- Gang Khí lò cao
6. ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN KHCN VÀ CÁC NHIỆM VỤ ƯU TIÊN PHỤC VỤ
6.2.1 Trong luyện gang
Nghiên cứu nâng cao chất lượng nguyên liệu
Chất lượng nguyên liệu đầu vào (cụ thể là quặng sắt) giữ vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả trong quá trình sản xuất gang bằng lò cao. Chính vì vậy mà nhiều nước trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu nâng cao chất lượng nguyên liệu đầu vào như thiêu kết quặng sắt với độ kiềm cao, hạn chế hàm lượng FeO trong sản phẩm thiêu kết ... Kết quả là tăng năng suất lò cao, giảm tiêu hao than cốc.
Ngành luyện gang ở nước ta trước đây, trong một thời gian dài chỉ dùng liệu sống là quặng cục. Gần đây, ở 2 cơ sở sản xuất gang chính là Công ty CP Gang thép Thái Nguyên và Công ty CP Gang thép Hòa Phát đã sử dụng 50 – 80 % quặng thiêu kết trong liệuđầu vào. Kết quả rất khả quan là đã hạ tiêu hao than cốc từ 850 kg/tấn gang xuống còn 600 kg/tấn gang. Tuy nhiên, so với các nước phát triển (350 – 450 kg/tấn gang), chỉ tiêu này vẫn còn rất cao. Vì vậy, cần phải tiến hành nghiên cứu nâng cao chất lượng quặng thiêu kết để tăng năng suất lò và giảm tiêu hao than cốc – một loại nguyên liệu chiếm tới 60 – 70% giá thành trong sản xuất gang.
Nghiên cứu khả năng sử dụng quặng sắt chất lượng thấp
Quặng sắt ở nhiều mỏ ở dạng limonit chất lượng thấp (mỏ Quý Sa, mỏ Tiến Bộ …), khó có khả năng tuyển đưa lên hàm lượng cao. Đã có một số nghiên cứu về vần đề này nhưng chưa đưa vào sản xuất công nghiệp. Trong thời gian tới, các dự án sản xuất gang ở Lào Cai, Thái Nguyên … sẽ đi vào sản xuất. Vì vậy, việc nghiên cứu sâu về khả năng sử dụng các loại quặng sắt này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn.
Nâng cao nhiệt độ gió nóng
Nhiệtđộ gió nóng có ảnh hưởng nhiều đến quá trình vận hành lò cao và tiêu hao than cốc. Ở các nước phát triển, nhiệt độ gió nóng thường là 1.000 – 1.250˚C.
Ở nước ta, phần lớn các lò cao đang chạy với gió nóng có nhiệt độ 850˚C. Điều này đã hạn chế rất nhiều đến việc nâng cao tỷ lệ phun than cám vào lò cao nhằm giảm tiêu hao than cốc. Cụ thể, như ở Công ty CP Gang thép Thái Nguyên, hiện mới chỉ phun được 70 kg than cám/tấn gang. Mỗi kg tham cám có thể thay thế cho 0,85 – 0,90 kg than cốc. Vì vậy, việc nghiên cứu nâng cao nhiệt độ gió nóng là rất cần thiết.
Nâng cao tỷ lệ phun than cám
Trên thế giới, việc phun than cám vào lò cao nhằm giảm tiêu hao than cốc đã được áp dụng rất phổ biến. Tỷ lệ phun than cám là 120 – 200 kg/tấn gang. Cá biệt có một số nơi đã đạt tới 250 kg/tấn gang. Cùng với các biện pháp khác (như nâng cao chất lượng nguyên liệu đầu vào, nâng cao nhiệt độ gió nóng, làm giàu oxy trong gió nóng, tối ưu hóa quá trình vận hành lò …) phun than cám đã góp phần hạ mức tiêu hao than cốc xuống còn 350 – 450 kg/tấn gang.
Thu hồi nhiệt khí thải
Khí lò cao có khối lượng rất lớn, khoảng 1.200 – 2.000 m3/tấn gang. Năng lượng tiểm ẩn trong khí lò cao có 2 dạng :
- Năng lượng vật lý : Khí lò cao khi ra khỏi lò có nhiệt độ khá cao, thường là 300 - 400˚C. Với một khối lượng rất lớn thì đây cũng là một lượng năng lượng đáng kể.
- Năng lượng hóa học : Trong khí lò cao chứa khoảng 20 – 28% CO và 1 – 5% H2. Vì vậy, khí chứa một lượng năng lượng tiềm năng đáng kể, khoảng 2,7 – 4,0 MJ/m3. Nếu thu hồi được lượng năng lượng này thì có thể đáp ứng được khoảng 30% tổng nhu cầu năng lượng cho lò cao.
Hiện nay, ở nước ta mới tận dụng được một phần năng lượng hóa học của khí lò cao. Vì vậy, việc nghiên cứu thu hồi năng lượng (cả năng lượng vật lý lẫn năng lượng hóa học) của khí lò cao sẽ đem lại hiệu quả to lớn về kinh tế cũng như môi trường.
Chế biến và sử dụng xỉ
Trong sản xuất gang lò cao sẽ sinh ra một lượng xỉ khoảng 300 – 400 kg/T gang. Xỉ lò cao là một hỗn hợp các silicat, bao gồm FeO, CaO, SiO2 và các ôxit khác như MgO, Al2O3, MnO … Thành phần hóa học của xỉ lò cao gần giống như đá tự nhiên. Vì vậy, xỉ lò cao có thể sử dụng để làm đường, san lấp, sản xuất xi măng … Tuy nhiên, trước khi sử dụng, xỉ phải được chế biến như nghiền, sàng và phân loại kích thước … Xỉ lò cao sau khi chế biến hầu như được sử dụng toàn bộ, vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa đem lại hiệu quả kinh tế.
Hoàn thiện công nghệ hoàn nguyên trực tiếp quặng sắt bằng than antraxit
Như đã nêu ở phần trên, hiện nay ở nước ta đang xây dựng và bắt đầu được vào vận hành 4 nhà máy luyện kim phi cốc theo nguyên lý hoàn nguyên quặng sắt bằng than antraxit bằng các công nghệ khác nhau :
- Công ty TNHH Nhật Phát : Lò quay kiểu RN/SL - Công ty CP MIREX : Lò đứng
- Công ty CP Matexim : Lò tuynen - Công ty Kobelco : Lò vòng đáy quay
Đến nay mới có 2 công ty đầu đi vào sản xuất nhưng công nghệ vẫn chưa ổn định. Công ty thứ 3 đang xây dựng, chuẩn bị đưa vào hoạt động vào đầu năm 2013. Công ty cuối cùng chưa khởi công xây dựng.
Để giúp các nhà máy nêu trên đi vào hoạt động ổn định và hiệu quả thì cần có những nghiên cứu hoàn thiện công nghệ đối với điều kiện nguyên nhiên liệu và thiết bị cụ thể ở Việt Nam.