अपचयन लौह घूर्णन भट्टी

अपचयन लौह घूर्णन भट्टी

रोटरी भट्टी (रिडक्शन आयरन) प्रत्यक्ष अपचयन प्रक्रिया का मुख्य उपकरण है। इस तकनीक में निरंतर घूमने वाली रोटरी भट्टी को रिएक्टर के रूप में उपयोग किया जाता है, जिससे यह ठोस कार्बन द्वारा लौह ऑक्साइड के अपचयन के माध्यम से स्पंज आयरन के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण धातुकर्म संयंत्र बन जाता है। इसका प्राथमिक कार्य 950-1100 डिग्री सेल्सियस के तापमान सीमा के भीतर लौह अयस्क का ठोस-चरण कार्बन अपचयन करना है। अपनी अनूठी संरचनात्मक डिजाइन के कारण, यह निरंतर प्रसंस्करण और सामग्रियों के कुशल रूपांतरण को सक्षम बनाता है। छिद्रयुक्त और ढीली संरचना वाले इस उत्पाद को स्पंज आयरन के रूप में जाना जाता है और इसका व्यापक रूप से इस्पात निर्माण और बहुधात्विक संसाधन पुनर्प्राप्ति में उपयोग किया जाता है, जो खनिज संसाधनों और उच्च-मूल्य वाले लौह उत्पादों के बीच एक महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में कार्य करता है।

काम के सिद्धांत

लौह अपचयन रोटरी भट्टी की संचालन प्रक्रिया निरंतर घूर्णन + सटीक तापमान नियंत्रण + ठोस-अवस्था अपचयन पर केंद्रित है। इसका मुख्य भाग उच्च तापमान प्रतिरोधी पदार्थों से युक्त एक झुका हुआ इस्पात सिलेंडर है, जिसे सहायक रोलर्स द्वारा स्थिर गति से घुमाया जाता है। संचालन के दौरान, योग्य लौह अयस्क (लौह सामग्री 66%), अपचायक (स्थिर कार्बन वाला कोयला, जैसे लिग्नाइट या बिटुमिनस कोयला) और सल्फर क्षीणन एजेंटों को सटीक अनुपात में फीड एंड में निरंतर डाला जाता है। भट्टी के घूमने पर, सामग्री एक निश्चित ऊंचाई तक उठती है और फिर गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे गिरती है। यह क्रिया अयस्क और अपचायक के पूर्ण मिश्रण को सुनिश्चित करती है, साथ ही सामग्री को धीरे-धीरे निकास छोर की ओर बढ़ाती है।

अपचयन अभिक्रिया के लिए आवश्यक 950–1100°C का उच्च तापमान, अपचायक कोयले से वाष्पशील पदार्थ और अभिक्रिया से उत्पन्न सीओ 2 के साथ निकास छोर पर डाली गई वायु के दहन द्वारा उत्पन्न होता है। तापमान क्षेत्र को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए एक सटीक भट्टी-शीर्ष पूरक दहन प्रणाली द्वारा इसे पूरक बनाया जाता है। जैसे-जैसे पदार्थ आगे बढ़ता है, यह क्रमिक रूप से सुखाने, पूर्व-तापन, कार्बोनेट अपघटन, सल्फर-मुक्ति और लौह ऑक्साइड अपचयन के चरणों से गुजरता है। अपेक्षाकृत कम अपचयन तापमान के कारण, अयस्क में मौजूद अधिकांश गैंग उत्पाद में ही रह जाता है, जिससे अपर्याप्त कार्बनीकरण होता है। अपचयन के दौरान ऑक्सीजन की हानि से कई सूक्ष्म छिद्र बनते हैं। अंतिम स्पंज आयरन उत्पाद को डिस्चार्ज करने से पहले पुनः ऑक्सीकरण को रोकने के लिए एक ऊर्ध्वाधर कूलर में 200°C से नीचे तेजी से ठंडा किया जाता है। भट्टी के निकास से निकलने वाली अपशिष्ट गैस अपशिष्ट ऊष्मा को पुनः प्राप्त करने के लिए एक प्रीहीटर से गुजरती है, जिससे ऊर्जा दक्षता में सुधार होता है।

प्रमुख विशेषताऐं

अपनी अनूठी प्रक्रिया डिजाइन के कारण, रिडक्शन आयरन रोटरी भट्टी कई विशिष्ट लाभ प्रदान करती है:

1. कच्चे माल के प्रति प्रबल अनुकूलता: यह उच्च सिलिका युक्त कम लौह अयस्क, निकल युक्त कम लौह अयस्क और टाइटनोमैग्नेटाइट जैसे जटिल अयस्कों के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के महीन अयस्कों को संसाधित कर सकता है, साथ ही लौह युक्त धूल और लैटेराइट निकल अयस्क जैसे बहुधात्विक अयस्कों को भी क्र-आर एन या क्रुप-कोडिर जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से संसाधित कर सकता है। यह व्यापक रूप से उपलब्ध कोयले को अपचायक के रूप में सीधे उपयोग कर सकता है और कोयले की राख को नरम करने के तापमान के लिए लचीली आवश्यकताएं रखता है, जिससे विशिष्ट कच्चे माल पर निर्भरता काफी कम हो जाती है और लागत में कमी आती है।

2. मध्यम और नियंत्रणीय प्रक्रिया स्थितियाँ: भट्टी के झुकाव, घूर्णन गति और ईंधन अनुपात को समायोजित करके, प्रतिक्रिया वातावरण और तापमान को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे अत्यधिक अपचयन या वलय निर्माण को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है। भट्टी के अंदर पतली सामग्री परत और पर्याप्त खाली स्थान गैस के सुचारू प्रवाह को सुनिश्चित करते हैं। यह बहुधात्विक सहजीवी लौह अयस्कों के चयनात्मक अपचयन के लिए अनुकूल है और कम क्वथनांक वाले तत्वों को वाष्पीकृत और पुनर्प्राप्त करने की अनुमति देता है, जिससे संसाधनों का व्यापक उपयोग संभव होता है।

3. उच्च उत्पाद गुणवत्ता और स्थिर संचालन: उत्पादित स्पंज आयरन में 90% से अधिक धातुकरण होता है। इसकी दानेदार, छिद्रयुक्त संरचना आगे की प्रक्रिया को सुगम बनाती है, जिससे यह इस्पात निर्माण के लिए उच्च गुणवत्ता वाले कच्चे माल के रूप में उपयुक्त है। उपकरण थोड़े नकारात्मक दबाव में संचालित होता है, जिससे ऊष्मा हानि कम होती है और कार्य वातावरण बेहतर होता है। सटीक तापमान प्रबंधन के लिए एक बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली के साथ, यह उत्पाद की स्थिरता और परिचालन सुरक्षा को बढ़ाता है।

4. पर्यावरणीय और आर्थिक लाभ: प्रक्रिया प्रवाह अपेक्षाकृत सरल है और ऊर्जा की खपत कम होती है। स्थानीय कच्चे माल का उपयोग परिचालन लागत को और कम कर सकता है। एकीकृत बैगहाउस धूल निष्कासन और सल्फर-मुक्ति/नाइट्रीकरण प्रणाली प्रदूषक उत्सर्जन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करती है, जिससे पर्यावरणीय मानकों का अनुपालन सुनिश्चित होता है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों

व्यवहार में, लौह अपचयन रोटरी भट्टी की मुख्य भूमिका दो आयामों में प्रकट होती है: संसाधन रूपांतरण और व्यापक उपयोग।

1. प्रत्यक्ष रूप से कम किए गए लोहे (डीआरआई) के उत्पादन के लिए मुख्य रिएक्टर के रूप में, यह लौह अयस्क को उच्च धातुयुक्त स्पंज आयरन में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करता है। यह उत्पाद इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (ईएएफ) इस्पात निर्माण में उच्च गुणवत्ता वाले स्क्रैप स्टील का विकल्प बन सकता है, जिससे इस्पात उद्योग को आयातित स्क्रैप पर निर्भरता कम करने और कम कार्बन उत्पादन की ओर संक्रमण को सुगम बनाने में मदद मिलती है।

2. चयनात्मक अपचयन और बहुधात्विक पुनर्प्राप्ति में अपनी क्षमताओं का लाभ उठाते हुए, यह बहुधात्विक सहजीवी अयस्कों और लौह-युक्त अपशिष्टों के गहन प्रसंस्करण को सक्षम बनाता है। लौह संसाधनों की पुनर्प्राप्ति के दौरान, यह जस्ता और सीसा जैसे हानिकारक तत्वों को हटाता है और अन्य मूल्यवान धातुओं को पुनर्प्राप्त करता है, जिससे संसाधन पुनर्चक्रण और पर्यावरण सुधार के दोहरे उद्देश्य प्राप्त होते हैं।

इसके अलावा, निरंतर संचालन, स्थिरता और विश्वसनीयता जैसी विशेषताओं के कारण यह बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन के लिए उपयुक्त है। बुद्धिमान संचालन और रखरखाव प्रणालियों के साथ एकीकृत होने पर, यह उत्पादन क्षमता में उल्लेखनीय सुधार करता है और श्रम एवं रखरखाव लागत को कम करता है।