proses metalurgi
Post on 30-May-2015
1.846 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Bagian Tungku
Bagian Bercahaya
Tengah bagian bercahaya
Bagian bercahaya adalah di mana tabung hampir menerima semua panas oleh radiasi
dari nyala api. Dalam tungku, vertikal silinder, tabung yang vertikal. Tabung bisa vertikal atau
horizontal, ditempatkan di sepanjang dinding tahan api, di tengah, dll, atau diatur dalam sel.
Tiang-tiang digunakan untuk menahan isolasi bersama-sama dan pada dinding tungku. Mereka
ditempatkan sekitar 1 ft (300 mm) terpisah dalam gambar ini dari bagian dalam tungku.
Tabung, ditunjukkan di bawah ini, yang berwarna coklat kemerahan dari korosi, adalah karbon
tabung baja dan menjalankan ketinggian bagian bercahaya. Tabung dijauhkan dari isolasi
sehingga radiasi dapat dipantulkan ke belakang tabung untuk mempertahankan suhu dinding
tabung agar sama. Tabung pemandu di bagian atas, tengah dan bawah tempat memegang
tabung.
Konveksi Bagian
Bagian konveksi terletak di atas bagian bercahaya di mana pendingin tersebut untuk
memulihkan panas tambahan. Perpindahan panas terjadi secara konveksi di sini, dan tabung
bersirip untuk meningkatkan perpindahan panas. Baris tabung dua pertama di bawah bagian
konveksi dan di atas dari bagian radiasi adalah daerah tabung gundul (tanpa sirip) dan dikenal
sebagai bagian perisai, dinamakan demikian karena mereka masih terkena banyak radiasi dari
tungku dan mereka juga bertindak untuk melindungi tabung bagian konveksi, yang biasanya
dari bahan yang kurang tahan dari suhu tinggi dalam tungku. Daerah bagian bercahaya sebelum
gas buang memasuki bagian perisai dan ke bagian konveksi yang disebut bridgezone.
Penyeberangan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan tabung yang
menghubungkan dari outlet konveksi bagian ke bagian inlet bagian bercahaya. Pipa
penyeberangan biasanya terletak di luar sehingga suhu dapat dipantau dan efisiensi bagian
konveksi dapat dihitung. The sightglass di atas memungkinkan personil untuk melihat bentuk
dan pola api dari atas dan dengan visual memeriksa apakah pergeseran api terjadi. Pelampiasan
api terjadi ketika api menyentuh tabung dan menyebabkan bintik-bintik kecil yang terisolasi
dari suhu yang sangat tinggi.
Pembakar
Tungku pembakar
Pembakar dalam keadaan vertikal, tungku silinder seperti di atas, terletak di lantai atas
dan pembakaran. Beberapa tungku memiliki sisi pembakar, seperti di lokomotif kereta. Ubin
pembakar terbuat dari bahan yang tahan terhadap suhu tinggi dan di mana api terkandung di
dalamnya. Register udara terletak di bawah pembakar dan di outlet perangkat tiupan udara
dengan flaps bergerak atau baling-baling yang mengontrol bentuk dan pola nyala api, apakah
menyebar keluar atau bahkan memutar disekitar. Api seharusnya tidak menyebar terlalu
banyak, karena hal ini akan menyebabkan pergeseran api. Register udara dapat diklasifikasikan
yang utama, lanjutan/kedua dan jika berlaku, tersier/ketiga, tergantung pada saat udara
dimasukkan. Register udara utama mensuplai udara utama, yang merupakan pertama yang
dimasukkan pada pembakar. Udara sekunder/kedua ditambahkan untuk melengkapi udara
utama. Pembakar-pembakar mungkin termasuk premixer untuk mencampur udara dan bahan
bakar untuk pembakaran yang lebih baik sebelum dimasukkan ke pembakar. Beberapa
pembakar bahkan menggunakan pembakar uap sebagai premix untuk memanaskan udara dan
membuat pencampuran bahan bakar dan udara panas lebih baik. Lantai tungku sebagian besar
terbuat dari bahan yang berbeda dari dinding, biasanya dari jenis bahan tahan api yang keras
untuk memungkinkan teknisi untuk berjalan di lantai selama perawatan.
Sebuah tungku dapat dinyalakan oleh api pilot kecil atau dalam beberapa model lama,
dengan tangan. Kebanyakan saat ini api pilot dinyalakan oleh transformator pengapian (seperti
busi pada mobil). Api pilot dinyalakan sampai api utama. Api pilot menggunakan gas alam,
sementara api utama dapat menggunakan keduanya, diesel dan gas alam. Bila menggunakan
bahan bakar cair, harus menggunakan alat penyemprot, jika tidak, bahan bakar cair akan
tumpah ke lantai tungku dan akan berbahaya. Penggunaan api pilot untuk penerangan tungku
meningkatkan keselamatan dan mudah dibandingkan dengan menggunakan metode pengapian
manual.
Sootblower
Sootblowers ditemukan pada bagian konveksi. Karena bagian ini berada di atas bagian
bercahaya dan gerakan udara lebih lambat disebabkan oleh sirip, jelaga cenderung menumpuk
di sini. Sootblowing biasanya dilakukan ketika efisiensi bagian konveksi menurun. Hal ini dapat
dihitung dengan melihat perubahan temperatur dari pipa penyeberangan dan di pintu keluar
bagian konveksi.
Sootblowers memanfaatkan media mengalir seperti air, udara atau uap untuk
menghilangkan endapan dari tabung. Hal ini biasanya dilakukan selama pemeliharaan dengan
blower udara dihidupkan. Ada beberapa jenis sootblowers digunakan. Blower dinding jenis
bundaran yang dipasang di dinding tungku yang menonjol antara tabung konveksi. Tombak
yang terhubung ke sumber uap dengan lubang dibor ke dalamnya sepanjang panjangnya. Ketika
dihidupkan, ia berputar dan meniup jelaga dari tabung dan keluar melalui cerobong asap.
Peredam Cerobong asap
Cerobong gas buang adalah sebuah struktur silinder yang berada di bagian atas semua
ruang perpindahan panas. Breeching secara langsung di bawah mengumpulkan gas buang dan
membawanya tinggi ke atmosfer di mana tidak akan membahayakan personel. Peredam
cerobong asap didalamnya bekerja seperti katup kupu-kupu dan mengatur draft (perbedaan
tekanan antara asupan udara dan keluar udara) dalam tungku, dimana tarikan gas buang
melalui bagian konveksi. Peredam cerobong asap juga mengatur panas yang hilang melalui
cerobong. Sebagai peredam menutup, jumlah panas tungku keluar melalui cerobong
penurunan, tetapi tekanan atau draft dalam tungku meningkat yang menimbulkan resiko bagi
mereka yang bekerja di sekitarnya jika ada kebocoran udara di tungku, kemudian api dapat
keluar dari pada tungku atau bahkan meledak jika tekanan terlalu besar.
Isolasi
Isolasi adalah bagian penting dari tungku karena mencegah hilangnya panas yang
berlebihan. Bahan refraktori (tahan api) seperti batu bata tahan api, bahan tahan api dan serat
keramik, digunakan untuk isolasi. Lantai tungku biasanya jenis bahan tahan api sedangkan pada
dinding dipaku atau dilem di tempat. Serat keramik biasanya digunakan untuk atap dan dinding
tungku dan dinilai oleh kepadatan dan kemudian penilaian temperatur maksimum. Misalnya, 8
# 2.300 ° F berarti 8 Ib/ft3 kepadatan dengan penilaian temperatur maksimum 2.300 ° F.
Penilaian temperatur layanan sebenarnya untuk serat keramik adalah sedikit lebih rendah
(yaitu 2.300 ° F hanya baik untuk 2.145 ° F sebelum penyusutan). Contoh dari komposisi
castable adalah kastolite atau ekonolite.
Api Pertama
Api pertama adalah saat ketika sebuah tungku pemanas atau perangkat lain (biasanya
untuk keperluan industri seperti metalurgi atau keramik) yang pertama kali dinyalakan setelah
pembangunannya. Bahan tahan api dari dinding tungku harus sekering mungkin dan api
pertama harus dilakukan secara perlahan dengan api kecil, sebagai bahan tahan api tungku
masih tidak dinyalakan memiliki jumlah kelembaban minimal. Secara bertahap atau selama
pembakaran berikutnya, sumber api atau panas (misalnya elemen pemanas KHANTAL) dapat
dinyalakan lebih tinggi.
Setelah api pertama, beberapa penyesuaian harus dilakukan untuk menyempurnakan
tungku. Meskipun demikian, api pertama selalu menjadi momen kegembiraan besar bagi orang-
orang yang merancang dan membangun tungku.
Contoh skema proses peleburan flowsheet
Contoh tungku proses peleburan bijih di Cina
Proses metalurgi
Jalur Proses hidrometalurgi untuk memperoleh hasil kemurnian yang tinggi -
membutuhkan bijih yang larut dalam asam belerang. Keadaan oksidasi yang paling stabil untuk
mangan adalah +2, yang memiliki warna pink atau warna merah. Ini juga merupakan yang
paling larut. Keadaan oksidasi terlihat dalam rhodochrosite mineral,, MnCO3 atau mangan (II)
karbonat. Bijih yang mengandung mineral ini dapat tercuci. Namun, sebagian besar bijih
mangan tidak mengandung mangan (II) tetapi oksida lebih tinggi, yang tidak larut:
• MnO2 - pyrolusite - mangan (IV)
• Mn2O3 - bixbyite - mangan (III)
• Mn3O4 - hausmannite - mangan (II, III)
• Mn7SiO12 - braunite - mangan (II, III)
Keadaan oksidasi lebih tinggi (IV) dan (III) harus dikurangi menjadi (II) dengan
menggunakan reduktor yang cocok, menjadi hidrogen atau karbon atau senyawa mereka. Suhu
harus ditingkatkan menjadi lebih dari ~ 850 ° C sebelum reaksi akan berlangsung. Reduktor jenis
bituminous batubara, minyak bakar berat, gas alam atau bahan bakar gas cair. Reduktor harus
menjadi gas pada suhu proses reduksi. Hidrokarbon yang lebih tinggi, misalnya minyak tanah,
terlebih dahulu harus pecah ke dalam molekul yang lebih rendah. Jumlah pereduksi yang
digunakan dapat bervariasi, tetapi harus berada di atas jumlah stoikiometri yang diperlukan
untuk mengurangi oksida mangan menjadi MnO. Konsentrasi pereduksi dapat dikontrol melalui
berbagai cara, misalnya dengan memantau komposisi gas keluar atau melepaskan kandungan
mangan padat. Urutan reduksi adalah MnO2 → Mn2O3 → Mn3O4 → MnO. Dalam setiap
langkah lain mol oksigen akan dihapus. Setelah pengurangan, bijih harus didinginkan dalam
atmosfir non-oksidasi (inert atau pereduksi), untuk mencegah spontanitas re-oksidasi dari MnO
tersebut. Suhu pelepasan akhir harus 100°C atau kurang. Istilah lain untuk reduksi adalah
memanggang.
Reaksi jenis lain selama reduksi bijih:
Reaksi Boudouard: CO2 (g) + C (s) ↔ 2CO (g)
Reaksi berbentuk Air Gas: H2O (g) + C (s) ↔ CO (g) + H2 (g)
Ini akan mengkonversi pereduksi padat menjadi pereduksi gas atau sebaliknya.
Selain itu, dekomposisi MnOOH menjadi Mn2O3 akan berlangsung tanpa mengkonsumsi
reduktan apapun.
Peretakan hidrokarbon yang lebih tinggi tidak mengkonsumsi reduktan atau oksigen.
Efisiensi dari reaksi reduksi ditingkatkan jika reduktor tersebut adalah gas, ukuran
partikel bijih sangat kecil dan kontak permukaan yang baik adalah antara bijih dan gas. Semua
bahan reaksi harus berada pada suhu yang dibutuhkan untuk memulai reaksi. Pada suhu yang
lebih rendah diperlukan waktu retensi yang lama. Reaksi hanya akan terjadi jika mereka
menghasilkan penurunan jumlah energi bebas (ΔG) dari bahan reaksi dan hasil. Energi bebas
merupakan fungsi dari suhu dan unik untuk setiap reaksi. Energi aktivasi untuk tiap reaksi harus
diatasi sebelum reaksi mulai terjadi, bahkan jika reaksi itu adalah reaksi eksotermis.
Teknologi yang berbeda dapat digunakan untuk mencapai langkah reduksi bijih:
- Tungku reverberatory
- Kalsinasi
- Tungku Microwave
- Tumpukan Reduksi
- Batang Tungku
- Satu atau beberapa tungku perapian
- Reaktor unggun Fluidisasi
- Rancangan biasa/ kombinasi di atas
Kemungkinan lain untuk menggunakan bijih oksida adalah dengan melakukan pencucian
reduktif (yaitu resapan langsung dari keadaan oksidasi yang lebih tinggi menjadi 2+). Dalam
kasus ini tidak ada langkah proses tambahan yang diperlukan, yaitu tidak ada tungku yang
dibutuhkan. Keseimbangan presentasi ini secara singkat akan mendekati pada beberapa
teknologi.
Tungku Reverberatory (Gema/Gaung)
Bijih dipisahkan dari bahan bakar tetapi dalam kontak dengan gas pembakaran.
Batubara Bituminous merupakan jenis bahan bakar. Teknologi lama. Digunakan untuk tembaga
atau timbal di abad pertengahan. Digunakan di Jepang untuk membuat besi di abad ke-18,
digantikan oleh tungku blast (tanur). Saat ini digunakan dalam industri aluminium sekunder
(scrap), untuk peleburan sebelum dituangkan. Digunakan di China di sejumlah pabrik ElMn
untuk mengurangi oksida bijih Mangan. Jika gas buang tidak terkumpul dan terbakar secara
penuh, proses ini sangat berpotensi dalam pencemaran.
Kekurangan:
• Sulit untuk memaksimalkan perpindahan panas karena bagian dipisahkan dari bahan bakar
dan bijih.
kimia gas buang harus dikendalikan untuk mempertahankan pengurangan campuran dalam
ruangan.
• Kontak buruk antara bijih dan reduktan disebabkan karena bijih menjadi dasar yang tak dapat
bergerak.
Kalsinasi
Putaran operasi pengeringan dalam keadaan miring, di mana bijih dan reduktor tersebut
ditambahkan bersama-sama, terus beroperasi. Jenis Reduktor adalah batubara bitumen atau
minyak bakar berat. Isi kiln (alat pengering) dapat dipanaskan secara langsung melalui api
internal, atau secara tidak langsung dengan elemen listrik dari luar tabung. Pengendalian
atmosfir di dalam kiln sangat penting untuk menghindari pembakaran reduktor tersebut.
Tingkat suhu dan oksigen harus dikontrol hanya untuk 'memecahkan' reduktor tersebut. Aliran
gas dan padatan baru dapat dihitung, tergantung jenis pereduksi dan metode pemanasan. Gas
buang dapat dimanfaatkan untuk cadangan sebelum panas. Pemindahan pemanas yang baik
dapat dibangun dan kontak yang baik antara padatan dan gas yang disebabkan oleh rotasi.
Reduksi homogen bijih terjadi.
Kerugian:
• Mahal untuk menginstal dan membutuhkan sistem perawatan yang baik.
• Membutuhkan Listrik yang tinggi dan elemen pemanas jika tidak menggunakan api.
Tungku Microwave
Prinsip dan tata letak yang sama seperti kalsinasi, tetapi sumber panasnya adalah
microwave. Pereduksi (batubara atau minyak) masih ditambahkan dengan bijih ke dalam
tabung putar. Efisiensi dari proses tergantung pada desain magnetron dan kehadiran susceptor
yang baik – bahan yang memanas saat terkena gelombang mikro. Grafit adalah susceptor yang
baik. Atmosfir harus dikendalikan mirip dengan kalsinasi. Panas Gelombang mikro hanya
menjadi substansi yang dikurangi dan tidak atmosfer di sekitarnya atau dinding tungku. Hal ini
membuat hemat energi. Dengan jejak fisik lebih kecil dan jejak karbon yang lebih kecil secara
substansial, tungku microwave menawarkan biaya operasi jauh lebih rendah daripada calciners
atau tungku reverberatory.
Kekurangan:
Ini merupakan teknologi yang cukup baru yang belum terbukti pada skala industri untuk
industri mangan.
Pilihan pereduksi terbatas karena perlu untuk susceptor dan tidak adanya aliran gas panas.
Bagian internal dari sebuah magnetron - desain yang sama untuk rumah tangga atau industri
peralatan
Heap reduksi (tumpukan pemanggangan)
Metode paling sederhana reduksi yang ada - tidak ada dibutuhkan instalasi peralatan
yang signifikan, hanya sistem gas perpipaan saja. Metode ini digunakan di pabrik EMM Kerr-
McGee di USA (ditutup pada tahun 2001) gas alam adalah sumber panas dan pereduksi. Sub-
stoikiometri pembakaran gas menyediakan panas dan daun hidrokarbon yang tersedia untuk
reduksi. Suhu di dalam tumpukan harus dalam jangkauan 700-900 ° C. Paling cocok untuk bijih
kadar tinggi - reaksi eksotermik. Proses tumpukan, biasanya diikuti oleh langkah pengilap dalam
sampah vertikal.
Kekurangan:
• Kontrol Polusi sangat tidak mungkin
• Dipengaruhi oleh cuaca buruk
• Panjang waktu retensi 1 sampai 2 hari
• Tidak dapat menggunakan denda
• Berbentuk kerak besi pada tempat panas
Reaksi Fluidized yang buruk
Aliran udara yang melewati pelat berlubang di bagian bawah ruang reaksi vertikal, di
mana bijih diumpankan secara terus menerus. Partikel halus tersuspensi dalam aliran gas panas
dilanjutkan ke reduksi yang sempurna. Bubur dipadamkan dapat dipompa langsung ke tangki
resapan. Pereduksi dapat gas atau batubara sebagian terbakar dalam penggunaan ruang
terpisah Efisien pereduksi, resirkulasi.
Kekurangan:
• Mahal untuk menginstal. Perlu siaga blower.
• Panjang penundaan antara start-up dan stabil keadaan operasi.
• Pengendalian ukuran partikel sangat penting.
Reduktif pencucian
Alternatif untuk reduktif pemanggang suhu tinggi. Bijih MnO2 dilarutkan secara
langsung dalam asam sulfat atau asam hidroklorida dengan adanya zat pereduksi yang sesuai,
misalnya: sulfur dioksida, besi sulfat atau klorida besi, hidrogen peroksida, unsur besi, molase,
dll Standar pencucian tangki didesain dengan pra-basah agitator dan ventilasi. Proses Efisiensi
dipengaruhi oleh ukuran suhu partikel dari bijih, konsentrasi zat pereduksi, dan konsentrasi
asam.
Kekurangan:
• Memerlukan pH relatif rendah untuk memperoleh pembubaran Mn akan pencucian kotoran
lebih banyak dibandingkan dengan pencucian oksidatif konvensional.
• Akses ke dan biaya reduktan yang cocok kunci keterbatasan untuk proses ini:
- SO2 menghasilkan kebutuhan untuk mengeluarkan aliran mangan sulfat untuk mengelola
keseimbangan massa sulfat.
- + Fe2 akan mengendap saat pH diangkat setelah pencucian, untuk memulihkan, Fe2 + akan
memerlukan pemanggangan dari endapan hidroksida
- Besi Scrap tidak memiliki luas permukaan yang cukup dan atomised atau besi spons mahal
top related