متالوگرافی

آهن اسفنجی چیست؟

آهن اسفنجی منبعی با عیار بالا برای ساخت آهن و فولاد است که از بازیافت کانی‌ آهن طبیعی یا فرآوری شده بدون رسیدن به دمای ذوب، به دست می آید. در این روش گندله سنگ آهن که دارای عیار ۶۷% می باشد احیا گردیده و حاصل آن آهن اسفنجی (گندله متخلخل) با متالیزاسیون fe ( حدود ۹۲ درجه) بدست می آید. محصول واحد احیاء بدون گذراندن قسمت خنک کاری در کوره و با دمای در حدود ۶۰۰ درجه سانتی گراد توسط سیستم انتقال مواد ویژه به بخش فولادسازی برای شارژ مستقیم کوره انتقال می‌یابد.
آهن اسفنجی پس از ذوب و احیا در فولاد سازی، در فرآیند ریخته گری به شکل محصولات مورد نیاز در می‌آید و به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت( شمش) و میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه در حدود ۵% از فولاد جهان از آهن اسفنجی (DRI) تولید می‌شود و این روند رو به افزایش است.

آهن اسفنجی، از احیای مستقیم سنگ آهن بدست می آید و اصطلاحا به آن DRI نیز گفته میشود.

کاربرد آهن اسفنجی

کاربرد آهن اسفنجی در کوره های القائی بعنوان یکی از مهم ترین کاربردهای آن می باشد. میتوان گفت که استفاده از آهن اسفنجی، در کوره های القائی قادر است که نزدیک به ۵۰ درصد، جایگزین قراضه شود. ولی کاربرد آن در کوره القایی، نیازمند دانش فنی و تجربه می باشد. همچنین استفاده از آهن اسفنجی تحولی بزرگ در ریخته گری مداوم صنعت فولاد می باشد.

تقریبا در همه روش های تولید فولاد استفاده از آن مقدور می باشد. بسیاری از واحدهای کوچک و بزرگ تولید فولاد در کشور از این روش‌ها استفاده میکنند. ایران منابع طبیعی در دستر‌تری برای احیای مستقیم دارد.آهن اسفنجی جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن میباشد بنابراین میتوانیم درصد بالایی از مواد اولیه جهت تامین ذوب مورد نیاز واحدهای فولادسازی را بجای استفاده از ضایعات، از طریق آهن اسفنجی تامین کنیم.

احیای مستقیم سنگ آهن، از طریق منابع گازی یا زغال سنگ صورت می پذیرد. انتخاب روش احیای مستقیم سنگ آهن، وابسته به محل قرارگیری کارخانه تولیدکننده و منابع موجود در دسترس می باشد. بعنوان مثال در کشور ایران، با وجود منابع غنی گازی، انتخاب منابع گازی، انتخابی معقولانه تر می باشد و گاز بعنوان ماده احیا کننده مورد استفاده قرار میگیرد. همانطور که میدانید، استفاده از منابع زغال سنگ برای احیاسازی، مشکلات آلودگی هوا را نیز در پی دارد و دسترسی به معادن آن کار آسانی نیست. ولی در حال حاضر بزرگترین تولیدکننده آهن اسفنجی در دنیا، کشور هندوستان می باشد که از منابع زعال سنگ استفاده میکند.

فرآیند تولید آهن اسفنجی با استفاده از منابع گازی و زغال سنگ دارای روش‌های ذیل می باشد :

منابع گازی:

(Midrex)
(HYL)

منابع زغال سنگ:

SL/RN
Jindal
DRC

تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس

این روش بعنوان پر استفاده ترین روش های تولید در ایران و جهان می باشد.در این روش، گاز طبیعی وارد واحد شکست گاز میشود، سپس بر اثر حرارت وارد شده و کتالیست های مخصوص به هیدروژن و کربن تبدیل می‌شود. سپس این هیدروژن و کربن وارد کوره ای که کوره احیا نام دارد و گندله سنگ آهن را در آن گذاخته کردیم میشود و با اکسیژن گندله سنگ آهن ترکیب میشود و باعث احیای سنگ آهن می شود.این روش به عنوان کم مصرف ترین روش و پر بازده ترین روش ها در ایران و جهان می باشد. حدود ۸۰ درصد آهن اسفنجی ایران، به این روش تولید میگردد. بعد از آن روش HYL می باشد ولی مصرف بالای برق آن و مشکلات ظرفیتی آن است. بنابراین روش HYL و روش هایی که بر مبنای زغال سنگ هستند، در ایران استفاده نمی‌شود.