Üretim Demir Çelik Üretiminde Yeni Teknolojiler DEMDR ÇELDK ÜRETDMDNDE DEMDR ÇELDK ÜRETDMDNDE YEND TEKNOLOJDLER Prof.Dr. Zeki ÇDZMECDOĞLU YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ KİMYA METALURJİ FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜH. BÖLÜMÜ METALURJİ VE MALZEME MÜH. BÖLÜMÜ.DEMİR ÇELİK ÜRETİMİNDE YENİ TEKNOLOJİLER DERSİ KONULARININ HAFTALARA DAĞILIM TAKVİMİ (GR.1 VE GR.2) Öğretim Üyesi:Prof. Dr. Zeki ÇİZMECİOĞLU 1. HaftaGiriş, Demir Çelik Üretiminde Yeni Teknolojlerin Ortaya Çıkış Sebepleri (25.09.2007) 2. HaftaYeni Teknolojilerin Tanıtımı, Sünger Demirin Özellikleri (02.10.2007) 3. HaftaKömür Redükleyicili Sünger Demir Üretim Yöntemleri (09.10.2007) 3. HaftaKömür Redükleyicili Sünger Demir Üretim Yöntemleri (09.10.2007) 4. HaftaGaz Redükleyicili Sünger Demir Üretim Yöntemleri (16.10.2007) 5. Hafta Soğukta Sertleşen Komposit Peletten Pik Üretim Teknolojisi(23.10.2007) 6. Hafta Elektrik Ark Ocağında Çelik Üretimindeki Gelişmeler (30.10.2007) 7. Hafta Teknik Gezi (06.11.2007) 8. Hafta 1.VİZE SINAVI (13.11.2007) 9. Hafta Konverter Teknolojisindeki Gelişmeler (20.11.2007) 10. Hafta Pota Metalurjisindeki Gelişmeler (27.11.2007) 10. Hafta Pota Metalurjisindeki Gelişmeler (27.11.2007) 11. Hafta Demir Çelik Üretiminde Çevre Problemleri ve Atıkların Değerlendirilmesine Yönelik Gelişmeler (04.12.2007) 12. Hafta Demir Çelik Üretiminde Ürünlerin Kalite ve Çeşitliliğine Yönelik Gelişmeler (11.12.2007) 13. Hafta 2.VİZE SINAVI (18.12.2007) 14. Hafta Türkiye Demir Çelik Sektörünün Sorunları, Türkiye Demir Çelik Tesislerinin İyileştirilmesi, Demir Çelik Sektöründe Ar-Ge (25.12.2007) 15. Hafta Yılbaşı Tatili (01.01.2007)UZAY METALİ:DEMİR ‘Bir de demiri de indirdik. Onda hem çetin bir sertlik, hem de insanlar için bir çok menfaatler sertlik, hem de insanlar için bir çok menfaatler vardır.’ (El-Hadid Suresi, 57/25) Ayette geçen ‘indirme’ kelimesi mecazi olarak insanların faydasına verilme ve gökten fiziksel olarak inme anlamların da anlaşılabilir. DEMİR YERYÜZÜ METALİ DEĞİLDİR. Bilimsel buluşlar, demirin güneş sisteminde bulunamayacağını, Bilimsel buluşlar, demirin güneş sisteminde bulunamayacağını, ancak güneş sistemi dışında yüksek sıcaklıkta ve güneşten on misli daha büyük bir yıldızın patlaması ile uzaydan güneş sistemine ve yeryüzüne indiğini göstermektedir.DEVAM EDEN DEMİR- ÇELİK ÇAĞI ARKEOLOJİK ARAŞTIRMALARA GÖRE İLK DEFA DEMİRİN M.Ö. 3000 YILLARINDA KULLANILDIĞI BELİRLENMEKTEDİR. DEMİR YERKABUĞUNUN % 5,1İNİ OLUŞTURMAKTA OLUP , ALUMiNYUMDAN SONRA YERKABUĞUNDA EN ÇOK ALUMiNYUMDAN SONRA YERKABUĞUNDA EN ÇOK BULUNAN iKiNCi ELEMENTTiR. İLK ÇAĞLARDAN BERİ EN FAZLA KULLANILAN METALDiR. iNSANLIĞIN KULLANDIĞI MALZEMENİN ¾’ Ü DEMİR ESASLIDIR. DÜNYADA YILDA YAKLAŞIK 1 MİLYAR TON DEMİR VE ÇELİK üRETiLMEKTE VE TüKETİLMEKTEDiR 21. YÜZ YILA GİRERKEN PLASTİK VE KOMPOZİT MALZEMELERİN DEMİR VE ÇELİĞİN YERİNİ ALACAĞI BEKLENTİSİ BOŞA ÇIKMIŞ OLUP, DEMİR-ÇELİK ENDÜSTRİDE SALTANATINI KORUMAKTA VE YAKINDA ENDÜSTRİDE SALTANATINI KORUMAKTA VE YAKINDA YENİ BİR MALZEMENİN DEMİRİN YERİNİ ALMASI ÜMİDİ GÖRÜLMEMEKTEDİR. EĞER İNSANLIĞIN YAŞADIĞI ÇAĞ ÇOĞUNLUKLA KULLANDIĞI MALZEME İLE ADLANDIRILACAKSA GÜNÜMÜZDE DE DEMİR ÇELİK ÇAĞI DEVAM ETMEKTEDİR. EN MUKAVİM MALZEME: DEMİR-ÇELİK DEMİR KARBON İLE ALAŞIM OLUŞTURARAK ÜSTÜN MEKANİK ÖZELLİKLER KAZANMAKTA, ISIL KAZANMAKTA, ISIL İŞLEMLE YAPISI VE ÖZELLİKLERİ KOLAYCA DEĞİŞTİRİLEBİLMEKTEDİR . OTURDUĞUMUZ BİNALARIN BETONUNDAKİ BİNALARIN BETONUNDAKİ DONATILAR, BİNDİĞİMİZ ARAÇLARIN KAPORTA GÖVDELERİ, RAYLAR VE MUKAVİM OLMASI GEREKEN HERŞEY ÇELİKTENDİR.VÜCUDUMUZDA OKSİJEN TAŞIYICI METAL: DEMİR HER İNSANIN VÜCUDUNDA 4-5 GRAM DEMİR BULUNMAKTADIR. DEMİR İNSAN VÜCUDUNDA KIRMIZI KAN HÜCRESİNDE HEMOGLOBİNE BAĞLI DEMİR OKSİJEN TAŞIYICI KAN HÜCRESİNDE HEMOGLOBİNE BAĞLI DEMİR OKSİJEN TAŞIYICI ROL OYNAMAKTADIR. AKCİĞERLERDEN DOKULARA HAVA BİR AN ULAŞAMASA DERHAL ÖLÜRÜZ. YERYÜZÜNÜN EN KIYMETLİ METALİ ZANNEDİLEN ALTIN YERYÜZÜNDE OLMASA İDİ İNSAN HAYATINDA HİÇ BİR ANORMALLİK OLMAZDI, ANCAK DEMİR YERYÜZÜNDE OLMASA İDİ DEMİR YERYÜZÜNDE OLMASA İDİ İNSAN HAYATI ALTÜST OLURDU. BU BAKIMDAN DEMİR YERYÜZÜNÜN EN KIYMETLİ METALİDİR. 1. O 2 - + Fe 3+ = O 2 + Fe 2+ ; 2. H 2 O 2 + Fe 2+ = Fe 3+ + OH - + OHKANSER TEDAVİSİNDE DEMİR OKSİT KULLANIMI SON AYLARDA ALMANYA’DA CHARITE HASTAHANESİNDE DR. ANDREAS JORDAN YÖNETİMİNDE BİR EKİP, YÜKSEK SICAKLIKTA MANYETİK SIVI YÖNTEMİ UYGULANARAK VÜCUDA ÖZEL BİR SIVI İLE ŞIRINGA EDİLEN DEMİR OKSİT TANECİKLERİNİN MANYETİK ALANDAN ETKİLENEREK KANSERLİ HÜCRELERİN İMHA EDİLMESİ YOLU İLE TANECİKLERİNİN MANYETİK ALANDAN ETKİLENEREK KANSERLİ HÜCRELERİN İMHA EDİLMESİ YOLU İLE KANSER TEDAVİSİNDE BAŞARILI OLARAK KULLANILABİLECEĞİNİ TESPİT ETMİŞTİR.ALTERNATİF DEMİR-ÇELİK TEKNOLOJİLERİNİN ORTAYA ÇIKMA SEBEBLERİ Hammadde Maliyetinin Düşürülmesi, Hammadde Maliyetinin Düşürülmesi, Verimlilik Artışı ile Ürün Maliyetinin Azaltılması, Ürün Kalitesinin Arttırılması, Yeni Ürün Geliştirme, Yeni Ürün Geliştirme, Enerji Tasarrufu, Geri Kazanımın Arttırılması, Çevre Problemlerine Çözüm.ALTERNATİF TEKNİĞİN ESASI KATI ÖN İNDİRGEME İLE DEMİR CEVHERİNDEN SÜNGER DEMİR ÜRETİMİ ÜRETİMİ Yüksek Fırının Üst Tarafında Gerçekleşen Zayıf Isı Veren Reaksiyonlar İNDİRGEYİCİ ERGİTME İLE SÜNGER DEMİRDEN DEMİR ÇELİK ÜRETİMİ DEMİRDEN DEMİR ÇELİK ÜRETİMİ Yüksek Fırının Alt Tarafında Gerçekleşen Kuvvetli Isı Alan ReaksiyonlarDünya ham çelik üretimi ve E.A.F.’nın payı. 1000 1200 1994 1999 2004 0 200 400 600 800 Milyon Ton 1994 1999 2004 Yıl Dünya Çelik Üretiminde E.A.F. Payı Dünya Pik Demir Üretimi Dünya Ham Çelik Üretimi (Net Milyon Ton)Türkiye ham çelik üretiminin yıllara göre değişimi ve E.A.F.’nın payı. 25 0 5 10 15 20 Milyon Ton 1994 1999 2004 Yıl Türkiye Pik Demir Üretimi Türkiye Çelik Üretiminde E.A.F. Payı Türkiye Ham Çelik Üretimi (Net Milyon Ton)DÜNYA DEMİR-ÇELİK ÜRETİMİNİN DAĞILIMITürkiye’nin 2004 yılı ham çelik üretiminin yöntemlere göre dağılımı. ERDEMİR 15% İSDEMİR 11% E.A.F. İLE ÜRETİM 70% KARDEMİR 4%Son yıllarda gerek demir cevheri ve pelet fiyatlarındaki yükselmeler gerekse taşıma maliyetlerinin oldukça artması ülkeleri kendi kaynaklarını kullanmaya zorlamaktadır. Yıllardır ülkemiz için düşünülen ancak proje Yıllardır ülkemiz için düşünülen ancak proje çalışmalarından öteye gidemeyen yerli kaynaklar kullanılarak sünger demir üretimi çalışmaları Erdemir’in Divhan A.Ş.’yi devralmasıyla hayata geçirilmek üzere ele alınmıştır. Bu amaçla atıl durumda bulunan yerli cevher yataklarımızın işletmeye alınması yerli cevher yataklarımızın işletmeye alınması ve elde edilecek yerli cevher ya da konsantrelerin hem sünger demir üretiminde hem de yüksek fırında kullanılması düşünülmüştür.Sünger Demirin Tanımı Sünger demir, toz, parça ya da pelet halindeki demir cevherinin gaz ya da katı redükleyici kullanılarak ergime redükleyici kullanılarak ergime sıcaklığının altında (950-1100 o C’da) redüklenmesi sonucu elde edilen ürünün adıdır. Elde edilen bu ürün, yüksek oranda Elde edilen bu ürün, yüksek oranda metalik demir içermesinin yanında, indirgenmemiş demir oksitler ile bir miktar karbon ve cevherden gelen gang bileşenlerini taşımaktadır.Sünger Demirin Özellikleri Sünger demirde genellikle toplam demir içeriği %85’in üzerindedir. Metalizasyon derecesi %90-95 arasında değişir. Karbon içeriği %1-2,5 arasındadır. Karbon içeriği %1-2,5 arasındadır. Gang içeriği %2-4 arasında değişir. Kükürt oranı kükürtsüz gazla çalışan proseslerde %0,005’ ten küçük, kükürt içeren kömür ve kireçtaşı kullanan proseslerde yaklaşık %0,02’ dir. Görünür yoğunluğu £ 4 g/cm 3 kadardır. HBI (sıcak briketlenmiş demir-hot briquetted iron), HBI (sıcak briketlenmiş demir-hot briquetted iron), pelet ve parça sünger demirin yüksek basınç altında 650 o C‘den yüksek sıcaklıkta sıkıştırılmasıyla üretilir. HBI, pelet formundaki DRI’dan %75 daha az su çeker Sünger demirde –5 mm boyutundaki ince oranı %5’ ten az olmalıdır. Farklı yöntemlerle üretilen sünger demirlerin kimyasal ve fiziksel özellikleri Midrex HYL III SL/RN Toplam demir (FeT)90-94 91-93 93,2 Metalik demir (Feo) 83-89 83-88 86,7 Metalik demir (Feo) 83-89 83-88 86,7 Metalizasyon 92-95 92-95 93 C 1,0-2,5 1,5-4,0 0,01 P 0,005-0,09 0,02-0,05 - S 0,001-0,03 0,002-0,019 0,02 SiO2 1,5-2,5 Al2O3 0,4-1,5 Al2O3 0,4-1,5 CaO 2,8-6,0 0,3-1,8 4,7 MgO 0,5-1,8 MnO 0,06-0,15 Ni, Cu, Cr, Mo, Sn Eser Eser - Yığın yoğunluğu (ton/m3) 1,6-1,9 1,6-1,9 - Görünür yoğunluk (ton/m3) 3,4-3,6 2,8-3,5 -Farklı sünger demir ürünleri DRI Parça DRI Pelet HBI DRI Parça DRI Pelet HBISünger Demirin Üstünlükleri Hurda dışında, metalleşmiş demir malzeme (DRI) geniş ölçüde temin, kalite veya fiyat dalgalanmalarına maruz kalmaz. Hurda ve sünger demirin karışımı veya tamamen sünger demir kullanımıyla daha yüksek ergitme hızlarına ulaşılması sonucu işletme verimliliği artar ve sonuç ürün daha iyi kontrol edilir. işletme verimliliği artar ve sonuç ürün daha iyi kontrol edilir. Üniform fiziksel ve kimyasal özellikler, şarj işleminin sonunda ısıl ve kimyasal şarjların güvenilir tahminine ve bu da ergitme periyodu sırasında C, S ve P kontroluna imkan sağlar. Böylece rafinasyon periyodunda da kısalma sağlanır. Tap to tap süresindeki azalma, verimliliği önemli ölçüde arttırır ve sıvı çelik fiyatını düşürür. Sünger demirin saflığı, çok düşük seviyede kirleticiler bulunması gereken yüksek kaliteli çeliğin üretimini mümkün bulunması gereken yüksek kaliteli çeliğin üretimini mümkün kılar. Hurda ile karıştırılarak kullanıldığında ticari olarak kaliteli çeliklerin en ekonomik şekilde üretilmesinde düşük kaliteli hurda kullanımını sağlar. Sünger demirin kararlı birim fiyatı ve sürekli şarjı, E.A.F.’nın verimliliğini arttırarak çelik yapım maliyetini büyük oranda iyileştirir.Dünya toplam demir üretiminde DRI’nın payı 800 200 300 400 500 600 700 800 Milyon Ton 70 75 80 85 90 95 '00 0 100 Yıl DRI Yüzdesi Toplam DemirYıllara göre dünya sünger demir üretimi (Mt) 10 20 30 40 50 Üretim (Mt) 0 10 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 YılDünya sünger demir üretiminin 2003 yılında, proseslere göre dağılımı Finmet 5% HYL I 1% Diğer Gaz 2% Kömürlü 5% HYL III 18% MIDREX 66%Proseslere göre 2003 yılı dünya sünger demir üretiminde kapasite kullanımı 35 5 10 15 20 25 30 35 0 5 Kapasite 26,7 10 3,8 3,9 0,6 6,9 Üretim 31,9 9,1 0,6 2,6 0,3 5,1 MIDREX HYL III HYL I Finmet Diğer Gazlı KömürlüSünger demir üretim yöntemlerini farklı şekillerde gruplamak mümkündür: mümkündür: 1) Üretim sırasında kullanılan temel fırın prosesine göre, 2) Kullanılan redükleyici elemana göre.Sünger demir üretim yöntemlerinin sınıflandırılması Redükleyici Eleman Teçhizat Katı Gaz Demir oksit Midrex HYL III Şaft Fırını Parça cevher ya da pelet Purofer ya da pelet Sabit Yatak HYL I Parça cevher ya da pelet Krupp-Codir SL/RN DRC TDR JINDAL SIIL Döner Fırın Accar/OSIL Parça cevher ya da pelet Accar/OSIL Fior Finmet Circored Circofer Akışkan Yatak Demir Karbür Dnce cevher Fastmet Kinglor-Metor ITmk3 Döner Hazneli Fırın Inmetco Toz cevher ya da konsantre ŞAFT FIRINI PROSESLERDMidrex Prosesi Prosesin Kimyası Redüksiyon Karbürizasyon Dönüşüm Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O 3Fe + 2CO = Fe 3 C + CO 2 CH 4 + CO 2 = 2CO + 2H 2 Fe 2 O 3 + CO = 2Fe + 3CO 2 3Fe + CH 4 = Fe 3 C + 2H 2 CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2Midrex yöntemiyle üretilen DRI ve HBI’nın kimyasal ve fiziksel özellikleri DRI HBI Toplam Fe %90 - 94 %90 - 94 Metalik Fe %83 - 89 %83 - 89 Metalizasyon %92 - 95 %90 - 94 C %1.0 - 2.5 %0.8 - 1.2 P %0.005 - 0.09 %0.005 - 0.09 S %0.001 - 0.03 %0.001 - 0.03 Gang %2.8 - 6.0 %2.8 - 6.0 Cu, Ni, Cr, Mo, Sn, Pb ve Zn Eser Eser Yığın yoğunluğu (t/m 3 ) 1.6 - 1.9 2.4 - 2.8 (t/m 3 ) 1.6 - 1.9 2.4 - 2.8 (lb/ft 3 ) 100 - 120 150 - 175 Görünür yoğunluk (t/m 3 ) 3.4 - 3.6 5.0 - 5.5 (lb/ft 3 ) 210 -225 310 - 340 Ürün sıcaklığı 40 o C 80 o CMidrex Prosesinin Avantajları: Dünya çapında ticari kullanım, Dünya çapında ticari kullanım, Kanıtlanmış performans, Göreceli olarak kolay uygulama, Hammadde çeşitliliği, CO 2 ile dönüştürme işlemi; buhar sistemi, dönüştürülmüş gazın soğutulması, redükleyici gazın ısıtılması ve CO redükleyici gazın ısıtılması ve CO 2 uzaklaştırılması gereksinimlerini ortadan kaldırır.HYL Prosesi - IIIHYLSA-IVM ProsesiHYL Prosesinde elde edilen ürünlerin özellikleri DRI HBI Toplam Fe %91 - 93 %91 - 93 Metalik Fe %83 - 88 %83 - 88 Metalizasyon %92 - 95 %92 - 95 Karbon %1.5 - >4.0 %1.2 - 2.2 P %0.02 - 0.05 %0.02 - 0.05 S %0.002 - 0.019 %0.002 - 0.019 Gang %2.8 - 7.5 %2.8 - 7.5 Cu, Ni, Cr, Mo, Sn, Pb ve Zn Eser Eser Cu, Ni, Cr, Mo, Sn, Pb ve Zn Eser Eser Yığın yoğunluğu (t/m 3 ) 1.6 - 1.9 2.4 - 2.6 Görünür yoğunluk (t/m 3 ) 2.8 - 3.5 4.8 - 5.2 Sıcaklık ( o C) <50 <50 Ortalama boyut (mm) 6 - 13 110x60x30HYL Prosesinin Avantajları: Kanıtlanmış ekipman performansı (HYL II ve HYL III reaktör teknolojisi tarafından kullanılan), reaktör teknolojisi tarafından kullanılan), Hammadde çeşitliliği, Doğal gaz veya cevherdeki kükürde karşı hassas olmaması, Dönüştürücü olmadığı için daha düşük kurulum maliyeti, Yüksek enerji verimi (diğer etkili DRI tesislerinde Yüksek enerji verimi (diğer etkili DRI tesislerinde %70 iken burada %87), Hylsa’nın garanti ettiği daha düşük işletme maliyeti.AKIŞKAN YATAK PROSESLERDFINMET Prosesi Finmet yönteminde boyutu 12 mm’ nin altında olan demir oksitler beslenir. Tozlar altında olan demir oksitler beslenir. Tozlar önce akışkan yataklı kurutucuda %2 neme sahip olana kadar, yaklaşık 100 o C’de kurutulur ve doldurma hunisi ile kapalı reaktöre depolanır. Birinci reaktörde yaklaşık 550 o C’ de oksit tozlarına ön ısıtma uygulanır. Sonra tozlar sıralar halindeki indirgeyici reaktörlerin içerisinden geçirilir. Burada oksit reaktörlerin içerisinden geçirilir. Burada oksit tozları ısıtılır ve redükleyici gaz tarafından redüklenir. Verimliliği arttırmak için reaktör sistemi yaklaşık 11-13 bar’ lık yüksek basınçta çalıştırılır.Finmet Prosesi’nin çalışma şemasıFinmet Prosesinin Avantajları Düşük maliyetli demir cevheri incelerinin doğrudan kullanımı, doğrudan kullanımı, Kanıtlanmış akışkan yatak teknolojisi, Gaz üretimi, cevher redüksiyonu ve briketlemenin ayrı yapılması nedeniyle proses ve işletmede yüksek esneklik.DÖNER FIRIN PROSESLERD Döner fırın içi refrakter astarlı yatay silindirik bir fırındır. Fırın, boşaltma ucuna doğru yatayla 3-4 o lik açı yapar, yüksek olan uçtan yüklenen harman boşaltma ucuna doğru dönmenin ve yoğunluğun etkisiyle hareket eder. Kömür, flaks ve demir oksit fırının besleme ucundan girer ve ısıtma bölgesinden geçerken kömür uçucularını kaybeder, flaks kalsine olur ve şarj redüksiyon sıcaklığına ısınır. Demir oksit redüksiyon bölgesinde CO ile sıcaklığına ısınır. Demir oksit redüksiyon bölgesinde CO ile redüklenir. Yüksek sıcaklıkta CO 2 ’in bir kısmı Boudouard reaksiyonuna göre karbonla reaksiyona girer. Proses ısısının bir kısmı fırının boşaltma ucundaki brülörlerden sağlanır. Fırındaki redükleyici atmosferi korumak için brülör havasız çalıştırılır. Dlave proses ısısı kömürdeki uçucular ın ve yataktan çıkan CO’in yanmasıyla sağlanır. Yakma havası fırın boyunca yerleştirilmiş portlardan verilir. Fırın gazları katı ile ters boyunca yerleştirilmiş portlardan verilir. Fırın gazları katı ile ters yönde hareket eder. Döner fırın kullanan kömür esaslı farklı ticari prosesler iki başlık altında toplanabilir: Eksenel hava prosesi ve radyal hava prosesi. Bu iki proses arasındaki fark; reaktöre giren havanın giriş sistemindedir. Her iki proseste kendine özgü avantajlara sahiptir Fırına beslenen demir oksit (parça cevher ya da pelet) kimyasal kompozisyon, boyut dağılımı ve redükleyici şartlardaki davranışları açısından belirli özellikleri taşımalıdır. Demir içeriği yüksek olmalı, S ve P ise düşük olmalıdır. En az 5 mm boyutunda olmalıdır. Redükleyici şartlarda cevherin davranışı önemlidir, şişme ve sonradan ufalanma özellikle dikkate alınmalıdır. şartlarda cevherin davranışı önemlidir, şişme ve sonradan ufalanma özellikle dikkate alınmalıdır. Kömürlerin seçiminde reaktivite, uçucu madde miktarı, kükürt içeriği, kül içeriği ve kül yumuşama sıcaklığı önemli faktörlerdir. Döner fırından boşaltılan kaıt ürünler soğutulur, elenir ve manyetik olarak ayrılır. DRI inceleri briketlenir ve çelik manyetik olarak ayrılır. DRI inceleri briketlenir ve çelik yapımında kullanılır. Karbon char ayrılır ve yakıt verimliliğini arttırmak için fırına geri beslenir. Çıkan gazlar yoğunluğa göre ayırma işleminden geçirilir, atmosfere bırakılmadan önce soğutulur ve temizlenir. SL/RN Prosesi Dünya’da kömür kullanan teknolojiler içinde SL/RN prosesi en fazla üretim kapasitesine ve miktarına sahip proses olarak karşımıza çıkmaktadır. 2004 yılı itibariyle toplam tesis sayısı 20, üretim miktarı ise 1.83 Mt’dur. toplam tesis sayısı 20, üretim miktarı ise 1.83 Mt’dur. Proseste şarj; parça cevher/pelet, kömür, geri dönen char ve flakstan oluşmaktadır. Sünger demirin sülfürizasyonunu önlemek için kireç, kireçtaşı ve dolomit gibi bazik maddeler flaks olarak kullanılır. Çok çeşitli yakıt ve redükleyici kullanılması mümkündür; linyit, char, düşük sıcaklık koku, kok tozu ve antrasit güvenle kullanılabilir. kullanılabilir. Yüksek reaktiviteli, düşük serbest şişme indeksli ve yüksek kül yumuşama sıcaklığına sahip kömürler tercih edilir. Kömür ayrıca koklaşmayan özellikte olmalıdır. Düşük kül yumuşama sıcaklığı fırındaki yapışmaları arttırır. SL/RN Prosesinin akım şemasıSL/RN Prosesinin belirgin özellikleri şunlardır: Proses enerjisi olarak %100 oranında koklaşmayan kömürün kullanılması, petrol ya da gaz gerektirmemesi. Geniş aralıkta kömür türlerinin kullanılabilmesi. Yüksek metalizasyon derecesi ve şarj malzemelerinde en kısa ön Yüksek metalizasyon derecesi ve şarj malzemelerinde en kısa ön ısıtma süresi sağlayan yatakaltı hava enjeksiyonu ile yüksek özgül çıktı miktarı. Fırından çıkan malzemeyi sıcak olarak ergitme ünitesine besleme imkanı. Özel dizayn edilmiş hava tüpleri, yatak altı hava enjeksiyonu ve hızlı sıcaklık kaydetme imkanları ile emniyetli proses ve sıcaklık kontrolü. Yüksek işletme olanakları. Çeşitli atık gaz temizleme sistemlerine uyum ve atık ısıyı geri Çeşitli atık gaz temizleme sistemlerine uyum ve atık ısıyı geri kazanma imkanı. Atık ısı geri kazanımı ile toplam enerjinin %30-50 kadarı buhar veya elektrik gücü üretiminde kullanılabilir. Kanıtlanmış DRI teknolojisi. DRI’nın ekonomik üretimi.ACCAR/OSIL Prosesi OSIL Prosesi reaktör olarak refrakter kaplı porta sahip döner fırın kullanımı ve sıvı, katı ve gaz yakıtı tek başına ya da kombinasyon halinde kullanabilme sahip döner fırın kullanımı ve sıvı, katı ve gaz yakıtı tek başına ya da kombinasyon halinde kullanabilme imkanıyla tektir. Fırın, yatak altından yakıt (hem gaz hem sıvı) enjeksiyonunu ve onların üzerinde hava enjeksiyonunu sağlamak için, radyal olarak ve fırın boyunca eşit aralıklarla yerleştirilmiş özel bir port sistemiyle donatılmıştır. sistemiyle donatılmıştır. OSIL de kullanılan radyal hava giriş sisteminin Hindistan’ın hammaddesini diğer proseslerden daha etkili bir şekilde kullandığı kanıtlanmıştır. ACCAR/OSIL prosesinin üretim şemasıDşletme Avantajları: Hava giriş ve baca gazı çıkış kontrolünün tam ve doğru yapılması Üniform sıcaklık dağılımı Daha düşük işlem sıcaklığı Daha problemsiz reaktör Boşaltma ucundan cevher tozları slinging kömürü verilmesine uygundur Boşaltma ucundan cevher tozları slinging kömürü verilmesine uygundur Tek slinging sistemi. Herhangi bir yerden giriş yapılabilir. Boşaltma ucundan %65 civarında kömür yüklemesi yapılabilir. Performansa Etkileri: Düşük özgül kömür tüketimi Dstenen ürün kalitesine daha hızlı ulaşma Dstenen ürün kalitesine daha hızlı ulaşma Daha uzun kampanya ömrü t/m 3 /gün olarak daha yüksek verimlilik Eksenel hava verilen reaktörlerle karşılaştırıldığında daha düşük kaliteli kömürler daha iyi değerlendirilebilir Eksenel hava verilen reaktörlerle karşılaştırıldığında, aşınma indeksine ve termal bozulma indeksine göre daha düşük kaliteli cevherler kabul edilebilir.DÖNER HAZNELD FIRIN DÖNER HAZNELD FIRIN PROSESLERDFASTMET Prosesi Bu proseste demir oksit tozları, redükleyici olarak toz kömür ya da katı C taşıyan diğer maddeler kullanılarak (kompozit pelet formunda) metalik demire dönüştürülür. Ürün direkt redüklenmiş demirdir (ya pelet ya da briket formunda) ve E.A.F, yüksek fırın ya da diğer çelik yapım formunda) ve E.A.F, yüksek fırın ya da diğer çelik yapım faaliyetlerinde kullanılabilir. Hammaddelerin hazırlanmasında demir cevheri konsantresi, toz redükleyici (kömür, kok ya da odun kömürü) ve bağlayıcı birlikte karıştırılır ve peletlenir. Daha sonra peletler nemlerinin alınması için yaklaşık 120 o C’de kurutulurlar ve bir-iki pelet derinliğinde bir tabaka halinde döner hazneli fırına (RHF) beslenirler. tabaka halinde döner hazneli fırına (RHF) beslenirler. RHF döndükçe, pelletler RHF bölgesindeki radyasyonla 1250-1350 o C’ye ısıtılırlar (gaz, petrol ya da kömür yakan yakıcılar kullanılarak) ve demir cevheri metalik demire redüklenir. Fastmet prosesinin çalışma sistemiRHF içinde pelet seviyesi ve yakıcıların durumuDemir oksit-karbon peleti içinde redüksiyonun oluşumuProsesin avantajları şu şekilde sıralanabilir: Göstergelere göre Fastmet endüstrileşmiş ülkeler dahil dünya çapında kurulu bir çok demir yapım prosesi içinde en düşük maliyete sahip olanlardan biri olacaktır. Üretim maliyetleri, dünyanın bir çok bölgesinde rekabet fiyatlarıyla bulunabilen toz demir cevheri, kömür, kok ya da Üretim maliyetleri, dünyanın bir çok bölgesinde rekabet fiyatlarıyla bulunabilen toz demir cevheri, kömür, kok ya da odun kömürü kullanılarak en aza indirilmektedir. Hızlı redüksiyon, proses ayarlamasının çabuk ve çalıştırmanın kolay yapılmasına imkan sağlar. Bu işlem esnekliği, operatörlere ürün kalitesini sıkı kontrol etme ve üretim planındaki değişiklikleri karşılama imkanı sağlar. Fastmet, tek bir döner hazneli fırında yılda 150.000-450.000 Fastmet, tek bir döner hazneli fırında yılda 150.000-450.000 ton DRI’nın ekonomik üretimini sağlar. Proseste, kanıtlanmış, karmaşık olmayan techizat kullanıldığından yatırım maliyeti düşüktür. Fastmet tesisi yerel ve ulusal çevre standartlarını karşılayacak şekilde dizayn edilebilir. Çıkan gaz klasik gaz temizleme sisteminde işlenir. Geri dönüşümle sıvı ve katı azaltılır. ITmk3 Prosesi ITmk3 prosesi, Fastmet prosesinde kullanılan fırına benzer bir döner hazneli fırın üzerine bina edilmiştir. Bu fırında demir cevheri, redükleyici ve bağlayıcılardan oluşan kuru ham peletler sıcak Bu fırında demir cevheri, redükleyici ve bağlayıcılardan oluşan kuru ham peletler sıcak metalik demir taneleri (nugget) üretmek için redüklenirler. Proses yüksek sıcaklıkta ve atmosferik basınçta çalışır. ITmk3 taneleri (nugget) satılacaksa soğuk olarak ya da yakındaki bir EAF ya da BOF’na beslenecekse sıcak olarak boşaltılabilir. ITmk3 tesisleri cevher sahasına, liman yakınlarına ya da çelik yapım tesisi yakınına kurulabilir. Konvansiyonel demir yapım teknolojilerine göre yararları şunlardır: Redüksiyon ve curuf ayırımı bir kademede oluşur. oluşur. Çok yüksek sıcaklıklara ihtiyaç olmaz. Refraktere FeO saldırısı yoktur. Curuf metalden temiz bir şekilde ayrılır, bu nedenle ürün gang içermez. Dnce cevher ve düşük kaliteli cevherler Dnce cevher ve düşük kaliteli cevherler kullanılabilir. ITmk3 Prosesinin akım şeması Proseste kullanılacak demirli hammadde konusunda proses oldukça esnektir. Cevher tipinde herhangi bir sınırlama yoktur; ince ham cevherler (manyetit ve hematit) ve / veya demirli atıklar (demirli baca tozları, skal ve çamurlar) peletlenerek kullanılabilirler. ITmk3, kullanılan karbonlu redükleyici açısından da oldukça ITmk3, kullanılan karbonlu redükleyici açısından da oldukça esnektir. Kullanılacak kömür Fastmet prosesinde kullanılandan daha düşük kül içeriğine sahip olmalıdır. Çok çeşitli özellikte kömürler kullanılabilmektedir, istenen özellikler ise düşük kül ve kükürt içeriğidir. Proseste kömür, kok, petrol koku ve char (%10 kül, en az %50 sabit karbon içeren) kullanılabilir. Ayrıca yüksek fırın tozu ve katı, sıvı ya da gaz redükleyicilerin diğer formları rahatlıkla kullanılabilir. Bağlayıcı olarak bentonit (ağırlıkça %1-2) ve kireç-molasses kullanılır. Peletlerin şaft fırınlarındaki kadar mukavemetli olması gerekmez. Prosesin Avantajları Hammadde olarak demir cevheri inceleri kullanılması, kullanılması, Geniş bir aralıkta katı redükleyici kullanma imkanı, Daha az redükleme süresi, Sıcak metalin curuftan tamamen ayrılması.Ticari gelişimine göre sünger demir üretim yöntemleri PROSESLER Kanıtlanmış Yarı Ticari Deneme Pilot Yarı Pilot ŞAFT FIRINLARI: Midrex * Midrex * HYLSA * Tecnored * DÖNER FIRIN: SL/RN * DÖNER HAZNELD FIRIN: Redsmelt * Fastmet * * ITmk3 * * Inmetco * AKIŞKAN YATAK: Finmet * Circored * Circofer * Demir Karbür *EKONOMDK ANALDZDoğalgaz ve Kömür kullanan Yöntemlerin Genel Değerlendirilmesi Şaft fırınları için boyutlandırılmış hammadde gereklidir. Bunlar yüksek tenörlü parça cevher (6-10 gereklidir. Bunlar yüksek tenörlü parça cevher (6-10 mm’den 25-30 mm’ye kadar) ya da pelettir. Döner fırınlar belli bir seviyeye kadar ince malzemeyi tolere edebilirler ancak ince malzeme sadece akışkan yataklı reaktörde kullanılabilir. Yatırım ve işgücü maliyetlerinde direkt redüksiyon biriminin boyutu çok önemlidir. Döner fırınlar biriminin boyutu çok önemlidir. Döner fırınlar genellikle 200.000 t/yıl kapasiteye sahipken, doğalgaz esaslı şaft fırınları genellikle 750.000 t/yıl kapasitelidir ve bu miktar 1 Mt/yıla kadar çıkarılabilir.Doğalgaz ve Kömür kullanan Yöntemlerin Genel Değerlendirilmesi Direkt redüksiyon yönteminde en önemli değişkenlerden biri de enerji fiyatlarıdır. Son yıllarda özellikle petrol fiyatlarındaki değişimler maliyetlere de doğrudan yansımaktadır. Direkt redüksiyon prosesi için enerji fiyatını birkaç açıdan vurgulamak redüksiyon prosesi için enerji fiyatını birkaç açıdan vurgulamak gerekirse; Özellikle petrol ve doğalgaz için üretim maliyetleri ve satış fiyatları arasında bazı ülkelerde çok büyük farklar olabilir, bu da DRI maliyetini önemli ölçüde etkiler. Kömürün satış fiyatı petrol ve doğalgazdan daha çok bağlayıcı özelliktedir ve petrol gibi çok geniş aralıkta değişim göstermez. Yine kömür fiyatının da DRI maliyeti değişim göstermez. Yine kömür fiyatının da DRI maliyeti üzerinde önemli etkisi vardır. Gelecekteki eğilimleri tahmin etmek zor olsa da, genel olarak uzun dönemde kaynaklar tükenmesine bağlı olarak fosil yakıtların fiyatlarının artacağını söyleyebiliriz. Bu nedenle daha kolay ve ucuza işletilebilen yakıtların tercih edileceği düşünülmektedir.Kömürün DRI fiyatına etkisi Şekil 7.1’ de görülmektedir. Buradan çıkarılacak sonuç açıktır; ucuz kömür olduğu takdirde kömür esaslı direkt redüksiyon prosesleri diğer birincil metallerle rekabet edebilir. Şekil 7.2’ de ise doğalgaz fiyatının DRI maliyetine etkisi görülmektedir. Bu şekle göre doğalgaz esaslı prosesler, doğalgazın pahalı olduğu ülkelerde yüksek fırın gibi diğer proseslerle ya da hurda gibi birincil metallerle rekabet edemezler. Şekil 7.1 Kömür esaslı proseslerde 1t DRI’nın fiyatı Şekil 7.2 Doğalgaz esaslı proseslerde 1t DRI’nın fiyatı TÜRKDYE DÇDN UYGUN TÜRKDYE DÇDN UYGUN SÜNGER DEMDR ÜRETDM YÖNTEMDNDN SEÇDMDEKONOMDK ANALDZ DÇDN GDRDD FDYATLARI Bu bölümde daha önce literatürden ve endüstriyel tesislerden elde edilen ekonomik veriler değerlendirilerek sünger demir üretim yöntemlerinin Türkiye şartlarına uygunluğu ekonomik olarak incelenmiştir. Bu amaçla farklı yöntemlerin ekonomik analizleri için tablolar oluşturulmuş ve sünger demir yatırım ve işletme maliyetleri ortaya konulmuştur. tablolar oluşturulmuş ve sünger demir yatırım ve işletme maliyetleri ortaya konulmuştur. a. Demirli hammadde: Bu çalışmaya esas olan demirli hammadde Hasançelebi konsantresi olacaktır. Hasançelebi cevherlerinin Divriği A-kafa cevherlerinin zenginleştirilmesine benzer bir prosesle zenginleştirilmesiyle elde edilecek konsantrenin daha sonra peletleneceği ve Divriği peletlerine benzer özelliklerde bir pelet elde edileceği kabul edilmiştir. Demirli hammadde olarak kullanılacak Hasançelebi peletinin fiyatı, Divriği peletlerinin satış fiyatı olarak alınmıştır; 67,25 YTL/t. peletlerinin satış fiyatı olarak alınmıştır; 67,25 YTL/t. b. Doğalgaz: Doğalgaz fiyatı Divriği’den temin edilmiş olup, 0,279454 YTL/m 3 ’tür. Doğalgazın kalorifik değeri Erdemir’de yapılan hesaplamalarda elde edilen değer olan 8200 kcal/cm 3 olarak alınmıştır. c. Kömür: Yozgat-Sorgun (-10 mm) kömürleri için 68 YTL/t + KDV, Soma kömürleri için ise 57 YTL/t + 28 YTL/t taşıma maliyeti + KDV’dir. TKD ve Divriği’den alınan bu fiyatlar ortalama fiyatlar olup, Sorgun kömürlerinin zenginleştirileceği düşünülerek kömürün hesaplamalarda kullanılan fiyatı yaklaşık 80 YTL olarak alınmıştır. Nakliye fiyatında demiryolu nakliyesi esas alınmış olup, maliyeti 2,8 krş/km’dir. d. Diğer maliyetler: d. Diğer maliyetler: Fuel-oil, bentonit, dolomit, oksijen, su, elektrik gibi diğer üretim maliyetleri de Divriği tesisinin fiyatları esas alınarak hesaplamalarda kullanılmıştır. Benzer şekilde üretimde işgücü giderleri de Divriği tesisindeki maliyetlere göre 7,76 YTL/t ürün olarak hesaplamalara katılmıştır. Bakım maliyeti, sünger demir üretim yöntemlerine göre farklılıklar göstermesine rağmen yaklaşık olarak doğalgaz ve kömür kullanan yöntemlerde birbirine yakın olup, üretim maliyetinin belli bir yüzdesini oluşturmaktadır. Buna göre kömür kullanan yöntemlerde bu gider kalemi 7,5 oluşturmaktadır. Buna göre kömür kullanan yöntemlerde bu gider kalemi 7,5 YTL/t, doğalgazlı yöntemlerde 6,5 YTL/t olarak alınmıştır. Diğer giderler kısmında yer alan harcamalar, sünger demir üretim yöntemine göre literatürde verilen değerlerin YTL karşılığı olarak alınmıştır. Bu kısımdaki fiyatlar yöntemlere göre tecrübeyle belirlendiğinden fiyatlarda değişiklik yapılmamıştır.Tablo 9.2 Doğalgaza dayalı sünger demir üretim yöntemlerinin üretim maliyetleri 1 7 5 Y T L / to n yıl 7 7 0 .0 0 0 t / y ıl 1 5 6 Y T L / to n y ıl M o d ü l K a p a s ite s i P U R O F E R M ID R E X -D R I 7 7 0 .0 0 0 t / yıl 1 5 6 Y T L / to n yıl 3 6 0 .0 0 0 t / y ıl M ID R E X -H B I Y a tırım M a liy e ti 1 5 5 Y T L / to n y ıl 7 7 0 .0 0 0 t / yıl H Y L B irim B irim F iy a t Y T L /b irim M ik ta r M a liy e t Y T L /t ü rü n M ik ta r M a liy e t Y T L /t ü rü n M ik ta r M a liy e t Y T L /t ü rü n M ik ta r M a liy e t Y T L /t ü rü n O ksit p e le t t 6 7 ,2 5 1 ,4 1 6 9 9 5 ,2 8 1 ,4 1 6 9 9 5 ,2 8 1 ,4 1 6 9 9 5 ,2 8 1 ,4 1 6 9 9 5 ,2 8 Y a k ıt D oğ a l g a z G ca l 3 4 ,1 4 2 ,5 8 5 ,3 5 2 ,5 8 5 ,3 5 2 ,5 5 8 7 ,0 5 3 ,0 1 0 2 ,4 2 E le ktrik kW h 0 ,1 4 7 2 6 1 1 0 1 6 ,2 1 1 0 1 6 ,2 9 0 ,9 1 3 ,3 8 1 1 8 ,0 1 7 ,3 7 İş D oğ ru d a n , d o la ylı Y T L /t ... 7 ,7 6 7 ,7 6 7 ,7 6 7 ,9 B a k ım İş v e m a lz e m e Y T L /t ... 6 ,5 6 ,5 6 ,5 6 ,5 1 7 5 Y T L / to n yıl 1 5 6 Y T L / to n y ıl M a lze m e 1 5 6 Y T L / to n yıl İş le tm e M a liy e ti Y a tırım M a liy e ti 1 5 5 Y T L / to n y ıl İş v e m a lz e m e Y T L /t ... 6 ,5 6 ,5 6 ,5 6 ,5 3 ,2 9 0 ,0 8 0 ,0 6 7 1 ,1 7 2 1 4 ,3 8 2 1 1 ,1 7 2 1 0 ,0 4 2 3 0 ,6 4 Aşın m a 1 2 yıl V e rg ile r 1 ,2 0 % T o p la m sa b it g id e rle r T o p la m D eğ iş k e n İş le tm e M a liy e ti S a tış F iy a tı (% 1 5 A m o rtis m a n a g ö re ) D iğ e r g id e rle r T o p la m Ü re tim M a liy e tiTablo 9.3 Kömüre dayalı sünger demir üretim yöntemlerinin üretim maliyetleri CODIR SL/RN SL/RN (Y.altı Enj.) DRC ACCAR Modül Kapasitesi 360.000 t / yıl 730.000 t / yıl 880.000 t / yıl 440.000 t / yıl 880.000 t / yıl Yatırım Maliyeti 175 YTL / ton yıl 223 YTL / ton yıl 195 YTL / ton yıl 223 YTL / ton yıl 188 YTL / ton yıl Birim Fiyat Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet İşletme Maliyeti Birim Birim Fiyat YTL/birim Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar Maliyet YTL/t ürün Malzeme Oksit pelet t 67,25 1,45 97,51 1,45 97,51 1,45 97,51 1,45 97,51 1,45 97,51 Yakıt Kömür t 80 0,741 59,28 0,778 62,24 0,658 52,64 0,766 61,28 0,4874 39 Fuel oil lt 1,8596 ... ... ... ... 13,4 24,91 ... ... 85,75 159,46 Elektrik kWh 0,14726 50,0 7,26 75,0 11,04 70,0 10,30 110 16,19 75 11,04 İş Doğrudan, dolaylı YTL/t ... 10,6 7,8 7,6 10,6 7,8 Bakım İş ve malzeme YTL/t ... 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 İş ve malzeme YTL/t ... 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Diğer giderler 3,09 4,3 3,04 3,32 2,51 Toplam Değişken İşletme Maliyeti 185,24 190,39 203,5 196,4 324,82 Aşınma 12 yıl Vergiler 1,20% Toplam sabit giderler Buhar üretimi t 6 1,73 (10,38) 2,92 (17,52) 2,26 (13,56) 1,98 (11,88) 1,71 (10,26) Toplam Üretim Maliyeti Satış Fiyatı (%15 Amortismana göre) Tablo 9.4 Endüstriyel tesislerden alınan verilere göre sünger demir üretim maliyetleri Birim Birim Fiyat YTL/birim Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar Maliyet YTL/t ürün Miktar YTL/t ürün Oksit pelet t 67,25 1,38 92,80 1,41 94,82 1,2-1,5 31,642* 1,47 98,85 1,5 TISCO HYL III-HBI FASTMET YTL / ton yıl t / yıl OSIL YTL / ton yıl t / yıl YTL / ton yıl t / yıl YTL / ton yıl t / yıl Malzeme YTL / ton yıl İşletme Maliyeti Modül Kapasitesi HYL III-DRI Yatırım Maliyeti t / yıl Oksit pelet t 67,25 1,38 92,80 1,41 94,82 1,2-1,5 31,642* 1,47 98,85 1,5 Yakıt ve diğer malzemeler Kömür t 80 ... ... ... ... 0,4 32 1,04 83,2 1,3-1,5 Doğalgaz Gcal 34,14 2,4 81,93 2,4 81,93 0,7 23,9** ... ... ... Fuel oil lt 1,8596 ... ... ... ... ... ... 0,33 0,613 ... Bağlayıcı kg 0,225 ... ... ... ... 100 22,5 ... ... ... Flaks kg 0,0135 ... ... ... ... ... ... 30 0,405 20 Elektrik kWh 0,14726 60 8,83 75 11,04 80-100 13,25 80 11,78 ... Oksijen m 3 0,71 34 24,14 35 24,85 ... ... ... ... ... Su m 3 0,26 1 0,26 1,20 0,312 1,5-2 0,455 2,5-3 0,715 ... İş Doğrudan, dolaylı YTL/t 7,76 7,76 7,76 7,76 7,76 Bakım İş ve malzeme YTL/t ... 6,5 6,5 7,5 7,5 Briketleme ... 4,035 ... ... 0,8 0,8 1,345 1,345 223,02 232,05 140,352 212,168 Aşınma 12 yıl Vergiler 1,20% Toplam sabit giderler t 6 2,5 15 Satış Fiyatı (%15 Amortismana göre) Diğer giderler Buhar üretimi Toplam Üretim Maliyeti Toplam Değişken İşletme Maliyeti *Kompozit pelet kullanılmaktadır. Pişirme maliyeti (42,91 YTL) hariç tutulmuştur. **İlave yakıttır, kömürde kullanılabilir.GENEL DEĞERLENDDRME Türkiye için uygun sünger demir üretim yönteminin seçiminde ilk ayırım redükleyici seçiminde karşımıza çıkmaktadır. Dünyada Türkiye gibi zengin doğalgaz yataklarına sahip olmayan ve doğalgaz ihtiyacını ithalat yoluyla gidermeye olmayan ve doğalgaz ihtiyacını ithalat yoluyla gidermeye çalışan ülkeler sünger demir üretimi için teknoloji seçiminde tercihlerini kömürlü yöntemlerden yana kullanmışlardır. Ülkemiz doğalgazı pahalıya mal etmekte ve sonu belirsiz bir dışa bağımlılıkla ihtiyacını karşılamaktadır. Dünya konjonktürünün her gün değiştiği yarın için kimsenin garanti veremediği bir ortamda ülkemiz için stratejik denebilecek öneme sahip bir tesisi dışa bağımlı kılmak doğru bir tercih olmayacaktır. Ayrıca ekonomik analizlerin yapıldığı Bölüm 9’da da görüldüğü üzere Türkiye’de gerçekleştirilecek sünger demir üretiminde kömürlü teknolojilerin kullanılması doğalgazlı da görüldüğü üzere Türkiye’de gerçekleştirilecek sünger demir üretiminde kömürlü teknolojilerin kullanılması doğalgazlı yöntemlere göre daha ucuz işletme maliyetlerini sonuç vermektedir. Zengin linyit yataklarına sahip ülkemizde kendi kaynaklarımızı kullanarak gerçekleştirebileceğimiz bir üretim hem ülke kaynaklarının değerlendirilmesi hem de kendi ayaklarımız üzerinde durabilmemiz açısından da önemlidir. Türkiye’de kurulacak bir sünger demir üretim tesisi için en uygun yer; demir cevherinin çıkarıldığı Divriği bölgesidir. Dünya’daki yerleşimler ve teknolojik zorunluluklar dikkate alındığında sünger demir tesisinin maden yatağı yakınında kurulması gerekmektedir. Özellikle Hasançelebi cevherlerinin zenginleştirilmesiyle elde edilecek konsantrenin önce pelet haline daha sonra getirileceği daha sonra redükleneceği işlem haline daha sonra getirileceği daha sonra redükleneceği işlem kademeleri de göz önüne alındığında tesisin Divriği’de kurulması gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Kömür kullanan yöntemlerde kömürün kalitesi ve temin edilebilirliği oldukça önemlidir. Ülkemiz zengin linyit yataklarına sahip olmasına rağmen linyit kömürlerimizin kalitesi düşüktür. Yapılan çalışmalar göstermiştir ki sünger demir üretimi için en uygun kömür Soma linyitleridir. Bu kalitede bir kömürün Doğu bölgelerinden sağlanması yani kalitede bir kömürün Doğu bölgelerinden sağlanması yani redüksiyon için yeterli kalitede bir kömürün tesisin kurulacağı bölgeye yakın bir yerden temin edilmesi taşıma maliyetlerini azaltacaktır. Bu nedenlerle halen üzerinde çalışılmakta olan Yozgat-Sorgun kömürleri gibi Divriği bölgesi yakınlarındaki kömür yataklarından çıkan linyit kömürlerimizin zenginleştirilmesi zorunludur. Döner fırın teknolojisiyle üretim yapan sünger demir teknolojileri arasında, diğerlerinden farklı olarak radyal hava girişi sağlayan, bu sayede hava giriş ve baca gazı çıkış kontrolü tam ve doğru yapılabilen, üniform sıcaklık dağılımı, daha düşük işlem sıcaklığı, daha problemsiz reaktör uygulamasına imkan veren OSIL Prosesi; düşük özgül kömür tüketimi, istenen ürün kalitesine daha hızlı ulaşma, daha uzun kampanya istenen ürün kalitesine daha hızlı ulaşma, daha uzun kampanya ömrü, t/m 3 /gün olarak daha yüksek verimlilik gibi teknolojik üstünlükleri nedeniyle öne çıkmaktadır. Türkiye’de yüksek tenörlü demir cevheri yatağı bulunmamaktadır. Cevherlerimizin ocaktan çıkarıldığı aliyle herhangi bir sünger demir tesisinde kullanılmaları söz konusu değildir. Ayrıca özel olarak Hasançelebi cevher yatağı göz önüne alındığında bir konsantrasyon işlemi zorunlu olmaktadır. Bu durumda da demir cevheri incelerini hammadde olarak Bu durumda da demir cevheri incelerini hammadde olarak kullanan akışkan yataklı sünger demir üretim teknolojileri (gerek kömürlü gerek doğalgazlı) teknolojik açıdan uygun olmamaktadır. Konsantreden pelet üretimi sırasında en büyük maliyeti pişirme kademesi oluşturmaktadır. Pişirme işlemi uygulanmadan gerçekleştirilecek bir peletleme işlemi, üretim maliyetini oldukça düşürecektir. Sünger demir üretim yöntemleri arasında FASTMET Prosesi bu özelliğiyle dikkat çekmektedir. Hammadde olarak kompozit pelet ismi verilen ve cevher+kömür+bağlayıcıdan oluşan bir harmandan üretilen pelet pişirme işlemine tabi tutulmaksızın Döner Hazneli Fırında pelet pişirme işlemine tabi tutulmaksızın Döner Hazneli Fırında redüklenerek sünger demir haline dönüştürülmektedir. Bu proseste kullanılan demirli hammadde demir cevheri ya da konsantresi olabildiği gibi demirli atıklarda olabilmektedir. Kullanılan kömür ise doğrudan pelete karıştırıldığından yüksek kaliteli olmalıdır. Yüksek sabit karbon ve düşük kül ve kükürt içerikli kömürler tercih edilmektedir. Ekonomik açıdan değerlendirildiğinde de Fastmet prosesinin diğer sünger demir üretim proseslerine göre daha düşük diğer sünger demir üretim proseslerine göre daha düşük işletme maliyetine sahip olduğu görülmüştür. Proses ürün açısından farklı seçenekler sunmasına rağmen Türkiye şartlarında briket haline getirilmiş (HBI) sünger demirin üretimi daha uygun olacaktır. Çünkü briketlenmiş ürün atmosfer şartlarına daha uzun süre dayanabilmektedir. Demir cevheri ve peletinin sıkıntısının çekildiği, cevher ve peletin fiyatının her geçen gün yükseldiği bir ortamda ülkemizin kendi kaynaklarını kullanarak sünger demir gibi bir hammaddeyi üretmesi çok önemlidir. Bunun yanında sünger demirin taşıma, depolama ve ergitmedeki problemlerini ortadan kaldıran, hem yüksek fırında hem BOF’da hem de EAF’da sorunsuz, rahatlıkla kullanılabilen hammaddeler üreten yeni teknolojiler de göz ardı edilmemelidir. yeni teknolojiler de göz ardı edilmemelidir. Bunların arasında ITmk3 prosesi dikkate değerdir. Hammadde olarak hematit ya da manyetit esaslı cevher incesi, konsantre veya cevher hazırlama tesislerinden gelen çok ince artıklar gibi düşük kaliteli demir oksitlerin kullanımını mümkündür. ITmk3, kullanılan karbonlu redükleyici açısından da oldukça esnektir. Proseste kömür, petrol koku ya da yüksek fırın tozu ve katı, sıvı ya da gaz redükleyicilerin diğer formları rahatlıkla kullanılabilir. kullanılabilir. Bu yöntemle elde edilen ürün %96-97 metalik Fe ve %2,5-3,5 C içermektedir. Ayrıca bu üretilen demir taneleri birçok olumlu özelliklere sahiptir: curufsuz saf üründür, karbon içeriği kontrol edilebilir, yeniden oksitlenmez, toz üretimi olmaz, taşıma ve nakliyesi kolaydır. Döner hazneli fırında demir taneleri oluşum kademeleri Besleme bölgesi Redüksiyon bölgesi Ergitme bölgesi ÜrünFe-C denge diyagramı ve farklı yöntemlerin çalışma alanlarıTesisin yatırım maliyetinin 90-100 milyon $ arasında olacağı tahmin edilmektedir. Tesis bir demir madeni yanında kurulduğunda üretim maliyetinin 85-90 $/ton civarında olacağı öngörülmektedir. Yöntemin en büyük eksikliği henüz pilot tesis aşamasında olması, ticari tesise henüz dönüşmemesidir.SONUÇLAR1. Sünger demir üretiminde kullanılan redükleyici türlerinden Türkiye için en uygunu kömürdür. 2. Büyük oranda dışa bağımlılığı getiren doğalgaz kullanımı hem maliyet hem de stratejik açıdan uygun değildir. uygun değildir. 3. Kullanılacak kömür tesise yakın bir bölgeden temin edilmelidir. 4. Linyit kömürlerimiz mutlaka zenginleştirilmeli, sabit karbon oranı yükseltilerek kül ve kükürt içerikleri düşürülmelidir. Yapılan tespitlere göre içerikleri düşürülmelidir. Yapılan tespitlere göre zenginleştirme maliyeti 8-10$/ton’dur. 5. Tesisin kurulması gereken bölge madenin hemen yakınında Divriği bölgesi olmalıdır.6. Linyit kömürlerimiz az bir çalışmayla döner fırın teknolojisine uygun hale getirilebilir. Bu durumda döner fırın teknolojisiyle üretim yapan sünger demir prosesleri içinde OSIL Prosesi tercih edilmelidir. 7. Akışkan yataklı sünger demir üretim prosesleri teknolojik açıdan ülkemiz için kullanılması uygun olmayan proseslerdir. açıdan ülkemiz için kullanılması uygun olmayan proseslerdir. 8. Yerli kömürlerimiz yeterince zenginleştirilebilirse sünger demir üretiminde tercih edilecek yöntem FASTMET Prosesi olmalıdır. 9. Hem düşük tenörlü cevherlerimizi, hem konsantremizi, hem de demirli atıklarımızı değerlendirerek sünger demirden daha kullanışlı bir ürün olan demir taneleri haline dönüştürebilen ITmk3 Prosesi göz ardı edilmemeli mutlaka daha ayrıntılı incelenmeli ve gelişmeler takip edilmelidir. Türkiye için satış ve incelenmeli ve gelişmeler takip edilmelidir. Türkiye için satış ve kullanım açısından en uygun ürünü üreten bu yöntem tercihlerimiz arasında birinci sırada yer almaktadır. Bu teknik Ereğli’nin atıklarının değerlendirilmesi ve pik kapasitesini arttırması bakımından da önemlidir. Ayrıca E.A.O.’lı tesislerin hurdaya dayalı hammadde ihtiyacını karşılayan alternatif bir yarı ürün üretimine elverişli bir tekniktir. ELEKTRİK ARK ELEKTRİK ARK OCAĞI İLE ÇELİK ÜRETİMİNDE TEKNOLOJİK TEKNOLOJİK GELİŞMELERPOTA FIRINIÜÇ ELEKTROTLU ALTERNATİF AKIMLI ELEKTRİK ARK OCAĞITEK ELEKTROTLU DOĞRU AKIMLI ELEKTRİK ARK OCAĞIE.A.O.’DAKİ GELİŞMELER A)Ocak Dizaynı ve Kapasitesi ile İlgili Gelişmeler B)Ocak İşletme Şartları ile İlgili GelişmelerU.H.P. TİPİ OCAKLARE.A.O.’DA SU SOĞUTMA SİSTEMİE.A.O.’DA SU SOĞUTMA SİSTEMİSU SOĞUTMALI ELEKTRODOKSİJEN-YAKIT BRÜLÖRLERİHURDA ÖN ISITMA SİSTEMİTOZ TUTUCU SİSTEME.A.O. BİLGİSAYARLI KONTROL SİSTEMİHURDADAN ÇELİK ÜRETİMİHMS HURDASIKIYILMIŞ HURDADEMİR-ÇELİK HURDASININ ÖNEMİ VE ÜSTÜNLÜKLERİ Demir cevheri kaynaklarının sınırlı ve düşük kaliteli olması, kaliteli olması, Çevre kirliliğinin azaltılması, Enerji tasarrufu, Ekonomik kazanç, Stoklama ve nakliye kolaylığı, Yüksek ısı geçirgenliği, Daha az curuf ve refrakter problemi, Daha az curuf ve refrakter problemi, Artan metal tüketimine paralel olarak artan hurda potansiyeli.DEMİR-ÇELİK HURDASININ AKIM ŞEMASIHURDA KAYNAKLARI VE TÜRLERİ DÖNDÜ HURDA: Demir- Çelik fabrikasında sıvı çeliğin son ürüne dönüştürülmesi sırasında oluşan standart dışı üretim atıklarıdır. Demir- Çelik fabrikasında üretim atıklarıdır. Demir- Çelik fabrikasında değerlendirilir.Sürekli döküm ve haddeleme tekniği ve demir-çelik üretimindeki diğer gelişmeler, dönen hurda oranını azaltmıştır. İŞLEM HURDASI :Çeliği ara ürün olarak tüketen bir endüstride uygulanan presleme, kesim,talaşlı imalat v.b. işlem gereği oluşan atıklardır.Çelik tüketen endüstrilerde kaydedilen verimlilik artışı, işlem hurdası oranını kaydedilen verimlilik artışı, işlem hurdası oranını azaltmıştır. TOPLAMA(KARIŞIK, TİCARİ) HURDA: Kullanım ömrünü tamamlamış alet, vasıta v.b. maddelerin oluşturduğu hurda türüdür. Artan metal tüketimi toplama hurda oranını arttırmıştır.HURDA HAZIRLAMA Hurdanın demir oranın ve yoğunluğunun yükseltilmesi, yoğunluğunun yükseltilmesi, boyutlarının E.A.O.’da kullanabilecek homojen boyutlara getirilmesi boyutlara getirilmesi işlemidir.HURDA HAZIRLAMA İŞLEMLERİ Tasnif (Ayırma), Kesme, Paketleme (Presleme), Kıyma, Manyetik AyırmaPAKETLEMEPAKETLENMEMİŞ VE PAKETLENMİŞ HURDA KULLANIMININ KARŞILAŞTIRILMASIÇELİK MALİYET KALEMLERİ DAĞILIMIPAKETLEMENİN HURDA MALİYETİNE ETKİSİHURDA HAZIRLAMA TESİSİHURDA HAZIRLAMA TESİSİ TEKNİK ÖZELLİKLERİ