Nghiên cứu khả năng tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải DươngNghiên cứu khả năng tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải DươngNghiên cứu khả năng tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dươngluận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu khả tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép cơng ty cổ phần thép Hịa Phát Hải Dương Trần Trung Đức Tranduc331994@gmail.com.vn Ngành Khoa học kỹ thuật vật liệu Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Cao Sơn Viện: Khoa học kỹ thuật vật liệu HÀ NỘI, 06/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu khả tái sử dụng xỉ lị thổi luyện thép cơng ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương Trần Trung Đức Tranduc331994@gmail.com.vn Ngành Khoa học kỹ thuật vật liệu Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Cao Sơn Viện: Khoa học kỹ thuật vật liệu HÀ NỘI, 06/2020 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Trần Trung Đức Đề tài luận văn: Nghiên cứu khả tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép cơng ty cổ phần thép Hịa Phát Hải Dương Ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số HV: Tác giả, người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 22 tháng năm 2020 với nội dung sau: - Chỉnh sửa nội dung tóm tắt phần kết luận luận văn - Chỉnh sửa lỗi tả - Chỉnh sửa số thuật ngữ chuyên môn Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm 2020 Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Đề tài "Nghiên cứu khả tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép cơng ty cổ phần thép Hịa Phát Hải Dương" thực tác giả, hướng dẫn TS Nguyễn Cao Sơn Luận văn chưa công bố nơi Nếu sai sót tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Lời cảm ơn Trong trình thực luận văn em nhận giúp đỡ nhiều thầy giáo TS Nguyễn Cao Sơn – giảng viên môn Gang Thép, viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Em xin chân thành cảm ơn thầy Em xin chân thành cảm ơn cô giáo PGS.TS Trần Thị Thu Hiền nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ em trình học tập trình nghiên cứu để hoàn thành đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện Khoa Học Kỹ Thuật Vật Liệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tận tình suốt trình học tập em Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Cơng ty cổ phần thép Hịa phát Hải Dương nói chung anh chị, cán cơng nhân viên Nhà máy luyện thép Hải Dương nói riêng giúp đỡ nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Gang thép giúp đỡ hỗ trợ em q trình thí nghiệm Cuối em xin cảm ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ em trình thực luận văn Tóm tắt nội dung luận văn Như biết phát triển ngành công nghiệp luyện thép mang lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội cho Việt Nam, mặt trái gây nhiều tác động xấu đến môi trường việc kiểm soát chất thải doanh nghiệp luyện thép cịn nhiều hạn chế Q trình sản xuất thép thải lượng xỉ lớn Tại nhiều quốc gia, xỉ thép coi loại tài nguyên, nghiên cứu ứng dụng rộng rãi lĩnh vực xây dựng, nguyên liệu "đầu vào" cho sản xuất xi măng, hay vật liệu làm cốt đường giao thơng, chế tạo phân bón… Tuy nhiên, nước ta nay, xỉ luyện thép bị coi chất thải rắn cần xử lý, chôn cất, gây tác động xấu đến mơi trường, vừa tốn kinh phí, vừa chiếm dụng diện tích đất định cho việc xử lý Do đó, vấn đề cấp thiết đặt nước ta cần có giải pháp tái chế sử dụng xỉ luyện thép nhằm mang lại lợi ích mơi trường kinh tế Chính vậy, dựa đặc tính xỉ với độ kiềm cao, nghiên cứu tập trung vào đánh giá giải pháp tái sử dụng lượng xỉ lớn luyện thép lị thổi phương pháp dùng xỉ làm chất trợ dung quặng vê viên sử dụng chất khử Lưu huỳnh tiền xử lý gang lỏng HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN i 1.1 Tình hình sản xuất thép Việt Nam 1.2 Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép 1.2.1 Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép giới 1.2.2 Dây chuyền sản xuất xử lý xỉ lò thổi nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 2.2 Tiền xử lý gang lỏng 11 2.1.1 Photpho 11 2.1.2 Lưu huỳnh 14 Vê viên quặng 21 2.2.1 Lý thuyết vê viên 21 2.2.2 Nhân tố ảnh hưởng tới trình bột quặng vê thành viên 26 2.2.3 Sấy khơ nung đóng kết quặng viên sống 33 CHƯƠNG QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 42 3.1 Vật liệu thí nghiệm 42 3.2 Quy trình thí nghiệm vê viên quặng 42 3.3 3.2.1 Tạo mẫu vê viên 42 3.2.2 Nung quặng viên tươi 44 3.2.3 Kiểm tra tính chất viên quặng sau nung 44 Quy trình thí nghiệm khử S gang lỏng 45 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 4.1 Đánh giá xỉ luyện thép trình khử Lưu Huỳnh (S) Phốt (P) gang lỏng 47 4.1.1 Ảnh hưởng môi trường đến khả khử S gang 47 4.1.2 Ảnh hưởng môi trường đến thay đổi hàm lượng C gang 49 4.1.3 Hàm lượng S Fe chất khử sau tiền khử lý gang lỏng 50 4.1.4 Hàm lượng P gang ảnh hưởng môi trường 52 4.2 Đánh giá đặc tính quặng viên sau nung sử dụng xỉ luyện thép chất trợ dung 53 4.2.1 Độ bền nén quặng viên 53 i 4.2.2 Độ xốp quặng viên 55 4.2.3 Tổ chức tế vi viên quặng 59 CHƯƠNG KẾT LUẬN 61 ii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tình hình sản xuất thép thành phẩm năm 2019 Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ q trình xử lý xỉ thép lị thổi Hình 1.3 Sử dụng xỉ luyện thép Nhật Bản Hình 1.4 Sơ đồ cơng nghệ luyện thép lị thổi Hình 1.5 Dây chuyền xử lý xỉ cơng ty cổ phần thép Hịa Phát Hải Dương Hình 2.1 Phương pháp khử lưu huỳnh trước thép lỏng 19 Hình 2.2 Cơ cấu đưa chất khử vào gang lỏng 20 Hình 2.3 Súng phun thổi chất khử 21 Hình 2.4 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất quặng vê viên 25 Hình 2.5 Hình vẽ máy vê viên mâm tròn 29 Hình 2.6 Sơ đồ nung quặng viên 34 Hình 2.7 Sự thay đổi cường độ chống áp lực quặng viên sống trình sấy khô 36 Hình 3.1 Thiết bị vê viên quặng sắt 44 Hình 3.2 Quy trình thí nghiệm khử S gang lỏng 45 Hình 4.1 Mối quan hệ hàm lượng Si tỷ lệ giảm S gang 48 Hình 4.2 Hàm lượng C mẫu gang sau thí nghiệm 50 Hình 4.3 Hàm lượng S thay đổi xỉ sau phản ứng 51 Hình 4.4 Hàm lượng Fe xỉ sau phản ứng 52 Hình 4.5 Mối quan hệ khử P hàm lượng Si 53 Hình 4.6 Độ bền nén quặng viên sau nung 54 Hình 4.7 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ đến độ xốp quặng viên 56 Hình 4.8 Phân bố lỗ rỗng viên quặng 57 Hình 4.9 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ đến độ co ngót viên quặng 58 Hình 4.10 Tổ chức tế vi mẫu có khơng có than (X100) 59 Hình 4.11 Tổ chức tế vi mẫu quặng viên sau nung (X500) 59 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh tỉ lệ sử dụng xỉ luyện thép Nhật Bản Châu Âu Bảng 1.2 Thông số thành phần hóa học loại xỉ Bảng 3.1 Thành phần hóa học xỉ luyện thép 42 Bảng 3.2 Thành phần quặng sắt 42 Bảng 3.3 Thành phần mác gang ban đầu 42 Bảng 3.4 Phối liệu tạo viên 43 Bảng 4.1 Kết phân tích thành phần hóa học mẫu gang sau thí nghiệm 47 iv Tỷ lệ S giảm gang (%) 50 40 30 20 1.5 1.8 2.1 Hàm lượng Si gang lỏng (%) Hình 4.1 Mối quan hệ hàm lượng Si tỷ lệ giảm S gang Mối quan hệ Si bị oxi hóa S ghi Hình 4.1 Kết dùng để đánh giá ảnh hưởng mơi trường oxi hóa khả khử S gang Gang có hàm lượng Si ban đầu 2.69% giảm xuống cịn 1,38% có đến 50% lượng S khử bỏ gang Điều cho thấy Si bị oxi hóa ít, khả khử S đạt đến 50% Trong đó, với mơi trường oxi hóa mạnh, hàm lượng Si giảm lớn, khả khử S gang hạn chế với 20% S khử Có thể kết luận hàm lương Si giảm gang lỏng thấp, khả khử S gang tăng lên Điều có nghĩa mơi trường oxi hóa dẫn đến tăng khả khử S gang Điều kiện để khử tốt S với điều kiện độ kiềm xỉ cao, mơi trường hồn ngun nhiệt độ cao [7] Độ kiềm cao xỉ điều kiện thuận lợi cho khử S Do đó, khả khử S gang lỏng giảm độ kiềm xỉ giảm Theo lý thuyết ảnh hưởng độ kiềm đến khả khử S cho thấy độ kiềm giảm khả khử S gang lỏng giảm Kết nghiên cứu cho thấy mẫu M3, SiO2 sinh nhiều phản ứng oxi hóa Si, theo Phản ứng 4.1 Khi có nhiều SiO2 vào xỉ dẫn đến độ kiềm xỉ giảm, khơng thuận lợi cho q trình khử S 48 Đây nguyên nhân dẫn đến khả khử S không tốt môi trường oxi hóa Si + O2 = SiO2 (4.1) Bên cạnh đó, mơi trường hạn chế oxi xâm nhập vào lò cảm ứng gang lỏng nấu chảy, kết FeO xỉ giảm Khi FeO giảm dẫn đến áp suất riêng phần oxy hệ thống tăng Khi làm tăng khả khử S gang lỏng [5] Ngồi ra, q trình oxi hóa Si dẫn đến khơng thuận lợi cho khử S khẳng định nghiên cứu Stephen [8] Nghiên cứu khẳng định hàm lượng SiO2 cao xỉ oxi hóa Si dẫn đến tăng áp suất riêng phần O, điều dẫn đến không thuận lợi cho khử S Như vậy, trình oxi hóa Si xảy mạnh tức mơi trường oxi hóa, dẫn đến q trình khử S khơng thuận lợi Khi có biện pháp ngăn cản q trình oxi hóa Si cách ngăn cản tiếp xúc với môi trường khơng khí, dẫn đến khử S hiệu Điều cho phép nhà sản xuất gang nâng cao hiệu trình khử S với điều kiện tạo mơi trường tính oxi hóa vận chuyển gang lỏng tiến hành khử S công nghệ tiền xử lý 4.1.2 Ảnh hưởng môi trường đến thay đổi hàm lượng C gang Hàm lượng C gang giảm Hình 4.2 tất các điều kiện khí nghiệm Hàm lượng C giảm tất trường hợp từ hàm lượng ban đầu 3,26% xuống 2% khoảng thời gian 10 phút giữ nhiệt độ thí nghiệm Hàm lượng C giảm phản ứng oxi hóa xảy Phản ứng 4.2 FeO + C = Fe + CO (4.2) Khi làm lượng C giảm dẫn đến thuận lợi cho trình sản xuất thép lò thổi; tiết kiệm nguyên vật liệu cho q trình khử C lị Kết cho thấy, hàm lượng C giảm xuống hai trường hợp tiếp xúc hay không tiếp xúc với môi trường khơng khí Khơng có ảnh hưởng mơi 49 trường đến khả khử C gang lỏng C gang lỏng giảm có ngăn cản tiếp xúc với mơi trường oxi hóa Có thể nguồn O có oxit xỉ cung cấp oxi cho phản ứng hoàn nguyên Hàm lượng C gang(%) 3,5 2,5 1,5 0,5 Mẫu ban đầu M1 M3 M2 Hình 4.2 Hàm lượng C mẫu gang sau thí nghiệm Với hàm lượng C giảm vậy, đặc điểm thuận lợi tiến hành tiền xử lý gang lỏng Khi hàm lượng C giảm, luyện thép không cần thời gian tốn nguyên liệu cho khử C Như vậy, sau trình tiền xử lý, S C giảm dẫn đến thuận lợi cho trình luyện thép 4.1.3 Hàm lượng S Fe chất khử sau tiền khử lý gang lỏng Hàm lượng S xỉ ban đầu 0.06 % Kết phân tích cho thấy hàm lượng S tăng lên xỉ sau thí nghiệm điều kiện thí nghiệm khác (Hình 4.3) Hàm lượng S xỉ tăng lên từ 0.06 đến 0.12 % Trong đó, phân tích hàm lượng S gang giảm Lượng S giảm gang cho khuếch tán vào xỉ Phản ứng tạo trình khuếch tán S vào xỉ Phản ứng 4.3 [S] + (CaO) + C = (CaS) + CO (4.3) Phản ứng 4.3 cho thấy CaO nhiều xỉ khử ban đầu yếu tố khẳng định S khuếch tán vào xỉ lỏng dạng CaS Khi 50 khẳng định S khuếch tán vào xỉ Như vậy, kết phân tích hồn tồn phù hợp với lý thuyết S vào xỉ hàm lượng tăng sau phản ứng Hàm lượng S xỉ (%) 0,16 0,12 0,08 0,04 Mẫu xỉ ban đầu Mẫu M3 Mẫu M2 Mẫu M1 Hình 4.3 Hàm lượng S thay đổi xỉ sau phản ứng Trong đó, kết cho thấy Fe xỉ sau phản ứng giảm Hàm lượng giảm từ 10% Fe xỉ xuống 2% Fe Xỉ ban đầu xỉ luyện thép với hàm lượng sắt cao tồn dạng oxit sắt Như vậy, kết luận phản ứng hồn nguyên oxit sắt xảy sau Fe sau hoàn nguyên vào gang Chất hoàn ngun Si C hồn ngun FeO xỉ theo Phản ứng 4.4 Phản ứng 4.5 Điều có nghĩa hàm lượng oxit sắt xỉ sau làm chất khử tiền xử lý giảm FeO + C = Fe + CO (4.4) FeO + Si = Fe + SiO2 (4.5) Sau trình khử kết thúc, xỉ thu với hàm lượng oxit sắt thấp, Hình 4.4 Với lượng oxit sắt cao xỉ lượng Fe không tận dụng xỉ luyện thép Với phương án lượng Fe xỉ 51 giảm tận dụng lại Bên cạnh đó, sau khử xong, hàm lượng sắt oxit giảm xỉ tái sử dụng Hàm lượng Fe xỉ (%) 12 10 Mẫu xỉ ban đầu Mẫu M1 Mẫu M2 Mẫu M3 Hình 4.4 Hàm lượng Fe xỉ sau phản ứng 4.1.4 Hàm lượng P gang ảnh hưởng môi trường Bên cạnh khử S, khử P chất khử nghiên cứu tiền xử lý gang lỏng Khi P gang lỏng khử trước luyện thép, trình luyện thép thuận lợi khử P luyện thép tốn thời gian nguyên vật liệu cho trình Khử P thuận lới với điều kiện chất khử có độ kiềm cao, mơi trường oxi hóa nhiệt độ khơng cao Khử P cần mơi trường oxi hóa, tức cần nguồn oxi để oxi hóa P, Phản ứng 4.6 Nghiên cứu cho thấy tiền xử lý, P khử chất khử xỉ luyện thép [P] + 5/2[O] + 3/2O-2(xỉ) = PO3-4 (xỉ) (4.6) Kết nghiên cứu cho thấy hàm lượng P gần khơng thay đổi (Hình 4.5) Như vậy, q trình khử P khơng thực tất điều kiện thí nghiệm Nguyên nhân P khơng bị oxi hóa oxi khuếch tán vào gang lỏng Hình 4.5 cho thấy Si bị oxi 52 hóa giảm mạnh Điều có nghĩa oxi có phản ứng với chất Si, C Như vậy, Si kết luận bị oxi hóa trước, Si “cướp” oxi trước P bị oxi hóa Kết phù hợp với nghiên cứu Hernandez [5]; nghiên cứu cho biết hàm lượng Si nhỏ hàm lượng Mn P oxi hóa gang lỏng, hàm lượng Si nhỏ 0.2% trình khử P 0,09 2,5 0,088 0,086 1,5 0,084 0,082 0,5 Hàm lượng P xỉ (%) Hàm lượng Si gang lỏng (%) diễn thuận lợi 0,08 Mẫu ban đầu Mẫu M3 Mẫu M2 Mẫu M1 Hình 4.5 Mối quan hệ khử P hàm lượng Si Trong q trình oxi hóa Si, hàm lượng Si giảm nhiều đạt giá trị 0,43 % Tuy nhiên, thực tế nhà máy Hòa Phát cho thấy hàm lượng Si thép nhỏ, chuyển sang luyện thép dẫn đến khả tăng nhiệt hóa học gặp nhiều khó khăn Chính vây, cần nghiên cứu để hàm lượng Si không bị oxi hóa q sâu mà hiệu q trình khử P 4.2 Đánh giá đặc tính quặng viên sau nung sử dụng xỉ luyện thép chất trợ dung 4.2.1 Độ bền nén quặng viên Độ bền nén quặng viên đặc tính quan trọng trình sản xuất gang chúng sử dụng nguồn ngun liệu lị cao Bởi quặng viên với độ bền thấp chịu áp lực trình vận chuyển nạp vào lị, kết là, q trình sản xuất gang 53 lị cao khơng đạt hiệu cao Do đó, độ bền nén tiêu đánh giá khả sử dụng viên quặng sản xuất gang lò cao Để đạt tiêu chuẩn cho sản xuất gang lò cao, viên quặng sau nung phải đạt Độ bền nén (Kg/viên) độ bền 200 kg/viên [9] 600 2% than 500 0% than 400 0% than 300 200 100 1,06 5,48 11,07 18,45 Hàm lượng xỉ quặng (%) Hình 4.6 Độ bền nén quặng viên sau nung Hình 4.6 cho biết kết độ bền nén quặng viên sau nung với hàm lượng xỉ khác viên quặng Kết cho thấy độ bền nén quặng viên đạt yêu cầu với độ bền lớn 200 kg/viên Tuy nhiên, viên quặng có hàm lượng xỉ 1,06 % khơng chứa than có độ bền nhỏ nhất, viên quặng đảm bảo yêu cầu trình sử dụng lị cao Độ bền nén đạt giá trị cao với hàm lượng xỉ 5,48 % Kết nghiên cứu Umadevi cộng [10,11] độ bền nén viên quặng phụ thuộc vào hàm lượng Magnetit, độ xốp, hình dạng lỗ rống, hình thành ứng suất bên viên quặng Đặc biệt, độ bền phụ thuộc nhiều vào hàm lương FeO Độ bền cao thành phần FeO khoảng từ 0,4 đến 0,5 % viên quặng sau nung [10] Như vậy, độ bền nén đạt giá trị cao viên quặng chứa 5.48 % xỉ 54 Độ bền nén viên quăng chứa than lớn khơng có than Kết nghiên cứu Umadavi cho kết tương tự [10] Độ bền nén viên quặng có ảnh hưởng liên kết pha lỏng hình thành Nghiên cứu hình thành nhiều pha lỏng độ bền giảm Nguyên nhân pha lỏng sau hình thành bị co ngót làm nguội, hình thành nhiều vết nứt Vết nứt nhiều, độ bền nén giảm Bên cạnh đó, có nhiều pha lỏng ngăn cản tiếp xúc trực tiếp hạt rắn, dẫn đến nghèo pha kết tinh lại, nhiều pha giịn thủy tinh hình thành Pha lỏng dây hình thành pha fayalit với nhiệt đô chảy lỏng thấp Như vậy, than, FeO quặng nhiều hơn, khả tồn pha lỏng FeO.SiO2 tăng lên, độ bền nén thấp Do đó, viên quặng chứa 2% than tạo thành dạng quặng viên composit với độ bền nén lớn không chứa than 4.2.2 Độ xốp quặng viên Độ xốp xác định phương pháp archimedean Kết cho thấy độ xốp quặng viên giảm trường hợp có than hay khơng than (Hình 4.7) Đo đó, độ sít chặt quặng lớn tăng hàm lượng xỉ viên quặng 55 35 Độ xốp (%) 30 0% than 25 2% than 20 15 10 1,06 5,48 11,07 18,45 Hàm lượng xỉ quặng viên (%) Hình 4.7 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ đến độ xốp quặng viên Bên cạnh đó, độ xốp kiểm tra phương pháp phân tích lỗ rỗng dựa ảnh tổ chức tế vi mẫu quặng Hình ảnh lỗ rỗng bề mặt cắt ngang viên quặng xác định kính hiển vi quang học Độ xốp xác định phần mềm Iimage J từ hình ảnh lỗ rỗng, Hình 4.8 Kết cho thấy độ xốp phù hợp với cách xác định phương pháp trước Độ xốp đạt cao với hàm lượng xỉ 1,06 % quặng, độ xốp thấp viên quặng chứa hàm lượng xỉ 18,45 % 56 Mẫu 0% than; 1,06 % xỉ Mẫu 0% than; 18,45 % xỉ Mẫu 2% than; 1,06 % xỉ Mẫu 2% than; 18,45 % xỉ Hình 4.8 Phân bố lỗ rỗng viên quặng Khi hàm lượng xỉ tăng lên, Hình 4.8 cho thấy lỗ rỗng giảm Điều chứng tỏ pha lỏng hình thành điền đầy vào lỗ rỗng Khi đó, khả quặng hồn ngun bên giảm khí khả sâu vào bên viên quặng Pha lỏng hình thành ảnh hưởng đến thay đổi kích thước viên quặng thay đổi kích thước viên quặng có ảnh hưởng lớn đến độ thơng khí lị cao vận hành Nghiên cứu xác định kích thước viên quặng ảnh hưởng hàm lượng xỉ đến thay đổi kích thước viên quặng sau nung Kích thước viên quặng thay đổi xác định theo công thức 4.7 Độ co ngót (%) = 100 (4.7) Trong V0 thể tích viên quặng trước nung, Vf thể tích viên quặng sau nung Kết thay đổi kích thước mơ tả Hình 4.9, theo đó, hàm lượng xỉ tăng dẫn đến kích thước viên quặng giảm nhiều Điều có nghĩa tăng hàm lượng xỉ, viên quặng co ngót lớn Điều phù hợp với kết độ xốp, đó, hàm lượng xỉ tăng dẫn đến viên quặng co ngót nhiều độ xốp viên quặng giảm 57 Phần trăm kích thước viên quặng -2 0% than -4 -6 -8 -10 2% than -12 Hàm lượng xỉ viên quặng (%) 1,06 5,48 11,07 18,45 -14 Hàm lượng xỉ quặng viên (%) Hình 4.9 Ảnh hưởng hàm lượng xỉ đến độ co ngót viên quặng Nghiên cứu trước cho thấy co ngót xác định từ nguyên nhân: (1) Do hoàn nguyên dẫn đến có nhiều khí viên quặng bị co ngót (2) Độ dẫn nhiệt, nhiệt độ cao dẫn đến thiêu kết co ngót lớn (3) Fayalit tạo pha lỏng thấm ướt lỗ xốp dẫn đến co ngót đơng đặc Khi lượng xỉ tăng thấy lượng FeO tăng lên2 , dẫn đến khả tạo nhiều pha lỏng fayalit điền đầy vào lỗ rỗng tăng lên Kết tăng hàm lượng xỉ quặng viên dẫn đến độ co ngót viên quặng tăng lên Khi so sánh độ co ngót hai trường hợp có khơng than độ co ngót giảm có than Điều giải thích với khả hồn ngun có than Hồn ngun nhiều dẫn đến khí nhiều Đánh giá co ngót đến q trình hồn ngun viên quặng Pha lỏng hình thành ngăn cản khí hồn ngun khuếch tán vào quặng viên [12] Hơn nữa, Pha lỏng fayalit với thành phần FeO SiO2 Như vậy, hàm lượng xỉ tăng pha lỏng nhiều độ co ngót 58 lớn Bên cạnh đó, fayalit khó hồn ngun tạo thành với thành phần SiO2 [13] Như kết luận pha lỏng hình thành ảnh hưởng đến độ xốp kích thước quặng viên 4.2.3 Tổ chức tế vi viên quặng Hình 4.10 cho thấy tổ chức tế vi mẫu không chứa than với độ kiềm khác Vùng lỗ rỗng định dạng vùng có màu đen Kết cho thấy phần lỗ rỗng giảm dẫn tăng hàm lượng xỉ lên Bên cạnh có phần trắng pha xám xen kẽ, xác định vùng Hematit Manhetit tương ứng 0% than, 1,06 % xỉ 0% than 5,48 % xỉ % than, 11,07 % xỉ 0% than, 18,45 % xỉ 2% than, 1,06 % xỉ 2% than 5,48 % xỉ 2% than, 11,07 % xỉ 2% than, 18,45 % xỉ Hình 4.10 Tổ chức tế vi mẫu có khơng có than (X100) Tính chất quặng viên xác định qua tổ chức pha chúng sau nung Hình 4.11 cho thấy tổ chức quặng viên với hàm lượng xỉ 18,45% Lỗ rỗng H M M Lỗ rỗng H Lỗ rỗng Lỗ rỗng 0% than, 18,45 % xỉ 2% than, 18,45 % xỉ Hình4.11 4.11.Tổ Tổ chức mẫu quặng viên viên sau nung Hình chứctếtếvivicủa mẫu quặng sau (X500) nung 59 hai trường hợp có khơng có chứa than Vùng trắng xác định Hematit, pha xám Manhetit Kết phù hợp với phân tích pha nghiên cứu Umadevi cộng [11] Kết cho thấy Manhetit có nhiều có chứa than so với khơng chứa than Điều chứng tỏ khả hoàn nguyên Hematit xảy có than, bên cạnh đó, có than ngăn cản q trình oxi hóa pha Manhetit viên quặng Trong đó, phần Hematit mẫu khơng chứa than có tỉ phần lớn Khi nung nhiệt độ cao, Manhetit viên quặng bị oxi hóa Bên cạnh đó, pha lỏng xác định hình thành chiếm tỉ phần định Để xác định rõ tổ chức quặng viên sau nung, pha cần đánh giá sâu Vấn đề thực nghiên cứu 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN Xỉ luyện thép vật liệu có tiềm để tái sử dụng với lượng lớn Đề tài tiến hành nghiên cứu đánh giá thành công khả sử dụng xỉ lị thổi luyện thép q trình tiền xử lý chất khử S Bên cạnh đó, xỉ chứng minh có khả thay chất trợ dung cho quặng sắt viên sử dụng luyện gang lò cao Một số kết luận đưa sau: Hàm lượng S gang lỏng giảm 50 % xỉ sử dụng kết hợp với vôi chất khử điều kiện xỉ lỏng gang lỏng ngăn cách với môi trường oxi hóa Khả khử S gang lỏng giảm mơi trường khơng gian lị khơng khí Khi Si bị oxi hóa nhiều dẫn đến khả khử S giảm Xỉ thu sau phản ứng có hàm lượng Fe giảm Một lượng oxit sắt hoàn nguyên xỉ Sau hoàn nguyên, Fe vào gang lỏng Hàm lượng S xỉ sau phản ứng tăng lên, S khẳng định khuếch tán từ gang lỏng vào xỉ Khi sử dụng xỉ quặng viên, độ bền nén quặng viên đáp ứng yêu cầu quặng viên sử dụng cho lò cao Kết cho thấy độ bền nén có giá trị đạt 200 kg/viên Khi tăng hàm lượng than viên quặng độ bền nén đạt cao Độ bền nén cao đạt 500 kg/viên Khi tăng hàm lượng xỉ viên quặng, độ xốp viên quặng giảm Sự hình thành pha lỏng điền đầy vào lỗ rỗng Pha lỏng nguyên nhân dẫn đến thay đổi kích thước viên quặng Sau nung, viên quặng có kích thước giảm Tổ chức sau nung viên quặng gồm có Hematit Manhetit Khi quặng viên có than, tổ chức có nhiều thành phần Manhetit xảy hoàn nguyên Hematit có than phản ứng oxi hóa Manhetit thành Hematit bị hạn chế 61 Tài liệu tham khảo H-J Visser and R Boom: ISIJ Int, Vol 46 (2006), No 12 K TaguchiI, H.O-Nakazato, D Nakai, T Usui and K Marukawa: ISIJ Int, Vol 43 (2003), No 11 F Schrama, E Beunder, B Berg, Y Yang, R Boom: Ironmaking & Steelmaking: processes, products and applications, Vol 44(2017), No J Yang, K Okumura, M Kuwabara and M Sano: ISIJ Int, Vol 41 (2001), No A Hernandez, A Romero, F Chavez, M Angeles and R.D Moral: ISIJ Int, Vol.38(1998), No.2 N-S Hur, S-M Jung, and B-C Ban: Process Metallurgy – Ironmaking, Vol 75 (2004), No 12 A.K Biswas: Principles of Blast Furnace Ironmaking, Brisbane, Cootha Publishing House, Australia, 1981 F M Stephen: Improvement of the desulfurization process by slag composition control in the ladle furnace, Master Thesis, Luleå University of Technology, 2009 S Dwarapudi, T.K Ghosh, A.Shankar, V Tathavadkar , D Bhattacharjee, R Venugopal: International Journal of Mineral Processing, (2011) Vol 99 10 T Umadevi, N Lobo, S Desai, P Mahapatra, R Sah and M Prabhu: ISIJ Int, Vol.53 (2013), No 11 T Umadevi, N Lobo, S Desai, P Mahapatra, R Sah and M Prabhu: ISIJ Int, Vol.51 (2011), No 12 D Wagner, O Devisme, F Patisson, D Ablitzer: Sohn International Symposium, 27-31, Aug 06, San Diego 13 M Özkan Aksit: Reducibility properties of Erdemir samples, Master Thesis, The Middle East Technical University, 2004 62 ... xử lý xỉ lò thổi nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương 1.2.2.1 Dây chuyền sản xuất nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương Nhà máy thép Hòa Phát – Kinh Môn, Hải Dương sử dụng công nghệ luyện thép. .. thúc mẻ luyện, xỉ lò thổi đổ vào khay xỉ Sau sử dụng xe tải để vận chuyển xỉ bãi xỉ Các loại xỉ thải có nhà máy luyện thép: - Xỉ lị thổi: sản phẩm phụ trình sơ luyện thép lò thổi - Xỉ tinh luyện: ... cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Đề tài "Nghiên cứu khả tái sử dụng xỉ lị thổi luyện thép cơng ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương" thực tác giả,