Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chất chống dính cho quặng dạng viên trong công nghệ luyện thép

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN TRƢỜ NG GIANG NGHIÊN CƢ́ U CHẤ T CHỐ NG DÍ NH CHO QUĂN G DAN TRONG CÔNG NGHỆ LUYÊN THÉ P LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - Năm 2016 G VIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN TRƢỜ NG GIANG NGHIÊN CƢ́ U CHẤ T CHỐ NG DÍ NH CHO QUĂN G DAN G VIÊN TRONG CÔNG NGHỆ LUYÊN THÉ P Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦ N VĂN QUY Hà Nội - Năm 2016 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứ u chấ t chố ng dí nh cho quăn luyê n g dạng viên công nghê theṕ ” Trong q trình thực luận văn, ngồi cố gắng nỗ lực thân, nhận giúp đỡ vô quý báu thầy cô, gia đình bạn bè Trước hết, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Quy – Giảng viên cao cấp Bộ môn Công nghệ Môi trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN tận tình quan tâm, bảo tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt luận văn Thêm nữa, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN bổ trợ truyền đạt cho kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt q trình học tập, nghiên cứu trường Tơi xin cảm ơn đề tài “Nghiên cứu công nghê sản xuất keo chất chống dính theo tiêu chuẩn cho lị hồn ngun sắt xốp”(Thuộc Dự án KHCN: Hồn thiện cơng nghệ sản xuất sắt xốp nghiên cứu sử dụng sắt xốp để luyện số thép hợp kim phục vụ kinh tế quốc phòng)do PGS.TS Trần Văn Quy làm chủ nhiệm hỗ trợ kinh phí để tơi thực luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo, anh, chị làm việc Phịng thí nghiệm Phân tích Mơi trường, khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, Phịng thí nghiệm Mơi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu người thân gia đình, bạn bè ln ủng hộ, góp ý giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn Hà Nội, ngày… tháng… năm 2016 Nguyê Trƣờng Giang n i MỤC LỤC MỞ ĐẦ U CHƢƠNG TỔ NG QUAN 1.1 Sơ lƣơc về công nghê ḷ uyên thép 1.1.1 Công nghê ̣ luyên thé p truyền thống 1.1.2 Công nghê ̣ hoà n nguyên trưc tiếp 1.1.3 Sắt xốp 1.2 Tình hình sản xuất sắt xốp thế giới và Việt Nam 1.2.1 Trên giớ i 1.2.2 Ơ Việt Nam 11 1.3 Tổng quan về công nghệ ép viên quặng sắt 13 1.4 Chất chớng kết dính sử dụng q trình hoàn nguyên trực tiếp 16 1.4.1.Sơ lược về chất chống kết dính 16 1.4.2 Chất chống dính boc viên quặng cơng nghê ̣ luyên thé p .18 1.4.3 Đặc tính vật lý, hóa học của chất chống dính sử dụng công nghệ luyê thé p .20 n 1.5 Các công nghê c̣ hống dính đƣơc á p dun g 23 1.5.1 Phương pháp Midrex (USA - Đức) 23 1.5.2 Phương pháp đóng bánh (Germany- Nhật Bản) 23 1.5.3 Lưu trữ khơng khí trơ (Đức) 23 1.5.4 Phương pháp khuôn Feuor (USA) 24 1.5.5 Quá trình Jaleel (Iraq) 24 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tƣợng nghiên cƣ́ u 26 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu .26 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực tế .26 2.2.3 Phương pháp thực nghiệm .26 2.3.4 Phương pháp phân tích 28 Chƣơng KẾ T QUẢ VÀ THẢ O LUÂN 29 3.1 Đặc tính chấ t chớng dính và bột quặng 29 3.1.1 Thành phần hóa học vơi bột sử dun g làm chất chống dính nghiên cứ u 29 3.1.2 Thành phần của bột quặng sử dụng tạo viên ép 30 3.2 Các yếu tố ảnh hƣơng đến khả chớng kết dính cho viên quặng q trình nung .30 3.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng chất chống dính 30 3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến khả bám dính của chất chống dính lên bề măt viên quăn g 32 3.3 Ảnh hƣơng chất chớng dính tới chất lƣợng viên quặng hoàn nguyên 34 3.4 Ảnh hƣơng chất chớng dính đến khả hoàn nguyên trực tiếp viên quăng 36 3.5 Đánh giá sơ mức độ giảm thiểu tác động môi trƣờng việc sử dụng vôi bôt làm chất chớng dính 37 3.5.1 Tác dụng của vôi bôt việc khử S P có thành phần quặng 37 3.5.2 Tác động gián tiếp của việc sử dụng vôi bột làm giảm thiểu ô nhiểm môi trường .38 3.6 Đề xuấ t quy trin h chống dính cho quăn g dan 3.6.1 Mô số yêu cầ u chố ng di nh cho viên ́ t quăn 3.6.2 Quy trì nh chố ng dí nh cho quăn g viên 40 g 40 g g viên 40 dan 3.7 Đề xuấ t công nghê ṣ ản xuấ t chấ t chống din ́ h 43 3.7.1 Yêu cầu kỹ thuât của chất chống dính 43 3.7.2 Các quy trình chế tạo chất chống dính áp dụng 43 3.7.3 Tác động đến môi trường sản xuất chất chống dính .43 3.7.4 Đề xuấ t quy trì nh công nghê ̣ sả n xuấ t chấ t chố ng dí nh an toà n vớ i môi trườ ng .45 KẾ T LUÂN VÀ KHUYẾ N NGHI .48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC .51 DANH MUC BẢ NG Bảng 1.1 Tính chất vật lý CaO [19] 21 Bảng 1.2 Nhiệt hóa học CaO [19] 21 Bảng 1.3 Độ hòa tan CaO H2O theo nhiệt độ [1] 22 Bảng 1.4.Thông số kỹ thuật sáp mềm [15] .25 Bảng 3.1.Thành phần hóa học vơi bột sử dụng nghiên cứu 29 Bảng 3.2 Tiêu chuẩn chất lượng đặc tính kỹ thuật sản phẩm vôi dùng cho luyện kim 29 Bảng 3.3 Thành phần bột quặng sắt tận duṇ g tao viên ép 30 Bảng 3.4 Thành phần môt số chât́ viên quăṇ g 35 Bảng 3.5 Ảnh hưởng chất chống dính đến khả hồn nguyên trực tiếp viên quăṇ g 36 Bảng 3.6 Tác động gián tiếp việc sử dụng vôi bột làm giảm thiểu ô nhiễm môi trươǹ g 38 DANH MUC HINH̀ Hình 1.1 Sản lượng sắt sản xuất theo công nghệ Midrex HYL 10 Hình 1.2 Dây chuyền cơng nghệ vê viên quặng dùng cho sản xuất sắt xốp 14 Hình 1.3.Thiết bị vê viên sản phẩm viên quặng 14 Hình 1.4 Thiết bị ép viên quặng dùng cho lị hồn ngun (Ấn Độ) [15] .15 Hình 1.5 Lưu trình nhà máy hồn nguyên trực tiếp [15] 15 Hình 3.1.Ảnh chụp viên quặng nhúng vào dung dịch Ca (OH)2 có nồng độ khác 31 Hình 3.2 Viên quăṇ g chớ ng dính sau nung ở cá c nhiêṭ đô ̣ nung khá c 33 Hình 3.3 Chất lươn g viên quăṇ g sau hoan nguyên 34 ̀ Hình 3.4 Độ giảm khối lượng viên quặng sau nung 37 Hình 3.5 Quy trình chống dính cho quăṇ g daṇ g viên .40 Hình 3.6 Lị sấy viên quặng trước chống dính sử dụng MIREX 42 Hình3.7 Hê ṭ hống sấy ngang đươc sử duṇ g taị MIREX 42 Hình 3.8 Sơ đồ cơng nghê ṣ an̉ xuất chất chống diń h .45 Hình 3.9 Q trình nung đá vơi tạo vôi sống 46 MỞ ĐẦ U Ngày , quá trình công nghiêp công nghiêp luyên kim vân hoá , hiên đaị hoá đất nươć ,ngành chiế m giữ vai trò quan troṇ g sư ̣ phá t triể n đấ t nước.Trong ngành công nghiêp luyên kim , trình luyện kim sắt những quá trình quan troṇ g của công nghiêp n ặng,sản phẩm gang thép, ngun liệu cho ngành cơng nghiệp khí gia cơng kim loại Q trình luyện kim sắt truyền thống tồn nhiều hạn chế yêu cầu chi phí đầu tư lớn , nguồn nguyên liệu phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe , hiê quả kinh tế không cao và gây các tác đôṇ g xấu đến môi trường Trong bối u cảnh đó , cơng nghệ hồn ngun trực tiếp đời và khắc phục hạn chế đó dần thay công nghệ sản xuất sắt theo cơng nghệ lị cao truyền thống Vơí ưu điểm, nguồn nguyên liêu phong phú , chi phi đầu tư cuñ g vân haǹ h ban đầ u thấ p, đồ ng thờ i tiế t g đáng kể , tân duṇ g đươc nguồn nhiêṭ kiêm lươn công nghê ̣ và không phá t thả i khí gây ô nhiêm môi trườ ng , công nghê ̣ hoaǹ trư tiếp đa trơ công nghê đ̣ ươc ưu tiên hang đầu nganh c ̃ ̉ ̀ ̀ ̀ c luyên kim hiên nguyên ông nghê [2] Nguồn ngun liệu cho cơng nghệ hồn ngun sắt trực tiếp khơng quặng cục mà cịn bột quặng tân dụng để tạo viên ép nhờ chất kết dính Đây ưu điểm việc tận dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trươǹ g công nghệ Tuy nhiên, vấn đề tồn taị cần đươc khắc phuc công nghê ḥ oàn nguyên trư tiế p nung ca c viên quăṇ g đo la sư ̣ kế t dinh ca c viên e p vơ i , làm ảnh ́ ́ ̀ ́ ́ ́ ́ c Như vậy, đáng kể tên nhà máy sản xuất sắt xốp Bắc Cạn có dây chuyền khai thác chế biến quặng bột để vê viên Chưa có sở xây dựng quy mô lớn sản xuất quặng bột ép viên quặng dùng cho hoàn nguyên sản xuất sắt xốp 1.3 Tổng quan về công nghệ ép viên quặng sắt Quá trình khai thác quặng sắt phục vụ luyện kim đời từ lâu Lúc này, quặng sắt sử dụng loại quặng cục, có hàm lượng sắt cao (>60%) thuận tiện cho việc luyện kim Tuy nhiên, theo thời gian, lượng quặng chất lượng cao dần cạn kiệt nhu cầu gang thép lại ngày tăng Chính buộc nhà luyện kim phải sử dụng đến nguồn quặng có hàm lượng sắt thấp (