En sintringsanlæg er en plante stål til sintring af jernmalm at gøre den egnet til anvendelse i højovnen . Jernmalmen blandes først med kalksten og en billig fast brændsel (hård kul , koks scraps ). Den egentlige bymæssige operation består i at brænde brændstoffet for at nå malmens sintringstemperatur. Det opnåede produkt, kaldet ” agglomerat ”, har en kemisk sammensætning, en porøsitet og en mekanisk styrke, der er kompatibel med driften af højovnen.
For højovnen har agglomereringsanlægget derfor en lignende rolle med hensyn til jernmalm som koksværket med hensyn til kul . Byområdet gør det også muligt at genbruge mange jernholdige rester, men paradoksalt nok er det ofte installationen, der udsender de mest atmosfæriske emissioner af et stålkompleks.
Der er også ikke-jernholdige malmagglomereringsanlæg dedikeret til zink , bly , kobber ... Hvis de er meget mindre i størrelse end dem, der anvendes i stålindustrien, er deres drift og interesse identisk.
I de fleste lande, såsom Rusland , Frankrig og Tyskland , forekommer jernmalmaflejringer i støvet eller sandet form. I denne form kan malmen ikke læsses ind i masovnen, fordi den enten enten vil blive blæst væk af vinden, der blæses ind i den eller sintres til et uigennemtrængeligt lag. Interessen for malning af malm var blevet forstået fra udviklingen af de første højovne , og flere processer blev derefter udviklet. Den primitive metode består i praksis et hegn i møllesten , blev opgivet i slutningen af det XIX th århundrede på grund af sin overdrevne udgifter til brændstof. Efterklangsovne og især skaktovne erstattede dem. Sidstnævnte har et godt udbytte, både takket være reaktionens begrænsning og takket være modstrømsoperationen (de faste stoffer går ned og gasserne går op).
Disse malmgrilleovne var derefter kar inspireret af højovne og kalkovne og var ikke særlig produktive værktøjer. Greenawald-processen, der automatiserer dets princip, oplevede en vis udvikling omkring 1910, hvilket tillod produktion på 300.000 tons om året.
I begyndelsen af XX th århundrede vises kontinuerlige processer, såsom fremgangsmåden Smidth anvendelse af en roterende tromle-formede ovn hvis længde nærmer sig 100 m . Disse processer forsvinder med udviklingen af en kontinuerlig proces til kalcinering af gitter Dwight Arthur Smith (1864 - 1946) og Richard Lewis Lloyd, der arbejder sammen i kobberminen i Cananea i det nordlige Mexico . Deres første maskine begyndte at teste i 1906 på kobber og blymalm. De arkiverer derefter i fællesskab en række patenter, herunder3. juni 1907 især vedrører:
"Et apparat dedikeret til kalcinering og agglomerering af malm [bestående] af en mekanisme, hvis element, der bærer og bevæger malmen, er en række sektioner forbundet med fleksible led for at danne en endeløs kædetransportør , der bevæger sig i lodret plan. "
- AS Dwight & RL Lloyd, patent 3. juni 1907
De to opfindere grundlagde Dwight and Lloyd Metallurgical Company i 1907 . De bygger mange maskiner og sælger licenser over hele verden, også til den tyske fabriksbygger Lurgi (de) . Den første sintringsmaskine ved hjælp af Dwight-Lloyd (de) -processen og dedikeret til jernmalm blev bygget i 1910 i USA . I Tyskland , Bochumer Verein (de) vedtog det i 1917, mens den første franske byområde kæde, i Fontoy , var dateret 1952.
Bygningen af malmen tager cirka tredive år at blive udbredt i stålindustrien . Mens det før 2. verdenskrig hovedsagelig blev brugt til at istandsætte malmbøder, blev det efter 1945 generaliseret til forarbejdning af rå mineraler. I øjeblikket er dens rolle vigtig, fordi den gør det muligt at blande flere mineraler imellem dem og især at inkorporere mineralsk affald mere eller mindre rig på jern. Denne genanvendelsesrolle forbedrer rentabiliteten og begrænser affald fra stålkomplekser, som genererer mange rester af jern ( slagge , slam, støv osv. ).
Fra 1965, i Europa, blev lokale mineraler gradvist opgivet til fordel for importerede rige mineraler. Stålkomplekserne ved havet udvikler og bruger mineraler fra 6 til 10 oprindelser. Importerede malme har en heterogen kemisk struktur, og det er nødvendigt at homogenisere dem for at føde højovnen med en næsten konstant belastning over tid. Homogeniseringsparkerne, der optrådte i Tyskland, blev generaliseret i Europa og Japan og senere omkring 1975 i USA. Denne kemiske homogenisering går forud for den fysiske homogenisering, der udføres af selve agglomerationsprocessen.
Malmene bringes fra deres lagerområde og distribueres af en stabler , en kæmpe græshoppe, der vil danne en lang homogeniseringsbunke i form af et prisme . Ved at bevæge sig frem og tilbage langs bunken fordeler stableren malmene i lag, der bunker op på hver side af bunken.
Derefter samler en skovlgraver (eller genvindingsanordning ), en stor maskine udstyret med et skovlhjul, der er i stand til at udgrave ca. 1.200 t / t , malmen, der udgør homogeniseringsbunken. Malmen samles op ved at skære lodret i bunken. Gendannelsesanordningen kan vedtage forskellige konfigurationer: skovlhjulet kan være i enden af en arm (som i en minegravemaskine skovl) på en struktur i portaler, der spænder over bunken, ... kan også bruges genvindingsanordninger med skovkæder .
En stabler, der sammensætter en homogeniseringsbunke i en mine. I baggrunden venter en skovlgravemaskine .
En bæltegravemaskine. I homogeniseringsparker kører gravemaskinen generelt på skinner.
Sintre anlæg og højovne i Esch-Belval , Luxembourg . Bag oplagringsbunkerne er der to homogeniseringsbunker, hvor den ene til venstre tages op af en vandret tilbagekrævning i form af en håndteringsportal .
Vandret inddrivning, der kører med en skovlkæde. De to trekantede strukturer er harver. En sådan ansøgning fungerer i begge retninger.
Den homogeniserede malm blandes derefter med tilstrømninger såsom olivin og kalksten samt et fast brændsel, normalt stenkul . Disse komponenter blandes derefter omhyggeligt, normalt i blandetromler og aggregeres derefter i små pellets, normalt ved hjælp af en noduleringstromle.
Alle disse håndteringsoperationer repræsenterer et væsentligt aspekt af integrationen af anlægget i et jern- og stålkompleks: ”en installation til klargøring af last (screening, knusning) kræver meget plads og betydelig håndtering. I et nyt rum kan installationen designes rationelt og håndteringen reduceres. På den anden side var de eksisterende fabrikker ikke planlagt til denne type udvidelse, og det er derfor nødvendigt at installere byområderne enten i en ret stor afstand fra højovne eller i små og uegnede rum. " I 1950'erne har denne begrænsning ofte givet anledning til opførelsen af nyt stålkompleks mod modernisering af eksisterende anlæg.
På dette trin adskiller sig agglomerering til pellets med nogle få millimeter i diameter meget fra sintringen, som efterfølgende udføres på agglomereringslinjen: samhørighed opnås i det væsentlige takket være vand og kalk doseret i blandingen.
Malmen aflejres på linjen i to overlejrede lag. Tykkelsen af det nederste lag, der beskytter skærmene og fungerer som et filter, varierer mellem 30 og 75 mm . Dette lag består generelt af malm, der allerede er agglomereret: der vælges generelt en partikelstørrelse mellem 12 og 20 mm . Det øverste lag består af en homogen blanding, der i det væsentlige består af malm, brændstof og kalksten, hvis tykkelse varierer mellem 350 og 660 mm . Den kemiske homogenitet og partikelstørrelsen af denne blanding garanteres af homogeniserings- og noduleringstromlerne.
Dette præparat passerer derefter under tændingshætten, der består af en række på femten brændere, der antænder det brændstof, der er til stede i det øverste lag. Ofte gør en anden række af brændere det muligt at kontrollere homogeniteten og temperaturudviklingen.
Forbrændingsfronten formeres derefter nedad, blæst af luftsugningen, der udføres fra top til bund: processen ligner derfor forbrændingen af tobak i et rør . Sugekraften er derfor som linjens overflade et væsentligt element, der definerer installationens produktionskapacitet. Dampene, der suges under den aktive del af kæden, meget belastet med malmstøv, er støvet. Genbrug af det støv, der opsamles under hele installationen, er vigtigt, da det kan vedrøre op til 60% af det produkt, der er deponeret på linjen.
Måltemperaturen på forbrændingstidspunktet skal tillade, at malmen sintrer. I tilfælde af jernmalmagglomerering sigter vi generelt mod en temperatur mellem 1150 og 1250 ° C i forbrændingszonen og mellem 900 og 1000 ° C i den brændte zone for at undgå for pludselig afkøling af det agglomererede lag.
Ankommer til slutningen af kæden, bryder det agglomererede lag, når det falder. En knuser bryder blokke i små stykker, hvorefter produktet luftkøles på en generelt cirkulær køler. Stykkerne af agglomerat screenes derefter: stykker mindre end 5 mm vender tilbage til agglomereringsprocessen (disse "returbøder" repræsenterer i gennemsnit en fjerdedel af linjens produktion), de større stykker, mellem 5 og 12 mm , endda nogle gange 20 mm sendes til højovnen.
Tændingshætte i starten af bymæssig kæde.
Sinterkædevogn, udstillet på sinterfabrik Hüttenwerke Krupp Mannesmann (de) .
Cirkulær køler til sintret jernmalm.
Da koks , det væsentlige brændstof til højovne, er dyrt, udføres forkalkningen af malmene i en dedikeret installation, der forbruger kul, hvilket er et billigere brændstof. Denne kalcinering tillader bl.a. tørring, de karbonatisering af gangart kalksten malm og afvanding af ler eller gips .
| Rå malm: højovnskoks |
Sintret malm: højovnskoks |
Sintret malm: højovnskoks + sinterbrændstof |
|
|---|---|---|---|
| Minette Lorraine | 1.100 | <600 | 820 |
| Rig jernmalm | 750 - 800 | 500 | 500 |
Denne operation øger således matematisk andelen af jern i malmen. Med hensyn til den koks, der er gemt i højovnen, erstattes den for et givet ovnvolumen med fordel af malm, hvilket øger ovnens produktivitet. Sintring af malmen hæver sin blødgøringstemperatur. Ladningen forbliver derfor kornet i længere tid inden smeltning, hvilket forbedrer højovnens permeabilitet . Det bliver derefter muligt at bygge store højovne, der er bedre egnet til stålindustriens økonomiske begrænsninger.
Forbedrede kemiske egenskaberAgglomerationsprocessen er et middel til at kontrollere sammensætningen af masovnens slagge . Faktisk vil brugen af malm, der giver en infusibel slagge, føre til en hurtig tilstopning af masovnen. Tilsætningen af kalksten gør det også muligt at opnå en basisk slagge, der favoriserer afsvovlingen af støbejernet .
Historisk set var bymæssighed en proces til rekonditionering af malmbøder, der ville have tilstoppet højovne, hvis de var blevet lastet, som de er. Processens evne til at fjerne uønskede elementer blev identificeret tidligt: kædeagglomereringsprocessen fjerner 80 til 95% af svovlet, der er til stede i malmen og dets additiver. Det er også en måde at slippe af med elementet zink "forgiftning" højovne, fordi dens fordampningstemperatur på 907 ° C svarer til en veludført ristning. Det er også muligt at forbrænde brændstofelementer blandet med malm samt øge oxidationen af jern (ved at omdanne magnetit til hæmatit ). Selvom disse operationer er i modstrid med, hvad man søger at gøre i en højovn, foretrækkes det at udføre opvarmning og reduktion af malmen i et separat trin.
GenbrugBrændstof til sinter kæden er koks støv . Dette er faktisk ubrugeligt i masovnen, hvor den straks blæses af vinden. I 1961 blev den samlede gevinst (højovnsproduktivitet og brændstofforøgelse) knyttet til bymæssigt jernmalm estimeret til 100 FF pr. Ton støbejern.
Ved at være et malm-konditioneringsanlæg gør agglomerationsanlægget det derfor muligt at blande meget forskellige malme og integrere deri biprodukter fra fremstillingen af stål rig på jernoxider , såsom støv og slam fra støv fra højovnen. gas eller konverter , højovnsslam og stål , slagge, mølleskala og mølleskala hentet rullende .
Bygningsanlægget er et anlæg dedikeret til genbrug, paradoksalt nok et forurenende anlæg, der afviser en stor mængde støv (50% af det støv, der udsendes af et integreret stålkompleks), der indeholder dioxiner . Dampene, der suges under kæden, støves omhyggeligt og støvet genbruges undervejs. Men effektiviteten af de anvendte elektrostatiske filtre afhænger meget af procesforholdene, især røggassernes temperatur. Med udviklingen af store baghusfiltre udvikler udledningsstandarder. Det er faktisk muligt at gå under 1 - 15 mg / Nm 3 i tilfælde af posefilteret, mens kun 20 - 40 mg / Nm 3 nås i tilfælde af en elektrostatisk udfælder designet og betjent fra vejen for at opnå disse værdier . Hvad angår SO 2 -emissionereller NO x, kan de begrænses ved tilsætning af reagenser i det agglomererede foder eller i dampene.
På trods af disse emissioner forbliver forureningen fra byfabrikker mere acceptabel end den fra andre industrier. For eksempel udgør de to skorstene fra bymæssige anlæg i Duisburg-Schwelgern (de) eller Katowice (in) , der når 250 m , en rekord, mens sådanne højder er meget mere almindelige i kraftværker. Termiske eller kobber smelter. I alle tilfælde forbliver øget kapacitet på filtrene den foretrukne løsning.
Fra højre til venstre: Bygning af bymæssig kæde, elektrostatisk filter, ventilatorbygning og skorsten. Agglomerationsanlæg Teesside Steelworks (in) i England .
Den stålværk i Katowice (i) er domineret af pejsen i sintringsanlæg, der stiger til 250 m .