Technologie PERED pour la production directe de fer réduit

Technologie PERED pour la production directe de fer réduit

La technologie PERED est également connue sous le nom de technologie "Persian Reduction". Il s'agit de la technologie de réduction directe inventée et brevetée par "Mines and Metals Engineering GmbH" en 2007. Le procédé de réduction directe PERED convertit les oxydes de fer, sous forme de boulettes ou de minerai en morceaux, en un produit hautement réduit adapté à la fabrication de l'acier. La réduction de l'oxyde de fer s'effectue sans sa fusion à l'aide de gaz réducteurs à l'état solide dans un four vertical à cuve. Cette technologie améliore le processus de réduction directe pour la production de fer à réduction directe (DRI).

Le processus est un processus de réduction directe à base de gaz qui a été développé par une équipe de spécialistes ayant de l'expérience dans différents domaines du processus de réduction directe pour garantir que tous les flux des différents processus sont pris en compte dans le processus principal pour obtenir des résultats optimaux et efficaces. . Le gaz le plus couramment utilisé pour la réduction est le gaz naturel reformé, bien que d'autres gaz tels que le gaz Corex et le gaz de four à coke, etc. puissent également être utilisés. La technologie PERED réduit les coûts d'investissement, la consommation d'eau, les coûts de maintenance et la consommation d'énergie.

Dans PERED, le processus de réduction se déroule à une température moindre grâce aux méthodes de refroidissement améliorées et à la réduction des émissions de gaz polluants. Avec moins de chaleur, des gaz réducteurs plus homogènes, une alimentation en granulés plus contrôlable et l'utilisation de compresseurs centrifuges, PERED nécessite moins d'eau, d'électricité et de gaz pour fonctionner, ainsi que moins de dépenses d'exploitation et de maintenance.

La production des usines de réduction directe PERED peut prendre la forme (i) de fer réduit directement à froid (CDRI), de fer briqueté à chaud (HBI), d'une combinaison de CDRI/HBI, de HBI/fer réduit directement à chaud (HDRI) et de CDRI/ HDRI.

La technologie PERED est une technologie économe en énergie améliorée et économise donc de l'énergie et des ressources. Il utilise de manière optimale l'énergie et les matières premières, ce qui entraîne une réduction des coûts de production avec l'avantage supplémentaire d'être plus respectueux de l'environnement par rapport aux autres procédés de réduction directe à base de gaz. La technologie offre également une flexibilité accrue pendant le fonctionnement. Il a été créé pour avoir une flexibilité en ce qui concerne l'utilisation d'une grande variété de matières premières (telles que les minerais à haute teneur en soufre) et de sources d'énergie. Le procédé peut utiliser jusqu'à 50 % de minerai de fer sous forme de morceaux. Le processus fonctionne à une pression plus élevée éprouvée. Le gaz de procédé sec utilisé dans le procédé entraîne un débit de gaz plus élevé avec le même système, ce qui à son tour augmente la production ou, pour une même production, réduit la consommation d'énergie.

La première usine de réduction directe basée sur la technologie PERED avec une capacité nominale de 0,8 million de tonnes par an (Mtpa) a démarré en juin 2017 dans la ville de Shadegan, province du Khouzestan en Iran. L'usine DRI a démarré sans aucun problème. Le produit de cette usine avait une métallisation de plus de 93 % et une teneur en carbone de plus de 1,5 %. La capacité de l'usine de 75 tonnes par heure (tph) a été atteinte le premier jour avec de bons chiffres de consommation pour les services publics. La capacité prévue de l'usine a également été atteinte en peu de temps. La deuxième usine PERED DRI d'une capacité de 0,8 Mtpa a été mise en service en octobre 2017 au complexe sidérurgique de Mianeh dans la province de l'est de l'Azerbaïdjan en Iran (Fig 1). Deux autres usines PERED de 0,8 Mtpa chacune et une usine de 0,3 Mtpa sont en construction. L'usine de 0,3 Mtpa en République populaire de Chine utilise du gaz de four à coke.

Fig 1 Usine PERED DRI au complexe sidérurgique de Mianeh dans la province de l'est de l'Azerbaïdjan, Iran

Le procédé PERED consiste en plusieurs améliorations par rapport aux technologies existantes de réduction directe à base de gaz. Les caractéristiques les plus remarquables du processus de réduction PERED sont présentées ci-dessous.

• Le procédé PERED est un procédé continu qui utilise un flux ininterrompu de gaz réducteurs pour l'élimination de l'oxygène (O2) du matériau d'alimentation en oxyde de fer et également pour la carburation du produit DRI.
• La consommation de combustible est minimisée par le recyclage du gaz de gueulard du four à cuve verticale dans le procédé.
• Le système de reformage de gaz est spécialement conçu pour l'utilisation du dioxyde de carbone (CO2) produit lors de la réduction des oxydes de fer dans le four à cuve verticale. Le système est conçu pour la conversion catalytique du gaz naturel sans formation de suie. Cela élimine la nécessité d'une source externe d'O2 pour l'oxydation partielle du méthane (CH4).
• Le processus est conçu pour obtenir une récupération de chaleur maximale en préchauffant l'air principal, le gaz naturel et le gaz d'alimentation.

Dans le procédé PERED, l'innovation et la révision des principaux équipements commencent dès le four vertical à cuve. Le four à cuve est unique en son genre et est conçu pour avoir des schémas améliorés des flux solides et gazeux afin d'améliorer les réactions qui se déroulent à l'intérieur du four. Cela se traduit par un volume plus élevé de zone de réduction résultant en un taux de production plus élevé. Le four a une double injection de gaz réducteur qui améliore la distribution du gaz à l'intérieur du four. L'alimentation et la distribution de la charge de minerai dans le four sont améliorées pour obtenir les meilleurs résultats. La distribution de la charge de minerai à l'intérieur du four est améliorée grâce à l'introduction du tuyau d'alimentation nouvellement inventé.

Il existe plusieurs caractéristiques spéciales à l'intérieur du four à cuve. Dans la zone supérieure qui est également la zone de réduction, les particularités comprennent (i) l'alimentation et la distribution d'oxyde par des conduites d'alimentation spéciales, (ii) l'optimisation du rapport hauteur sur diamètre pour améliorer l'utilisation du four, et (iii) l'optimisation de les réactions de réduction; Fe (oxyde)+CO=Fe (métal)+CO2 et Fe (oxyde)+H2=Fe (métal)+H2O

Les réactions de réduction sont optimisées dans la zone de réduction du four car (i) il n'y a pas d'équipement dans la zone de réduction du four, (ii) il y a une réduction de la génération de fines en raison de l'amélioration de la répartition des matériaux à l'intérieur du four grâce à des conduites d'alimentation spéciales , (iii) optimisation du volume de réduction effectif à l'intérieur du four, (iv) conception de la zone de réduction pour éliminer une éventuelle pollution due aux fuites de gaz, et (v) conception du four spécialement pour réduire les coûts d'investissement et de maintenance. Les caractéristiques de conception spéciales de la zone de réduction du four comprennent (i) une conception à double prélèvement de gaz supérieur à partir de l'extrémité bombée supérieure, (ii) un profil de température de charge amélioré pour assurer une qualité de produit uniforme, (iii) une réduction du transfert du fer fines de minerai/granulés pour améliorer la durée de vie du réfractaire au niveau du conduit de gaz supérieur, (iv) optimisation de la taille du four pour avoir le volume de zone de réduction nécessaire, et (v) température plus basse des gaz de dégagement en raison d'une efficacité améliorée afin d'avoir une charge plus faible sur les épurateurs. Les caractéristiques de conception de la zone de réduction fournissent également (i) une double injection de gaz réducteur, (ii) une conception d'orifice d'agitation rectangulaire pour une injection de gaz améliorée et une meilleure maintenabilité, (iii) une construction réfractaire conique pour prendre en charge le gonflement du DRI, (iv) flexibilité pour avoir différentes températures et compositions de gaz en raison de l'injection d'oxygène, (v) une meilleure utilisation du gaz agité, (vi) une meilleure distribution du gaz à l'intérieur du four, (vii) une température de lit uniforme dans tout le four, (vii) l'élimination de la possibilité de regroupement à l'intérieur du four, (vii) flexibilité pour utiliser des morceaux de minerai de fer, et (viii) amélioration de la productivité et de la qualité du produit.

Il y a également un reformage in situ du gaz qui se déroule à l'intérieur du four vertical à cuve. Le gaz d'agitation chaud contient un certain pourcentage de CH4, CO2 et H2O. Ce gaz, lorsqu'il entre en contact avec le fer métallique (le fer métallique agit comme un catalyseur), génère un gaz réducteur supplémentaire à l'intérieur du four à cuve. Les réactions de reformage in situ sont indiquées ci-dessous.

CH4+H2O=CO+3H2 dH>0

CH4+CO2=2CO+2H2 dH>0

D'un côté, la réaction de reformage endothermique in situ nécessite une température de gaz plus élevée, tandis que de l'autre côté, la dégradation des boulettes/morceaux de minerai de fer, la génération de fines et l'agrégation se produisent lorsque les températures sont élevées. La conception du four à cuve PERED est dotée d'un double orifice d'agitation pour optimiser la quantité de CH4 dans le gaz d'agitation nécessaire au contrôle de la température du lit.

Les caractéristiques particulières du reformeur de gaz utilisé dans le procédé PERED sont les suivantes.

• Le gaz naturel est préchauffé dans l'échangeur de récupération des fumées du reformeur
• Le système de récupération récupère la chaleur du gaz de la cheminée du reformeur
• Le reformeur est un reformeur à plusieurs baies avec des tubes de catalyseur. Il utilise des tubes de reformeur de 250 mm de diamètre et est conçu pour avoir moins d'encombrement
• Le catalyseur « Performex » a été développé spécialement pour le processus

La zone de refroidissement du four vertical à cuve comporte des alimentateurs de charge rotatifs à 360 degrés. La conception de pointe des alimentateurs offre une performance meilleure et uniforme de la zone de refroidissement. La charge est alimentée dans la zone de refroidissement avec quatre arbres rotatifs contrôlés indépendamment. Puisqu'il s'agit d'une zone froide, il n'y a pas de gaine d'eau. Si un groupe est formé, celui-ci est délogé par la rotation inverse et le contrôle de la vitesse. Le gaz de refroidissement vers la zone de refroidissement est injecté depuis l'extérieur du collecteur et le gaz de refroidissement chaud est collecté uniformément par des prélèvements façonnés. De plus, il n'y a aucune chance de défaillance dans le collecteur puisqu'il n'y a pas de réfractaire dans le collecteur. De plus, le système de refroidissement est conçu pour éliminer les particules dans l'épurateur. Le gaz est comprimé et acheminé vers la zone de sortie du produit en bas du four vertical.

Les spécifications typiques d'une usine PERED de 0,8 Mtpa ainsi que les chiffres de consommation sont donnés à l'onglet 1

Caractéristiques utiles du processus de réduction PERED

Voici les caractéristiques utiles d'une usine de réduction directe PERED.

• Procédé éprouvé avec exploitation réussie d'une usine commerciale
• Faible coût d'investissement spécifique de l'usine
• Faible consommation spécifique d'énergie entraînant une réduction des coûts énergétiques
• Faible coût d'exploitation de l'usine
• Faible consommation spécifique d'eau
• Faible niveau de pollution de l'environnement
• Plusieurs options de produits disponibles, dont CDRI, HDRI et HBI
• Le processus est flexible en ce qui concerne l'utilisation d'oxyde de fer. Il peut utiliser jusqu'à 50 % de morceaux de minerai de fer
• Il existe une flexibilité dans le procédé pour l'utilisation de minerais à haute teneur en soufre
• La disponibilité de la conception existe pour les usines d'une capacité supérieure à 1 Mtpa






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