آهن اسفنجی چیست و چه کاربردهایی دارد ؟
آهن اسفنجی به شکل قطعات کروی گندله است که از احیای مستقیم سنگ آهن به دست می آید. در این روش بدون نیاز به ذوب سنگ آهن، اکسیژن آن حذف شده و گندله سنگ آهن که دارای عیار ۶۷ درصد است، احیا می گردد. امروزه استفاده از آهن اسفنجی به دلیل افزایش قیمت آهن، کمبود ضایعات آن و مشکلات زیست محیطی در صنایع گسترش یافته و سهم ۵ درصدی در تولید فولاد جهان دارد.
اگر در این حوضه فعالیت می کنید و علاقمند هستید در خصوص آهن اسفنجی ویژگی ها و مزایای آن اطلاعات بیشتری کسب کنید؛ دعوت می کنیم در ادامه با فولاد نصر آذربایجان همراه باشید.
◾️آهن اسفنجی چیست؟
آهن اسفنجی یا آهن احیای مستقیم (Direct Reduced Iron)ماده ی اولیه برای تولید فولاد در ریختگری است. که از احیای مستقیم سنگ آهن ( بدون ذوب شدن) بدست می‌آید و به دلیل ساختار متخلخلی که دارد به آن گندله متخلخل نیز گفته می شود.
در طی فرآیند احیای مستقیم و به دلیل خروج گاز اکسیژن، سنگ‌آهن به قطعه‌هایی کروی شکل تبدیل می‌شود که مانند اسفنج در سطح خود دارای سوراخ‌های کوچکی است. به همین دلیل آهن اسفنجی نامگذاری شده است و مهم ترین ویژگی آن داشتن عیار بالا(۸۴ تا ۹۵ )می باشد.
این محصول در اندازه ۴ تا ۲۰ میلی متر تولید می‌شود و دارای چگالی ظاهری ۳.۴ تا ۳.۶ تن بر متر مکعب و چگالی توده ۱.۶ تا ۱.۹ تن بر متر مکعب می‌باشد. در گذشته از آهن قراضه و ضایعات برای تولید فولاد استفاده میشد؛ اما امروزه با وجود معادن فراوان سنگ آهن و کمبود ضایعات؛ در کوره‌های القایی می توان تا ۵۰ درصد آهن اسفنجی را جایگزین ضایعات کرد.
این محصول پس از ذوب و احیا در فولاد سازی به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت (شمش) و میلگرد تولید و عرضه می شود. جالب است بدانید هندوستان بزرگ ترین تولید کننده ی آهن اسفنجی در دنیاست و ونزوئلا، ایران و مکزیک در رتبه های بعدی قرار دارند.
◾️مراحل تولید آهن اسفنجی
تولید آهن اسفنجی از سنگ آهن به دو روش گازی یا استفاده از زغال سنگ انجام می شود. در هر دو روش ؛هدف از این فرایند بیرون راندن اکسیژن موجود در سنگ آهن است تا بتوان سنگ معدن را بدون ذوب شدن آن به آهن فلزی تبدیل کرد.
معمولا کشور هایی که به گاز طبیعی دسترسی دارند مانند کشور ما با استفاده از فناوری های میدرکس،HYL،Purofer مبادرت به تولید آهن اسفنجی می کنند.
◾️روش میدرکس
کم مصرف‌ترین و پر بازده‌ترین روش تولید آهن اسفنجی ؛ میدرکس می باشد. در این روش، گاز طبیعی وارد واحد شکست گاز می‌شود و سپس بر اثر حرارت وارد شده و کتالیست‌های مخصوص به هیدروژن و کربن تبدیل می‌شود. در ادامه این هیدروژن و کربن، وارد کوره ی احیا شده و با اکسیژن گندله سنگ آهن ترکیب می‌شود و موجب احیای سنگ آهن می گردد.
در ایران حدود ۸۰ درصد آهن اسفنجی ، به این روش تولید می شود.
◾️مزایای آهن اسفنجی
از مهم ترین مزایای آهن اسفنجی می توان به موارد زیر اشاره کرد؛
- آهن اسفنجی عیار بالاتری نسبت به آهن خام دارد.
- آهن اسفنجی بهترین جایگزین برای ضایعات است.
- روش احیای مسقیم سریع تر از روش کوره ی بلند است.
- هزینه ی اجرای یک واحد احیای مستقیم و کوره الکتریکی پایین تر از کوره ی بلند است.
- روش احیای مستقیم محدودیت های زیست محیطی کوره بلند را ندارد.
- روش احیای مستقیم برای واحد های کوچک فولاد سازی دارای توجیه اقتصادی است.
- انتقال و حمل‌ونقل آهن اسفنجی به شکل آهن گرم کلوخه‌شده (HBI) بسیار راحت است. در حالی که حمل آگلومره که خوراک کوره بلند است سخت‌تر می‌باشد.
- در فرایند احیای مستقیم از گازطبیعی بدون حذف ناخالصی‌ها می توان استفاده نمود.
◾️معایب آهن اسفنجی
- آهن اسفنجی در صورت عدم محافظت در معرض اکسیداسیون و زنگ‌زدگی است.
- با سرعت بیشتری نسبت به فولاد خورده می‌شود.
- آهن احیای مستقیم برخلاف آهن چدن کوره‌ای که تقریباً از فلز خالص است؛ دارای مقداری ناخالصی سیلیسی می باشد که در فرآیند ساخت فولاد باید از بین برده شود.
◾️کاربرد های آهن اسفنجی
مهمترین کاربرد آهن اسفنجی در کوره القائی برای تولید فولاد می باشد. و می توان تا ۵۰ درصد آهن اسفنجی را جایگزین ضایعات کرد. همچنین آهن اسفنجی درریخته گری به سه شکل بیلت، اسلب و میلگرد کاربرد دارد.
از دیگر کاربردهای آهن اسفنجی می توان به تولید آهن فرفورژه یا فولاد فرآوری شده اشاره کرد.
◾️بریکت چیست ؟
بریکت در واقع همان آهن اسفنجی است اما در هنگام تولید، در قطعات بزرگ قالب‌گیری و فشرده می‌شود. بریکت در سه نوع برلیت نرمه ،بریکت گرم و بریکت سرد تولید می شود.
برلیت گرم : بریکت گرم در فرآیند بریکت سازی از آهن اسفنجی گرم و در دمای بیش از ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد تولید می‌شود. این نوع بریکت شناخته‌شده‌ترین محصول جهت حمل‌ونقل آسان و ایمن آهن اسفنجی در سطح جهان به شمار می‌رود.
برلیت سرد و برلیت نرمه : در فرآیند بریکت سازی سرد ؛ مواد ورودی در دمای محیط به ماشین بریکت زنی وارد می‌شوند. در این فرآیند با توجه به نوع مواد ورودی به ماشین، دو نوع محصول بریکت نرمه آهن اسفنجی و بریکت سرد آهن اسفنجی تولید می شود.
از بریکت در ساخت موارد زیر استفاده می شود :
- آهن و فولاد مانند ؛ آهن اسفنجی، کک و زغال‌سنگ
- مواد معدنی مانند ؛ دولومیت، منگنز، فروآلیاژ، آلومینا، آهک و ..
- مواد شیمیایی مانند ؛ سولفاتها، کربناتها، کلریدها، سیانیدها، برومیدها
- مواد شوینده و بهداشتی
- کودهای شیمیایی
◾️سخن آخر
آهن اسفنجی به دلیل عیار بالای آن بهترین جایگزین برای ضایعات و قراضه آهن می باشد که از آن می توان برای تولید محصولات فولادی با کیفیت استفاده نمود. این محصول در حجم بالا تولید و قیمت مناسبی دارد به همین دلیل از محصولات مناسب صادراتی به شمار می‌رود.
