Nghiên cứu khả năng tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương

Nghiên cứu khả năng tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương, góp phần bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên.

• Tác giả: Trần Trung Đức
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Cao Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa Học Và Kỹ Thuật Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Tái Sử Dụng Xỉ Lò Thổi Luyện Thép Tại Công Ty Cổ Phần Thép Hòa Phát Hải Dương
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình sản xuất thép Việt Nam
• 1.2. Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép
• 1.2.1. Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép trên thế giới
• 1.2.2. Dây chuyền sản xuất và xử lý xỉ lò thổi tại nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương
• 1.3. Tiền xử lý gang lỏng
• 1.4. Vê viên quặng
• 1.4.1. Lý thuyết vê viên
• 1.4.2. Nhân tố ảnh hưởng tới quá trình bột quặng vê thành viên
• 1.4.3. Sấy khô và nung đóng kết của quặng viên sống
• 2. CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM
• 2.1. Vật liệu thí nghiệm
• 2.2. Quy trình thí nghiệm vê viên quặng
• 2.2.1. Tạo mẫu vê viên
• 2.2.2. Nung quặng viên tươi
• 2.2.3. Kiểm tra tính chất viên quặng sau nung
• 2.3. Quy trình thí nghiệm khử S trong gang lỏng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đánh giá xỉ luyện thép trong quá trình khử Lưu Huỳnh (S) và Phốt pho (P) của gang lỏng
• 3.1.1. Ảnh hưởng môi trường đến khả năng khử S trong gang
• 3.1.2. Ảnh hưởng môi trường đến sự thay đổi hàm lượng C trong gang
• 3.1.3. Hàm lượng S và Fe trong chất khử sau khi tiền khử lý gang lỏng
• 3.1.4. Hàm lượng P trong gang và ảnh hưởng của môi trường
• 3.2. Đánh giá đặc tính của quặng viên sau nung sử dụng xỉ luyện thép là chất trợ dung
• 3.2.1. Độ bền nén quặng viên
• 3.2.2. Độ xốp quặng viên
• 3.2.3. Tổ chức tế vi viên quặng
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tái Sử Dụng Xỉ Thép Hòa Phát 55 ký tự

Ngành công nghiệp luyện thép đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội của Việt Nam. Tuy nhiên, quá trình này cũng tạo ra một lượng lớn chất thải, đặc biệt là xỉ lò thổi luyện thép. Hiện tại, ở Việt Nam, xỉ thép thường được coi là chất thải cần xử lý, gây tốn kém và chiếm diện tích đất. Trong khi đó, nhiều quốc gia đã xem xỉ thép là một nguồn tài nguyên quý giá, ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất xi măng và làm đường giao thông. Nghiên cứu này tập trung vào đánh giá tiềm năng tái chế xỉ thép tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương, hướng đến lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường, dựa trên các đặc tính vật lý và hóa học của xỉ. Giải pháp tái sử dụng phế thải thép là cấp thiết, cần được nghiên cứu sâu rộng để có thể áp dụng hiệu quả, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành thép.

1.1. Tình hình sản xuất và quản lý xỉ thép tại Việt Nam

Sản lượng thép thô của Việt Nam liên tục tăng trưởng, kéo theo đó là sự gia tăng đáng kể về khối lượng xỉ thép Hòa Phát phát sinh. Hiện nay, công tác quản lý chất thải thép tại nhiều doanh nghiệp luyện thép còn nhiều hạn chế. Đa phần xỉ lò thổi luyện thép LD-BOF vẫn được xử lý bằng phương pháp chôn lấp, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường. Cần có những chính sách và quy định chặt chẽ hơn để khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ tái chế xỉ thép.

1.2. Kinh nghiệm tái chế xỉ thép từ các nước tiên tiến

Các quốc gia như Nhật Bản và các nước châu Âu đã có nhiều kinh nghiệm trong việc tái chế xỉ thép. Họ sử dụng xỉ thép trong xây dựng, làm đường giao thông, sản xuất xi măng và thậm chí là phân bón. Các công nghệ xử lý và công ty tái chế xỉ thép cũng rất phát triển, góp phần giảm thiểu tác động môi trường và tạo ra giá trị kinh tế. "Đối với xỉ thép sử dụng để làm đường 32%, các công trình dân dụng 29%, tái sử dụng cho sản xuất thép 22%" - Theo nghiên cứu.

II. Thách Thức Xử Lý Xỉ Lò Thổi Thép Tại Hòa Phát 59 ký tự

Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương đang đối mặt với thách thức lớn trong việc xử lý một lượng lớn xỉ lò thổi luyện thép. Việc chôn lấp không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn chiếm dụng diện tích đất. Chi phí vận chuyển và xử lý xỉ thép cũng là một gánh nặng tài chính cho doanh nghiệp. Bên cạnh đó, việc chưa có các tiêu chuẩn và quy trình tiêu chuẩn xỉ thép xây dựng rõ ràng cũng gây khó khăn cho việc ứng dụng xỉ thép vào các lĩnh vực khác nhau. Cần có những giải pháp sáng tạo và hiệu quả để giải quyết vấn đề này.

2.1. Các tác động tiêu cực đến môi trường từ xỉ thép

Tác động môi trường xỉ thép chưa qua xử lý có thể gây ô nhiễm nguồn nước, đất đai và không khí. Các kim loại nặng và hóa chất độc hại có trong xỉ thép có thể ngấm vào đất và nước ngầm, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Bụi xỉ thép cũng có thể gây ra các bệnh về đường hô hấp.

2.2. Chi phí xử lý và quản lý xỉ thép hiện tại

Chi phí xử lý xỉ thép bao gồm chi phí vận chuyển, chôn lấp, và chi phí tuân thủ các quy định về môi trường. Việc tìm kiếm địa điểm chôn lấp phù hợp cũng ngày càng trở nên khó khăn và tốn kém. Quản lý chất thải thép cần được thực hiện một cách hiệu quả để giảm thiểu chi phí và tối đa hóa lợi ích.

2.3. Rào cản trong việc ứng dụng xỉ thép làm vật liệu xây dựng

Một trong những rào cản lớn nhất là sự thiếu hụt các tiêu chuẩn xỉ thép xây dựng và quy trình kiểm soát chất lượng. Khách hàng còn e ngại về độ bền và tính ổn định của vật liệu xây dựng được làm từ xỉ thép. Cần có các nghiên cứu và thử nghiệm để chứng minh tính an toàn và hiệu quả của xỉ thép trong xây dựng.

III. Giải Pháp 1 Khử Lưu Huỳnh Gang Lỏng Bằng Xỉ Thép 58 ký tự

Một giải pháp tiềm năng để tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép là sử dụng nó làm chất khử lưu huỳnh trong quá trình tiền xử lý gang lỏng. Xỉ thép có độ kiềm cao và chứa các thành phần như CaO và FeO, có khả năng hấp thụ lưu huỳnh từ gang lỏng. Việc áp dụng giải pháp này không chỉ giúp giảm lượng xỉ thải mà còn cải thiện chất lượng gang lỏng, tạo điều kiện cho quá trình luyện thép hiệu quả hơn. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào đánh giá hiệu quả khử lưu huỳnh của xỉ thép Hòa Phát và tối ưu hóa quy trình.

3.1. Cơ chế khử lưu huỳnh bằng xỉ thép

Quá trình khử lưu huỳnh bằng xỉ thép dựa trên phản ứng hóa học giữa lưu huỳnh trong gang lỏng và các thành phần kiềm trong xỉ thép. "Xỉ luyện thép chứa CaO và FeO có khả năng khử S của gang lỏng." Việc kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ, thành phần xỉ và thời gian phản ứng là rất quan trọng để đạt được hiệu quả khử lưu huỳnh tối ưu.

3.2. Ảnh hưởng của thành phần xỉ thép đến hiệu quả khử S

Thành phần hóa học của xỉ thép ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng khử lưu huỳnh. Hàm lượng CaO, MgO và FeO trong xỉ thép đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra môi trường kiềm và hấp thụ lưu huỳnh. Cần có các nghiên cứu để xác định thành phần xỉ thép Hòa Phát tối ưu cho quá trình khử lưu huỳnh.

3.3. Quy trình thí nghiệm khử S trong gang lỏng

Nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm khử lưu huỳnh trong gang lỏng với chất khử là xỉ lò thổi. Các yếu tố như quá trình oxi hóa Si trong gang, hoàn nguyên của FeO trong xỉ... được đánh giá. "Trong nghiên cứu này, khả năng khử tạp chất S trong gang lỏng với chất khử là xỉ lò thổi được đánh giá thông qua các nhân tố như quá trình oxi hóa Si trong gang, hoàn nguyên của FeO trong xỉ…" Các kết quả thí nghiệm sẽ cung cấp thông tin quan trọng để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của giải pháp.

IV. Giải Pháp 2 Sử Dụng Xỉ Thép Làm Chất Trợ Dung 57 ký tự

Một giải pháp khác để tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép Hòa Phát là sử dụng nó làm chất trợ dung trong quá trình vê viên quặng sắt. Xỉ thép có độ kiềm cao và chứa các oxit kim loại, có thể giúp cải thiện tính chất cơ lý của quặng viên sau khi nung. Việc sử dụng xỉ thép làm chất trợ dung không chỉ giúp giảm lượng chất thải mà còn giảm chi phí sản xuất quặng viên. Nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của xỉ thép đến chất lượng quặng viên và tối ưu hóa tỷ lệ phối trộn.

4.1. Vai trò của xỉ thép trong quá trình vê viên quặng

Xỉ thép đóng vai trò như một chất kết dính và chất trợ chảy trong quá trình vê viên quặng. Nó giúp các hạt quặng kết dính lại với nhau và tạo thành viên có độ bền cao. Ngoài ra, xỉ thép cũng có thể cải thiện khả năng chịu nhiệt và tính khử của quặng viên trong lò cao.

4.2. Ảnh hưởng của xỉ thép đến tính chất quặng viên

Việc bổ sung xỉ thép có thể ảnh hưởng đến độ bền nén, độ xốp và độ co ngót của quặng viên. Cần có các nghiên cứu để xác định tỷ lệ xỉ thép tối ưu để đạt được chất lượng quặng viên tốt nhất. " Nghiên cứu này đánh giá tính chất quặng viên sau khi được sử dụng xỉ luyện thép như là một chất trợ dung. Các tính chất của viên quặng như độ bền, độ xốp, thay đổi thể tích… được phân tích và đánh giá."

4.3. Quy trình thí nghiệm vê viên quặng sử dụng xỉ thép

Nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm vê viên quặng với các tỷ lệ xỉ thép khác nhau. Sau khi nung, các mẫu quặng viên sẽ được kiểm tra các tính chất cơ lý như độ bền nén, độ xốp và độ co ngót. Kết quả thí nghiệm sẽ được phân tích để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng xỉ thép làm chất trợ dung.

V. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Tái Chế Xỉ Thép 58 ký tự

Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hai giải pháp tái chế xỉ thép đều có tiềm năng ứng dụng cao. Việc sử dụng xỉ thép làm chất khử lưu huỳnh giúp giảm hàm lượng lưu huỳnh trong gang lỏng, cải thiện chất lượng thép. Việc sử dụng xỉ thép làm chất trợ dung giúp cải thiện tính chất cơ lý của quặng viên, giảm chi phí sản xuất. Các kết quả này cung cấp cơ sở khoa học cho việc triển khai các giải pháp tái chế xỉ thép Hòa Phát trong thực tế.

5.1. Phân tích chi phí lợi ích của các giải pháp

Cần có các phân tích chi phí - lợi ích chi tiết để đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế của các giải pháp tái chế xỉ thép. Các yếu tố như chi phí đầu tư, chi phí vận hành, giá trị sản phẩm tái chế và lợi ích môi trường cần được xem xét.

5.2. Đánh giá tác động môi trường của các giải pháp

Các giải pháp tái chế xỉ thép cần được đánh giá về tác động môi trường để đảm bảo rằng chúng thực sự mang lại lợi ích cho môi trường. Các yếu tố như lượng khí thải, lượng nước thải và lượng chất thải rắn cần được xem xét.

VI. Kết Luận Triển Vọng Nghiên Cứu Tái Chế Xỉ Thép 57 ký tự

Nghiên cứu này đã cung cấp những bằng chứng khoa học về tiềm năng tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương. Việc triển khai các giải pháp tái chế xỉ thép không chỉ giúp giảm lượng chất thải mà còn mang lại lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và cơ quan quản lý để thúc đẩy việc ứng dụng các giải pháp này trong thực tế. Nghiên cứu sử dụng xỉ thép làm đường giao thông có thể sẽ là một hướng đi mới. Trong tương lai, sẽ có nhiều công ty tái chế xỉ thép hơn nữa ra đời và phát triển.

6.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo về tái chế xỉ thép

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tái chế xỉ thép, phát triển các sản phẩm mới từ xỉ thép và nghiên cứu các ứng dụng khác của xỉ thép trong các lĩnh vực như nông nghiệp và xử lý nước thải.

6.2. Chính sách và khuyến nghị cho việc tái chế xỉ thép

Cần có các chính sách và khuyến nghị từ cơ quan quản lý để khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ tái chế xỉ thép. Các chính sách này có thể bao gồm các ưu đãi về thuế, hỗ trợ tài chính và các quy định về môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp luyện thép tại Việt Nam đã có sự phát triển mạnh mẽ, với sản lượng thép thành phẩm năm 2019 đạt khoảng 2.795 tấn, tăng 11,9% so với năm trước. Tuy nhiên, quá trình sản xuất thép cũng tạo ra lượng lớn xỉ lò thổi, một loại chất thải rắn gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và chiếm dụng diện tích đất. Tại nhiều quốc gia phát triển, xỉ luyện thép được xem là tài nguyên quý giá, được tái chế và ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất xi măng, làm vật liệu giao thông và phân bón. Ngược lại, ở Việt Nam, xỉ luyện thép vẫn chủ yếu bị xử lý như chất thải, gây tốn kém chi phí và ảnh hưởng môi trường nghiêm trọng.

Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng tái sử dụng xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty Cổ phần Thép Hòa Phát Hải Dương, nhằm đề xuất các giải pháp tái chế hiệu quả, góp phần giảm thiểu tác động môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế. Nghiên cứu đánh giá hai phương pháp chính: sử dụng xỉ làm chất trợ dung trong quá trình vê viên quặng và dùng xỉ làm chất khử lưu huỳnh trong tiền xử lý gang lỏng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào xỉ lò thổi phát sinh tại nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương trong giai đoạn 2019-2020.

Việc tái sử dụng xỉ luyện thép không chỉ giúp giảm lượng chất thải cần xử lý mà còn tận dụng được đặc tính hóa học như độ kiềm cao và hàm lượng oxit sắt, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm gang thép và quặng viên. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ luyện thép bền vững, đồng thời hỗ trợ doanh nghiệp tiết kiệm chi phí nguyên liệu và xử lý chất thải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về:

• Lý thuyết vê viên quặng sắt: Giải thích quá trình tạo viên quặng từ bột quặng, ảnh hưởng của các yếu tố như độ kiềm, thành phần hóa học, kích thước hạt và điều kiện công nghệ đến chất lượng viên quặng.
• Lý thuyết khử lưu huỳnh trong gang lỏng: Phân tích cơ chế phản ứng hóa học giữa các chất khử (như CaO, Mg, CaF2) với lưu huỳnh trong gang lỏng, ảnh hưởng của thành phần gang và xỉ đến hiệu quả khử.
• Khái niệm về đặc tính hóa học và khoáng vật của xỉ luyện thép: Đánh giá thành phần CaO, FeO, SiO2, MgO và MnO trong xỉ, ảnh hưởng đến khả năng tái sử dụng trong luyện gang và sản xuất quặng viên.
• Mô hình xử lý và tái chế chất thải công nghiệp: Áp dụng các quy trình nghiền, tuyển chọn, phối trộn và nung chín để tái chế xỉ thành nguyên liệu có giá trị.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực nghiệm thu thập trực tiếp tại Công ty Cổ phần Thép Hòa Phát Hải Dương, bao gồm:

• Cỡ mẫu: Lấy mẫu xỉ lò thổi và gang lỏng từ các mẻ luyện thép trong năm 2019-2020, với số lượng mẫu khoảng vài chục mẫu đại diện.
• Phương pháp chọn mẫu: Mẫu được lấy ngẫu nhiên từ các vị trí khác nhau trong dây chuyền sản xuất để đảm bảo tính đại diện.
• Phương pháp phân tích:
  • Phân tích thành phần hóa học xỉ và gang bằng phương pháp quang phổ và hóa học chuẩn.
  • Thí nghiệm vê viên quặng với các tỷ lệ phối trộn xỉ khác nhau, đánh giá độ bền nén, độ xốp và tổ chức tế vi của viên quặng sau nung.
  • Thí nghiệm khử lưu huỳnh trong gang lỏng sử dụng xỉ làm chất khử, đo hàm lượng lưu huỳnh trước và sau xử lý.
• Timeline nghiên cứu: Tiến hành trong khoảng 12 tháng, từ tháng 6/2019 đến 6/2020, bao gồm giai đoạn thu thập mẫu, thí nghiệm, phân tích và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng khử lưu huỳnh của xỉ lò thổi trong gang lỏng:

   • Xỉ lò thổi chứa hàm lượng CaO từ 40-55% và FeO từ 10-15%, có khả năng khử lưu huỳnh hiệu quả.
   • Thí nghiệm cho thấy tỷ lệ giảm lưu huỳnh trong gang lỏng đạt khoảng 80-90% khi sử dụng xỉ phối hợp với chất trợ dung CaF2.
   • Hàm lượng Si trong gang ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả khử, với mức Si > 1,5% giúp tăng khả năng khử lưu huỳnh.

2. Đặc tính quặng viên sử dụng xỉ làm chất trợ dung:

   • Viên quặng có độ bền nén tăng lên đến 25% khi bổ sung xỉ lò thổi với tỷ lệ thích hợp (khoảng 5-10% khối lượng).
   • Độ xốp của viên quặng giảm nhẹ, giúp cải thiện tính thông khí trong lò cao.
   • Tổ chức tế vi của viên quặng sau nung cho thấy sự phân bố đồng đều của các pha khoáng vật, hỗ trợ quá trình hoàn nguyên oxit sắt.

3. Ảnh hưởng của quá trình sấy khô và nung đóng kết:

   • Quá trình sấy khô viên quặng sống cần kiểm soát nhiệt độ dưới 400°C để tránh nứt vỡ, đảm bảo độ bền cơ học.
   • Nhiệt độ nung tối ưu trong khoảng 1200-1300°C giúp tăng cường độ bền và giảm giãn nở bất thường của viên quặng.

4. So sánh với các nghiên cứu quốc tế:

   • Tỷ lệ tái sử dụng xỉ luyện thép tại Nhật Bản và châu Âu đạt trên 70%, trong khi tại Việt Nam mới chỉ khoảng 20-30%.
   • Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo quốc tế về khả năng sử dụng xỉ làm chất khử lưu huỳnh và chất trợ dung trong luyện thép.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy xỉ lò thổi luyện thép tại Hòa Phát Hải Dương có tiềm năng lớn trong việc tái sử dụng, vừa giảm thiểu lượng chất thải, vừa nâng cao hiệu quả sản xuất gang thép. Hàm lượng CaO và FeO cao trong xỉ tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng khử lưu huỳnh, giúp giảm thiểu tạp chất có hại trong gang lỏng, từ đó cải thiện chất lượng thép thành phẩm.

Việc sử dụng xỉ làm chất trợ dung trong quá trình vê viên quặng không chỉ tận dụng được nguồn nguyên liệu phụ mà còn cải thiện tính chất cơ học của viên quặng, giúp vận hành lò cao ổn định hơn. Tuy nhiên, cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố như tỷ lệ phối trộn, nhiệt độ nung và quá trình sấy khô để tránh hiện tượng giãn nở bất thường và nứt vỡ viên quặng.

So với các nghiên cứu quốc tế, việc áp dụng công nghệ tái chế xỉ luyện thép tại Việt Nam còn nhiều hạn chế do thiếu quy trình đồng bộ và công nghệ xử lý hiện đại. Kết quả nghiên cứu này góp phần bổ sung cơ sở khoa học, hỗ trợ doanh nghiệp nâng cao tỷ lệ tái sử dụng xỉ, hướng tới phát triển ngành luyện thép bền vững.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện tỷ lệ giảm lưu huỳnh theo hàm lượng Si trong gang, bảng so sánh độ bền nén và độ xốp của viên quặng với các tỷ lệ xỉ khác nhau, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của các giải pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng công nghệ sử dụng xỉ lò thổi làm chất khử lưu huỳnh trong tiền xử lý gang lỏng

   • Mục tiêu: Giảm hàm lượng lưu huỳnh trong gang lỏng xuống dưới 0,01%
   • Thời gian: Triển khai thí điểm trong 6 tháng, mở rộng trong 1 năm
   • Chủ thể: Ban kỹ thuật và sản xuất Công ty Thép Hòa Phát Hải Dương

2. Sử dụng xỉ luyện thép làm chất trợ dung trong quá trình vê viên quặng

   • Mục tiêu: Tăng độ bền nén viên quặng lên ít nhất 20%, giảm độ xốp dưới 15%
   • Thời gian: Nghiên cứu và thử nghiệm trong 9 tháng
   • Chủ thể: Phòng nghiên cứu và phát triển, phối hợp với nhà máy luyện gang

3. Kiểm soát quy trình sấy khô và nung đóng kết quặng viên

   • Mục tiêu: Giảm tỷ lệ nứt vỡ viên quặng xuống dưới 5%
   • Thời gian: Áp dụng quy trình sấy khô từng bước, nâng cao nhiệt độ và tốc độ luồng khí trong 3 tháng
   • Chủ thể: Bộ phận vận hành dây chuyền sản xuất quặng viên

4. Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng xỉ tái sử dụng

   • Mục tiêu: Đảm bảo thành phần hóa học và tính chất vật lý của xỉ phù hợp tiêu chuẩn
   • Thời gian: Thiết lập hệ thống trong 6 tháng
   • Chủ thể: Ban quản lý chất lượng và môi trường

5. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ công nhân viên về lợi ích và kỹ thuật tái sử dụng xỉ luyện thép

   • Mục tiêu: Tăng cường kỹ năng vận hành và quản lý quy trình tái chế xỉ
   • Thời gian: Tổ chức các khóa đào tạo định kỳ hàng năm
   • Chủ thể: Phòng nhân sự và đào tạo

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp luyện thép và gang

   • Lợi ích: Áp dụng các giải pháp tái sử dụng xỉ để giảm chi phí nguyên liệu và xử lý chất thải, nâng cao chất lượng sản phẩm.
   • Use case: Công ty Thép Hòa Phát Hải Dương và các nhà máy luyện thép khác tại Việt Nam.

2. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành Khoa học và Kỹ thuật vật liệu

   • Lợi ích: Cung cấp cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm phục vụ nghiên cứu phát triển công nghệ luyện thép bền vững.
   • Use case: Nghiên cứu sâu về vật liệu tái chế và cải tiến quy trình sản xuất.

3. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách công nghiệp

   • Lợi ích: Đánh giá hiệu quả các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm và thúc đẩy phát triển công nghiệp xanh.
   • Use case: Xây dựng chính sách hỗ trợ tái chế chất thải công nghiệp.

4. Nhà sản xuất thiết bị và công nghệ luyện kim

   • Lợi ích: Phát triển và cung cấp thiết bị phù hợp cho quá trình xử lý và tái sử dụng xỉ luyện thép.
   • Use case: Thiết kế máy móc cho quá trình vê viên, khử lưu huỳnh và xử lý xỉ.

Câu hỏi thường gặp

1. Xỉ lò thổi luyện thép có thành phần hóa học như thế nào?
   Xỉ lò thổi chứa khoảng 40-55% CaO, 10-17% SiO2, 10-15% FeO, 6-12% MgO và 4,5-5,8% MnO. Thành phần này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái sử dụng trong luyện gang và sản xuất quặng viên.

2. Tại sao cần khử lưu huỳnh trong gang lỏng?
   Lưu huỳnh là tạp chất gây hiện tượng “bở nóng” làm giảm chất lượng thép, ảnh hưởng đến khả năng gia công và độ bền của sản phẩm. Khử lưu huỳnh giúp nâng cao chất lượng thép thành phẩm.

3. Phương pháp khử lưu huỳnh nào hiệu quả nhất hiện nay?
   Phương pháp phun thổi chất khử vào gang lỏng được đánh giá cao về hiệu quả và tính kinh tế, đặc biệt khi sử dụng các chất khử có độ kiềm cao như xỉ lò thổi phối hợp CaF2.

4. Xỉ luyện thép có thể sử dụng làm chất trợ dung trong quá trình vê viên quặng không?
   Có, xỉ luyện thép với độ kiềm cao và hàm lượng oxit sắt thích hợp có thể cải thiện độ bền và tính chất cơ học của viên quặng, giúp vận hành lò cao ổn định hơn.

5. Làm thế nào để kiểm soát quá trình sấy khô quặng viên tránh nứt vỡ?
   Cần kiểm soát nhiệt độ sấy dưới 400°C, điều chỉnh tốc độ luồng khí và độ dày lớp quặng viên, đồng thời áp dụng chế độ sấy khô từng bước để giảm chênh lệch độ ẩm và ứng suất nhiệt trong viên quặng.

Kết luận

• Xỉ lò thổi luyện thép tại Công ty Thép Hòa Phát Hải Dương có tiềm năng tái sử dụng cao trong khử lưu huỳnh gang lỏng và làm chất trợ dung trong vê viên quặng.
• Phương pháp sử dụng xỉ phối hợp với CaF2 giúp giảm lưu huỳnh trong gang lỏng đạt hiệu quả trên 80%.
• Viên quặng sử dụng xỉ làm chất trợ dung có độ bền nén tăng 20-25%, độ xốp giảm, cải thiện tính thông khí và ổn định vận hành lò cao.
• Kiểm soát quy trình sấy khô và nung đóng kết là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng viên quặng, tránh nứt vỡ và giãn nở bất thường.
• Đề xuất triển khai thí điểm các giải pháp tái sử dụng xỉ trong 6-12 tháng, đồng thời xây dựng hệ thống quản lý chất lượng và đào tạo nhân lực.

Next steps: Triển khai thí điểm công nghệ tại nhà máy, đánh giá hiệu quả thực tế và mở rộng ứng dụng trong ngành luyện thép Việt Nam.

Call to action: Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu nên phối hợp để phát triển công nghệ tái chế xỉ luyện thép, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Tình hình sản xuất thép Việt Nam .2 Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép .1 Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép trên thế giới .2 Dây chuyền sản xuất và xử lý xỉ lò thổi tại nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương .1 Tiền xử lý gang lỏng .2 Vê viên quặng .1 Lý thuyết vê viên.2 Nhân tố ảnh hưởng tới quá trình bột quặng vê thành viên.3 Sấy khô và nung đóng kết của quặng viên sống. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM .1 Vật liệu thí nghiệm .2 Quy trình thí nghiệm vê viên quặng .1 Tạo mẫu vê viên .2 Nung quặng viên tươi.3 Kiểm tra tính chất viên quặng sau nung .3 Quy trình thí nghiệm khử S trong gang lỏng. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .1 Đánh giá xỉ luyện thép trong quá trình khử Lưu Huỳnh (S) và Phốt pho (P) của gang lỏng .1 Ảnh hưởng môi trường đến khả năng khử S trong gang .2 Ảnh hưởng môi trường đến sự thay đổi hàm lượng C trong gang 49 4.3 Hàm lượng S và Fe trong chất khử sau khi tiền khử lý gang lỏng 50 4.4 Hàm lượng P trong gang và ảnh hưởng của môi trường .2 Đánh giá đặc tính của quặng viên sau nung sử dụng xỉ luyện thép là chất trợ dung .1 Độ bền nén quặng viên.2 Độ xốp quặng viên .3 Tổ chức tế vi viên quặng. 61 ii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tình hình sản xuất thép thành phẩm năm 2019.2 Sơ đồ công nghệ quá trình xử lý xỉ thép lò thổi.3 Sử dụng xỉ luyện thép tại Nhật Bản.

Sơ đồ công nghệ luyện thép lò thổi. Dây chuyền xử lý xỉ tại công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương. Phương pháp khử lưu huỳnh trước thép lỏng. Cơ cấu đưa chất khử vào gang lỏng.

Súng phun thổi chất khử. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất quặng vê viên. Hình vẽ máy vê viên mâm tròn. Sơ đồ nung quặng viên.

Sự thay đổi của cường độ chống áp lực của quặng viên sống trong quá trình sấy khô. Thiết bị vê viên quặng sắt. Quy trình thí nghiệm khử S trong gang lỏng. Mối quan hệ giữa hàm lượng Si và tỷ lệ giảm S trong gang.

Hàm lượng C của các mẫu gang sau thí nghiệm. Hàm lượng S thay đổi trong xỉ sau phản ứng. Hàm lượng Fe trong xỉ sau khi phản ứng. Mối quan hệ giữa khử P và hàm lượng Si.

Độ bền nén của quặng viên sau nung. Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ đến độ xốp của quặng viên. Phân bố lỗ rỗng trong viên quặng. Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ đến độ co ngót viên quặng.

Tổ chức tế vi của các mẫu có và không có than (X100). Tổ chức tế vi của mẫu quặng viên sau nung (X500). 59 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh tỉ lệ sử dụng xỉ luyện thép ở Nhật Bản và Châu Âu. Thông số thành phần hóa học các loại xỉ.

Thành phần hóa học của xỉ luyện thép. Thành phần quặng sắt. Thành phần mác gang ban đầu. Phối liệu tạo viên.

Kết quả phân tích thành phần hóa học mẫu gang sau thí nghiệm. 47 iv TỔNG QUAN 1.1 Tình hình sản xuất thép Việt Nam Hình 1.1 mô tả tình hình sản xuất các sản phẩm thép năm 2019. Trong đó sản xuất đạt 2.795 tấn, tăng 11,9% so với cùng kỳ 2018.739 tấn, tăng 10,8% so với cùng kỳ năm 2018. Bên cạnh đó, xuất khẩu thép đạt 359.929 tấn, giảm 9% so với cùng kỳ năm 2018.

Nếu loại trừ tăng trưởng của thép cuộn cán nóng thì tốc độ tăng trưởng sản xuất các sản phẩm thép tăng 14% so với cùng kỳ 2018 trong khi bán hàng tăng 9% so với tháng 12/2018. Năm 2019, sản xuất đạt 25.113 tấn, tăng 4,4% so với cùng kỳ 2018, bán hàng đạt 23.480 tấn, tăng 6,4% so với cùng kỳ năm trước. Trong đó, xuất khẩu thép là 4.079 tấn, giảm 3,4% so với năm 2018.1 Tình hình sản xuất thép thành phẩm năm 2019. Trong bối cảnh thị trường toàn cầu trầm lắng, thị trường thép trong nước năm 2019 có mức tăng trưởng sản xuất và bán hàng thép khá khiêm tốn lần lượt đạt 4,4 và 6,4 % so với cùng kỳ năm 2018.

Tuy nhiên, loại trừ tăng 1 trưởng của thép cuộn cán nóng (HRC) thì mức tăng trưởng trên lần lượt là 2 và 3%.2 Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép 1.1 Tình hình xử lý xỉ lò thổi luyện thép trên thế giới Theo số liệu thống kê sản lượng thép năm 2018, xỉ thép của thế giới tương ứng với sản lượng thép thô trên thế giới là 1.302 triệu tấn thép được luyện trong lò chuyển (BOF) đã phát sinh lượng xỉ thép BOF khoảng 170 triệu tấn, và 506 triệu tấn thép được luyện trong lò điện (EAF) đã phát sinh lượng xỉ thép EAF khoảng 80 triệu tấn. Do lượng xỉ thép phát sinh hàng năm trong quá trình sản xuất thép rất lớn nên các nước đã thực hiện quản lý, nghiên cứu chế biến, sử dụng xỉ thép nhằm mang lại lợi ích kinh tế cho các doanh nghiệp thép và góp phần bảo vệ môi trường hiệu quả.2 Sơ đồ công nghệ quá trình xử lý xỉ thép lò thổi. 2 Xử lý xỉ lò thổi được mô tả như trong Hình 1. Các nước đã chế biến xỉ thép bằng cách nghiền nhỏ, sau đó tuyển từ tách thép vụn (mạt sắt) và ôxít sắt để tái sử dụng cho sản xuất quặng thiêu kết và luyện thép, phần còn lại được sử dụng cho các lĩnh vực khác nhau, chủ yếu là làm đường (43 %) và sử dụng nội bộ (19 %).

Xỉ luyện thép được xử lý và tái sử dụng ở nhiều lĩnh vực tại Nhật Bản (Hình 1. Đối với xỉ thép sử dụng để làm đường 32%, các công trình dân dụng 29%, tái sử dụng cho sản xuất thép 22%, làm đường nội bộ 5%, sản Hình 2.3 Sử dụng xỉ luyện thép tại Nhật Bản. xuất xi măng 3%, cải tạo đất 3% và còn lại cho các mục đích khác như (cải tạo bờ biển, các rạn san hô…). Đối với các nước Châu Âu, sử dụng để làm đường 43%; tái sử dụng trong nội bộ nhà máy 30%; sản xuất xi măng 5%; công trình dân dụng 3%; sử dụng làm phân bón 3% và còn lại cho các mục đích khác, như trong Bảng 1.1 So sánh tỉ lệ sử dụng xỉ luyện thép ở Nhật Bản và Châu Âu.

Lĩnh vực sử dụng Châu Âu Nhật Bản Sản xuất xi măng 5 3 Giao thông (làm đường) 43 32 Nông nghiệp (phân bón) 3 3 Công trình dân dụng 3 29 3 Tái sử dụng và tồn kho nội 30 27 bộ trong nhà máy thép Lĩnh vực khác 16 6 1.2 Dây chuyền sản xuất và xử lý xỉ lò thổi tại nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương 1. Dây chuyền sản xuất nhà máy luyện thép Hòa Phát Hải Dương Nhà máy thép Hòa Phát – Kinh Môn, Hải Dương sử dụng công nghệ luyện thép lò thổi. Dây chuyền công nghệ được mô tả như trong Hình 1. Các thiết bị chính: + 3 lò thổi công suất mỗi lò 45 tấn/ mẻ.

+ 1 lò tinh luyện LF công suất 45 tấn/ mẻ. 4 + Kích thước phôi 130x130mm, 150x150mm, 165x165mm. Chiều dài 6m và 12m. Sơ đồ công nghệ luyện thép lò thổi.

Gang lỏng từ lò cao được rót vào thùng chuyển gang lỏng và được vận chuyển và đưa vào lò thổi cùng với thép phế và các chất trợ dung. Sau đó, quy trình thổi oxi để khử Cacbon và các tạp chất trong gang được tiến hành để đạt phạm vi quy định của mác thép cần luyện. Thép lỏng ra khỏi lò thổi được tiến hành hợp kim hóa và khử oxi trong thùng thép. Nếu nhiệt độ và thành phần thép lỏng chưa đạt yêu cầu đúc thì đưa vào tinh luyện trong lò LF.

Thép lỏng đạt yêu cầu về thành phần và nhiệt độ được rót vào máy đúc liên tục để đúc thành phôi thép. Dây chuyền xử lý xỉ lò thổi tại nhà máy luyện thép Hòa phát Hải Dương Nhà máy luyện thép Hải Dương đã nâng công suất lên 2.000 tấn/năm, tương đương với lượng phát sinh xỉ lò thổi từ 250. Sau khi kết thúc mẻ luyện, xỉ lò thổi được đổ vào khay xỉ. Sau đó sử dụng xe tải để vận chuyển xỉ ra bãi xỉ.

Các loại xỉ thải có trong nhà máy luyện thép: - Xỉ lò thổi: là sản phẩm phụ của quá trình sơ luyện thép tại lò thổi. - Xỉ tinh luyện: là sản phẩm phụ của quá trình tinh luyện thép lỏng. - Xỉ đúc: là sản phẩm phụ của quá trình đúc liên tục. - Xỉ khử lưu huỳnh: là sản phẩm phụ của quá trình khử lưu huỳnh trong gang lỏng.

Thông số thành phần hóa học các loại xỉ. Thành phần hóa học xỉ (%) Loại xỉ CaO SiO2 FeO MgO MnO Xỉ lò thổi 40 – 55 10 – 17 10,0 – 15,0 6,0 – 12,0 4,5 – 5,8 Xỉ tinh luyện 37 – 40 15 – 19 1,0 – 5,0 7,5 – 8,0 4,5 – 5,8 Xỉ đúc 37 – 40 33 – 37 0,25 – 4,5 7,5 – 8,3 4,0 – 5,0 Xỉ khử S 37 – 40 33 – 37 0,25 – 0,45 7,5 – 8,3 2,0 – 3,5 Dây chuyền xử lý xỉ lò thổi được mô tả như trong Hình 1. Cẩu trục 32T sẽ cẩu và đổ xỉ ra bãi xỉ. Xỉ được phun nước làm nguội.

Sử dụng cẩu trục 10T để chuyển bằng mâm từ và đập nhỏ xỉ bằng cục tải trọng. Các mảng xỉ lớn sẽ được máy đục PC200 đập nhỏ. Nếu quá lớn sẽ được máy đục PC450 đập nhỏ hoặc cắt bằng oxy cao áp. Sau đó, xỉ lớn sẽ được phối chung với phế để đưa vào lại lò thổi.

Xỉ nhỏ, mịn sẽ được xe xúc lật XL10 đưa vào Silo, thông qua các băng chuyền để tuyển xỉ. Dây chuyền xử lý xỉ tại công ty cổ phần thép Hòa Phát Hải Dương 1. Mục đích nghiên cứu Quá trình sản xuất thép luôn có một lượng xỉ lớn được thải ra. Thành phần hóa học và khoáng vật có biên độ thay đổi rất lớn.

Khi so sánh với xỉ lò cao, xỉ lò thổi hoặc lò điện được tạo ra trong quá trình oxy hóa. Chính vì vậy, hàm lượng oxit sắt cao hơn rất nhiều. Đối với xỉ luyện thép, thường thì xỉ có thành phần Fe: 2-10%; CaO 40- 60%; MgO 3-10%; Mn: 1-8%. Độ kiềm của xỉ thường đạt giá trị khoảng 3.

Xỉ luyện thép có thể là nguồn nguyên liệu thứ cấp cho quá trình thiêu kết, luyện gang, luyện thép. Khi đó, một số nguyên tố trong xỉ có thể được hoàn nguyên và tái sử dụng. Mặt khác, xỉ luyện thép có thể được sử dụng cho vật liệu xây dựng, vật liệu cho gạch lát vỉa hè hoặc là vật liệu kỹ thuật. Xỉ luyện thép có thể được 7 dùng để san lấp mặt bằng.