آهن اسفنجی از احیای مستقیم سنگ آهن (Direct Reduced Iron ) است منظور از سنگ آهن همان گندله می باشد که طی عملیات احیای بی واسطه، بدون نیاز به ذوب سنگ آهن، اکسیژن آن حذف می گردد.
شکل ظاهری آهن اسفنجی بصورت قطعات کروی (گندله) متخلخل که دارای ظاهری اسفنجی می باشد که به همین دلیل به آن اهن 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 اهن اسفنجی موجب شده منبع مناسبی برای تولید آهن و فولاد باشد. همان طور که اشاره شداهن 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.
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 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 اهن 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.
اهن 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 اهن 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.
روش‌های تولید آهن اسفنجی
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
شایان 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. همانگونه که اطلاع دارید، بکاربردن منابع زغال سنگ برای احیاسازی، مشکلات آلودگی هوا را نیز به دنبال دارد و همچنین معادن آن به سهولت در دسترس قرار ندارند. اما هم اکنون بزرگترین تولیدکننده اهن اسفنجی در دنیا، کشور هندوستان است که با تکیه برمنابع زغال سنگ به احیای سنگ آهن می پردازد.
کاربرد آهن اسفنجی
اهن 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 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 اهن اسفنجی تحول بزرگی در ریخته گری مداوم صنعت فولاد ایجاد نموده است.
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
بزرگترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی در جهان
منبع : آیرون امیرکبیر/شرکت پویاسازان سپاهان
