Teknologi Reduksi Langkas PERED – Produksi Besi Cepat dan Hemat Energi
Teknologi PERED juga dikenal sebagai teknologi ‘Persian Reduction’. Ini adalah teknologi reduksi langkas yang ditemukan dan dipatenkan oleh ‘Mines and Metals Engineering GmbH’ pada tahun 2007. Proses reduksi langkas PERED mengonversi oksida besi, dalam bentuk pelet atau bijih lump, menjadi produk yang sangat direduksi yang cocok untuk pembuatan baja. Reduksi oksida besi berlangsung tanpa melelehnya dengan bantuan gas perekat dalam keadaan padat di tanur silinder vertikal. Teknologi ini meningkatkan proses reduksi langkas untuk produksi besi reduksi langsung (DRI).
Proses ini adalah proses reduksi langkas berbasis gas yang telah dikembangkan oleh tim spesialis yang memiliki pengalaman di berbagai area proses reduksi langkas untuk memastikan bahwa semua aliran proses yang berbeda diperhatikan dalam proses utama untuk mendapatkan hasil optimum dan efisien. Gas paling populer yang digunakan untuk reduksi adalah gas alami yang direform meskipun gas lain seperti gas Corex dan gas oven koks dll. juga dapat digunakan. Teknologi PERED menurunkan biaya modal, konsumsi air, biaya perawatan, dan konsumsi energi.
Dalam PERED, proses reduksi berlangsung pada suhu yang lebih rendah karena metode pendinginan yang ditingkatkan dan emisi gas polutan yang dikurangi. Dengan panas lebih sedikit, gas perekat yang lebih homogen, umpan pelet yang lebih dapat dikontrol dan penggunaan kompresor sentrifugal, PERED membutuhkan lebih sedikit air, listrik dan gas untuk operasi, selain pengeluaran operasional dan perawatan yang lebih rendah.
Output dari pabrik reduksi langkas PERED dapat dalam bentuk (i) besi reduksi langsung dingin (CDRI), besi briquetasi panas (HBI), kombinasi CDRI/HBI, HBI/besi reduksi langsung panas (HDRI), dan CDRI/HDRI.
Keunggulan Teknologi PERED
Teknologi PERED adalah teknologi hemat energi yang ditingkatkan dan consequently hemat energi dan sumber daya. Ini menggunakan energi dan bahan baku secara optimum yang mengakibatkan penurunan biaya produksi dengan keuntungan tambah dari ramah lingkungan dibandingkan dengan proses reduksi langkas berbasis gas lainnya. Teknologi ini juga memberikan fleksibilitas yang meningkat selama operasi. Ini telah dibuat untuk memiliki fleksibilitas terhadap penggunaan berbagai macam bahan baku (seperti bijih dengan sulfur tinggi) dan sumber energi. Proses dapat menggunakan hingga 50 % bijih besi dalam bentuk lump. Proses bekerja pada tekanan yang terbukti lebih tinggi. Gas proses kering yang digunakan dalam proses menghasilkan aliran gas yang lebih tinggi dengan sistem yang sama, yang consequently meningkatkan produksi atau untuk produksi yang sama mengurangi konsumsi daya.
Pabrik reduksi langkas pertama berdasarkan teknologi PERED dengan kapasitas desain 0,8 juta ton per tahun (Mtpa) mulai beroperasi pada Juni 2017 di Kota Shadegan, Provinsi Khouzestan, Iran. Pabrik DRI dimulai tanpa masalah. Produk pabrik ini memiliki metalisasi lebih dari 93 %, dan kandungan karbon lebih dari 1,5%. Kapasitas pabrik 75 ton per jam (tph) tercapai pada hari pertama beserta angka konsumsi utilitas yang baik. Kapasitas desain pabrik juga tercapai dalam waktu singkat. Pabrik DRI PERED kedua kapasitas 0,8 Mtpa dirintis pada Oktober 2017 di Kompleks Baja Mianeh di Provinsi Azarbaijan Timur di Iran (Gambar 1). Dua pabrik PERED lainnya 0,8 Mtpa masing-masing dan satu pabrik 0,3 Mtpa sedang dalam konstruksi. Pabrik 0,3 Mtpa di PR China didasarkan pada gas oven koks.
Gambar 1 Pabrik DRI PERED di Kompleks Baja Mianeh di Provinsi Azarbaijan Timur, Iran
Proses PERED terdiri dari beberapa perbaikan atas teknologi reduksi langkas berbasis gas yang ada. Fitur paling menonjol dari proses reduksi PERED adalah sebagai berikut.
- Proses PERED adalah proses kontinu yang menggunakan aliran gas perekat yang tidak terputus untuk penghilangan oksigen (O2) dari material masukan oksida besi dan juga untuk karbonisasi produk DRI.
- Konsumsi bahan bakar diminimalkan dengan daur ulang gas atas dari tanur silinder vertikal kembali ke dalam proses.
- Sistem reforming gas dirancang khusus untuk penggunaan karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan selama reduksi oksida besi di tanur silinder vertikal. Sistem dirancang untuk konversi katalitik gas alami tanpa pembentukan asap. Ini menghilangkan kebutuhan akan sumber O2 eksternal untuk oksidasi sebagian metana (CH4).
- Proses dirancang untuk mencapai pemulihan panas maksimal dengan memanaskan terlebih dahulu udara utama, gas alami dan gas masukan.
Dalam proses PERED, inovasi dan tinjauan pada peralatan utama dimulai dari tanur silinder vertikal. Tanur silinder unik dalam jenisnya dan dirancang untuk memiliki pola aliran padat dan gas yang ditingkatkan sehingga meningkatkan reaksi yang berlangsung di dalam tanur. Ini menghasilkan volume zona reduksi yang lebih tinggi sehingga menghasilkan tingkat produksi yang lebih tinggi. Tanur memiliki injeksi gas perekat ganda yang memperbaiki distribusi gas di dalam tanur. Pemuatan dan distribusi beban bijih di dalam tanur ditingkatkan untuk pencapaian hasil yang lebih baik. Distribusi beban bijih di dalam tanur ditingkatkan karena diperkenalkannya pipa umpan yang baru ditemukan.
Ada beberapa fitur khusus di dalam tanur silinder. Di zona atas yang juga merupakan zona reduksi, fitur khusus meliputi (i) pemuatan dan distribusi oksida dengan pipa umpan khusus, (ii) optimisasi rasio tinggi terhadap diameter untuk meningkatkan penggunaan tanur, dan (iii) optimisasi reaksi reduksi; Fe (oksida)+CO=Fe (logam)+CO2 dan Fe (oksida)+H2=Fe (logam)+H2O
Reaksi reduksi dioptimalkan di zona reduksi tanur karena (i) tidak ada peralatan di zona reduksi tanur, (ii) ada pengurangan dalam pembentukan halus karena perbaikan distribusi material di dalam tanur karena pipa umpan khusus, (iii) optimisasi volume reduksi efektif di dalam tanur, (iv) desain zona reduksi untuk menghindari polusi yang mungkin karena bocoran gas, dan (v) desain tanur khusus untuk mengurangi biaya modal dan perawatan. Karakteristik desain khusus dari zona reduksi tanur meliputi (i) desain pengambilan gas atas ganda dari ujung bungkus atas, (ii) profil suhu beban yang ditingkatkan untuk memastikan kualitas produk seragam, (iii) pengurangan carry-over bijih halus/pelet untuk meningkatkan umur pelapis tahan api di saluran gas atas, (iv) optimisasi ukuran tanur untuk memiliki volume zona reduksi yang diperlukan, dan (v) suhu gas buang yang lebih rendah karena efisiensi yang ditingkatkan sehingga beban pada pemutih lebih rendah. Karakteristik desain zona reduksi juga menyediakan (i) injeksi gas perekat ganda, (ii) desain port busul persegi panjang untuk injeksi gas yang ditingkatkan dan kemampuan perawatan yang lebih baik, (iii) konstruksi pelapis tahan api yang runcing untuk mengatasi pembengkakan DRI, (iv) fleksibilitas untuk memiliki suhu dan komposisi gas yang berbeda karena injeksi oksigen, (v) penggunaan gas busul yang ditingkatkan, (vi) distribusi gas yang ditingkatkan di dalam tanur, (vii) suhu tapak yang seragam di seluruh tanur, (vii) eliminasi kemungkinan klaster di dalam tanur, (vii) fleksibilitas untuk menggunakan bijih besi lump, dan (viii) perbaikan produktivitas dan kualitas produk.
Ada juga reforming gas in-situ yang berlangsung di dalam tanur silinder vertikal. Gas busul panas mengandung persentase CH4, CO2 dan H2O. Gas ini ketika berkontak dengan besi logam (besi logam bertindak sebagai katalis), menghasilkan gas perekat tambahan di dalam tanur silinder. Reaksi reforming in-situ adalah sebagai berikut.
CH4+H2O=CO+3H2 dH>0
CH4+CO2=2CO+2H2 dH>0
Di satu sisi, reaksi reforming in-situ endotermik memerlukan suhu gas busul yang lebih tinggi, sedangkan di sisi lain, degradasi pelet/bijih besi lump, pembentukan halus, dan klaster terjadi ketika suhu tinggi. Desain tanur silinder PERED memiliki port busul ganda untuk mengoptimalkan jumlah CH4 dalam gas busul yang diperlukan untuk kontrol suhu tapak.
Fitur khusus pemanah gas yang digunakan dalam proses PERED adalah sebagai berikut.
- Gas alami dipanaskan terlebih dahulu dalam pemanah panas gas buang pemanah
- Sistem pemulihan mendapatkan panas dari gas tiang pemanah
- Pemanah adalah pemanah multi-bay dengan tab katalis. Ini menggunakan tab pemanah berdiameter 250 mm dan dirancang untuk memiliki kebutuhan ruang yang lebih kecil
- Katalis ‘Performex’ telah dikembangkan khusus untuk proses
Zona pendinginan tanur silinder vertikal memiliki pemberi beban berputar 360 derajat. Desain terbaru pemberi ini memberikan kinerja zona pendinginan yang lebih baik dan seragam. Beban diumpankan di zona pendinginan dengan empat poros berputar yang dikontrol independen. Karena ini adalah zona dingin tidak ada pengemasan air. Jika klaster terbentuk maka klaster itu dilepas oleh rotasi terbalik dan kontrol kecepatan. Gas pendingin ke zona pendinginan diinjeksi dari header luar dan gas pendingin panas dikumpulkan secara seragam oleh ujung pengambilan yang dibentuk. Juga, tidak ada kemungkinan kegagalan di header karena tidak ada pelapis tahan api di header. Selanjutnya sistem pendingin dirancang untuk menghilangkan partikel dalam pemutih. Gas dikompresi dan diumpankan ke zona keluar produk bawah tanur silinder vertikal.
Spesifikasi tipikal pabrik PERED 0,8 Mtpa beserta angka konsumsi diberikan pada Tab 1
| Tab 1 Spesifikasi tipikal pabrik PERED |
|---|
| Sl.No. | Subjek | Unit | Nilai |
|---|
| 1 | Kapasitas | Mtpa | 0,8 |
| 2 | Ukuran pelet oksida | mm | 5-35 |
| 3 | Diameter tanur vertikal | m | 5,5 Approx. |
| 4 | Tinggi total | m | 52 Approx. |
| 5 | Tingkat produksi per jam | t/h | 105 |
| 6 | Jam operasi pabrik per tahun | Jam | 8.000 |
| 7 | Suhu operasi tanur vertikal | Derajat C | 850 |
| 8 | Tekanan operasi atas normal untuk tanur | kg/sq cm g | 0,6 |
| 9 | Tekanan operasi bawah normal untuk tanur | kg/sq cm g | 2,1 max. |
| 10 | Kebutuhan gas reduksi | N cum/h | 170.000 |
| 11 | Gas reduksi per ton produk | N cum | 1.600 |
| 12 | Densitas DRI | t/cum | 1,7 |
| 13 | Densitas oksida besi | t/cum | 2,3 |
Fitur Berguna Proses Reduksi PERED
Berikut adalah fitur berguna pabrik reduksi langkas PERED.
- Proses terbukti dengan operasi pabrik komersial yang berhasil
- Biaya modal spesifik pabrik yang rendah
- Konsumsi energi spesifik yang rendah yang mengarah pada biaya energi lebih rendah
- Biaya operasi pabrik yang rendah
- Konsumsi air spesifik yang rendah
- Tingkat polusi lingkungan yang rendah
- Beberapa opsi produk yang tersedia yang mencakup CDRI, HDRI dan HBI
- Proses fleksibel terhadap penggunaan oksida besi. Dapat menggunakan hingga 50 % bijih besi lump
- Ada fleksibilitas dalam proses untuk penggunaan bijih sulfur tinggi
- Tersedia desain untuk pabrik dengan kapasitas di atas 1 Mtpa
