11217

بررسي مطالعات صورت پذيرفته پيرامون مدلسازي و شبيه سازي واحد احياي سنگ آهن

1401

دكتر نورالله كثيري

صنعت فولاد يكي از مهم ترين صنايع ايران و جهان است. آهن مورد نياز براي صنايع فولادي در طبيعت به صورت اكسيدي وجود دارد و براي استفاده از آن بايد اكسيژن را از آن جدا كرد. جداسازي اكسيژن از سنگ‌آهن به دو روش احياء مستقيم و كوره بلند صورت مي گيرد. در ايران به دليل منابع غني گاز و مطلوب تر بودن روش احياء مستقيم، عمدتا از اين روش استفاده مي شود. محصول خروجي از روش احياء مستقيم، آهن اسفنجي نام دارد. توليد آهن اسفنجي به دليل نياز صنعت فولاد همواره روبه رشد است به صورتي كه صادرات آهن اسفنجي ايران در سال 1400 نسبت به مدت مشابه سال گذشته 287 درصد افزايش داشته است. آهن اسفنجي در صنعت آهن و فولاد به عنوان جايگزيني براي ضايعات در كوره هاي القايي و قوس الكتريكي استفاده مي شود. فرآيند احياء مستقيم جزو فرآيندهاي غيركاتاليستي گاز-جامد است كه در داخل كوره شفت اتفاق مي افتد و در سال هاي اخير به دليل آنكه مصرف انرژي و انتشارات آلاينده هاي اين روش در مقايسه با ديگر روش ها مطلوب تر است مورد توجه محققان قرار گرفته است. در اين تحقيق در فصل اول سعي شد به معرفي و شناخت فرآيندهاي احياي سنگ‌آهن با تمركز روي فرآيندهاي احياء مستقيم پرداخته شود. در فصل دوم به دليل آنكه مدلسازي احياي سنگ‌آهن از قوانين پيچيده اي پيروي مي كند و شامل مدلسازي هاي چند مقياسي است،به ترتيب به تمام مدل هاي ارائه شده و همچنين پژوهش هاي انجام شده پرداخته شده است. ابتدا مدل هاي مهم غيركاتاليسيتي گاز-جامد از جمله مدل هسته واكنش نداده كوچك شونده تك سطحي و سه سطحي، مدل دانه اي، مدل دانه اي اصلاح شده و مدل تجميع زمان هاي واكنش مورد تحليل و ارزيابي قرار گرفته اند. سپس بررسي مطالعات تجربي انجام شده مورد تحليل قرار مي گيرد و بعد از آن مدلسازي و شبيه‌سازي هاي انجام شده براي واحد احياء مستقيم به صورت مفصل گفته مي شود. بعد از آن به مباحث مربوط به كوره ريفورمر ميدركس پرداخته ميشود. مدلسازي لوله هاي ريفورمر و كاتاليست همراه با سينتيك هاي لازم بيان شده اند و سپس مدل هاي مختلف تشعشعي لازم براي كوره احتراق از كف همراه با نتايج مححقان بيان شده اند. در بخش بعد، به مطالعات مربوط به تجهيزات تكميلي همچون ركوپراتور، سيستم كمپرسور و اسكرابر واحد احياء پرداخته ميشود. .بعد از مدلسازي كامل فرآيند به موضوع احياي هيدروژني بيان شده است چراكه سياست هاي فولاد دنيا در سال هاي اخير به سمت احياي هيدروژني بوده است. در فصل آخر نتيجه گيري صورت ميگيرد و پيشنهاد هايي براي مطالعات آينده بيان مي شود.

10/10/2022 12:00:00 AM

76318

1401/07/26

Review of studies done in the field of modeling and simulation of reduction iron ore

احياء مستقيم , مدل غيركاتاليسيتي , راكتور بسترمتحرك , احياي هيدروژني , مدل تشعشعي

direct reduction , non-catalytic model , moving bed reactor , Fixed bed reactor , radiation model