آهن اسفنجی
اگر به هر نحوی با آهن آلات و محصولات فولادی سر و کار داشته باشید، خواه آنکه از فعالان این عرصه بوده و کسب و کاری مرتبط با این موضع داشته و یا حتی خواهان مظالعه و کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه باشید بدون شک بار ها به نام آهن اسفنجی و اهمیت آن در این صنعت برخورده اید. گروه تحریریه آهن آلات قربان نیا سعی دارد تا در این مقاله به بررسی بریکت آهن اسفنجی ، کاربرد، تاریخچه و مراحل تولید آهن اسفنجی ، مهمترین کارخانه های تولید آهن اسفنجی بپردازد.
آهن اسفنجی چیست ؟
آهن اسفنجی به قطعات کروی متخللی گفته می شود که به دلیل عیار بالا منبع بسیار مناسبی برای تولید آهن و فولاد به شمار می روند، به این صورت که در فرآیند احیای مستقیم یا Direct Reduced Iron و میدرکس اکسیژن موجود در سنگ آهن یا همان گندله بدون نیاز به ذوب شدن حذف گشته و در نتیجه محصول به دست آمده از بافت اسفنجی، متخلل و حفره حفره ای برخوردار می باشد.
فرآیند تولید این محصول به این صورت است که اکسیژن از سنگ آهن بدون واسطه حذف می شود و طی این فرآیند گندله متخلخل یا همان فولاد اسفنجی تولید می شود. به این عملیات تولیدی احیای مستقیم آهن یا که طی آن این محصول بدون اینکه سنگ آهن ذوب شود انجام می پذیرد و محصول نهایی به صورت قطعات کروی متخلخل بوده و از این رو به آن اسفنجی می گویند. مهمترین مزیت این روش آن است که در پایین حتی زیر 1100 درجه سلسیوس فلز نیز، می توان این محصول را تولید کرد.
پس از تولید این قطعات کروی متخلخل، آن ها را ذوب کرده و طی فرآیند ریخته گری در سه قالب شمش، تختال (اسلب) و میلگرد به کارخانه های نورد ارسال می شوند تا به محصولات پرکاربردتر دیگری تبدیل شوند. فولاد اسفنجی دارای عیار بسیار بالاتری از ضایعات آهن است و می تواند جایگزین خوبی برای آن باشد. عیار این محصول بین 84 الی 95 درصد تخمین زده می شود که عیار بالای آن موجب شده است تا منبع مناسبی برای تولید آهن و فولاد باشد. امروزه با توجه به کمبود ضایعات آهن و افزایش قیمت فراوان آن و همچنین مشکلات زیست محیطی، استفاده از این محصول برای تامین فولاد روز به روز در حال افزایش است.
تاریخچه
آهن اسفنجی (sponge iron) قرن شانزدهم میلادی برای اولین بار در خاورمیانه، مصر و اروپا تولید شد، البته شواهدی مبنی بر تولید آن حدود ۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در چین به وسیله کوره های بلند برای تهیه چدن به دست آمده است.
سال 1389 هجری شمسی به مثابه نقطه آغازی برای استفاده از آهن اسفنجی در کوره های القایی ایران بود ،تا قبل ازآن به دلیل فراوانی آهن قراضه علی رغم افت تدریجی کیفیت آن نیازی به جایگزینی بهتر احساس نمی شد ا اینکه یکی از کارخانه های القایی شهر یزد بنا به دلایلی مجبور شد به استفاده از این گندله های متخلل روی بیاورد که مسلما به دلیل کربن بالاتر و نقطه ذوب متفاوت نتیجه اولیه به هیچ عنوان مطلوب نبود اما با گذر زمان و آزمون و خطا های فراوان هم اکنون از آهن اسفنجی در اغلب کارخانه های تولید فولاد ایران که قبلا به استفاده از قراضه آهن متکی بودند استفاده می شود.
مراحل تولید آهن اسفنجی
مهمترین مراحل تولید آهن اسفنجی عبارتند از؛
- تولید با گاز طبیعی.
- تولید با زغال حرارتی.
- تولید با شیوه احیای مستقیم میدرکس.
در روش های گاز طبیعی و زغال حرارتی، در دمای کمتر از نقطه ذوب فلز (1100) سانتی گراد، اکسیژن موجود در سنگ های آهن جدا می شود. اما روش احیای مستقیم میدرکس که از مهمترین مراحل تولید آهن اسفنجی به شمار می آید، به محل قرار گیری کارخانه و منابع در دسترس بستگی دارد. این روش به علت استفاده بالا از ذغال سنگ آلوده، می توانید مقادیر زیادی گازهای سمی تولید کند که برای محیط زیست خطرناک است. به عنوان مثال با توجه به منابع غنی گازی طبیعی در ایران، روش اول انتخابی منطقی تر به شمار می رود. اما هم اکنون بزرگترین تولیدکننده این محصول در دنیا، کشور هندوستان است که با تکیه بر منابع زغال سنگ به احیای سنگ آهن می پردازد.
بریکت آهن اسفنجی
بریکت آهن اسفنجی (Briquette) شکل غلیظ و فشرده فولاد اسفنجی است که به منظور سهولت در انبار داری و حمل و نقل طراحی و تولید می شود. همچنین با استفاده از این روش از اکسیداسیون یا زنگ زدگی این محصول جلوگیری می شود و باعث کاهش تخلخل (جداسازی) سطح و افزایش دانسیته و مقاومت در برابر سایش میشود.
بریکت آهن اسفنجی به دسته تقسیم می شوند که عبارتند از؛
- بریکت گرم.
- بریکت نرمه.
- بریکت سرد.
مزایا
مزایااین گلوله متخلخل دارای ویژگی هایی می باشد که سبب تمایز آن از قراضه آهن، با توجه به قیمت بالاتر، کمبود آن و مشکلات زیست محیطی که ایجاد می کند، در فرآیند فولاد سازی میشود که در ادامه به چند مورد از آن ها اشاره می کنیم:
- دارای گوگرد و فسفر کمتری است.
- عیار بالاتر این محصول، کیفیت فلز کاری آن را بالا می برد.
- نسبت به آهن های قراضه دارای عناصر زائد نیست.
- هزینه روش احیای مستقیم از روش های کوره بلند به صرفه تر است به خصوص در واحدهای کوچک تر صنعت فولادسازی.
- روش تولیدی آن نسبت به آهن های قراضه سریع تر است.
- سهولت حمل و انبار داری آن در حالت بریکت.
- همچنین می توان از آن به عنوان خنک کننده کوره‌های اکسیژنی استفاده کرد.
معایب
در کنار مزایای این محصول باید به معایب آن نیز اشاره کرد. فولاد اسفنجی برخلاف آهن چدن کوره‌ای حاوی مقداری ناخالصی سیلیسی است که آن را در معرض اکسیداسیون و زنگ زدگی آسیب پذیر می کند و فولادی تولیدی روش احیای مستقیم معمولا با سرعت بیشتری خورده می شود.
کارخانه های تولید آهن اسفنجی
استفاده از این محصول در کوره های القایی ایران برای اولین بار در سال 89 انجام شد. در آن زمان هنوز کمبود آهن قراضه به عنوان منبع اولیه این کوره ها حس نشده بود و قیمت آن به نسبت الان بسیار به صرفه بود. بنابراین تصور عمومی بر این بود که آهن اسفنجی برای کوره القایی مناسب نیست. تا اینکه یکی از کارخانه های استان یزد برای اولین بار به مصرف آن رو آورد و متعاقب آن، بسیاری از کارخانه‌ها این حرکت را با وجود مشکلات اولیه بسیار زیاد ادامه دادند. مهمترین دلیل کشش کارخانه های تولید آهن اسفنجی کشور به این روش، دسترسی فراوان ایران به منابع احیای مستقیم است که می تواند جایگزین کامل ضایعات آهن باشد تمام منابع مورد نیاز واحدهای فولادسازی را تامین کند. در حال حاضر ایران توانسته است تولید این محصول را به بیش از ۲۵ میلیون تن برساند و بعد از هندوستان دومین کشور تولیدکنند آن در جهان به شمار می رود.
از مهمترین کارخانه های تولید آهن اسفنجی در ایران می توان به موارد زیر اشاره کرد؛
- مجتمع فولاد مبارکه اصفهان
- مجتمع فولاد خوزستان
- مجتمع فولاد اردکان
- شرکت آهن و فولاد ارفع
- شرکت فولاد آذربایجان میانه
- مجتمع فولاد رشتخوار
- شرکت توسعه آهن و فولاد گل گهر
- شرکت فولاد سیرجان ایرانیان
- شرکت فولاد غدیر نی ریز
- شرکت مجتمع جهان فولاد سیرجان
- شرکت صنعت فولاد شادگان
- شرکت کاوه جنوب کیش
در پایان امیدواریم این مطلب که توسط تیم سئو سایت آژانس دیجیتال مارکتینگ اتود تهیه شده، مفید واقع شده باشد.
