この文脈におけるホットプレスシステムの主な目的は、反応性の高い鉄粉を安定化させることです。流動層での還元後、得られた直接還元鉄(DRI)は、化学活性の高い微粉末として存在します。ホットプレスシステムは、熱と圧力を加えてこの揮発性の粉末を高密度ブリケット(HBI)に圧縮し、自然発火を効果的に防ぎ、安全な取り扱いを可能にします。
高表面積の鉄粉を緻密なブリケットに変換することにより、ホットプレスは急速な酸化のリスクを軽減します。この工程は、直接還元鉄を長距離輸送に安全にし、電気アーク炉製鋼と互換性を持たせるために不可欠です。
流動層DRIの課題
ホットプレスティングの必要性を理解するには、まず還元直後の材料の物理的状態を理解する必要があります。
高い比表面積
流動層反応器での直接還元は、鉄を微粉末の形で生成します。物理的には、これにより固体鉄と比較して比表面積が非常に高い材料が得られます。
化学的不安定性
この高い表面積は、高い化学活性と直接相関します。生の粉末状態では、DRIは空気にさらされると再酸化しやすくなります。介入なしでは、この反応性は自然発火につながる可能性があり、深刻な安全上のリスクをもたらします。
ホットプレスの仕組み
ホットプレスシステムは、生産ラインにおける重要な不動態化工程として機能します。
HBIへの高密度化
このシステムは、高温と大きな圧力を利用して、緩いDRI粉末を圧縮します。この機械的な力により、粒子が固体の高密度ブリケット(一般にホットブリケット鉄(HBI)と呼ばれる)に凝集します。
化学活性の低減
粉末を圧縮することにより、システムは大気への露出表面積を劇的に減少させます。この高密度化により、鉄の化学活性が大幅に低下し、将来の使用のために安定化されます。
ホットプレスを迂回するリスク
ホットプレスは製造工程にステップを追加しますが、代替手段である生のDRI粉末の取り扱いは、重大な運用上の落とし穴をもたらします。
輸送上の危険
生のDRI粉末は揮発性があるため、長距離輸送が困難で危険です。火災を防ぐために厳格な環境管理が必要であり、ロジスティクスは複雑で高価になります。
保管上の制約
緩い粉末の保管には、酸化熱を管理するための特殊な施設が必要です。ホットプレスは、この要件を排除し、結果として得られるHBIを標準的な条件下で安全に保管できるようにします。
目標達成のための正しい選択
安全で商業的に実行可能な製品を目標とする場合、ホットプレスシステムの導入はオプションではありません。
- ロジスティクスと輸出が主な焦点の場合:粉末をHBIに変換するためにホットプレスを使用する必要があり、長距離輸送中に材料が安定したままであることを保証します。
- 製鋼効率が主な焦点の場合:緩い粉末と比較して電気アーク炉での使用に最適化されているため、HBIの生産を優先する必要があります。
ホットプレスは、揮発性の高い中間材料を、世界の産業に対応できる安定した価値のある商品に変えます。
概要表:
| 特徴 | DRI粉末(ホットプレス前) | HBI(ホットプレス後) |
|---|---|---|
| 物理的形態 | 微粉末、高表面積 | 固体高密度ブリケット |
| 化学的安定性 | 高い反応性、再酸化しやすい | 安定、不動態化された表面 |
| 安全リスク | 自然発火の危険性 | 保管および輸送のリスクが低い |
| 取り扱い | 困難、厳格な管理が必要 | 容易、標準的なロジスティクスに対応 |
| 主な用途 | 中間工程材料 | 電気アーク炉(EAF)原料 |
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参考文献
- Yuzhang Ji, Weijun Zhang. Development and Application of Hydrogen-Based Direct Reduction Iron Process. DOI: 10.3390/pr12091829
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .
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