طرح تولید کک متالورژی

کک متالورژی محصول کربن تصفیه شده می باشد که از نوع خاصی از ذغال سنگ ساخته شده است. با استفاده از درجه حرارت بسیار بالا، زغال سنگ می تواند در کک تصفیه شود، که در فرآیندهای ساخت آهن و فولاد استفاده می شود. یکی از مهم ترین مراحل در فرآیند تولید کک، انتخاب ذغال مناسب برای استفاده به عنوان ماده اولیه است.
کک متالورژیک شده دارای یک ساختار نوری یا ریز ساختار نوری است که از کربن نا همسان گرد به شکل موزائیک و نا همسان گردی از نوع جریان و هم چنین کربن ایزوتروپیک یا بی اثر تشکیل شده است. کربن نا همسان گرد از طریق واسطه های کریستال های مایع نماتیک و مزوفاز تشکیل می شود. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ذغال سنگ در نهایت سیالیت سیستم کربن سازی را کنترل می کند و این به نوبه خود در کنترل اندازه و شکل ناهمسانگردی حاصل در کک اهمیت دارد. هر جزء از بافت نوری به عملکرد کک کمک می کند. واحدهای موزائیک به صورت تصادفی متصل به قطر 1 تا 10 ، از مقاومت در برابر انتشار و شکستگی نسبت به کربن ایزوتروپیک یا کربن نا همسان گرد از نوع جریان مقاومت دارند. کربن نا همسان گرد نسبت به کربن ایزوتروپیک نسبت به گاز زدایی مقاوم تر است و این عامل در بحث از بین رفتن محلول در کوره انفجار مرتبط است. واحد های موزائیک کربن نا همسان گرد، در مورد گاز زدایی، شکاف هایی را ایجاد نمی کنند که در نا همسان گردی از نوع جریان رخ می دهد و از این رو می توان مقاومت کک را نسبتاً حفظ کرد. موزاییک ها که بخش عمده ای از بافت نوری کک متالورژی را تشکیل می دهند نسبت به نا همسان گردی از نوع جریان نسبت به حمله قلیایی مقاوم تر هستند.
کک متالورژی مانند نوشابه به نظر می رسد، اما این را هم باید بدانید که دقیقا به آن شبیه نیست. کک نیز محصول کربن تصفیه شده می باشد که از نوع خاصی از زغال سنگ ساخته شده است. با استفاده از درجه حرارت بسیار بالا، زغال سنگ می تواند در کک تصفیه شود، که در فرآیندهای ساخت آهن و فولاد استفاده می شود. یکی از مهم ترین مراحل در فرآیند تولید کک، انتخاب ذغال مناسب برای استفاده به عنوان ماده اولیه است.

آنالیز کک متالورژی

کک با گرم کردن ذغال سنگ متالورژی تا حدود 2000 درجه فارنهایت ایجاد می شود. طبق اعلام انجمن جهانی ذغال سنگ، روند کک سازی حدود 12 تا 36 ساعت در فر طول می کشد. پس از بیرون آمدن از فر، کک با آب یا هوا خنک می شود تا قبل از اینکه در انبار قرار گیرد یا مستقیماً در کوره انفجار قرار داده شود. طبق اعلام اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، محصول نهایی تقریباً دو سوم وزن مواد اولیه را دارا است.

عوامل مؤثر بر کیفیت کک متالورژی

کک با کیفیت بالا معمولاً از ذغال سنگ با کیفیت بالا ساخته می شود. سازندگان کک معمولاً از ترکیب ذغال سنگ برای بهبود کیفیت کک تولید شده استفاده می کنند. یک ذغال سنگ با کیفیت نباید فشار زیادی به دیواره کوره وارد کند و باید به اندازه کافی کوچک شود تا امکان خارج کردن آسان از فر کک صورت فراهم شود. به گفته انستیتوی آهن و فولاد آمریکا، خواص کک و عملکرد آن در فرآیند تحت تأثیر میزان رطوبت، تراکم، هوازدگی ذغال سنگ و چندین عامل دیگر است.

موارد مصرف کک متالورژی

درباره کاربرد کک متالورژی باید گفت که عمدتاً در ساخت آهن مورد استفاده قرار می گیرد که به نوبه خود به عنوان ماده اصلی فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. انجمن جهانی ذغال سنگ روند ساخت آهن را به شرح زیر تشریح می کند. طی یک روش معمول ساخت آهن، سنگ آهن، کک و مقادیر کمی از مواد معدنی مورد استفاده برای جمع آوری نا خالصی ها در کوره انفجار قرار می گیرند. هوای بیش از حد گرم شده در داخل کوره دمیده می شود و باعث می شود کک بسوزد. این سوختن باعث تولید مونوکسید کربن می شود، که با سنگ آهن واکنش نشان می دهد و حرارت را برای ذوب آهن گرم فراهم می کند. شیر در کف کوره اجازه می دهد تا آهن مذاب و همچنین نا خالصی ها از داخل کوره بیرون بیایند.

ساختار و قدرت کک متالورژی

این مطالعه با هدف بررسی رابطه بین استحکام کششی کک متالورژیک شده و ترکیب بافتی ماتریس کربن و ساختار متخلخل کک و همچنین ارزیابی بیشتر استفاده از این ویژگی های ساختاری به عنوان پایه روش های پیش بینی مقاومت کک انجام شد. چهل و چهار کک مورد بررسی در یک کوره کوچک از ذغال سنگ مخلوط شده بر اساس شش ذغال سنگ متفاوت در درجه مختلف تولید شد. ترکیب بافت آن ها توسط میکروسکوپ نوری قطب شده مورد بررسی قرار گرفت، در حالی که پارامتر های ساختاری منافذ با تجزیه و تحلیل تصویر رایانه ای متصل به میکروسکوپ نوری منعکس شده اندازه گیری شدند. استحکام کششی کک متالورژی می تواند به داده های بافتی با دقت و با استفاده از چندین رابطه مرتبط باشد، که برخی از آن ها براساس مدلی برای عدم کشش کک ساخته شده اند. روابط بین استحکام کششی و پارامترهای خاکی منافذ کمتر موفقیت آمیز بود که این مورد احتمالاً به دلیل مشکلات مرتبط با سیستم اندازه گیری مورد استفاده بوده است. روابط غیر هم سو نیز با ترکیبی از داده های ساختاری و بافت منافذ ایجاد و مورد بررسی قرار گرفت. به این ترتیب نشان داده شد که روابط بین استحکام کششی و محاسبه داده های بافت محاسبه شده مبنای روش پیش بینی مقاومت کک بوده است. هم چنین، مقاومت کششی را می توان از ترکیب مخلوط و استحکام کششی کک تولید شده از کک کامپوننت محاسبه کرد. از هر کدام از این دو روش می توان بهره گرفت چون که هر کدام از این دو روش در موقعیت های مختلف دارای ارزش زیادی هستند.

کک متالورژی در فولاد سازی

کوره های اصلی اکسیژن (BOF) که 70 درصد از تولید فولاد را در سراسر جهان تشکیل می دهند، به سنگ آهن، کک متالورژی و شار به عنوان مواد خوراکی در تولید فولاد نیاز دارند.
پس از تغذیه کوره انفجار با این مواد، هوای گرم درون آن مخلوط می شود. هوا باعث سوزاندن کک متالورژی می شود و دما را تا 1700 درجه سانتیگراد بالا می برد که نا خالصی ها را اکسید می کند. این فرآیند 90٪ کربن را کاهش می دهد و باعث می شود آهن مذاب به عنوان فلز داغ شناخته شود.
سپس فلز گرم از کوره انفجار تخلیه شده و به BOF ارسال می شود که در آن فولاد قراضه و سنگ آهک اضافه شده است تا فولاد جدیدی بسازد . عناصر دیگری مانند مولیبدن ، کروم یا وانادیوم می توانند برای تولید درجه های مختلفی از فولاد اضافه شوند. به طور متوسط حدود 630 کیلوگرم کک متالورژی برای تولید 1 تن فولاد مورد نیاز است.
راندمان تولید در فرآیند انفجار کوره به کیفیت مواد اولیه مورد استفاده بستگی دارد. کوره انفجار که از کک با کیفیت بالا تغذیه می شود، به کک و شار کمتری نیاز دارد، هزینه های تولید را کاهش داده و فلز گرم بیشتری به همراه خواهد داشت.

خواص شیمیایی کک متالورژی

مهم ترین خاصیت شیمیایی رطوبت، کربن ثابت، خاکستر، گوگرد، فسفر و قلیا ها است. کربن ثابت بخش سوخت کک متالورژی است. هر چه کربن ثابت بالاتر باشد، ارزش حرارتی کک نیز بیشتر می شود. اجزای دیگر مانند رطوبت ، خاکستر، گوگرد، فسفر و قلیا ها نا مطلوب هستند زیرا تأثیرات نا مطلوبی بر روی نیاز های انرژی، عملکرد کوره انفجار، کیفیت فلز داغ و یا آستر نسوز دارند. درصد خاکستر و گوگرد موجود در کک متالورژیک شده به طور خطی به ذغال سنگ مورد استفاده برای تولید بستگی دارد.

مشخصات فیزیکی کک متالورژی

منظور از این مشخصات فیزیکی کک، اندازه گیری خصوصیات فیزیکی در تعیین رفتار کک در داخل و در خارج از کوره انفجار می باشد . خصوصیات فیزیکی لازم کک در زیر آورده شده است.

اندازه متوسط کک متالورژی

این اندازه میانگین حسابی کک است که با اندازه گیری کردن اندازه ی کک بر روی یک صفحه مشخص از صفحه نمایش تعیین می شود. به طور معمول هرچه اندازه کک بزرگتر باشد بهتر است . توزیع اندازه باریک کک نیز مطلوب است.

شاخص واکنش پذیری کک متالورژی (CRI)

آن را با آزمایش آزمایشگاهی که برای شبیه سازی از دست دادن کک از طریق واکنش در جو کاهش می یابد اندازه گیری می کنند، زیرا کک راه خود را به سمت پایین کوره انفجار ادامه می دهد. کک تا 950 درجه سانتیگراد در یک فضای بی اثر گرم می شود و در آن درجه حرارت در جو CO2 نگهداری می شود. کک در زیر جو بی اثر خنک می شود و کاهش وزن که به صورت درصد بیان می شود، مقدار CRI کک متالورژی است. CRI توانایی کک در مقاومت در برابر شکستگی در دمای اتاق را اندازه گیری می کند و بازتاب رفتار کک در خارج از کوره انفجار و در قسمت بالای کوره انفجار است.

استحکام کک متالورژی پس از واکنش (CSR)

این نشانگر قدرت کک پس از قرار گرفتن در معرض کاهش جو کوره انفجار است. کک، پس از قرار گرفتن در معرض دمای بالا و جو CO2 از آزمایش واکنش کک، برای تعیین CSR در معرض آزمایش غلتک قرار می گیرد. CSR پتانسیل کک را برای شکسته شدن در اندازه کوچکتر در محیط CO / CO2 با درجه حرارت بالا که در طول دو سوم پایین کوره انفجار وجود دارد، اندازه گیری می کند.

تست درام کک متالورژی

این آزمایش براساس استاندارد ژاپنی JIS K2151 انجام شده است . یک نمونه آزمایشی 10 کیلوگرمی از کک سوراخ به اندازه 50 میلی متر مربع در طبل ماساژ مشخص قرار داده شده و برای 30 چرخش، حذف، نمایش و جایگزینی در طبل چرخانده شده و در معرض یک تحول بیشتر 150 چرخشی قرار می گیرد. درام حاوی آسانسور هایی است که کک متالورژیک شده را بالا می برد و به آن اجازه می دهد سقوط کند به طوری که به دیواره های طبل تعداد زیادی ضربه وارد می کند. شاخص های گزارش شده درصد مواد باقیمانده از سوراخ 15 میلی متر مربع پس از 30 چرخش و به همان اندازه پس از 150 چرخش بعد از تحول آن است. هرچه مقدار کک متالورژی بزرگتر باشد، ارزش آن بالاتر است.

تست ASTM کک متالورژی

در این آزمون یک نمونه آزمایشی 10 کیلوگرمی از کک سوراخ 75 میلی متر مربع به اضافه کک سوراخ 50 میلی متر در یک درام مخصوص لوله کشی قرار داده شده و برای 1400 چرخش آماده می شود. این آزمایش بر اساس استاندارد آمریکایی ASTM انجام شده است. ثبات کک به عنوان درصد کک پس از 1400 چرخش تحولی و سختی به عنوان درصد کک به اضافه 6.3 میلی متر مربع پس از 1400 چرخش تحولی گزارش شده است. مقادیر بالاتر از این شاخص ها نشانگر قدرت کک متالورژی است.

آزمون ترکیبی نیمی از میکرو / ایرسید کک متالورژی

در این آزمون یک نمونه آزمایشی از کک متالورژیک شده سوراخ گرد با 25 میلی متر در طبل منگنه مشخص قرار داده شده و برای 100 چرخش آماده می شود. کک در طبل برداشته شده، نمایش داده می شود و سپس جایگزین می شود و 400 بار دیگر مورد چرخش قرار می گیرد.

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید کک متالورژی

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد آیسیک کک متالورژی به شرح جدول ذیل می باشد

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید کک متالورژی

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد تعرفه گمرکی کک متالورژی به شرح جدول ذیل می باشد

ساخت کک متالورژی

ساخت کک متالورژی در واقع کربن سازی ذغال سنگ در دما های بالا است. تولید به طور معمول در یک باتری کک متالورژیک شده واقع در نزدیکی یک کارخانه فولادی یک پارچه صورت می گیرد. در باتری ، اجاق های کک متالورژی در ردیف ها انباشته می شوند. ذغال سنگ را درون فر ها بار می گذارند و در صورت عدم وجود اکسیژن تا دمای حدود 1100 درجه سانتیگراد ( 2000 درجه فارنهایت ) گرم می شوند.
البته این نکته را هم لازم است بدانید که بدون وجود اکسیژن ، زغال سنگ نمی سوزد و شروع به ذوب شدن می کند. درجه حرارت بالا نا خالصی های ناخواسته مانند هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد را بی ثبات می کند. این گازهای خروجی یا می توانند که به عنوان فرآورده های جانبی جمع آوری و بازیابی شوند یا به عنوان منبع گرما سوخته شوند.
پس از خنک شدن، کک به عنوان توده های متخلخل و کریستالی متخلخل به اندازه کافی بزرگ می شود که توسط کوره های انفجار مورد استفاده قرار می گیرد. کل فرآیند می تواند بین 12 تا 36 ساعت به طول بیانجامد.
خواص ذاتی در ذغال سنگ ورودی اولیه نیز به شدت بر روی کیفیت نهایی کک متالورژیک شده تولید شده تأثیر می گذارد. عدم تأمین اعتبار مناسب از واحد های ذغال سنگی جداگانه به این معنی است که کک سازان امروزه اغلب از مخلوط های حداکثر 20 ذغال سنگ مختلف استفاده می کنند تا به فولاد سازان محصولی سازگار را ارائه دهند.
تقریباً یک و نیم تن ذغال سنگ متالورژی برای تولید 1 تن کک متالورژی ( 1000 كیلوگرم کک متالورژی ) مورد نیاز است.
زغال سنگ در کک متالوژی به سه دسته تقسیم می شود:
زغال سنگ کک سخت
زغال سنگ کک نیمه نرم
زغال سنگ خام
زغال سنگ کک سخت نبست به کک نیمه نرم از ویژگی های بهتر برخوردار است و به آنها امکان می دهد ، قیمت بالاتری را به دست آورند .

تقاضای بازار (مشتریان)

کک یکی از مواد اولیه اصلی در تولید فولاد است که مصرف آن به ازای تولید هر تن فولاد 580 کیلوگرم است. در استان خراسان رضوی، فولاد خراسان به تنهایی سالانه 30 هزارتن کک مصرف میکند که با توسعه و بهره برداری صنایع فولادی دیگر نظیر فولاد سبزوار و
فولاد کاشمر قطعا این نیاز افزایش خواهدیافت. علاوه بر صنعت فولاد، واحدهای تولید فروآلیاژ استان نیز به کک نیاز دارند. ضمن این که کک در تولید الکترود گرافیتی نیز نقش اساسی دارد. به این نیاز باید تقاضای کارخانجات قند و شکر را نیز افزود. در حال حاضر
بخشی از کک مورد نیاز استان از طریق واردات تامین میشودکه قیمت هر تن کک وارداتی در حدود 250 دلار است. بخش دیگر این نیاز نیز از ذوب آهن اصفهان خریداری میشود.
قیمت هر تن کک در بازار داخل حدود یک میلیون و 700 هزار تومان است. این در حالی است که بر اساس برآورده ای انجام شده، هزینه تمام شده تولید هر تن کک در صورت در اختیار داشتن دستگاه های مناسب و روش کک پزی مدرن، حدود 600 هزار تومان است.

عرضه بازار (رقبا)

80 درصد ذغال سنگ استان خراسان رضوی، از نوع زغال سنگ کک شو است. مهمترین معدن زغال سنگ استان، معدن آقدربند سرخس با ذخیره 330 هزار تنی است. واحد کک پزی این معدن در حال حاضر سالانه تنها 6 هزار تن کک تولید میکند. در منطقه صالح
آباد معادن دیگری نیز وجود دارد که معدن ذغالسنگ کیمیا کک شو و گل بانو به ترتیب با ذخیره 132 و 58 هزارتن مهمترین آنها هستند اما ذغال سنگ این معادن به صورت خام فروخته شده و به کک تبدیل نمیشود. از این رو با توجه به نیاز بالای استان به کک، ایجاد
واحد کک پزی برای تبدیل ذغالسنگ این معادن به کک متالورژی میتواند ضمن تأمین نیاز صنایع فولاد، از تقاضای زیادی برخوردار باشد.

پیش بینی رشد آتی بازار

بر مبنای سند راهبردی وزارت صنعت، معدن و تجارت و چشم انداز صنعت فولاد، ایران باید در افق 1404 به جایگاه هفتم دنیا با تولید سالیانه 55 میلیون تن فولاد خام دست یابد.
این به معنای توسعه بیشتر واحدهای تولید فولاد، واحدهای تولید فروآلیاژ و البته نیاز هرچه بیشتر به الکترود گرافیتی است. با توجه به نقش محوری کک در این صنعت، انتظار بر این است که در سالهای آتی تقاضای آن رشد چشمگیری داشته باشد.

اهمیت تولید این محصول

اگرچه 80 درصد ذغال سنگ استان، ذغال سنگ متالورژی است، بخش عمده آن بدون فرآوری و به صورت خام فروخته میشود. در حالی که استان خراسان یکی از قطب های صنعت فولاد کشور است. این پروژه قادر خواهد بود کک مورد نیاز صنعت فولاد استان را
با قیمتی کمتر از قیمت وارداتی تأمین نماید

وضعیت واحد های فعال تولید کک متالورژی

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید کک متالورژی در کشور به تفکیک استان آمده است .

جدول واحد های فعال تولید کک متالورژی

در جدول زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید کک متالورژی در کشور به تفکیک استان آمده است .

پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح تولید کک متالورژی

ظرفیت تولید سالیانه: 320000 تن
نرخ برابری دلار: 26000 تومان
مساحت زمین موردنیاز: 20000 مترمربع
زیربنای کل: 7000 مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز: 90 نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت: 45 میلیارد تومان (بدون احتساب هزینه زمین)
ارزش ماشين آلات و تجهيزات: 24 میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی در سال مبنا: 36 درصد

درصورت تمايل به اين مطلب امتياز دهيد: