آهن اسفنجی Sponge Iron

١٢:٢٧:٥٩ ١٣٩٨/٠٥/٠٥
آهن اسفنجی Sponge Iron

تولید آهن اسفنجی اولین روش برای به دست آوردن آهن در خاورمیانه، مصر و اروپا بود، که دست کم تا قرن ۱۶ میلادی استفاده می شد. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد روش بلومری در چین نیز استفاده شده است اما چین تا ۵۰۰ سال قبل از میلاد به فناوری کوره های بلند برای تهیه چدن دست یافته بوده است.

مزیت روش بلومری (تهیه فلز از آهن اسفنجی) این است که تولید آهن در دمای پایین یعنی در حدود ۱۱۰۰ درجه سلسیوس نیز امکان پذیر است. اما ضعف این روش در مقایسه با ریخته گری در کوره های بلند این است که در مدت زمان مشابه مقادیر آهن کمتری ساخته می شود.

آهن اسفنجی چیست؟

به منظور تولید شمش و محصولات فولادی، بطور معمول از آهن قراضه و یا آهن اسفنجی که مستقیما از سنگ آهن (گندله) تولید شده استفاده می شود. با حذف اکسیژن موجود در سنگ آهن توسط گازهای کاهنده یا کربن بدست آمده از گاز شهری و ذغال سنگ، آهن اسفنجی (Sponge Iron) یا محصول مستقیم آهن یا DRI)  Direct reduced iron) ایجاد می شود. اصطلاح "احیای مستقیم آهن" یا محصول مستقیم آهن از تغییرات شیمیایی که در کوره های بلند تحت تاثیر حرارت بالا حاصل می شود، آمده است. احیای آهن اشاره به فرآیندی دارد که طی آن اکسیژن آهن کاسته می شود تا به فلز آهن تبدیل شود.

تولید فولاد به روش احیاء مستقیم نیازمند ۵ عمل اصلی است که شامل تهیه کنسانتره از معدن، تبدیل به گندله، آهن اسفنجی، شمش فولاد و در انتها تبدیل به مقاطع فولادی از قبیل: تیرآهن، میلگرد و ... است و به محصول صلب حاصل از این فرآیند "محصول مستقیم آهن" نیز می گویند.

گاز کاهنده ترکیبی از گازهای هیدروژن (H2) و مونوکسید کربن (CO) و دمای کوره در فرآیند احیای آهن نیز حدود ۸۰۰ الی ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد است.

سنگ آهن که به صورت گلوله ای فشرده شده و به اصطلاح گندله در تولید آهن اسفنجی مورد استفاده قرار میگیرد حاوی ۶۵ الی ۷۲ درصد آهن و همچنین مواد دیگری است و اندازه هر گلوله بین ۶ تا ۱۶ میلیمتر است.


آهن اسفنجی Sponge Iron yektafelez یکتافلز


روش های تولید آهن اسفنجی

بطور کلی روش های تولید آهن اسفنجی به دو گروه دسته بندی می شود:

روش های مبتنی بر گاز

فرآیند تولید آهن اسفنجی با استفاده از گاز طبیعی عبارتند از:

  • روش H.Y.L اچ-وای-ال
  • روشpurofer  پروفر
  • روش Midrex میدرکس

روش های مبتنی بر ذغال سنگ

فناوری‌های تولید آهن اسفنجی مبتنی بر روش RHF) Rotary Heart Furnace)

  • تولید آهن به روش ITmK3
  • فن‌آوری تولید آهن اسفنجی در کوره دوار به روش SL/RN
  • فرآیند Corex

در هر دو روش، هدف جدا کردن اکسیژن موجود در انواع مختلف سنگ های آهن (سنگ آهن، کنسانتره، پوسته اکسیدی، گندله و ...) برای تبدیل سنگ آهن به فلز آهن در دمای کمتر از نقطه ذوب آن است. (کمتر از ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد). و می توان گفت که تولید آهن با فرآیند احیای آهن (آهن اسفنجی) تقریبا صرفه جویی در مصرف انرژی نیز هست. چرا که که حرارت و سوخت کمتری نیاز دارد و به کوره های بلند سنتی نیازی نیست. DRI (نام اختصاری آهن اسفنجی) غالبا در کوره های قوس الکتریکی تبدیل به فولاد می شود تا حداکثر بهره برداری از حرارت صورت گیرد.

میدرکس

در این فن آوری بصورت بی واسطه گندله سنگ آهن را با گازهای شکسته شده احیا می کنند. به این صورت که ابتدا گاز طبیعی وارد واحد شکست گاز (ریفرمر) می شود و بخاطر اثر حرارت وارد شده و وجود کاتالیزورهای مخصوص شکسته می شود و به H۲(دی هیدروژن)  و CO (مونواکسید کربن) تفکیک می گردد. هیدروژن و مونو اکسیدکربن آزاد شده وارد کوره احیاء شده و با اکسیژن موجود در گندله مذاب ترکیب و به این ترتیب سنگ آهن احیا می شود.

در این شیوه گندله سنگ آهن که عیار ۶۷% دارد احیا شده و آهن اسفنجی (گندله متخلخل) با متالیزاسیون Fe (نزدیک ۹۲ درجه) تولید می گردد. محصولی که در واحد احیاء تولید می شود قسمت خنک کاری در کوره را طی نمی کند و با دمای در نزدیک به ۶۰۰ درجه سانتی گراد به وسیله سیستم انتقال مواد ویژه به قسمت فولادسازی برای شارژ مستقیم کوره منتقل می شود.به احیای مستقیم سنگ آهن DRI نیز گویند.

آهن اسفنجی پس از ذوب و احیا در فولاد سازی، در فرآیند ریخته گری به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت( شمش) و میلگرد کاربرد دارند. اکنون حدود ۵% از فولاد جهان از آهن اسفنجی (DRI) به دست می آید و این روند در حال افزایش می باشد. گندله ترکیبی از آهن است که از تغلیظ سنگ آهن (کنتسانتره ) تولید می گردد. مقدار گندله استفاده شده در تولید DRI به ازای هر تن محصول نزدیک به ۴۵/۱ تن می باشد.

بریکت چیست؟

بریکت همان آهن اسفنجی یا DRI می باشد. با این تفاوت که در زمان تولید، بصورت فشرده شکل گرفته و از نظر نوع و دمای فرآیند تولید به ۳ نوع ذیل تولید می شود.

انواع بریکت:

  • بریکت گرم آهن اسفنجی
  • بریکت نرمه آهن اسفنجی
  • بریکت سرد آهن اسفنجی


آهن اسفنجی Sponge Iron yektafelez یکتافلز


مزایا آهن اسفنجی

در فرآیند احیای آهن تقریبا بر مشکلات روش های سنتی کوره بلند غلبه شده است. و استخراج آهن اسفنجی به خوبی در اقصی نقاط جهان صورت می پذیرد. سرمایه اولیه و هزینه عملیات در احیای آهن بسیار کمتر از هزینه تولید در کارخانه های یکپارچه فولاد است و همچنین برای کشورهای درحال توسعه که منابع ذغال سنگ محدودی دارند روش مناسب تری است.


مواردی که باعث اقتصادی شدن روش Dri شده اند:

آهن اسفنجی تقریبا به اندازه چدن حاوی 90 الی 94 درصد آهن خالص (بسته به کیفیت سنگ آن) است بنابراین یک گزینه عالی برای کوره های الکتریکی بکار رفته در کارخانه های فولاد محسوب می شود که به انها این امکان را می دهد که میزان استفاده از ضایعات آهن را کاهش دهند و فولادی با رده بهتر تولید کنند.

بریکت آهن گرم (HBI) برای راحتی حمل و نقل و انبار بصورت متراکم طراحی شده است.

آهن اسفنجی گرم (HDRI) آهنی است که بعد از خروج از کوره احیای آهن سرد نشده و بلافاصله به کوره قوس الکتریکیِ در انتظار منتقل می شود تا بدون اتلاف وقت و انرژی عملیات بصورت پیوسته انجام پذیرد.

در پروسه تولید آهن اسفنجی از گندله یا سنگ آهن طبیعی استفاده می شود. تنها استثنا در فرآیند بستر سیال است که طی آن از تکه های سنگ آهن معدنی استفاده می شود.

در عملیات احیای آهن می توان گاز طبیعی حاوی گازهای دیگر نیز بکار برد بدون اینکه نیازی به زدودن این گازهای اضافی باشد. البته حضور این گازهای ناخالص کیفیت عملیات احیای آهن را کاهش می دهد.

هند بزرگترین تولیدکننده آهن اسفنجی، و یکی از بزرگترین تولیدکننده های فولاد در جهان است. سایر کشورهای جهان با فرآیندهای مختلفی به آهن دست می یابند.

معایب آهن اسفنجی

آهن احیا شده اگر بدون حفاظ رها شود بسیار مستعد اکسیداسیون و زنگ زدگی است. و باید سریعتر به فولاد تبدیل شود. این آهن ممکن است در حالت خمیری (pyropheric) مشتعل شود. برخلاف چدن که تقریبا فلز خالص است، آهن اسفنجی ممکن است حاوی ناخالصی هایی باشد که برای تهیه فولاد باید از آن جدا شوند.

کاربرد آهن اسفنجی

آهن اسفنجی به خودی خود مفید نیست اما می تواند در تهیه آهن نرم مورد استفاده واقع شود. اسفنجی که از کوره جدا شده یک بلومری نامیده می شود و بطور متوالی از یک چکش سنگین ضربه می خورد تا لایه های سرباره و اکسایش و کربن آن زدوده شود و همچنین آهن متراکم تر شود. این عمل موجب شکل گرفتن آهن نرم (یا اصطلاحا آهن ساخته) می شود که حدود سه درصد آن را سرباره و درصد کمی را ناخالصی ها تشکیل می دهند. اقدامات بعدی ممکن است همراه با افزودن مقداری کربن بصورت کنترل شده و عملیات حرارتی مختلف باشد.

یکی از مهم ترین کاربردهای آهن اسفنجی در کوره های القائی می باشد. در کوره های القائی ای امکان وجود دارد که نزدیک به ۵۰ درصد آهن اسفنجی را جایگزین قراضه نمود. البته این نکته را در نظر بگیرید که برای استفاده از آن در کوره القایی، به دانش فنی و تجربه نیاز می باشد. بعلاوه آهن اسفنجی تحول بزرگی در ریخته گری مداوم صنعت فولاد ایجاد نموده است.

شرکت یکتا فلز خاورمیانه، تامین کننده انواع ورق های گرم(سیاه)، ورق های سرد(روغنی)، گالوانیزه رنگی، میلگرد، ناودانی، نبشی، کابل فولادی، سیم بکسل و مقاطع فولادی می باشد، جهت استعلام قیمت با شماره   ۷۵۲۱۴-۰۲۱  تماس حاصل فرمایید.

لیست سفارش