آهن اسفنجی چیست و چه کاربردی دارد؟

0

مقدمه

آهن اسفنجی یکی از محصولاتی به شمار می‌رود که اخیرا تجارت آن طرفداران زیادی پیدا کرده است و به عنوان گزینه‌ای جذاب در بازار آهن‌الات و فولاد شناخته می‌شود. این محصول از احیای مستقیم سنگ آهن به وجود می‌آید و مهم‌ترین ویژگی آن داشتن عیار بالاست که محبوبیت این محصول در میان خریداران را موجه می‌سازد. در سال‌های گذشته روش‌های مختلف و گوناگونی برای تولید با بازدهی بیشتر این محصول ابداع شده است که در کشور‌های مختلف به کار گرفته می‌شود.

کشور ایران نیز توانسته است با استفاده از دانش و تجربه متخصصان داخلی اقدام به بومی‌سازی روش تولید آهن اسفنجی نماید و به عنوان یکی از کشور‌های بزرگ تولید کننده این محصول شناخته شود. در این مقاله تلاش بر این شده است که شما را با آهن اسفنجی، نحوه‌ی تولید و کاربرد‌های آن آشنا کرده و به سوالات احتمالی شما درباره این محصول پاسخ دهیم. 

تعریف آهن اسفنجی

آهن اسفنجی یا گندله متخلخل به ماده‌ای گفته می‌شود که از احیای سنگ آهن به روش مستقیم (Direct Reduced Iron) یعنی بدون نیاز به عملیات ذوب کردن به وجود می‌آید. در طی فرآیند احیای مستقیم و به دلیل خروج گاز اکسیژن، سنگ آهن به قطعات کروی شکل، با شکل ظاهری متخلخل مانند اسفنج که بر روی سطح خود دارای سوراخ‌های کوچکی می‌باشد تبدیل می‌شود. همین شکل و ویژگی ظاهری نیز دلیل نام‌ گذاری این محصول تحت عنوان آهن اسفنجی شده است.

آهن اسفنجی 1

آهن اسفنجی پس از ذوب شدن و در طی فرآیند ریخته ‌گری به سه محصول شمش، تختال (اسلب) و میلگرد تبدیل می‌ شود که این سه محصول برای استفاده در مصارف مختلف به کارخانجات ارسال شده و در آنجا به محصولات پرکاربردتر دیگری تبدیل می ‌شوند. گندله که دارای عیار بسیار بالایی از آهن می‌باشد که امروزه با توجه به کمبود ضایعات آهن و مسائل زیست محیطی بسیار مورد توجه قرار گرفته است و به عنوان جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن شناخته می‌شود.

روش تولید آهن اسفنجی

به طور کلی سنگ آهن به دو روش گاز طبیعی و زغال سنگ احیا شده و منجر به تولید آهن اسفنجی می‌شود. فرایند احیای سنگ آهن به وسیله گاز طبیعی به سه روش میدرکس،HYL و Purofer انجام می‌ شود که در میان این روش‌ها، روش میدرکس نسبت به سایر روش‌ها کاربردی تر می‌باشد. در فرایند احیا به وسیله زغال سنگ نیز از روش‌های Jindal ،DRC و SL/ RN جهت تولید آهن اسفنجی استفاده می‌شود. در ادامه به بررسی این روش‌ها می‌پردازیم و درباره هرکدام توضیحاتی ارائه خواهیم داد.

تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس

در این روش که یکی از مناسب‌ترین روش‌ها برای احیای سنگ‌آهن به شمار می‌آید، در ابتدا گاز متان وارد واحد شکست شده تا به دو گاز احیا کننده اکسیژن و هیدروژن تجزیه شود. پس از آن متان تجزیه شده در یک کوره استوانه‌ ای دمیده می‌ شود. همزمان با دمیدن متان تجزیه شده، سنگ آهن از بالا داخل کوره انداخته می‌شود تا با گاز متان تجزیه شده برخورد کند.

گاز طبیعی متان تجزیه شده هنگامی که در کوره دمیده شد، داغ می‌شود و سنگ‌های آهن به هنگام برخورد با آن اکسیژن خود را از دست می‌ دهند. در آخر گلوله‌هایی متخلخل از آهن خالص که پخته و سخت شده‌اند تحت عنوان محصول نهایی ارائه می‌شوند. آهن اسفنجی که با روش میدرکس تولید می ‌شود به دلیل سختی بیشتر در هنگام انجام عملیات ذوب به انرژی بیشتری نیز نیاز خواهد داشت.

روش میدرکس

روش میدرکس یکی از پربازده‌ترین روش‌ها برای تولید آهن اسفنجی به شمار می‌آید و حدود 80 درصد از آهن اسفنجی ایران نیز به همین روش تولید می‌شود.

تولید آهن اسفنجی به روش HYL

در روش HYL نیز مانند روش میدرکس، از گاز طبیعی برای احیای سنگ آهن استفاده می‌ شود، با این تفاوت که تجهیزات مورد نیاز در این فرایند و مراحل تولید محصول نهایی دارای پیچیدگی و هزینه بیشتری نسبت به روش میدرکس می‌باشند.

پروسه احیای سنگ آهن شامل دو بخش کلی یعنی یک بخش آماده‌ سازی و تجزیه گاز طبیعی و بخش کوره احیای آهن می باشد. در واحد آماده سازی گاز طبیعی، گاز طبیعی متان با بخار آب ترکیب شده و منجر به تجزیه عناصر تشکیل دهنده می‌شود. سپس این عناصر در کوره با سنگ آهن دمیده خواهد شد که محصول نهایی و به دست آمده آهن اسفنجی است.

روش HYL

آهنی که در این فرایند تولید می‌شود دارای کربن بیشتری در محتوای خود می‌باشد و به اصطلاح کربوره شده است.

تولید آهن اسفنجی به روش SL/Rn

در این روش به جای گاز طبیعی از زغال سنگ برای فرایند احیای سنگ آهن استفاده می‌شود. این فرایند شامل یک بخش تغذیه می‌باشد که در آن مواد اولیه با یکدیگر ترکیب می‌شوند. مواد اولیه شامل سنگ آهن یا کلوخه آهن است که ابتدا به بخش تغذیه کننده وارد شده و پس از آن آهک و دولومیت به همراه زغال سنگ به مواد اولیه اضافه می شود تا برای مرحله احیا به کوره افقی فرستاده شوند.

یکی از دلایل استفاده از دولومیت و آهک در ترکیب مواد اولیه کمک به حفظ درصد گوگرد مورد نیاز برای انجام فرآیند است. در بخش کوره افقی که دارای شیب خیلی کمی است و به صورت دورانی حرکت می‌ کند، مواد اولیه در آنجا ریخته می‌شود و به صورت آهسته در کوره به حرکت در می ‌آیند.

در این مرحله دمای کوره تا حدی بالا می‌رود که زغال سنگ کک نشود و شروع به سوختن و تولید دی ‌اکسید کربن کند. تولید دی‌ اکسید کربن آنقدر ادامه پیدا می‌ کند و دما بالا می‌رود تا سنگ آهن به صورت کامل احیا شود.

روش slrn

سپس سنگ آهن احیا شده به واحد خنک سازی روانه شده و در آخر با استفاده از روش‌ های مغناطیسی آهن اسفنجی به عنوان محصول نهایی جداسازی می ‌شود.

کاربرد آهن اسفنجی

به طور کلی، آهن اسفنجی جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن به شمار می‌آید. در نتیجه با استفاده از آن می‌توان درصد بالایی از مواد اولیه جهت فراهم آوردن ذوب مورد نیاز واحدهای فولادسازی را به جای استفاده از ضایعات  تهیه نمود. مهم‌ترین کاربرد آهن اسفنجی، استفاده شدن این محصول در کوره‌های القائی می‌باشد که توانایی جایگزینی 50 درصدی آن با قراضه وجود دارد.

از جمله دیگر کاربرد‌های آهن اسفنجی، استفاده از این محصول در صنایع چدن و فولادسازی می‌باشد که به دلیل خلوص بالای آهن و ترکیبات شیمیایی خاص خود، باعث تولید فولاد مستحکم و با کیفیت‌تری می‌شود.همچنین از دیگر کاربرد‌های آهن اسفنجی می‌توان به ساخت انواع شمش فولادی در کوره‌های قوس الکتریکی اشاره کرد که میزان بهره‌ وری و بازدهی شمش فولادی را به مقدار مناسبی افزایش می‌دهد.

مسیرهای ارتباطی با فولاژ

استفاده از این محصول در صنعت تولید اسلحه و ابزار‌های آهنی، از دیگر کاربرد‌ها و تفاوت‌های آهن اسفنجی با ضایعات آهن می‌باشد که به دلیل خواص خود استحکام بیشتری به این محصولات می‌دهد. 

بریکت

بریکت در واقع همان آهن اسفنجی می‌باشد با این تفاوت که در زمان تولید، به شکل تکه‌های بزرگ فشرده و قالب‌گیری می‌شود و با توجه به نوع مواد و دمایی که در آن بریکت‌زنی انجام می‌شود به سه دسته بریکت سرد، بریکت گرم و بریکت نرمه تقسیم می‌شود.

جمع‌بندی

در این مقاله ابتدا این محصول را تعریف کردیم، سپس به بررسی روش‌های تولید این محصول پراهمیت پرداخته و در آخر به کاربرد‌های این محصول اشاره کردیم. شما می‌توانید برای دیدن سایر مقالات آموزشی، سفارش و خرید انواع محصولات و قیمت روز محصولات فولادی بر روی لینک گذاشته شده کلیک کرده و از وبسایت فولاژ دیدن کنید.

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.