Jurnal 2 Translate [PDF]

Citation preview

ABSTRAK Sampai tahun 1950-an abad terakhir, bijih besi teroksidasi yang dimuat ke dalam blast furnace memiliki granulometri dalam jarak 10 dan 120 mm. Namun, menipisnya sumber bijih besi tingkat tinggi telah membuat diperlukan pemanfaatan proses konsentrasi dengan tujuan memperkaya bijih besi. Karena proses-proses ini, dihasilkan granulometrik halus, dan dengan demikian proses aglomerasi besi diperlukan. Ada beberapa proses aglomerasi termasuk: briket, ekstrusi, nodulisasi, pelletizing dan sintering, meskipun pelletizing dan sintering adalah yang paling banyak digunakan, dan terutama proses sintering (70% beban tanur tinggi). Selain mendapatkan produk yang diaglomerasi, tujuannya adalah mencapai karakteristik yang sesuai (termal, mekanik, fisik, dan kimia) dalam produk yang kemudian dimasukkan ke dalam blast furnace, mencapai operasi yang homogen dan stabil dalam tungku ini dengan profitabilitas ekonomis.



PENDAHULUAN kandungan besi, tetapi juga proses aglomerasi untuk mencapai ukuran bahan yang homogen yang dapat memastikan operasi yang sesuai di tungku. Sampai tahun 1950-an abad terakhir, bijih besi teroksidasi dengan granulometri dalam 10 dan 120 mm dimasukkan ke dalam blast furnace (ukuran yang lebih rendah menyebabkan masalah permeabilitas di tungku tungku) [3]. Namun, saat ini, 70% dari tempat tidur tungku besi milik sinter [4], dan karena alasan itulah proses aglomerasi utama. Seperti yang kami katakan sebelumnya, menipisnya sumbersumber besi berkualitas tinggi telah menyebabkan pemanfaatan operasi konsentrasi setelah proses reduksi ukuran, memiliki sebagai tujuan memperkaya bijih dengan menghilangkan gangue, tetapi menyebabkan granulometri halus yang membuat perlu penggunaan proses aglomerasi , seperti nodulizing, briket, ekstrusi, pelletizing, dan sintering. Proses konsentrasi dapat diklasifikasikan ke dalam empat kategori sesuai dengan sifat bahan untuk memisahkannya dari gangue [5]: klasifikasi, berdasarkan pada ukuran partikel; konsentrasi gravimetri, berdasarkan perbedaan kepadatan dan / atau volume; pengapungan, berdasarkan pada sifat-sifat yang dangkal; dan, pemisahan magnetik atau elektrostatik, berdasarkan kerentanan magnetik atau konduktivitas listrik. Produk yang diperoleh kaya akan zat besi tetapi dengan granulometri halus, sehingga diperlukan pemanfaatan proses aglomerasi yang disebutkan sebelumnya. Namun, meningkatkan ukuran partikel bukanlah satu-satunya aspek yang membuat perlu pemanfaatan proses aglomerasi. Saat ini, keberadaan pasar bijih besi global dengan bijih dengan prioritas dan kualitas berbeda bertanggung jawab atas bahwa bahan baku yang mencapai pabrik pembuatan besi dan baja tidak memiliki komposisi kimia yang sama atau granulometri yang sama. Pertanyaan ini dapat memengaruhi perilaku blast furnace, ketika operasi yang stabil dan homogen dilakukan dengan tujuan mencapai efisiensi ekonomi, konsistensi dalam pig iron dan konsumsi kokas minimal [6]. 2. Teknologi aglomerasi bijih besi



Lima teknologi aglomerasi bijih besi dapat didefinisikan: briket, nodulisasi, ekstrusi, peletisasi, dan sintering. Sintering dan pelletization adalah teknologi aglomerasi yang paling penting, dengan cara ini, di EU-27, 14 negara mengoperasikan 34 pabrik sinter bijih besi dengan 63 helai sinter bijih besi, berproduksi pada dekade pertama abad kedua puluh satu 130 juta ton sinter setiap tahun, atas namanya, 6 pabrik pelet menghasilkan 27 juta ton pelet setiap tahun [7]. Di sini kita akan menjelaskan semua teknologi aglomerasi ini, dengan dedikasi khusus untuk peletisasi dan sintering karena merupakan teknologi yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.



2.1. Briket



Briket adalah proses aglomerasi yang paling sederhana. Bijih besi berbutir halus ditekan ke dalam dua saku dengan penambahan air atau bahan pengikat lainnya (molase, pati, atau ter ter) untuk membentuk briket [8]. Aplikasi tradisional adalah aglomerasi batubara [8], contoh lain adalah aglomerasi debu ultrafine teroksidasi yang diproduksi di industri ferroalloys [9].



2.2. Nodulisasi



Nodulisasi adalah proses seperti sintering karena tidak memerlukan bahan pengikat. Konsentrat bijih besi dicampur dengan karbon, dan diumpankan ke dalam rotary kiln, tempat material tersebut terguling



suhu tinggi untuk membentuk nodul [8]. Temperatur yang tercapai cukup untuk melunakkan bijih tetapi tidak untuk meleburnya. Masalah nodul adalah perbedaan besar dalam komposisi dan kepadatan (mereka terlalu padat), dan kurangnya porositas yang berkembang dengan baik (permeabilitas) yang sangat penting untuk operasi di blast furnace. Proses ini, sebagai briket, terutama digunakan untuk daur ulang limbah bijih besi di pabrik baja.



2.3. Ekstrusi



Ekstrusi adalah proses yang banyak digunakan dalam industri keramik, tetapi telah mulai digunakan dalam industri pembuatan besi dan pembuatan baja dalam aglomerasi serbuk yang dihasilkan di pabrikpabrik sebagai bubuk Tungku Oksigen Dasar dan Serbuk Arc Tungku Listrik. Diperlukan tingkat gerakan tertentu, serta bahan pengikat, misalnya bentonit atau semen Portland. Campuran dikirim ke mesin ekstrusi untuk mendapatkan produk yang diaglomerasi [8]. 2. Teknologi aglomerasi bijih besi



Lima teknologi aglomerasi bijih besi dapat didefinisikan: briket, nodulisasi, ekstrusi, peletisasi, dan sintering. Sintering dan pelletization adalah teknologi aglomerasi yang paling penting, dengan cara ini, di EU-27, 14 negara mengoperasikan 34 pabrik sinter bijih besi dengan 63 helai sinter bijih besi, berproduksi pada dekade pertama abad kedua puluh satu 130 juta ton sinter setiap tahun, atas namanya, 6 pabrik pelet menghasilkan 27 juta ton pelet setiap tahun [7]. Di sini kita akan menjelaskan semua teknologi aglomerasi ini, dengan dedikasi khusus untuk peletisasi dan sintering karena merupakan teknologi yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.



2.1. Briket



Briket adalah proses aglomerasi yang paling sederhana. Bijih besi berbutir halus ditekan ke dalam dua saku dengan penambahan air atau bahan pengikat lainnya (molase, pati, atau ter ter) untuk membentuk briket [8]. Aplikasi tradisional adalah aglomerasi batubara [8], contoh lain adalah aglomerasi debu ultrafine teroksidasi yang diproduksi di industri ferroalloys [9].



2.2. Nodulisasi



Nodulisasi adalah proses seperti sintering karena tidak memerlukan bahan pengikat. Konsentrat bijih besi dicampur dengan karbon, dan diumpankan ke dalam rotary kiln, tempat material tersebut terguling



suhu tinggi untuk membentuk nodul [8]. Temperatur yang tercapai cukup untuk melunakkan bijih tetapi tidak untuk meleburnya. Masalah nodul adalah perbedaan besar dalam komposisi dan kepadatan (mereka terlalu padat), dan kurangnya porositas yang berkembang dengan baik (permeabilitas) yang



sangat penting untuk operasi di blast furnace. Proses ini, sebagai briket, terutama digunakan untuk daur ulang limbah bijih besi di pabrik baja.



2.3. Ekstrusi



Ekstrusi adalah proses yang banyak digunakan dalam industri keramik, tetapi telah mulai digunakan dalam industri pembuatan besi dan pembuatan baja dalam aglomerasi serbuk yang dihasilkan di pabrikpabrik sebagai bubuk Tungku Oksigen Dasar dan Serbuk Arc Tungku Listrik. Diperlukan tingkat gerakan tertentu, serta bahan pengikat, misalnya bentonit atau semen Portland. Campuran dikirim ke mesin ekstrusi untuk mendapatkan produk yang diaglomerasi [8]. 2.4. Peletisasi



Peletisasi adalah proses aglomerasi konsentrat bijih besi dengan granulometri lebih rendah dari 150 μm dan konsentrasi pengotor yang rendah [10, 11]. Bijih besi ini dicampur dengan air, bentonit (atau pengikat organik lainnya lebih murah dan kontaminan [12]), dan jeruk nipis dan diolah dalam tungku pada suhu sekitar 1200 ○ C, dengan tujuan memperoleh produk 10-20 mm dalam diameter dengan sifat fisik, kimia, dan mekanik yang cocok untuk dimasukkan ke dalam blast furnace atau produksi DRI (Direct Reduction Iron) [10]. Sintering campuran mentah dengan proporsi denda yang tinggi ( 20 mm (atau> 15 mm tergantung pada pembuatnya, lihat [16]), dikirim langsung ke blast furnace. Ukuran maksimal sekitar 50 mm [18]. Seperti yang kami sebutkan, api depan adalah wilayah yang dibatasi oleh saat di mana kokas mulai terbakar dan saat di mana kokas terbakar [19]. Ada definisi lain yang bisa



baca di [16]. Suhu di mana kokas mulai terbakar tergantung pada ukuran, tekanan parsial oksigen, kadar volatil, dan jenis komponen dalam kokas. Depan api yang ideal profil termal ditandai dengan waktu pemanasan singkat (1,5 menit) hingga zona suhu tinggi (1100 ○ C) untuk menghindari pembentukan sejumlah penting FeO karena parsial rendah tekanan oksigen, dan waktu pendinginan yang lama (3-5 menit) ke suhu kamar untuk menghindari struktur sinter yang kuat dengan pembentukan matriks gangue [16]. Bagaimanapun, suhu maksimum



dan distribusi panas harus seragam untuk memperoleh sinter homogen dengan kualitas yang sesuai, dan dengan efisiensi proses maksimum. Dengan cara ini, sintering lapisan ganda digunakan di beberapa pabrik untuk memenuhi pertanyaan ini, lapisan atas akan memiliki konten kokas yang lebih tinggi daripada yang lebih rendah, dan di bawah kondisi itu kecenderungan Tmax lebih tinggi di lapisan bawah dihindari [16 ]. Ada hubungan yang kuat antara struktur sinter dan karakteristik sinter. Proses sintering didasarkan pada kenaikan suhu dengan tujuan menghasilkan fase cair, yang, selama periode pendinginan, akan mengkristalisasi atau memadat menjadi beberapa fase mineral dan akan menggumpalkan campuran. Dengan cara ini, dari campuran yang konstituen utamanya adalah Fe2O3, CaO, SiO2 dan Al2O3, dimungkinkan untuk memperoleh produk yang memiliki konstituen berikut: Fe2O3, Fe3O4, FeO, besi logam, ferrites kalsium dan silikat. Kalsium ferrites dan silikat ikatan logam oksida. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk menetapkan lima kategori konstituen yang dapat kita temukan dalam struktur sinter [20]: hematit (Fe2O3), primer (mineral asli) dan sekunder atau rekristalisasi (dikristalisasi langsung, dibentuk oleh oksidasi kristal magnetit). dalam fase cair atau dibentuk oleh oksidasi magnetit dalam fase padat); magnetite (Fe3O4), terbentuk dari mineral atau dikristalisasi dari fase cair; wüstite (FeO), dibentuk oleh pengendapan dari cairan dalam potensi rendah oksigen (biasanya terkait dengan kelebihan kokas di sinter, butiran karbon yang ditahan atau reduksi magnetit dalam keadaan padat); ferrites kalsium (xSIO2 • yFe2O3 • 5CaO • zAl2O3 dengan x + y + z = 12), mereka sulit untuk didefinisikan karena ada penggantian parsial dari Ca2 + oleh Mg2 +, Fe2 + oleh Mn2 +, Fe3 + oleh Al3 + dan Si2 +, dll., Sehingga mereka mencakup beberapa senyawa kimia yang dibentuk oleh kristalisasi fase cair sesuai dengan reaksi yang disebutkan di atas, dan mereka dikenal sebagai silicoferrites kalsium dan aluminium (SFCA) ; dan, silikat, yang meliputi olivin, fayalit, dan kalsium silikat. Reaksi yang terlibat dalam pembentukan konstituen ini dijelaskan dalam [16, 20]. Jelas bahwa setiap konstituen memiliki pengaruh tertentu dalam kualitas sinter yang dihasilkan, dengan cara ini, misalnya hematit primer dianggap bermanfaat untuk produk yang disinter karena meningkatkan indeks reducibilitas, dan SFCA juga bermanfaat untuk struktur sinter karena mereka memiliki reducibilitas yang baik, meningkatkan indeks kehancuran dan indeks tumbler [20]. Struktur sinter optimal untuk reduksi sinter dalam blast furnace adalah inti hematit (tidak meleleh) yang dikelilingi oleh jaringan ferit asikular [21, 22]. Mempertimbangkan suhu operasi, kualitas sinter terbaik (persentase maksimum ferit, hematit primer yang tinggi, porositas yang baik, dan indeks kualitas yang baik) tercapai ketika sintering pada 1225-1275 ○ C [23]. 2.5.1. Indeks kualitas sinter



Seperti yang disebutkan sebelumnya, operator tanur tinggi memerlukan produk yang homogen dengan sifat termal, kimia, fisik, dan mekanik yang sesuai untuk dimasukkan ke dalam tanur tinggi, memastikan produktivitas dan kinerja tertinggi. Indeks kualitas utama adalah:



Uji pelunakan pelunakan: tes ini dikembangkan di Jepang dan Inggris untuk mensimulasikan perilaku bahan bijih besi di zona kohesif blast furnace (didefinisikan sebagai zona blast furnace di mana beban yang dibentuk oleh butiran mineral kasar, sinter dan pellet dimulai hingga lunak [20]). Lihat [20] untuk memperbesar informasi. Tumbler Index (TI) (%> 6,3 mm) (min. 63, maks. 79, tipikal> 74 [20]): tes ini dikembangkan dengan tujuan untuk mengetahui kekuatan dingin sinter, dan dengan cara ini, mengevaluasi kecenderungan pembentukan denda selama penanganan dan pengangkutan sinter dari mesin sintering ke tenggorokan blast furnace (jelas menginformasikan tentang kerugian material sebagai denda). Indeks Tumbler tergantung pada kekuatan masing-masing komponen, serta pada kekuatan komponen matriks ikatan dan komposisi bijih [24]. Standar untuk menghitung indeks ini adalah IS 6495: 2003 dan ISO 3271: 2015. Ada indeks lain yang digunakan dengan tujuan yang sama seperti misalnya indeks Micum dan Irsid. Generasi denda dipelajari dengan menggunakan metode yang berbeda dari TI pada [25]. Mereka mensimulasikan berbagai langkah penanganan dan transportasi dengan menggunakan uji drop dan getaran yang disesuaikan dan mempertimbangkan ukuran sinter, tinggi drop, dan waktu pengantaran [25]. Tes degradasi suhu rendah: degradasi yang terjadi selama pengurangan di zona suhu rendah memiliki efek berbahaya pada kekuatan beban di blast furnace (kehilangan permeabilitas untuk mengurangi gas dan meningkatkan konsumsi kokas [26]). Untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang tes ini, Anda dapat membaca [20]. Low Temperature Breakdown Test (LTB) dikembangkan oleh British Iron and Steel Research Association (BISRA) dan Luossavaara-Kirunavaara AB (LKAB) dengan tujuan mengevaluasi ketahanan abrasi bahan bantalan besi dalam kondisi reduksi, mensimulasikan yang ada di zona atas tumpukan blast furnace [20]. Indeks reducibilitas (RI) (R60,%)) (min. 49, maks. 78 [20]): tes ini menginformasikan tentang kemampuan produk yang disinter untuk mentransfer oksigen selama proses reduksi tidak langsung dalam tumpukan blast furnace. Porositas (porositas non-tersumbat adalah permukaan yang tersedia untuk kontak gaspadat) dan komposisi mineralogi. RI terkait dengan konten FeO dalam sinter (semakin tinggi konten FeO, semakin rendah reducibilitas) karena FeO bereaksi dengan SiO2 untuk membentuk ferrites kalsium, yang sulit dikurangi. Ada delapan tes untuk menghitung reducibilitas: Midrex-Linder, HYLSA Batch, VDE (Verein Deutcher Eisenhuttenleute), Standar Industri Jepang, Gakushin, Tes Pengurangan Relatif ISO, tes ISI, dan tes HYL-III. Mereka dijelaskan dalam [20].



Reduction Degradation Index (RDI) (%