Προσομοίωση - τεχνικοοικονομική ανάλυση της επίδραςης του μίγματος καυσίμων στη λειτουργία της περιστροφικής και ηλεκτρικής καμίνου τόξου παραγωγής σιδηρονικελίου - Μπατσούλη, Σωτηρία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών, 2015)
Στο Μεταλλουργικό Συγκρότημα της Λάρυμνας, η εταιρεία ΛΑΡΚΟ ΓΜΜΑΕ ακολουθεί μια συγκεκριμένη μέθοδο για την κατεργασία λατεριτών και παραγωγή κράματος σιδηρονικελίου, που περιλαμβάνει δύο κυρίως στάδια: (α) κατεργασία σε Περιστροφικές Καμίνους (Π/Κ), όπου γίνεται μερική αναγωγή (προαναγωγή) των οξειδίων του σιδήρου που περιέχονται στα λατεριτικά μεταλλεύματα σε θερμοκρασίες μικρότερες από το σημείο τήξης των περιεχόμενων ορυκτών και των προϊόντων αναγωγής, και (β) κατεργασία σε Ηλεκτρικές Καμίνους Εμβαπτιζόμενου Τόξου (Η/Κ) του παραγόμενου στο προηγούμενο στάδιο φρύγματος σε υψηλές θερμοκρασίες, όπου ανάγονται περαιτέρω τα περιεχόμενα οξείδια του σιδήρου, νικελίου και κοβαλτίου, και τήκονται προς παραγωγή σιδηρονικελίου. Η λειτουργία της Π/Κ πρέπει να είναι η ενδεδειγμένη, προκειμένου να μπορεί να τροφοδοτήσει με φρύγμα κατάλληλης ποιότητας την Η/Κ. Οποιεσδήποτε διαταραχές στην ομαλή λειτουργία της Π/Κ έχει σαν συνέπεια την αλλαγή στη σύσταση και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του φρύγματος, που μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη τεχνικά άρτια, ενεργειακά αποδοτική και οικονομικά ανεκτή λειτουργία της Η/Κ. Υπάρχουν ένα σύνολο παραμέτρων που επηρεάζουν την αποδοτική λειτουργία της Π/Κ. Σε αυτές συγκαταλέγονται (α) η σύνθεση του Φυσικού Λατερίτη (Φ.Λ.), που μπορεί να περιλαμβάνει μετάλλευμα από τρία διαφορετικά μεταλλεία (Αγίου Ιωάννη, Εύβοιας και Καστοριάς), (β) το είδος και η ποσότητα του καυσίμου (διάφοροι τύποι γαιανθράκων, λιγνιτών και κωκ), (γ) το είδος και η ποσότητα των ανακυκλώσιμων υλικών (pellets, χιτώνες), (δ) η ποσότητα και ποιότητα των υγρών καυσίμων που χρησιμοποιούνται και (ε) τα χαρακτηριστικά λειτουργίας (εισερχόμενος αέρας, θερμοκρασία κλπ). Η μεταβλητότητα των παραμέτρων αυτών και η πολυπλοκότητα της διεργασίας της αναγωγικής φρύξης μέσα την Π/Κ καθιστούν δύσκολη τη δυνατότητα τέλειας ρύθμισης αφενός και αφετέρου την εκ των προτέρων εκτίμηση της συμπεριφοράς της και της ποιότητας των παραγόμενων προϊόντων. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας έγινε προσομοίωση της συνδυασμένης λειτουργίας της Περιστροφικής και Ηλεκτρικής Καμίνου με τη χρήση του λογισμικού HSC-Sim της εταιρείας Outotec Research Oy. Στη συνέχεια με βάση το λογισμικό αυτό μελετήθηκαν και αξιολογήθηκαν τα ισοζύγια μάζας και ενέργειας, για οκτώ διαφοροετικά σενάρια που διαμορφώθηκαν σε συνεργασία με Μηχανικούς της Εταιρείας ΛΑΡΚΟ ΓΜΜΑΕ, με βάση τις τωρινές παραμέτρους λειτουργίας του μεταλλουργικού συγκροτήματος Λάρυμνας, αλλά και με βάση ιστορικά στοιχεία λειτουργίας. Επίσης έγινε οικονομική ανάλυση των σεναρίων αυτών. Τέλος, πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας για ορισμένες παραμέτρους έτσι ώστε να εξετασθεί ο βαθμός επίδρασης της διακύμανσης των τιμών των παραμέτρων αυτών στα γενικά χαρακτηριστικά λειτουργίας του μεταλλουργικού συγκροτήματος παραγωγής σιδηρονικελίου. Η προσομοίωση έγινε για το σύστημα Π/Κ 4 – Η/Κ 5. Τα κύρια συμπεράσματα που προέκυψαν συνοψίζονται στα ακόλουθα: • Η προσθήκη μεταλλευμάτων Εύβοιας (ΜΕΕ) αντί Αγίου Ιωάννη (ΜΕΙ) οδηγεί στην καλύτερη απόδοση της περιστροφικής καμίνου για την παραγωγή φρύγματος. Η αύξηση της αναλογίας ΜΕΕ κατά 5% με αντίστοιχη μείωση της αναλογίας ΜΕΙ, διατηρώντας την αναλογία του μεταλλεύματος Καστοριάς (ΜΕΚ) σταθερή στο 15%, οδηγεί σε αύξηση της ετήσιας διαφοράς εσόδων-εξόδων κατά 840.000 €. • Αύξηση της αναλογίας του ΜΕΕ εις βάρος του ΜΕΚ, διατηρώντας σταθερή την αναλογία του ΜΕΙ, οδηγεί σε μικρή μείωση της ετήσιας διαφοράς εσόδων-εξόδων η οποία ανέρχεται σε μόλις 70.000 € ανά έτος για κάθε αύξηση της αναλογίας του ΜΕΕ κατά 5%. • Η αύξηση της ποσότητας των στερεών καυσίμων – αναγωγικών μέσων από 120 (που περιλαμβάνει την προσθήκη γαιάνθρακα 110 kg/tn και κωκ 10 kg/tn) σε 220 kg/tn Φ.Λ. (που περιλαμβάνει την προσθήκη γαιάνθρακα, λιγνίτη και κωκ σε αναλογίες 60, 150 και 10 kg/tn Φ.Λ.) έχει σαν άμεση συνέπεια την αύξηση του κόστους κατεργασίας του Φ.Λ. από 68.83 σε 71.67 €/tn Φ.Λ., την μείωση της παραγωγικότητας της καμίνου από τους 8402 στους 8206 tn Ni/έτος, και την την αύξηση της ετήσιας διαφορά εσόδων-εξόδων κατά 3.150.000 € μόνο για την Η/Κ 5. • Η αύξηση του βαθμού αναγωγής στην Π/Κ 4, οδηγεί στην σημαντική πτώση της συγκέντρωσης του νικελίου στο μέταλλο, αλλά δεν επηρεάζει το συνολικό κόστος παραγωγής φρύγματος και κατεργασίας ΦΛ • H αύξηση του ποσοστού προσθήκης pellets στην Π/Κ 4 από τα 0 στα 200 kg/tn Φ.Λ., οδηγεί στην πτώση της συγκέντρωσης του νικελίου στο μέταλλο, στην αύξηση της ετήσιας παραγόμενη ποσότητα Ni και στη μείωση των ετήσιων εξόδων και αύξηση των εσόδων, με αποτέλεσμα την αύξηση της ετήσιας διαφοράς εσόδων – εξόδων από τα 38.35 στα 43.49 εκ. € οδηγώντας σε συνολικό ετήσιο όφελος 5 εκ. €.