آهن اسفنجی

آهن اسفنجی از احیای مستقیم سنگ آهن (Direct Reduced Iron ) است. منظور از سنگ آهن همان
گندله میباشد که طی عملیات احیای بی واسطه، بدون نیاز به ذوب سنگ آهن، اکسیژن آن حذف می گردد.

قیمت پروفیل

شکل ظاهری آهن اسفنجی بصورت قطعات کروی (گندله) متخلخل که دارای ظاهری اسفنجی
می باشد، به همین دلیل به آن آهن اسفنجی می گویند. آهن اسفنجی دارای عیار بالای آهن بوده
که امروزه با توجه به کمبود ضایعات آهن و افزایش قیمت آن و همچنین مشکلات زیست محیطی رواج بیشتری دارد.

عیار آهن اسفنجی:

عیار و میزان آهن موجود در sponge iron، بین ۸۴ الی ۹۵ درصد می باشد.

عیار بالای این آهن موجب شده منبع مناسبی برای تولید آهن و فولاد باشد. همان طور که اشاره شد،
آهن اسفنجی از بازیافت کانی‌ آهن طبیعی یا فرآوری شده که به دمای ذوب نرسیده است، حاصل می شود.
احیا سنگ آهن در ایران اغلب با استفاده از فن آوری میدرکس انجام می شود.

شیوه های تولید آهن اسفنجی :

زغال حرارتی
گاز طبیعی

میدرکس ( احیای مستقیم )

در این فناوری 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 و CO تفکیک
می گردد. هیدروژن و مونوکسیدکربن 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 (DRI) :

آهن اسفنجی از احیای مستقیم سنگ آهن و گندله پدیدار می شود و چون ساختارش مانند اسفنج است به این عنوان معروف شده است و بهترین جایگزین برای آهن قراضه است تقریبا ۵۰% این آهن در کوره القایی می تواند جایگزین آهن قراضه شود. تولید آن در کوره های القایی صورت می گیرد و این ماده به طور مستقیم از کاهش یافتن اکسیژن اهن تولید می شود و دارای عیاری بین ۸۵ الی ۹۵ درصد می باشد.

این آهن 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 این نوع آهن (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.

روش‌های تولید :

۱ . تولید آهن اسفنجی با استفاده از گاز طبیعی :

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

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

۲ . تولید آهن با استفاده از زغال حرارتی :

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.

۳ .تولید آهن اسفنجی به شیوه احیاء مستقیم میدرکس :

لازم به ذکر است که انتخاب روش احیای مستقیم سنگ آهن، به مکان قرارگیری کارخانه تولیدکننده و منابع موجود در دسترس بستگی دارد. مثلاً در ایران، با توجه به منابع غنی گازی، انتخاب منابع گازی، انتخابی منطقی تر است و گاز بعنوان ماده احیا کننده کاربرد دارد. همان گونه که میدانید، به کاربردن منابع زغال سنگ برای احیاسازی، مشکلات آلودگی هوا را نیز به دنبال دارد و همچنین معادن آن به سهولت در دسترس قرار ندارند.

کاربرد :

آهن اسفنجی جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن است در نتیجه می توان با استفاده از این ماده درصد بالایی از مواد اولیه برای فراهم آوردن ذوب مورد نیاز واحدهای فولادسازی را بجای بهره گیری از ضایعات، تهیه نمود.

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

به طور خلاصه می توان گفت :

جایگزین قراضه فولاد است و برای کوره های الکتریکی و القایی مهم و ضروری است.
از مهم ترین مواد اولیه برای تولید و ساخت میله و لوله و … است.
در مبدلهای LED کارخانه های فولاد به عنوان یک خنک کننده مناسب مورد استفاده قرار میگیرد.

معایب :

زمان ذوب و مقدار تولید فولاد کاهش می یابد.

آهن اسفنجی ناخالصی زیادتری نسبت به آهن قراضه دارد.

بالا بودن تعداد دفعات شارژ کوره به علت اینکه ناخالصی موجود در آن نسبت به آهن خالص تقریبا ۴۵% بیشتر انرژی جذب می کند.

خواص و مزایا :

گوگرد و فسفر کمتری دارد.
در بخش فولادسازی جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن است.
میزان بالای آهن
می توان ان را در کوره های اکسیژنی عامل خنک کنندگی دانست.
عناصر زائدی که در آهن قراضه وجود دارد را ندارد.

بزرگترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی در جهان:

هند
ایران