkatkan metalisasi di pusat tungku poros, dan (iii) insersan bantuan aliran dengan bentuk modifikasi untuk menyamakan kecepatan turunnya beban antara pusat dan sisi dinding zona reduksi tungku poros.

Proses memiliki kemampuan untuk menghasilkan DRI dingin (CDRI), DRI panas (HDRI) dan/atau besi briquet panas (HBI). Diagram alir proses ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Diagram alir proses Midrex

Tungku poros adalah reaktor kandang padat dengan aliran berseberangan reaktan. Jenis reaktor ini umumnya sangat efisien untuk pengolahan bahan padat. Ada tiga alasan utama keefisiensi ini: (i) karena reaktor terisi sepenuhnya dengan beban bijih, produktivitas volumetrik biasanya sangat tinggi, (ii) kandang padat yang bergerak memastikan setiap potongan beban bijih mengalami profil suhu, komposisi gas, dan waktu tinggal yang sama dengan setiap potongan lainnya, dan (iii) aliran berseberangan memberikan beban bijih daya dorong yang sangat besar untuk reaksi dan waktu reaksi yang cepat.

Operasi tungku poros sederhana dan langsung. Bahan beban besi diperkenalkan di bagian atas tungku melalui hopper proporsi dan menurun ke bawah oleh aliran gravitasi. Di dalam tungku, bahan bersentuhan dengan gas reduktora beraliran ke atas bersuhu tinggi, dipanaskan, dan diubah menjadi DRI. Gas reduktora, yang terutama terdiri dari hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO), bereaksi dengan oksida besi (Fe2O3) untuk mengurangi, yaitu menghilangkan kandungan oksigen (O2) dan mengkarburasi materi sebelum pembuangan. Untuk produksi CDRI, besi yang sudah direduksi dikeringkan dan dikarburasi oleh gas pendingin beraliran berseberangan di bagian bawah tungku poros. DRI juga dapat dikeluarkan panas sebagai HDRI atau dikirim ke mesin briquetasi untuk menghasilkan HBI. Oleh karena itu, produk tungku dapat dikeluarkan sebagai CDRI, HDRI, HBI, atau kombinasi keduanya secara bersamaan.

Reaksi yang Terjadi dalam Tungku Poros

Reduksi oleh CO

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 (Reaksi keseluruhan)
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 (Reaksi eksotermik)
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 (Reaksi endotermik)
FeO + CO = Fe + CO2 (Reaksi eksotermik)

Reduksi oleh H2

Fe2O3 + 3H2 = 2 Fe + 3H2O (Reaksi keseluruhan)
3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O (Reaksi eksotermik)
Fe3O4 + H2 = 3FeO + H2O (Reaksi endotermik)
FeO + H2 = Fe + H2O (Reaksi endotermik)

Reaksi pengkarbusan

3Fe + CH4 = Fe3C + 2H2 (Reaksi endotermik)
3Fe + 2CO = Fe3C + CO2 (Reaksi eksotermik)
3Fe + CO + H2 = Fe3C + H2O (Reaksi eksotermik)

Gas buang (gas atas) yang dikeluarkan dari bagian atas tungku poros dibersihkan dan didinginkan oleh pemembersih basah (pemembersih gas atas) dan didaur ulang untuk digunakan kembali. Gas atas yang mengandung CO2 dan H2O ditekan oleh kompresor, dicampur dengan gas alam, dipanaskan dan dimasukkan ke dalam tungku reformer.

Gas reduktora yang terdiri terutama dari H2 dan CO dapat dihasilkan dari berbagai sumber energi. Gas alam terutama mengandung metana yang dapat bervariasi dari 83 persen hingga 96 persen. Konstituen lain dari gas alam adalah hidrokarbon yang lebih tinggi. Gas alam dapat direformasi dalam reformer, yang merupakan tungku padat gas dilapis refraktori yang berisi tabung baja legasi. Gas pakan ke reformer adalah gas alam segar yang dicampur dengan gas buang tungku poros yang didaur ulang. Campuran gas ini dipanaskan dan melewati tabung yang diisi katalis. Gas yang sudah direformasi dihasilkan karena reaksi katalitik yang terjadi di dalam tabung yang diisi katalis. Gas yang baru direformasi yang mengandung sekitar 90 persen hingga 92 persen H2 + CO (basis kering) kemudian dipanaskan langsung ke tungku reduksi poros sebagai gas reduktora.

Proses Midrex menggunakan katalis padat untuk reaksi fase gas. Alumina atau magnesia adalah bahan penopang yang memberikan bentuk dan kekuatan pada katalis. Bahan aktif katalis, yang meningkatkan kecepatan reaksi, biasanya nikel. Kobalt juga telah digunakan dalam beberapa kasus. Sulfur dan halogen adalah racun katalis reformasi yang paling umum.

Reaksi yang terjadi dalam reformer ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Reaksi Reformer
No	Jenis Reaksi	Reaksi
1	Reformasi uap	CnH(2n+2) + n H2O = (2n+1)H2 + nCO
2	Reformasi CO2	CnH(2n+2) + n CO2 = (n+1)H2 + 2nCO
3	Reaksi perpindahan gas air	CO + H2O = CO2 + H2
4	Reaksi penimbunan karbon Boudouard	2CO = CO2 + C
5	Reaksi penimbunan karbon Beggs	CO + H2 = H2O + C
6	Pecah hidrokarbon berat	CnH(2n+2) = (n+1)H2 + nC

Desain reformer dan katalis harus mempromosikan reaksi reformasi tanpa mengizinkan reaksi penimbunan karbon terjadi. Umumnya reformer uap digunakan untuk mereformasi gas alam. Untuk reformer uap, gas alam harus dihilangkan sulfurnya. Proses Midrex menggunakan reformer stoikiometrik. Dalam reformer ini, rasio stoikiometrik adalah parameter penting. Rasio stoikiometrik sederhana adalah rasio molar atau volume oksidan, CO2 dan H2O terhadap hidrokarbon yang akan menghasilkan konsumsi hidrokarbon tanpa oksidan yang tersisa jika reaksi berlangsung sampai selesai. Versi lain dari rasio stoikiometrik adalah rasio oksidan terhadap karbon dalam hidrokarbon dalam gas pakan reformer. Dalam reformer uap, ini adalah rasio uap terhadap karbon. Dalam reformer Midrex, rasio stoikiometrik adalah rasio aktual oksidan terhadap hidrokarbon dibagi dengan rasio stoikiometrik oksidan terhadap hidrokarbon. Ini merupakan ukuran oksidan berlebih dalam gas pakan reformer. Ini lebih tepat disebut rasio oksidan terhadap karbon.

Ciri-ciri reformer Midrex meliputi: (i) tidak diperlukan sistem uap untuk reformasi, (ii) tidak diperlukan sistem penghapusan CO2 untuk operasi, (iii) gas reduktora panas dapat langsung digunakan dalam tungku poros tanpa quenching dan pemanasan ulang, (iv) tidak diperlukan O2 untuk reformasi, (v) dengan menggunakan CO2 untuk reformasi, kurang gas alam yang diperlukan, dan (vi) memungkinkan proses Midrex menjadi sistem tertutup sederhana yang meminimalkan konsumsi energi dan jumlah bagian bergerak dalam pabrik.

Tungku reformer Midrex dilengkapi dengan ratusan tabung reformer yang diisi katalis nikel. Melewati tabung-tabung ini, campuran gas atas dan gas alam direformasi untuk menghasilkan gas reduktora yang terdiri dari CO dan H2. Reaksi yang terjadi dalam tabung reformer Midrex adalah sebagai berikut.

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2
CH4 + H2O = CO + 3H2
2CH4 + O2 = 2CO + 4H2
CO + H2O = CO2 + H2
CH4 = C(S) + 2H2

Reformer Midrex berbeda dari reformer uap dalam banyak hal. Ia (i) mereformasi baik dioksida karbon maupun uap air, (ii) beroperasi pada rasio oksidan/karbon (rasio stoikiometrik Midrex) sekitar 1,4, (iii) beroperasi dengan sulfur yang ada dalam gas pakan reformer, (iv) beroperasi pada tekanan rendah, dan (v) memerlukan desain katalis yang unik.

Efisiensi termal reformer Midrex ditingkatkan secara signifikan oleh sistem pemulihan panas. Panas sensitif dipulihkan dari gas buang reformer untuk memanaskan campuran gas pakan dan udara pembakaran pembakar. Selain itu, tergantung pada ekonomi, gas bahan bakar juga dapat dipanaskan.

Selanjutnya untuk pembangkitan gas reduktora, batubara jenis atau kandungan abu apa pun dapat digasifikasi. Gas oven cok dapat direformasi menggunakan 'Sistem Reaktor Termal' Midrex. Gas sintesis ekspor dari unit Corex juga menghasilkan gas reduktora berkualitas tinggi yang dapat digunakan dalam tungku poros Midrex yang erat hubungannya untuk menghasilkan DRI.

Ada empat opsi pembuangan (Gambar 1) yang tersedia untuk proses Midrex. Ini adalah DRI dingin, HBI, DRI panas melalui hot link (HOTLINK), dan DRI panas melalui konveyor transportasi panas atau vessel transportasi.

Proses hot link terutama menggunakan transportasi gravitasi dan menggunakan teknologi yang sama seperti yang digunakan untuk pemberian gravitasi HDRI untuk produksi HBI. HDRI dari tungku poros DRI dikeluarkan ke dalam wadah lonjakan di luar dan di atas pabrik peleburan baja. Modul Midrex dengan hot link dilengkapi untuk menangani kondisi gangguan melalui wadah lonjakan. Sistem ini menyediakan HDRI ke tungku litar listrik (EAF) sesuai permintaan EAF. Proses HOTLINK digunakan ketika jarak antara tungku poros DRI dan EAF kurang dari 40 meter.

Sistem konveyor transportasi panas digunakan ketika pabrik peleburan baja tidak bersebelahan dengan tungku poros DRI (lebih dari 40 m tetapi kurang dari 100 m), konveyor mekanis terisolasi digunakan untuk transportasi HDRI ke pabrik peleburan baja. Dalam kasus ini, DRI dikeluarkan dari tungku poros DRI ke dalam konveyor tertutup dan terisolasi yang dirancang untuk meminimalkan kehilangan suhu dan mencegah deoksidasi. Konveyor memiliki mangkuk yang dibentuk khusus yang memiliki bentuk serupa dengan ember. Tutup tertutup konveyor berisi sistem inersia. Konveyor memberikan operasi yang andal dengan biaya yang wajar.

Transportasi oleh vessel transportasi panas digunakan ketika jarak antara tungku poros DRI dan EAF lebih dari 100 meter atau satu tungku poros DRI akan memberi makan dua pabrik peleburan baja atau lebih. Transportasi HDRI dilakukan dengan menggunakan vessel terisolasi, biasanya memiliki kapasitas 60 ton hingga 90 ton. Dari tungku vertikal DRI, vessel diisi melalui pipa dengan segel udara. Setelah satu vessel diisi, pipa ditutup dan vessel lain mulai diisi, vessel yang terisi diangkut ke pabrik peleburan baja melalui rel atau truk.

Peningkatan Proses

Sejumlah besar peningkatan proses telah dilakukan sejak operasionalisasi pabrik pertama pada tahun 1969. Praktik awal yang diikuti pada awalnya adalah menggunakan 100 persen pakan pelet dan suhu gas reduktora rendah (sekitar 780 derajat C) karena kecenderungan sintering pada beban poros pelet. Pada pertengahan tahun 1970-an, bijih berukuran pertama kali digunakan dan praktik ini banyak diadopsi pada tahun 1980-an. Penggunaan bijih berukuran memberikan manfaat tambahan mencegah sintering beban tungku poros. Ini menghasilkan peningkatan suhu gas reduktora dari 780 derajat C menjadi 850 derajat C. Ini menghasilkan peningkatan produktivitas sistem sekitar 13 persen.

Pengembangan lebih lanjut dalam praktik operasi terjadi pada pertengahan tahun 1990-an yang terdiri dari pengenalan pelapisan di pabrik bahan pakan oksida besi dengan CaO atau CaO/MgO. Ini telah menghasilkan peningkatan lebih lanjut suhu gas reduktora (sedikit lebih dari 900 derajat C). Dengan ini, produktivitas proses meningkat sebanyak 11 persen lagi. Semua perkembangan hingga pertengahan tahun 1990-an telah menghasilkan peningkatan suhu beban sekitar 40 derajat C.

Perkembangan hingga pertengahan tahun 1990-an adalah peningkatan suhu gas reduktora tanpa menyentuh kualitas suhu gas reduktora. Upaya pengembangan lebih lanjut menghasilkan peningkatan suhu gas reduktora dengan mengorbankan kualitas gas reduktora. Perkembangan akhir tahun 1990-an ini menghasilkan peningkatan suhu gas reduktora dengan mengorbankan kualitas gas reduktora. Ini dicapai melalui pembakaran O2 dari gas. Suhu gas reduktora yang lebih tinggi bersama dengan kehilangan kualitas gas reduktora memberikan keuntungan produksi yang jelas. Pengenalan injeksi O2 menghasilkan pembakaran sebagian gas reduktora CO+H2 oleh O2 dan membantu mencapai efek ini dengan sukses. Desain injeksi O2 saat ini terdiri dari pengenalan O2 murni tingkat kemurnian tinggi ke dalam aliran gas reduktora panas yang mengalir melalui susunan nozzle ganda. Praktik injeksi O2 telah menghasilkan peningkatan suhu gas reduktora ke lebih dari 1000 derajat C dan peningkatan lebih lanjut suhu beban hingga 70 derajat C. Meskipun sebagian H2+CO dikonsumsi oleh pembakaran dengan O2, meningkatkan suhu gas reduktora meningkatkan produktivitas tungku poros sebesar 10 persen hingga 20 persen. Konsumsi oksigen tipikal untuk peningkatan ini berkisar antara 12 N cum/ton hingga 15 N cum/ton. Peningkatan produktivitas keseluruhan dibandingkan produktivitas unit Midrex pertama tahun 1969 akibat penggunaan bijih berukuran, pelapisan oksida besi, dan injeksi O2 adalah sekitar 37 persen.

Injeksi O2, yang dijelaskan di atas, telah berkembang menjadi teknologi yang ditingkatkan, disebut OXY+, yang dimungkinkan oleh pengenalan teknik pembakaran parsial. OXY+ menggunakan pembakar tambahan selain reformer. Pembakar secara parsial membakar gas bahan bakar dengan O2 untuk menghasilkan H2+CO, yang ditambahkan ke gas reduktora yang dihasilkan oleh reformer. Sistem OXY+ menghasilkan gas reduktora dengan bereaksi O2 dan gas bahan bakar pada rasio stoikiometrik sekitar 0,5. Pembakar untuk OXY+ dipasang di saluran gas reduktora setelah reformer. Jantung sistem adalah reaktor OXY+ di mana gas bahan bakar dan O2 dicampur dan dibakar dalam dua tahap. Dengan staging yang tepat, sistem Oxy+ menyediakan (i) pembakaran stabil, (ii) eliminasi pembentukan asap, (iii) konversi gas bahan bakar menjadi H2+CO, dan (iv) perlindungan material konstruksi dari suhu ekstrem. Penting untuk keberhasilan sistem Oxy+ adalah mekanisme pengendaliannya. Ia mengukur dengan akurat O2 dan gas bahan bakar ke setiap tahap reaktor. Pengendalian erat campuran pembakaran O2 dan gas bahan bakar membantu mempertahankan kualitas gas dan suhu yang konsisten. Ini berfungsi untuk meminimalkan peningkatan suhu gas yang memasuki tungku poros dan memberikan peluang tambahan untuk meningkatkan produksi. Penerapan OXY+ menghasilkan potensi peningkatan 21 persen dalam produktivitas tungku poros.

Produktivitas optimum dicapai dengan memaksimalkan suhu reduksi beban dan kualitas gas reduktora yang memasuki tungku poros. Kedua faktor ini adalah kunci untuk mengoptimalkan produksi tungku poros dan alat pembangkit gas yang terkait. Dengan memanfaatkan kombinasi dua praktik operasi, injeksi oksigen dan sistem OXY+, serta dengan mempertahankan gas alam dalam aliran gas reduktora, mungkin untuk secara independen mengontrol suhu beban tungku poros dan suhu gas reduktora. Ini memungkinkan operator pabrik untuk memaksimalkan kinerja tungku poros dengan memaksimalkan pemanfaatan gas reduktora dalam tungku. Praktik ini menawarkan potensi peningkatan produksi sekitar 5 persen.

Desain double bustle Midrex untuk mendistribusikan gas reduktora ke tungku poros terdiri dari dua lingkaran port di sekitar lingkaran tungku poros. Double bustle memungkinkan distribusi gas reduktora yang lebih baik dibandingkan dengan single bustle. Double bustle juga memungkinkan aliran gas reduktora yang lebih tinggi ke tungku tanpa fluidisasi lokal DRI. Keuntungan ini membantu meningkatkan produktivitas tungku poros.

Injeksi gas alam ke zona transisi tungku telah diperkenalkan untuk mencapai tingkat karbon produk yang lebih tinggi dan juga laju produksi yang lebih tinggi. Zona transisi adalah bagian tungku yang di bawah zona reduksi dan di atas zona pendingin. Saat DRI menurun dari zona reduksi ke zona transisi, suhunya sangat tinggi. Titik ini, kelebihan panas harus dihapus sebelum DRI dikeluarkan dari tungku. Dengan menginjeksikan gas alam di zona transisi, sebagian panas yang tersedia digunakan dalam pecahan hidrokarbon. Pecahan hidrokarbon ini menyimpan karbon dalam produk DRI dan melepaskan H2, yang mengalir ke atas dan sebagai reduktora memberikan reduksi tambahan.

Pemanasan gas alam yang pergi ke zona transisi sedang dieksplorasi. Manfaat pemanasan gas alam adalah tingkat karbon produk yang lebih tinggi dan laju produksi yang lebih tinggi karena jumlah gas alam transisi yang lebih besar dapat ditambahkan. Saat ini, aliran gas alam zona transisi dibatasi oleh efek pendinginnya. Pemanasan gas alam dapat memastikan injeksi jumlah gas yang lebih tinggi tanpa quenching zona reduksi.

Parameter Operasi dan Konsumsi Spesifik

Beban tipis unit Midrex 1,0 juta ton per tahun di Comsigua, Venezuela terdiri dari 80 persen pelet bijih besi dan 20 persen bijih berukuran bijih besi. Analisis tipis bahan pakan untuk pabrik ini diberikan pada Tabel 2 dan analisis tipis produk diberikan pada Tabel 3.

Tabel 2 Analisis Tipis Bahan Pakan
No	Komponen	Satuan	Pelet Bijih Besi	Bijih Berukuran
1	Total Fe	%	65-68	65,2
2	SiO2 (maks)	%	3	3
3	Al2O3 (maks)	%	3	3
4	Al2O3 + SiO2 (maks)	%	5	5
5	CaO + MgO	%	0,35	0,01
7	Sulfur	%	0,005	0,012
8	Fosfor	%	0,05	0,1
9	LOI	%	-	3
10	Ukuran nominal	mm	6-18	10-35
11	Minus 6 mm	%	3	5
12	Kekuatan Tumbler		-	-
	+ 6,73 mm maks	%	95	90
	- 0,595 mm min	%	4	7
13	Kekuatan tekan min	kg	250	-

Tabel 3 Analisis Tipis DRI
No	Elemen	Satuan	HBI	CDRI	HDRI
1	Fe Metalik	%	83 - 90	83 - 90	83 - 90
2	Fe Total	%	89 - 94	89 - 94	89 - 94
3	Metalisasi	%	92 - 96	92-96	92-96
4	P	%	0,005 - 0,09	0,005 - 0,09	0,005 - 0,09
5	S	%	0,001-0,03	0,001-0,03	0,001-0,03
6	C	%	1,5 - 4,0	1,5 - 4,0	1,5 - 4,0
7	Al2O3 + SiO2	%	2,8 - 6,0	2,8 - 6,0	2,8 - 6,0
8	Densitas sembarang	t/Cum	2,4 - 2,8	1,6 -1,9	1,6 - 1,9
9	Densitas tampak	g/cc	5,0 - 5,5	3,4 - 3,6	3,4 -3,6
10	Suhu produk	Derajat C	100	50	600 - 700
11	Ukuran tipis	mm	30 x 50 x 110	4-20	4-20

Parameter operasi tipis proses Midrex diberikan pada Tabel 4.

Tabel 4 Parameter Operasi Tipis
No	Komponen	Satuan	Nilai
1	Rasio campuran pelet bijih	Rasio	80:20
2	Produktivitas spesifik	ton/jam	150
3	Aliran gas proses	N cum/jam	165.000
4	Gas proses CO2	%	20,0-21,0
5	Suhu kotak reformer	Derajat C	1.130
6	Suhu gas yang sudah direformasi	Derajat C	930
7	Gas yang sudah direformasi CH4	%	1,1
8	Gas yang sudah direformasi CO2	%	2,8
9	Suhu gas bustle	Derajat C	830-850
10	Gas bustle CH4	%	3,5-4,0
11	Tekanan zona reduksi	kg/sq cm	0,85-0,95
12	Konsumsi gas alam	G cal/ton DRI	2,4
13	Konsumsi daya listrik	kWh/ton DRI	95
14	Konsumsi oksigen	N cum/ton DRI	15
15	Konsumsi air	N cum/ton DRI	1,2 - 1,5

Komposisi tipis dan suhu gas pada input dan output reformer ada pada Tabel 5.

Tabel 5 Parameter Gas di Masuk dan Keluar Reformer
No	Komponen	Satuan	Masuk	Keluar
1	H2	%	35	55
2	CO	%	19	35
3	CO2	%	15	2
4	H2O	%	13	6
5	CH4	%	17	1
6	N2	%	1	1
7	Suhu	Derajat C	580	980

Parameter pengendalian lingkungan tipis ada pada Tabel 6.

Tabel 6 Parameter Pengendalian Lingkungan
Emisi Udara	Satuan	Partikulat	SO2	NOx	CO2
Charge hopper	kg/ton DRI	< 0,001	Trace	< 0,004	-
Stack reformer	kg/ton DRI	< 0,04	0,025	< 0,50	< 500
Sistem pengumpulan debu (tipis untuk satu unit)	kg/ton DRI	0,015	Trace	< 0,006	-
Buangan Air		Solid tersuspensi	Aliran
Blow down pabrik	kg,cum/ton DRI	0,01	0,2
Tingkat kebisingan
Di dalam area blower	desibel	95-105
Area lainnya	desibel	80-90