Nghiên cứu, phân lập và nuôi cấy tăng sinh tế bào gốc mỡ định hướng ghép tự thân trong điều trị vết thương mạn tính

Tôi xin cảm ơn đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất keo và chất chống dính theo tiêu chuẩn cho lò hoàn nguyên sắt xốp”Thuộc Dự án KHCN: Hoàn thiện công nghệ sản xuất sắt xốp và n

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

N VĂN QUY

Hà Nội - Năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

với đề tài: “Nghiên cứu chất chống dính cho quăng ̣ dạng viên trong công nghệ luyêṇ thép” Trong quá trình thực hiện luận văn, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản

thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các thầy cô, gia đình và bạnbè

Trước hết, tôi 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 Đạihọc Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã tận tình quan tâm, chỉ bảo và tạo mọi điềukiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn này

Thêm nữa, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong KhoaMôi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã bổ trợ và truyền đạtcho tôi kiến thức, cùng những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập,nghiên cứu tại trường

Tôi xin cảm ơn đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất keo và chất chống dính theo tiêu chuẩn cho lò hoàn nguyên sắt xốp”(Thuộc Dự án KHCN: Hoàn

thiện công nghệ sản xuất sắt xốp và nghiên cứu sử dụng sắt xốp để luyện một số thép

hợp kim phục vụ kinh tế và quốc phòng)do PGS.TS Trần Văn Quy làm chủ nhiệm đã

hỗ trợ kinh phí để tôi thực hiện luận văn này.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các anh, chị làm việc tạiPhòng thí nghiệm Phân tích Môi trường, khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên, ĐHQGHN, Phòng thí nghiệm Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thủyvăn và Biến đổi khí hậu cùng những người thân trong gia đình, bạn bè đã luôn ủng

hộ, góp ý và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2016

Nguyêñ Trường Giang

MỤC LỤC MỞ ĐẦ

U 1

̉: CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN 3

1.1 Sơ lươc ̣ vềcông nghê ̣luyêṇ thép 3

1.1.1 Công nghê ̣luyêṇ thép truyền thống 3

1.1.2 Công nghê ̣hoàn nguyên trưc ̣ tiếp 3

1.1.3 Sắt xốp 7

1.2 Tình hình sản xuất sắt xốp trên thế giới và ở Việt Nam 9

1.2.1 Trên thếgiới 9

1.2.2 Ở Việt Nam 11

1.3 Tổng quan vềcông nghệ ép viên quặng sắt 13

1.4 Chất chống kết dính sử dụng trong quá 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 trong công nghê ̣luyêṇ thép 18

1.4.3 Đặc tính vật lý, hóa học của chất chống dính sử dụng trong công nghệ luyêṇ thép 20

1.5 Các công nghê ̣chống dính đang đươc ̣ áp dung ̣ 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 dưới không khí trơ (Đức) 23

1.5.4 Phương pháp khuôn Feuor (USA) 24

1.5.5 Quá trình Jaleel (Iraq) 24

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Đối tượng nghiên cứu 26

2.2 Phương 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

Chương 3 KẾ T QUẢVÀTHẢO LUÂṆ 29

3.1 Đặc tính của chất chống dính và bột quặng 29

3.1.1 Thành phần hóa học vôi bột được sửdung̣ làm chất chống dính trong nghiên cứu 29

3.1.2 Thành phần của bột quặng sử dụng tạo viên ép 30

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống kết dính cho viên quặng trong quá 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 năng bám dính của chất chống dính lên bềmăṭ viên quăng̣ 32

3.3 Ảnh hưởng của chất chống dính tới chất lượng viên quặng hoàn nguyên 34 3.4 Ảnh hưởng của chất chống dính đến khả năng hoàn nguyên trực tiếp viên quăng ̣ 36

3.5 Đánh giá sơ bộ mức độ giảm thiểu tác động môi trường của việc sử dụng vôi bôṭlàm chất chống dính 37

3.5.1 Tác dụng của vôi bôṭ trong việc khử S và P có trong 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 Đềxuất quy trinh̀ chống dính cho quăng ̣ dang ̣ viên 40

3.6.1 Môṭ sốyêu cầu chống dính cho viên quăng̣ 40

3.6.2 Quy trình chống dính cho quăng̣ dang̣ viên 40

3.7 Đềxuất công nghê ̣sản xuất chất chống dính 43

3.7.1 Yêu cầu kỹthuâṭ của chất chống dính 43

3.7.2 Các quy trình chế tạo chất chống dính đang áp dụng 43

3.7.3 Tác động đến môi trường trong sản xuất chất chống dính 43

3.7.4 Đềxuất quy trình công nghê ̣sản xuất chất chống dính an toàn với môi trường 45

KẾ T LUÂṆ VÀKHUYẾ N NGHI.̣ 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

iii

DANH MUC̣ BẢNG

Bảng 1.1 Tính chất vật lý của CaO [19] 21

Bảng 1.2 Nhiệt hóa học của CaO [19] 21

Bảng 1.3 Độ hòa tan của CaO trong H2O theo nhiệt độ [1] 22

Bảng 1.4.Thông số kỹ thuật của sáp mềm [15] 25

Bảng 3.1.Thành phần hóa học của vôi bột sử dụng trong nghiên cứu 29

Bảng 3.2 Tiêu chuẩn chất lượng và đặc tính kỹ thuật của sản phẩm vôi dùng cho luyện kim 29

Bảng 3.3 Thành phần bột quặng sắt được tận dung ̣ taọ viên ép 30

Bảng 3.4 Thành phần môṭsốchất trong viên quăng ̣ 35

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của chất chống dính đến khả năng hoàn nguyên trực tiếp viên quăng ̣ 36

Bảng 3.6 Tác động gián tiếp của việc sử dụng vôi bột làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường 38

DANH MUC̣ HÌNH

Hình 1.1 Sản lượng sắt được sản xuất theo công nghệ Midrex và HYL 10

Hình 1.2 Dây chuyền công nghệ vê viên quặng dùng cho sản xuất sắt xốp 14

Hình 1.3.Thiết bị vê viên và sản phẩm viên quặng 14

Hình 1.4 Thiết bị ép viên quặng dùng cho lò hoàn nguyên (Ấn Độ) [15] 15

Hình 1.5 Lưu trình của một nhà máy hoàn nguyên trực tiếp [15] 15

Hình 3.1.Ảnh chụp viên quặng đã được nhúng vào các dung dịch Ca (OH)2 có nồng độ khác nhau 31

Hình 3.2 Viên quăng ̣ chống dinh́ sau khi nung ởcác nhiêṭđô ̣nung khác nhau 33

Hình 3.3 Chất lương ̣ viên quăng ̣ sau khi hoàn nguyên 34

Hình 3.4 Độ giảm khối lượng viên quặng sau khi nung 37

Hình 3.5 Quy trinh̀ chống dinh́ cho quăng ̣ dang ̣ viên 40

Hình 3.6 Lò sấy viên quặng trước khi chống dính được sử dụng tại MIREX 42

Hình3.7 Hê ̣thống sấy ngang đươc ̣ sử dung ̣ taịMIREX 42

Hình 3.8 Sơ đồcông nghê ̣sản xuất chất chống dinh́ 45

Hình 3.9 Quá trình nung đá vôi tạo ra vôi sống 46

Ngày nay , trong quátrinh̀ công nghiêp ̣ hóa , hiêṇ đaịhóa đất nước ,ngành

công nghiêp ̣ luyêṇ kim vâñ đang chiếm giư vai tro quan trong ̣ trong sư ̣phat triển đất

Quá trình luyện kim sắt truyền thống tồn tại rất nhiều hạn chế như yêu cầu

chi phí đầu tư lớn , nguồn nguyên liệu phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe ,

hiêụ quảkinh tếkhông cao vàgây ra các tác đông ̣ xấu đến môi trường Trong bối

cảnh đó, công nghệ hoàn nguyên trực tiếp đã ra đời vàkhắc phục được những hạn

chế đóvà dần thay thế công nghệ sản xuất sắt theo công nghệ lò cao truyền thống

Với ưu điểm , nguồn nguyên liêụ phong phú, chi phi đầu tư cũng như vâṇ hành ban đầu thấp, đồng thời tiết kiêṃ năng lương ̣ đáng kể, tâṇ dung ̣ đươc ̣ nguồn nhiêṭtrong

công nghê ̣va không phat thai khi gây ô nhiêmŽ môi trương , công nghê ̣hoan nguyên

vệ môi trường của công nghệ này

Tuy nhiên, vấn đềtồn taịcần đươc ̣ khắc phuc ̣ trong công nghê ̣hoàn nguyên

trưc ̣ tiếp khi nung các viên quăng ̣ đólàsư ̣kết dinh́ các viên ép với nhau , làm ảnhhưởng đến quátrinh̀ sản xuất sắt xốp Vì vậy, việc bọc chống dính cho các viên épnày để chúng không bị dính kết với nhau trong quá trình nung hoàn nguyên là cầnthiết đối với quá trình hoàn nguyên trực tiếp

Chất chống dính boc ̣ viên quặng đòi hỏi không chỉcó nhiệt độ nóng chảy caohơn quặng sắt màcòn chịu được nhiệt độ cao hơn nhiệt độ biến mềm và hóa lỏngcủa viên quặng Chất chống dinh́ có tác d ụng ngăn ngừa sự dính liền nhau giữa 2hay nhiều viên quặng ởg ần nhau, tránh sự tạo thành các cục quặng to, làm ảnh

hưởng đến quá trình sản xuất sắt xốp Đểtránh hiêṇ tương ̣ dinh́ , các viên khi biến

mềm, có thể hoặc là giảm nhiệt độ , hoăc ̣ taọ cho viên quăng ̣ tươi môṭlớp chống

dính Việc giảm nhiệt độ lò xuống là không thể vì khi giảm nhiệt độ xuống thì nhiêṭ

đô ̣toàn bộ lò se Žgiảm theo, sẽkhông đảm bảo đủ nhiệt độ để hoàn nguyên thành sắt

Do đó, việc bọc cho viên quặng tươi một lớp chất có thể chịu được nhiệt độ cao hơn nhiệt độ biến mềm, nhiệt độ dính của viên sắt xốp là việc cần thiết Chất chống dính này phải có tác dụng bám dính và phủ lên bề mặt viên sắt xốp chắc, đồng đều và

thành phần chất chống dính phải không có hại cho sắt xốp Vì vậy, viêc ̣ lưạ chọn và

thưc ̣ hiêṇ đề tài “Nghiên cứu chất chống dinh cho quăng ̣ dang̣ viên trong công

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

 Đánh giá hiệu quả chống dính được lựa chọn;

 Đềxuất công nghê,̣kỹ thuật chống dính cho viên quặng

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN 1.1.Sơ lươc ̣ vềcông nghê ̣luyêṇ thép

1.1.1 Công nghê ̣luyêṇ thép truyền thống

Ngày nay , trong quátrinh̀ công nghiêp ̣ hóa , hiêṇ đaịhóa đất nước , ngànhcông nghiêp ̣ luyêṇ kim vâñ đang chiếm giữvai tròquan trong ̣ trong sư ̣phát triển đất

nước.Trong ngành công nghiêp ̣ luyêṇ k im, quá trình luyện kim sắt là một trongnhưng qua trinh quan trong ̣ nhất cua công nghiêp ̣ năng ̣ ,sản phẩm chính của nó là

Trong bối cảnh đó, công nghệ hoàn nguyên trực tiếp đã ra đời vàkhắc phụcđược những hạn chế trên Với chi phí đ ầu tư ban đầu cũng như chi phí vận hànhthấp hơn cùng với ngu ồn nguyên liệu phong phú , công nghê ̣hoàn nguyên trưc ̣ tiếp

đa Ždần thay thế công nghệ sản xuất sắt theo công nghệ lò cao truyền thống

1.1.2 Công nghê ̣hoàn nguyên trưc ̣ tiếp

Quá trình hoàn nguyên sắt trực tiếp (Direct Reduced Iron-DRI) là quá trìnhthu được sắt kim loại từ quá trình khử quặng sắt (quặng sắt có thể ở dạng cục, viênhay bột) bằng khí tự nhiên sau khi đã được chuyển hóa thành khí khử [10] Khí khử

là hỗn hợp gồm các thành phần như: H2, CO đóng vai trò là các tác nhân khử Quátrình khử quặng sắt ở dạng rắn bằng tác nhân hỗn hợp khí khử được gọi là quá trìnhhoàn nguyên trực tiếp Khi sử dụng than làm tác nhân khử, quá trình khử này có thểđược mô tả như sau:

Quặng sắt được nung ở nhiệt độ 900-1100oC với than sẽ xảy ra các phản ứngsau:

Phản ứng cháy của than đá tạo khí CO: C + 1/2O2 CO

Phản ứng hoàn nguyên sắt: Fe2O3 + CO  Fe3O4 + CO2;

Fe3O4 + CO  FeO + CO2;FeO + CO  Fe + CO2.Như vậy, khí CO được tạo ra từ than đá, không cần dùng than cốc; các ôxitsắt găp ̣ khí CO hoạt tính, chúng gây ra phản ứng hoàn nguyên, tạo sắt kim loại.Các yếu tố chính tăng hiệu quả kinh tế của công nghệ hoàn nguyên trực tiếp:

- Sản phẩm có hàm lượng sắt cao, do đó là nguyên liệu rất tốt cho các lò điện

sử dụng trong các nhà máy quy mô nhỏ Cho phép sử dụng nguồn nguyên liệu có

chất lượng thấp để tạo nên loại thép có chất lượng cao Sản phẩm sắt sau khi hoàn nguyên có thể đạt 97%;

- Dạng sản phẩm có thể được ép viên hoặc đóng viên dễ dàng vận chuyển, xử

lý và tồn chứa;

- Sản phẩm ra khỏi lò khử có thể được vận chuyển sang lò hồ quang điệnngay mà không cần làm nguội nhờ đó nên tiết kiệm năng lượng;

- Quá trình hoàn nguyên trực tiếp sử dụng hỗn hợp khí khử, hỗn hợp khí này

có thể chứa thêm các khí trơ khác mà không cần phải làm sạch Tất nhiên không ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm nhưng khí trơ vẫn làm giảm hiệu quả của khí

khử và hiệu suất nhiệt của quá trình

Hiện nay,trên thế giới đã có tương đối nhiều công nghệ hoàn nguyên trựctiếp Phụ thuộc vào loại lò hoàn nguyên trực tiếp, có thể chia thành các công nghệkhác nhau[14]

Công nghệ hoàn nguyên trực tiếp Midrex được nghiên cứu và phát triển bởiMidrex/Kobe Steel, sử dụng thiết bị phản ứng dạng trục đứng Quặng sắt ở dạngviên hoặc cục hoặc kết hợp được hoàn nguyên trong thiết bị trục đứng bằng tácnhân khí khử Khí khử này được tạo ra từ quá trình chuyển hóa khí thiên nhiên vàmột phần khí tuần hoàn từ lò hoàn nguyên Quặng sắt được đưa vào thiết bị hoànnguyên từ trên xuống, khí được thổi ngược từ dưới lên Khí khử tiếp xúc với sắt và

quá trình hoàn nguyên diễn ra Với công nghệ này, sản phẩm sau khi hoàn nguyên

có hàm lượng sắt khoảng 90 đến 94% Sắt hoàn nguyên sau khi ra khỏi đáy thiết bịhoàn nguyên có thể được ép nóng thành dạng thanh để thuận tiện cho quá trình vậnchuyển, tồn chứa và xử lý

Công nghệ này có các ưu điểm như:

- Sử dụng khí tự nhiên và quá trình kết tụ quặng sắt làm cho công nghệ này đơn giản;

- Quá trình hoàn nguyên dòng khí khử và quặng sắt đi ngược chiều nên chohiệu suất cao;

- Việc mở rông ̣ và tăng công su ất của nhà máy thuận lợi Theo tính toán,muốn tăng công suất nhà máy lên gấp đôi chỉ cần tăng đường kính trong của thiết bịhoàn nguyên chính lên 40%;

- Quá trình hoàn nguyên linh hoạt, có thể sử dụng nguồn khí tự nhiên đã được chuyển hóa mà tỷ lệ H2/CO dao động trong phạm vi rộng: từ 0,5 đến 3,5

Công nghệ MIDREX chiếm khoảng 70% thị phần sản lượng sắt sản xuất bằngcông nghệ hoàn nguyên trực tiếp Nhà máy lớn nhất có công suất 1,76 triệu tấn/năm,bằng khoảng một nửa so với một lò cao kích thước tiêu chuẩn

Công nghệ này sử dụng thiết bị phản ứng trục đứng, nguồn nguyên liệu vẫn

là quặng cục hoặc quặng viên và tác nhân khử vẫn sử dụng khí tự nhiên đã đượcchuyển hóa Tuy nhiên, so với các công nghệ khác, HYL III vận hành tại nhiệt độcao hơn chút ít (khoảng 930oC) và áp suất trung bình (khoảng 6 bar) Sản phẩm củacông nghệ này cũng không có gì khác Về công nghệ, một nhà máy HYL III có thểchia thành hai phần: phần tái sinh khí khử và phần hoàn nguyên Thông thường,phần tái sinh khí khử sẽ chuyển hóa khí tự nhiên tạo thành H2 và CO để giúp làmgiàu các cấu tử khử cho dòng khí tuần hoàn Cấu tử khử sẽ được tuần hoàn và gianhiệt bên ngoài thiết bị hoàn nguyên Quá trình tuần hoàn này có gia nhiệt thêm đếnkhoảng 925oC Ngoài ra còn có các bộ phận phụ trợ như: bộ phận tách nước khí đầuvào, hệ máy nén, làm mát, loại bỏ CO2 Công nghệ này có sử dụng bộ phận tách lưu

huỳnh trước khi chuyển hóa khí nên nó có thể sử dụng cho nguồn nguyên liệu giàulưu huỳnh Ngoài ra, nhờ phân xưởng chuyển hóa khí có bộ phận loại bỏ CO2 chọnlọc nên nó kiểm soát được tỷ lệ H2/CO trong các khoảng khác nhau nên việc điềuchỉnh sẽ linh hoạt [9].

Công nghệ hoàn nguyên trực tiếp này sử dụng than làm tác nhân khử phổbiến nhất SL/RN sử dụng thiết bị hoàn nguyên là lò quay Nguyên liệu sử dụng chocông nghệ này là quặng cục, quặng viên và cacbon rắn Công nghệ này vận hành ở

nhiệt độ cao và áp suất thường Ưu điểm của công nghệ này là tinh́ ổn định, sử dụngđược nguồn than chất lượng thấp Công nghệ này sinh ra một lượng đáng kể khí dư,chúng được sử dụng để sản xuất điện Tuy nhiên, công nghệ này tiêu thụ lượng thanlớn hơn đáng kể so với lò cao và hiệu quả sử dụng năng lượng của riêng mỗi nhàmáy phụ thuộc vào hiệu quả sử dụng phần khí dư để sản xuất điện Sản phẩm cuốicùng của công nghệ này có hàm lượng sắt khoảng 93% và hàm lượng cacbonkhoảng 0,1 đến 0,2 % [15]

Công nghệ này sử dụng thiết bị hoàn nguyên là lò có đáy quay Tác nhân khử

sử dụng trong công nghệ này là cacbon có trong chất thải, than đá, than củi hay thancốc Quặng sắt nguyên liệu được trộn với tác nhân khử và chất kết dính sau đó được

vê viên hoặc ép thành bánh trước khi nạp vào lò Viên/bánh quặng sau được đưavào lò thành một hoặc hai lớp chúng được gia nhiệt nhanh lên 1350oC và tiến hànhquá trình khử trong vòng 6 đến 12 phút trước khi đưa ra khỏi lò Về sơ đồ côngnghệ thì Fastmet và Fastmelt cơ bản giống nhau, chỉ khác là trong công nghệFastmelt có thêm một phân đoạn nung chảy sản phẩm hoàn nguyên để cho ra sảnphẩm DRI nóng Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi cho mục đích thu hồi cácsản phẩm phụ hoặc phế liệu có giá trị từ các nhà máy thép [15]

Tương tự như công nghệ Fastmelt, ITmk3 sử dụng thiết bị hoàn nguyên là lò đáy quay Điểm khác biệt duy nhất ở công nghệ này là các viên quặng sau khi hoàn

nguyên được nung chảy tại phần đáy của lò để cho sản phẩm thép lỏng và phần xỉ.Bột quặng cùng với tác nhân khử là bột than được đóng thành bánh trước khi chovào lò [15].

Công nghệ hoàn nguyên trực tiếp tầng sôi gồm hai giai đoạn [7] Vận hànhtại nhiệt độ hoàn nguyên thấp và sử dụng khí tự nhiên đã được chuyển hóa làm tácnhân khử Công nghệ này sử dụng nguồn nguyên liệu là bột quặng mịn có kíchthước từ 0,03 – 1,00 mm và cho sản phẩm ở dạng viên được đóng nóng (HBI) Bộtquặng trước tiên được làm khô và gia nhiệt ở 800oC trong tầng sôi gia nhiệt sơ bộ(tầng sơ cấp) Bột quặng khô sau đó được đưa vào tầng sôi tuần hoàn

Nguồn nhiệt được lấy từ quá trình đốt khí tự nhiên để đưa vào tầng sôi tuầnhoàn Tại đây quá trình khử diễn ra, khoảng 70% lượng quặng được khử tại tầngnày Một phần bột kim loại được lấy ra khỏi thiết bị tầng sôi tu ần hoàn và đưa vào

lò phản ứng tầng sôi Lò phản ứng này đư ợc chia thành nhiều ngăn, vận tốc khítrong lò đạt khoảng 0,5 – 0,6 m/s Sản phẩm cuối cùng được hoàn nguyên trong lòphản ứng tầng sôi đ ạt khoảng 92 – 93% Ưu điểm của công nghệ này là chi phí vậnhành và đầu tư thấp, hiệu quả sử dụng năng lượng cao nhờ quá trình chuyển khối vàtruyền nhiệt trong tầng sôi rất hiệu quả

1.1.3 Sắt xốp

Quặng sắt sau khi được khử oxy được gọi chung là quăng ̣ s ắt hoàn nguyêntrước (hoàn nguyên sơ bộ) Nếu được khử t ới mức xuất hiện sắt kim loại thì nóđược gọi là quặng sắt kim loại hóa

Sắt xốp chính là loại quặng sắt kim loại hóa tốt, có mức độ kim loại hóa (tỷ

lệ Fe kim loại /Fe tổng) cao trên khoảng 80 - 90% và hàm lượng đốt cháy dướikhoảng 10%

Để luyện ra sắt xốp, quặng sắt được hoàn nguyên ở nhiệt độ thấp sao chokhông vượt quá nhiệt độ chảy của quặng Thông thường khống chế nhiệt độ cực đạicủa liệu chỉ vào khoảng 1000-1150 ͦC trở lại, nhưng cũng không nên để thấp hơn

600 ̃ͦC để đảm bảo sắt sinh ra không có tính tự cháy Sản phẩm sắt kim loại xuất

hiện ở dạng rắn xốp (còn có tên gọi là sắt bột) với đất chảy của quặng ban đầu cònnguyên vẹn.

Trong trường hợp, quặng sắt nghèo sắt và chứa nhiều đất chảy mà muốnluyện ra sắt xốp giàu Fe và chứa ít đất chảy như trên, trong công nghiệp hiện naychỉ có cách: tuyển (làm giàu) quặng trước hoặc sau khi hoàn nguyên

Xu thế bây giờ là tăng cường làm giàu quặng trước khâu hoàn nguyên ỞLiên Xô trước đây đã thực hiện được các phương pháp tuyển kỹ rất sâu (tuyển thâm

độ, có độ hạt rất mịn, ∅ nhỏ tới dưới 0,05 - 0,07mm), trong đó có phương pháptuyển nội thuận nghịch, cho phép thu nhận được tinh quặng chứa tới 70 - 71,8% Fe

và hầu như không chứa S, P Sản phẩm kim loại hóa từ tinh quặng này đem luyệnthép sẽ cho người ta thu được lợi nhuận đủ bù hết các chi phí trong khâu luyệnquặng

Thường phải tiến hành luyện viên (vê tròn rồi nung rắn) tinh quặng, sau đómới cho hoàn nguyên, thu được sắt xốp ở dạng viên tròn (quặng viên kim loại hóa)

0,1-4mm), nhưng ngay sau khâu hoàn nguyên phải có khâu ép bánh sắt xốp

Đã có nghiên cứu thực hiện công nghệ luyện sắt xốp từ quặng nghèo, cókhâu tuyển theo sau khâu hoàn nguyên, cụ thể là phương pháp RN của Mỹ với dâychuyền hoàn nguyên-nghiền tuyển-ép bánh” Nhưng phương pháp này vẫn chưađược thuận hóa trong quy mô công nghiệp (nhà máy luyện sắt xốp theo phươngpháp này ở Nam Triều Tiên đã phải đóng cửa sau mấy năm hoạt động)

Về chất lượng của sắt xốp, ngoài hàm lượng sắt và đất chảy, còn rất quan tâmđến hàm lượng cacbon, lưu huỳnh và trọng lượng riêng cũng như trọng lượng đôngcủa sắt xốp

Hàm lượng oxy trong sắt xốp phụ thuộc chủ yếu vào phương pháp công nghệsản xuất: nếu luyện bằng lò quay hay lò đứng với chất hoàn nguyên là cacbon rắn(than), thì sắt xốp thường chứa C vào khoảng 0,1%; nếu luyện bằng lò đứng hay lòlớp sôi với chất hoàn nguyên thể khí chứa CO đáng kể, thì sắt xốp có thể chứa O tới

8

1% hay cao hơn, và đặc biệt lại có thể điều chỉnh được hàm lượng C trong phạm vi

1 - 2,5% , nếu tiếp sau quá trình hoàn nguyên có ngay quá trình làm nguội sắt xốpbằng khí chứa nhiều CH4 hay CO Trong kỹ thuật luyện kim đen không chế được

hàm lượng C trong nguyên liệu sản xuất thép là điều rất mong muốn

Về mặt S, sắt xốp rất ưu việt, thường chỉ chứa dưới 0,05% S, nhiều khikhông quá 0,02 S Đó là do có thể pha thêm được chất khử S (đá vôi, đôlômit) vàochất hoàn nguyên thể rắn với tỷ lệ tùy ý (không sợ bị nóng chảy tạo xỉ) hoặc có thểkhử được S trong chất hoàn nguyên thể khí bằng cách cho khí hoàn nguyên đi qualớp đá vôi hay đôlômit

Về trọng lượng riêng, sắt xốp dạng cục hay viên thông thường chỉ vàokhoảng 3g/m3, nhưng nếu ở dạng bánh ép thì tới 5 - 8g/cm3 Sắt xốp “nặng” có ưuđiểm là dễ chìm vào trong mẻ nấu của lò luyện thép và cũng ít bị han rỉ hơn sắt xốp

“nhẹ” Bởi vậy, nếu xét riêng về mặt này thì sắt xốp dạng bánh ép được lựa chọnhơn dạng viên hay cục Nhưng khi so với thép vụn thông thường, thì sắt xốp viênhay cục cũng không kém về trọng lượng đống: thép vụn (loại không ép bánh được)thường vào khoảng 1,7 tấn/m3, còn sắt xốp viên hay cục khoảng 1,4 - 1,7 tấn/m3

Đó là do thép vụn thường tuy có trọng lượng riêng tới trên 7g/cm3, nhưng lại cókích thước cồng kềnh Do đó trong thực tế công nghiệp luyện thép lò điện hiện nay,sắt xốp viên hay cục có độ hạt thích hợp (∅ trên 5 mm) phải được ép bánh rồi mớidùng [6]

1.2 Tình hình sản xuất sắt xốp trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.1 Trên thếgiới

Những năm gần đây, các cường quốc về luyện kim như Mỹ, Ca-na-đa, TrungQuốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, đã tìm ra và ứng dụng một công nghệ luyện thép, kháchẳn về nguyên lý với công nghệ lò cao truyền thống Đó là công nghệ luyện thép

"phi cốc" (không dùng than cốc)

Công nghệ luyện thép “phi cốc” thế giới đi theo hai hướng:

 Hoàn nguyên nấu chảy: dùng lò hoàn nguyên tạo ra gang lỏng để từ đó nấu ra thép,thích hợp với những nước giàu khí đốt thiên nhiên như Liên bang

Nga, Ca-na-đa, Vê-nê-xu-ê-la,

9