Yüksek fırın

Fırın Çeşitleri

Genellikle, **fırınlar** değerli mineralleri cevherlerden çıkarmak için kimyasal reaksiyonları kullanan dikey, kapalı, silindirik endüstriyel reaktörlerdir. Çelik endüstrisinde, esas olarak kok kömürü yakıt olarak kullanılarak demir cevherinden demir çıkaran devasa silindirik çelik kuleleri ifade eder. Demir ve bakır ile çinko gibi diğer metalleri çıkarmak için kullanılan fırınların tasarımı benzer olsa da, her metal için teknoloji ve yöntemler önemli ölçüde farklılık gösterir.

• Demir Fırını:

  Fırında geleneksel demir üretimi, demir cevheri, kok ve kireçtaşının erimiş demir ve cüruf üretmek için kullanıldığı karmaşık bir işlemdir. Modern fırınlar, 7 metre genişliğe ve 25 metre yüksekliğe kadar devasa reaktörlerdir. Her gün devasa miktarda döküm demir üretebilirler. Demir daha sonra çelik endüstrisinde veya dökümhanelerde döküm demir ürünler üretmek için kullanılır. Kok, fırının alt kısmında - yarış yolu - yakılır ve su ve silika ile reaksiyona girerek karbonat haline gelen sıcak gazlar, karbondioksit ve karbon monoksit üretir. Fırının alt bölümündeki yoğun ısı - yaklaşık 1300-1500 °C - demir cevherinin oksijen kaybetmesine ve domuz demiri olarak da adlandırılan erimiş demire dönüşmesine neden olur. Kireçtaşı, fosfor, kükürt, silika ve alümina gibi kirliliklerin çıkarılmasını sağlayan bir akı görevi görür, bunlar cüruf ile birleşir ve erimiş demirin yüzeyinde yüzer. Cüruf erimiş demirden daha hafiftir ve kolayca ayrılabilir. Kimyasal reaksiyonların devam etmesini ve kokun daha verimli bir şekilde yanmasını sağlamak için her dakika fırının altından yaklaşık 3000 ila 10000 metreküp sıcak hava enjekte edilir. Bu tekniğe "yukarıdan aşağıya ve yüksek hızlı hava yanması" denir.

• Bakır Fırını:

  Bakır endüstrisinde, fırın bakır sülfür cevherlerinden ve geri dönüşüm malzemelerinden bakır çıkarmak için kullanılır. İşlem, bakır cevherinin ezilmesi ve öğütülmesiyle başlar. Daha sonra cevher, bakır sülfür içeren bakır matı üretmek için doğal gaz veya kömür gibi akılar ve indirgeyici maddelerle birlikte bir eriticide ısıtılır. Bazı ülkelerde bakır çıkarmada fırınlar yerine elektrik ark fırınları tercih edilir. Bakır mat daha sonra bakır metal üretmek için dönüştürücülerde veya elektrik fırınlarında daha da rafine edilebilir ve bu da elektrik kabloları, sıhhi tesisat ve elektronik cihazlar dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılır. Bazı çalışmalara göre her ton birincil bakır üretimi için yaklaşık 1,5 ton CO2 salınımı gerçekleşir. Yakıtların daha verimli yanmasını ve yanma hızını artırmak için bakır fırınına her saat yaklaşık 4500 metreküp hava enjekte edilir.

• Çinko Fırını:

  Çinko üretiminde kullanılan mekanizma da demir veya bakırdan farklıdır. Çinko genellikle kurşun ve bakır gibi diğer metallerle birlikte sfalerit cevher yataklarında bulunur. Çinko fırınına ayrıca "retort" denir çünkü genellikle sfalerit olan çinko cevherini dikey silindirik bir cihazda çok yüksek sıcaklıklarda ısıtır. Cevher, oksijen ve kireç varlığında biyokömür, kömür veya doğal gaz formunda karbon kullanılarak indirgenir. Reaksiyon, soğutulup çinko oksit tozu olarak çökeltilen çinko dumanları üretir. Çinko üretimi, demir veya bakır üretiminden çok daha düşük bir karbon ayak izine sahiptir. Cevherden rafine edilen her ton çinko için sadece yaklaşık 0,57 ton CO2 üretilir. Ek olarak, kullanım ömrünü tamamlamış tüketici ürünlerinden çinko geri dönüştürülürken yaklaşık 4,5 ton CO2 salınımı gerçekleşir.

Fırın Özellikleri ve Bakımı

Özellikler

Fırının özellikleri, küçük ölçekli mi yoksa büyük ölçekli bir fırın mı olduğuna bağlı olarak değişir. Küçük ölçekli fırın yaklaşık 6-9m yüksekliğindedir. Öte yandan, büyük ölçekli fırınlar 140m kadar uzun olabilir. Fırının çapı da değişir. Daha küçük olanlar yaklaşık 5m çapa sahipken, daha büyük olanlar yaklaşık 10-3m çapa sahiptir.

Farklı olabilecek diğer özellikler arasında hacim ve üretim kapasitesi bulunur. Örneğin, 1000-1200 derece Santigrat sıcaklıkta çalışan küçük ölçekli bir fırın yılda 0,1-0,2 milyon ton demir üretebilir. 1.000 m3 hacimli daha büyük bir fırın, yılda 700.000 ton sıcak metal üretim kapasitesine sahiptir. Daha büyük olanları genellikle entegre çelik fabrikalarında kullanılır.

Bakım

Fırının iyi durumda kalması ve optimum şekilde çalışması için bakımı önemlidir. Doğru bakım uygulamalarına uyulması, onarımlardan kaynaklanan maliyetli arızaların önlenmesine yardımcı olabilir.

• Düzenli Muayeneler: Fırın operatörleri, olası sorunları erken aşamada tespit etmek için düzenli muayeneler yapmalıdır. Fırın astarına, birleşme noktasına, ekipmana ve yardımcı sistemlere daha yakından bakmalıdırlar.
• Astar Bakımı: Fırının, refrakterlerini ve metallerini koruyan bir astarı vardır. Astarın, muayenelerden sonraki durumuna bağlı olarak periyodik olarak değiştirilmesi gerekir.
• Soğutma Sistemi: Fırının soğutma sistemleri, sıcaklıkları optimum seviyelerde tutar. Herhangi bir sorun ortaya çıkarsa, hemen ele alınması gerekir. Soğutma kanallarında tıkanıklık veya sızıntı olmadığından emin olmak için düzenli muayeneler yapılmalıdır.
• Çevresel Kontroller: Emisyon kontrol sistemlerinin, fırının çevresel etkisini en aza indirmek için optimum şekilde çalışması gerekir. Operatörler, partikül kontrolü, gaz temizleme ve kükürt giderme sistemlerinin düzgün çalışmasını sağlamalıdır.
• Refrakter Yönetimi: Refrakter malzemeler, fırının aşırı ısısı nedeniyle zamanla aşınır. Operatörler, fırının durumunu izlemeli ve değiştirilmeleri gereken zaman geldiğinde yüksek kaliteli refrakter malzemeler temin etmelidirler.

Fırının Uygulama Senaryoları

Fırının birincil uygulama senaryosu, demir üretim endüstrileridir. Raporlara göre, dünyadaki dövülebilir demirin yaklaşık %70'i fırın işlemiyle üretiliyor. Karbon çelik gibi esas olarak demirli malzemeleri kullanan endüstriler genellikle fırınları kullanır.

Fırının bazı temel uygulama senaryoları şunlardır:

• Demir Ürünleri: Fırının birincil ürünü erimiş demirdir. Bu erimiş demir, genellikle otomobil, motor bloğu ve pişirme kapları yapmak için kullanılan döküm demir dahil olmak üzere çeşitli demir ürünleri üretmek için daha da işlenir.
• Çelik Üretimi: Fırından elde edilen erimiş demir genellikle çelik fabrikalarında çeliğe dönüştürülür. Üretilen çelik genellikle inşaat, otomotiv üretimi, altyapı geliştirme, ev aletleri ve dayanıklılık ve mukavemet gerektiren sayısız başka endüstri ve uygulamada kullanılır.
• Alaşım Üretimi: Fırın ayrıca alaşım metalleri üretmek için kullanılır. Fırında genellikle üretilen bazı alaşımlar arasında nikel, manganez, krom, vanadyum ve molibden bulunur. Bu alaşım metalleri genellikle çeliklere korozyon direnci, mukavemet ve tokluk gibi çeşitli özellikleri iyileştirmek için eklenir.
• Dökümhaneler: Dökümhaneler genellikle çok sayıda endüstride kullanılan çok çeşitli ürün ve bileşenleri üretmek için fırınlardan döküm demir kullanırlar. Bunlardan bazıları otomotiv, havacılık, makine ve inşaattır. Endüstriler, motor bloğu, boru sistemleri, yapısal bileşenler ve daha fazlasını oluşturmak için dökümhaneleri kullanırlar.

Fırın Nasıl Seçilir?

Demir **fırın** alıcıları için nihai bir seçim yaparken göz önünde bulundurulması gereken birçok faktör vardır. Bunlardan bazıları şunlardır:

• Üretim Kapasitesi: Tüm tesisin ihtiyaç duyduğu demir miktarını göz önünde bulundurun ve uygun kapasiteli bir fırın seçin.
• Enerji Verimliliği: Çalışma sırasında yüksek enerji ihtiyacı nedeniyle, yakıt/kok kullanımı verimliliğini artıran ve ısı kaybını azaltan bir fırın seçin.
• Çevresel Uyumluluk: Fırının CO2, SO2, NOx ve partikül madde için emisyon limitleri gibi ilgili çevresel düzenlemelere uygun olduğundan emin olun.
• Esnek Hammadde Kullanımı: Daha esnek ve maliyet etkin bir çalışma sağlamak için çeşitli demir cevheri, kok ve diğer hammaddeleri kullanabilen bir fırın seçin.
• Gelişmiş Teknoloji: Verimliliği artırmak ve işletme maliyetlerini azaltmak için patlama soğutma, oksijen zenginleştirme veya fırın içi işleme gibi gelişmiş teknolojiler kullanan bir fırın düşünün.
• Otomasyon ve Kontrol Sistemleri: Verimli çalışma, eritme işleminin optimum kontrolü ve gerçek zamanlı izleme ve optimizasyon için modern otomasyon ve kontrol sistemlerine sahip bir fırın seçin.
• Güvenlik Özellikleri: Personel ve ekipmanın güvenliğini sağlamak için patlamaya dayanıklı, gaz tespit sistemleri ve acil durdurma sistemleri gibi uygun güvenlik özelliklerine sahip olduğundan emin olun.
• Bakım ve Servis Desteği: Gerektiğinde zamanında yardım ve yedek parça temini sağlamak için fırının bakım ve destek hizmetlerinin olup olmadığını göz önünde bulundurun.
• Maliyet: Son olarak, fırının ilk yatırım maliyetini ve kullanım ömrü boyunca işletme maliyetlerini göz önünde bulundurarak yatırımın genel maliyet etkinliğini değerlendirin.

Fırın SSS

S1: Neden fırına deniyor?

C1: Fırının adı, demir cevherinin işlenme biçimine dayanmaktadır. Kokun yanmasını uyarmak için fırına hava üflenir veya pompalanır.

S2: Fırında hangi malzemeler geri dönüştürülebilir?

C2: Domuz demiri üretmenin yanı sıra fırın, inşaat sektöründe, özellikle de inşaat, çimento ve beton endüstrilerinde büyük ölçekte geri dönüştürülebilen fırın cürufu gibi yan ürünler de üretir.

S3: Fırın ile kupol fırının farkı nedir?

C3: Fırın, daha sonra çelik üretmek için kullanılan döküm demir üretmek için kullanılır. Öte yandan, kupol fırın doğrudan döküm demir üretmek için kullanılır.