Cilt/Volume : 24
125. Sayı
|
|
HEKİMHAN-DEVECİ SİDERİT CEVHERİNİN KALSİNE VE SİNTER ÜRÜN OLARAK
KULLANIMI İLE İLGİLİ FİZİBİLİTE ETÜDÜ
FEASIBILITY STUDIES FOR CALCINATION AND SINTERING OF HEKİMHAN-DEVECİ SIDERITE
ORES
Prof.Dr. Gündüz ATEŞOK,
Dr. Hayrünnisa DİNÇER
İ.T.Ü. Maden Fakültesi, Cevher ve Kömür Hazırlama Anabilim Dalı
ÖZET
Bu çalışmada, pilot ölçekli döner fırında gerçekleştirilen kalsinasyon sistemi ile halihazırda T.D.Ç.İ. Genel Müdürlüğünce Deveci Siderit cevherine uygulanan sinterleme sistemleri mukayese edilmiştir. Gerek kalsinasyon gerekse sinterlemeye göre siderit cevherinin İsdemir (İskenderun Demir-Çelik İşletmeleri) teslim nihai işletme maliyetleri 1 ton kalsine ve 1 ton sinter cevher bazında tesbit edilmiştir.
ABSTRACT
In this study, calcination system developed on pilot scale rotary furnace compared with present sinter system applied to Deveci Siderite ores by the Turkish Iron and Steel Works. Final operating cost for both calcination and sintering of siderite ores including transportation to İSDEMİR (İskenderun Iron Steel Company) was established on the basis of one ton calcine and sinter.
1. GİRİŞ
Türkiye direkt şarjlık demir cevheri açısından büyük bir açmaza girmektedir. Türkiye işletilebilir demir cevheri rezervi; 50 milyon tonu Sivas Divriği sahasında olmak üzere toplam 75 milyon ton’dur. Bu rezervler toplam 22 yatakta bulunmakta olup, Fe içeriği ortalama % 54 civarındadır. Bugünkü tüketim rakamları ile bu rezervin 7 - 8 sene içerisinde tükeneceği belirtilmektedir (1). Türkiye’de demir cevheri tüketimi yıllık 9 milyon ton olup, bu tüketimin 5.5 milyon tonu yurt içi kaynaklarından karşılanmaktadır.
Türkiye’nin özellike yüksek fırın demir cevheri ihtiyacı sorununu çözmesi, toplam 307 milyon ton rezerve sahip olan sorunlu demir cevherlerinin zenginleştirilmesi ile mümkün olabilecektir. Ortalama % 23 Fe içeren ve toplam 17 yataktan oluşan sorunlu demir cevherlerinin 160 milyon tonu % 19 Fe içeriği ile Hasançelebi ve 50 miyon tonu ise % 37 Fe içeriği ile Deveci yatağında bulunmaktadır (1).
Rezerv potansiyeli belirlenmiş olmakla birlikte cevher içerisinde fabrikaların arzu etmediği bazı safsızlıkların olması ve düşük Fe içerikleri nedeniyle yatakların işletme faaliyetleri ülkemizde belirli dönemlerde kısmen yapılabilmiş ve bugün için bu işletmelerin büyük bir bölümü çalışmamaktadır. Ülkemizde mevcut fabrikalar dönem içerisinde ürettiği mamullerin bir kısmını ihraç ettiklerinden standartlara uygun ürün elde edebilmeleri için hammadde girdi kalitelerine önem vermektedirler. Bu bakımdan yurt içi kaynaklı demir cevheri yataklarından satın alınacak cevherler için bu özelliklere uyum sağlayan yataklara yönelinmiş, diğer yataklar ise sınırlı üretimlerde kalmışlardır.
Fe içeriği nedeni ile sınırlı cevher grubuna giren ve 50 milyon ton civarında bir rezerve sahip olan Hekimhan-Deveci yöresi siderit cevheri (FeCO3) halihazırda T.D.Ç.İ’nce sinterde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, siderit cevherinin döner fırında kalsine edilerek ve siderit cevherinin sinterlenmek üzere kullanılması alternatifleri değerlendirilmiş ve bir fizibilite çalışması sunulmuştur.
2. PİLOT ÖLÇEKLİ KALSİNASYON DENEYLERİ
Pilot ölçekli kalsinasyon deneyleri 250 kg/saat kapasiteli 100 cm çapında ve 8.6 m boyunda tecrit edilmiş döner fırında gerçekleştirilmiştir (2). Pilot ölçekli kalsinasyon deneylerinde 15, 30 ve 45 dakikalık sürelerde ve 700°C, 800°C ve 900°C sıcaklıklarda kalsinasyon deneyleri yapılmıştır. Tamamı 50, 60, 70 ve 80 mm altında olan siderit (FeCO3) cevheriyle çeşitli sıcaklık ve kalsinasyon sürelerinde yapılan kalsinasyon deneylerinde; 800°C’da ve 15 dakikalık kalsinasyon süresinde üretilen kalsine ürünlerin Fe içeriğinin yeterli düzeye geldiği saptanmıştır (2,3). Fırına beslenen tane boyutuna bağlı olarak ağırlık kaybı % 32.70 ile % 36.10 değerleri arasında değişirken, kalsinelerdeki Fe içeği ise % 56.02 ile % 59.00 arasında olmaktadır (2).
Tamamı 50, 60, 70 ve 80 mm altında olan kalsine ürünlerin tamamının 25 mm altına kırıldıktan sonra yapılan elek analizlerinde; - 25 + 8 mm parça cevher miktarı sırası ile % 52.0, 60.1, 65.3 ve 68.0 olarak tesbit edilmiştir. Fe içerikleri % 59.60 ile % 56.02 arasında değişmektedir. CO2 içerikleri ise % 0.87 ile % 4.25 arasında değişim göstermektedir. Parça cevher (-25+8 mm) miktarı olarak en büyük değere (% 68.0) sahip olan – 80 mm malzemenin kalsine ürününde kalsinasyon % 90 civarında olup, Fe % 56.02 ve CO2 % 4.25 değerindedir.
Tamamı 80 mm altında bulunan siderit cevherinin 800°C’da ve 15 dakika kalsinasyon süresinde üretilen kalsinelerin tamamının - 25 mm’ye kırıldıktan sonra elde edilen - 25+8 mm boyut grubunda bulunan parça cevher % 56.10 Fe, % 6.00 Mn, % 6.10 SiO2 ve % 4.85 CO2 içermektedir. Kalsine parça cevherin fiziksel analiz sonuçları Çizelge 1.’de verilmiştir.
Çizelge 1.’den izleneceği üzere; parça cevherin fiziksel değerleri yüksek fırın cevheri için kabul edilir sınırlar içerisindedir. Ufalanma indeksinin % 64 civarında olması kalsine ürün içindeki parça cevherde (-25+8 mm) en fazla % 36 oranında bir tozlanma olacağını göstermektedir.
3. FİZİBİLİTE ETÜDÜ
Yapılan fizibilitenin amacı; döner fırında gerçekleştirilen kalsinasyon sistemi ile halihazırda T.D.Ç.İ. Genel Müdürlüğünce Deveci siderit cevherlerine uygulanan sinterleme sistemlerinin mukayesesidir. Bu amaçla, gerek kalsinasyon gerekse sinterlemeye göre siderit cevherinin İsdemir teslim nihai işletme maliyetleri 1 ton kalsine ve 1 ton sinter cevher bazında tesit edilmiştir.
Siderit cevherinin döner fırında kalsine edilerek ve sinterlenmek üzere kullanımı ile ilgili olarak kabul edilen yerleşim ve çalışma düzenleri Şekil 1 ve 2’de verilmiştir.
Siderit Cevherinin Döner Fırında Kalsine Edilerek Kullanımı
Ocakta üretilecek - 800 mm tuvenan cevher ocak yakınına kurulacak kırma ve eleme tesisinde - 80 mm’ye kırılacaktır. - 80 mm’ye kırıldıktan sonra ara stok sahasına (kamyon yükleme bunkerleri) taşınacaktır. Buradan kamyonlarla Karakısık mevkiinde bulunan kalsinasyon tesisine getirilecektir. Döner fırında kalsine edilen cevherler kamyonlarla Hekimhan yükleme istasyonundaki stok sahasına stoklanacaktır. Yükleme istasyonundan demiryolu nakliyatı ile İsdemir’e taşınan kalsine cevher burada elenerek kullanım için stoklanacaktır (Şekil 1).
Siderit Cevherinin Sinterlenmek Üzere Kullanımı
Ocakta üretilecek -800 mm tuvenan cevher ocak yakınına kurulacak kırma ve eleme tesisinde -150 mm’e kırılacaktır. -150 mm’e kırıldıktan sonra ara stok sahasına (kamyon yükleme bunkerleri) taşınacaktır. Buradan kamyonlarla Hekimhan yükleme istasyonundaki stok sahasına stoklanacaktır. Yükleme istasyonundan demiryolu nakliyatı ile İsdemir’e taşınan tuvenan cevher burada kırma - eleme - karıştırma işlemlerinden sonra sinterleme ünitesine verilecektir. Sinterlenen siderit kullanım için stoklanacaktır (Şekil 2).
Kalsinasyon ve sinterleme sistemlerine göre İsdemir kalsine ve sinter siderit teslim nihai işletme maliyetleri Çizelge 2’de verilmiştir. Çizelgenin hazırlanmasında aşağıdaki veriler esas alınmıştır.
• Özellikle başta sinterleme ile ilgili maliyetler olmak üzere kamyon ve demiryolu taşıma maliyetleri ile ilgili T.D.Ç.İ.’nin Şekil 3’de verilen 05.12.1997 tarihli faks bilgileri,
• Kalsinasyon ile ilgili olmak üzere, optimum boyut olarak kabul edilen ve tamamı 80 mm altında olan siderit cevherinin 800 °C’de ve 15 dakika kalsinasyon süresinde pilot ölçekli döner fırında elde edilen kalsinasyon verileri,
• Kalsinasyon maliyetleri hesabındaki;
- Amortisman + tamir bakım + yedek parça + faiz giderleri
- İşçilik giderleri
- Elektrik giderleri
1990 tarihinde TUTAŞ Sınai Tesisler A.Ş. tarafından T.D.Ç.İ. adına yapılan “Hekimhan-Deveci Siderit Cevheri Fizibilite Etüdü” raporu verileri.
Tamamı 80 mm altında bulunan cevherle yapılan kalsinasyon sonucu üretilen kalsinenin nem içeriği % 0.4 olarak tesbit edildiğinden, fizibilite hesaplarında kalsinenin nem içeriği “sıfır” olarak kabul edilmiştir.
Çizelge 2’den izleneceği üzere; 1 ton kalsine sideritin İsdemir teslim işletme maliyeti 57.00 $ iken, 1 ton sinter sideritin İsdemir teslim işletme maliyeti 50.80 $ olarak saptanmıştır. Maliyet değerleri açısından, sinter siderit, kalsine siderite nazaran 6.20 $/ton’luk bir avantaja sahiptir.
Ancak 1 ton kalsine siderit ile 1 ton sinter sideritin parasal değeri gözönüne alındığında bu fark küçülmektedir. Şöyleki;
18.11.1997 tarihi itibariyle T.D.Ç.İ.’nin ithal cevher fiatları baz olarak alındığında,
Parça cevher : 40.61 cent/ünite (% 64 Fe)
Toz cevher : 32.80 cent/ünite (% 60 Fe)
olarak kabul edilirse;
1 ton kalsine sideritin değeri:
% 68’i parça cevher (% 56 Fe içerikli)
% 32’si toz cevher (% 56 Fe içerikli)
1 ton parça cevher fiatı : 40.61x56= 22.74 $
1 ton toz cevher fiatı : 32.80x56= 18.37 $
% 68’i parça ve % 32’si toz cevher olan
kalsine sideritin fiatı;
22.74x0.68= 15.46 $
18.37x0.32= 5.88 $
Buna göre;
15.46 $ + 5.88 $ = 21.34 $/ton olur.
1 ton kalsine siderit’in İsdemir maliyeti 57.00 $ olduğuna göre, ton başına zarar;
57.00 $ - 21.34 $ = 35.66 $’dır.
1 ton sinter sideritin değeri;
32.80x56 = 18.37 $’dır.
1 ton sinter siderit’in İsdemir maliyeti 50.80 $ olduğuna göre, ton başına zarar;
50.80 $ - 18.37 $ = 32.43 $’dır.
Kalsine ve sinter sideritin toz başına maliyetlerinin yanısıra ürün olarak da değerlendirilmesi ile elde edilen sonuçlara göre;
Kalsine siderit : -35.66 $/t
Sinter siderit : - 32.43 $/t
35.66$ - 32.43 $ = 3.23 $/t’dir.
Sinter siderit kalsine siderite nazaran 3.23 $/ton’luk bir avantaja sahiptir. Sonuçlar toplu halde Çizelge 3’de verilmiştir.
4. SONUÇLAR
1. Pilot ölçekli döner fırında gerçekleştirilen kalsinasyon sistemi ile hali hazırda T.D.Ç.İ. Genel Müdürlüğünce Deveci siderit cevherlerine uygulanan sinterleme sistemini mukayese etmek amacıyla yapılan fizibilite çalışmalarında; kalsinasyon ve sinterleme sistemlerine göre İsdemir kalsine ve sinter siderit teslim nihai işletme maliyetleri saptanmıştır. Bazı kabuller çerçevesinde yapılan fizibilite çalışmalarına göre; 1 ton kalsine sideritin İsdemir teslim işletme maliyeti 57.00 $ iken, 1 ton sinter sideritin İsdemir teslim işetme maliyet 50.80 $ olarak tesbit edilmiştir. Maliyet değerleri açısından sinter siderit kalsine siderite nazaran ton başına 6.20 $’lık bir avantaja sahiptir. Ancak 1 ton kalsine siderit ile 1 ton sinter sideritin parasal değeride göz önüne alındığında (Hesaplamalarda TDÇİ’nin 18.11.1997 tarihli ithal cevherlere uyguladığı ünite fiatları baz alınmıştır); ton başına sinter siderit lehine olan 6.20 $’lik fark, 3.23 $’a düşmektedir.
Döner fırınlarda kalsine siderit üretiminde maliyeti etkileyen en önemli gider, yakıt gideri olmaktadır. Ton başına yaklaşık 10 $ civarında olan yakıt giderinin, döner fırında kalsinasyon sırasında çıkan ve CO2 açısından oldukça yoğun olan sıcak havanın temizlenerek tekrar döner fırında kullanılması yakıt sarfiyatını önemli ölçüde düşürecektir. Ayrıca kalsinasyonun yüksek kapasiteli döner fırınlarda yapılması da (Örneğin 50 - 60 m uzunluk ve 4 - 5 m çapında) yakıt sarfiyatını büyük oranda azaltacaktır. Döner fırınlarda yakıt sarfiyatının azaltılabilmesi ile, 1 ton sinter siderit başına 3.23 $’lık avantaj büyük bir olasılıkla kalsine sinter lehine bozulacaktır.
2. Tamamı 80 mm altında olan siderit cevheri ile 800 °C’de ve 15 dakika kalsinasyon süresinde (optimum kalsinasyon şartları) üretilen kalsinelerin tamamının -25 mm’e kırıldıktan sonra elde edilen -25+8 mm parça cevher boyut grubunun ufalanma indeksi % 63.48 olarak tesbit edildiğinden; kalsine ürün içindeki parça cevherlerin % 36 oranına kadar bir tozlanmaya maruz kalabileceği bir gerçektir. Kalsinasyon prosesinin Hekimhan’da yapılıp, kalsine ürünlerin demiryolu nakliyatı ile kullanılmak üzere İsdemir’e taşınması göz önüne alındığında, kalsine ürün içindeki parça cevherlerin tozlanması söz konusudur. Bu konunun da göz ardı edilmemesi gerekir. Ancak kalsine ürünün elenmeden tozu ile beraber taşınması tozlanmayı bir dereceye kadar azaltacaktır. Yapılan fizibilite hesaplarında bu konu değerlendirilmeye alınmamıştır. Ortam şartlarına bağlı olarak değişen bu tozlanma oranının da belli bir oranda fizibiliteye dahil edilmesi, fizibilitenin daha gerçekci olmasını sağlayacaktır. Bu tozlanmadan gelecek olan değer, sinter siderit lehine olacaktır.
3. Yüksek fırında kullanılan ideal parça cevher boyutu olarak kabul edilen -25+8 mm boyut grubunun üst boyutunun 30 mm olarak alınabilmesini, parça cevherler üzerinde yapılan fiziksel testler olası olduğunu göstermektedir. Zira, tambur mukavemet testlerinde + 6.35 mm boyutu üzerindeki malzeme miktarını veren ufalanma indeksi % 63.48’dir (Optimum kalsinasyon deney sonucu). Yüksek fırın şartlarında, yüksek fırına şarj edilen parça cevherlerin ufalanma indeksinin minimum % 60-65 civarında olması istendiğinden, parça cevher boyutunun üst değerinin 30 mm olarak alınması bir problem yaratmayacaktır.
Tamamı 80 mm altında olan siderit cevheri ile 800°C’de ve 15 dakika kalsinasyon süresinde üretilen kalsinelerin tamamının -25 mm’ye yerine 30 mm’ye kırılması ile üretilecek -30+8 mm boyutlu parça cevher miktarı % 68 yerine yaklaşık % 10-12’lik bir artışla % 80 civarına gelecektir. Fizibilite hesaplarında bu artış kalsine siderit prosesi lehine üstünlük sağlayacaktır.
KAYNAKLAR
1. VII. 5 Yıllık Kalkınma Planı Demir Cevheri Özel İhtisas Komisyonu Raporu, (1993), Ankara
2. Malatya Hekimhan-Deveci Siderit Cevherlerinin Kalsinasyon Özelliklerinin Saptanması ve Yüksek Fırında Kullanılabilirliğinin Tesbiti ile İlgili Teknolojik Araştırma Projesi, (1997), İ.T.Ü. Yer Bilimleri ve Yeraltı Kaynakları Uygulama-Araştırma Merkezi, İstanbul
3. Arslan, F., Ateşok, G., Gül, A., Dinçer, H. and Perek, T., (1998), Calcination of Malatya Hekimhan Siderite Ores, 7th International Mineral Processing Symposium, (15 - 17 September), İstanbul
|
|
||||
|
Adres: |
Tel: |
(312) - 425 41 60 |
E-Posta: |
|
| Faks: |
(312) - 418 93 43 |
|||
|
|
||||
|
TÜRKİYE ÜNİVERSİTELERİ |
||||
|
ÜNİVERSİTELERİN METALURJİ, SERAMİK VE MALZEME BÖLÜMLERİ |
||||
Web Tasarım
|
||||