شبيه سازي عددي واكنشهاي احيايي گندله سنگ آهن گل گهر سيرجان به منظور تعيين ميزان تشكيل كربن در آهن اسفنجي توليدي

Numerical Simulation of Reduction Reactions of Gol-e-Gohar Iron Ore Pellets To Investigate Total Carbon Formation In Sponge Iron

در اين پژوهش از يك راكتور كه داراي مناطق فشار ثابت و خنك سازي بود استفاده شد. گندله هاي توليدي كارخانه گندله سازي شركت سنگ آهن گل گهر سيرجان مورد آزمايش قرار گرفت . معادلات انتقال جرم و انتقال حرارت فرموله و شبيه سازي شد. دما و غلظت گازهاي احيايي و خنك كننده و همچنين فاز جامد مشخص شدند. پروفيل دمايي براي منطقه فشار ثابت 890-600 درجه سانتيگراد و دماي منطقه خنك سازي 866-460 درجه سانتيگراد شبيه سازي شد. نتايج شبيه سازي همگرايي قابل قبولي با اعداد به دست آمده درمقياس كارخانه اي و صنعتي داشت. كل كربن توليد شده در منطقه فشار ثابت فقط 30% كل كربن بوجود آمده در آهن اسفنجي توليدي بود. تشكيل Fe3C در منطقه فشار ثابت درجه فلز شوندگي را تا 0/58% كاهش مي دهد در حاليكه د رجه فلز شوندگي د رمنطقه خنك كننده 1/14% مي باشد. مدل به كارگرفته شده در اين پژوهش ، مدل مناسبي براي محاسبه كربن كل(كاربيد آهن و كربن آزاد) تشكيل شده د رنواحي فشار ثابت و خنك سازي مي باشد. اين مدل شامل معادلات سينتيكي شكل گيري Fe3C ، شكست متان و تجزيه Fe3C و تغيير واكنش اب و گاز مي باشد.

Isobaric and cooling zone of iron ore reactor have been simulated. In this paper, heat and mass transfer equation are formulated to perform the temperature and concentration of gas and solid phase respectively. Temperature profile for isobaric zone is simulated on the range temperature of 600-890°C while cooling zone is simulated on the range temperature of 460-866°C. The simulation results have a good agreement with the plant data. Total carbon formation in the isobaric zone is only 30% of total carbon contained in the sponge iron product. The formation of Fe3C in isobaric zone reduces metallization degree up to 0.58% whereas reduction of metallization degree in cooling zone up to 1.139%. The decreasing of sponge iron temperature in the isobaric and cooling zone is around 27°C and 327°C respectively. Modeling of iron ore reactor isobaric and cooling zone is studied in this paper. This model is useful for investigating total carbon (iron carbide and free carbon) formation on those zones since the metallization degree which represents quality of sponge iron product will decrease if it contains total carbon in high amount. The model includes kinetics equations of Fe3C formation, methane cracking, Fe3C decomposition, and water gas shift reaction. The model can be used to perform temperature and concentration profiles along reactor cooling zone.