لیست قیمت انواع آهن آلات ساختمانی و صنعتی
پرداخت آنلاین نماد اعتماد

مقالات

تاریخ ارسال :۱۳۹۷/۰۶/۲۴

منظور از آهن اسفنجی چیست؟

منظور از آهن اسفنجی چیست؟

امروزه برای تولید شمش و محصولات فولادی معمولا یا از آهن قراضه استفاده می شود یا آهن اسفنجی که مستقیما از سنگ آهن (گندله) حاصل شده است. از حذف اکسیژن موجود در سنگ آهن توسط گازهای کآهنده 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، گرفته شده 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 کآهنده ترکیبی از گازهای هیدروژن (H2) و مونوکسید کربن (CO) و دمای کوره در  فرآیند احیای آهن نیز حدود 800 الی 1200 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 65 الی 72 درصد آهن و همچنین مواد دیگری است و اندازه هر گلوله بین 6 تا 16 میلیمتر است.

روش های تولید آهن اسفنجی

بطور کلی روش های تولید آهن اسفنجی به دو گروه دسته بندی می شود: 1- روش های مبتنی بر گاز 2 – روش های مببتنی بر ذغال سنگ

که 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 1200 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.

مزایا

امروزه 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.
  • این کند به تولید آهن با خلوص 97 درصد می انجامد.

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 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.

تاریخچه

تولید آهن اسفنجی اولین روش بدست آوردن آهن در خاورمیانه، مصر و اروپا بوده و دست کم تا قرن 16 میلادی باقی ماند. شواهد تاریخی وجود دارد که نشان می دهد روش بلومری در چین بکار برده میشده و چین 500 سال قبل از میلاد به فناوری کوره های بلند برای تهیه چدن دست یافته بوده است.

مزیت بلومری (تهیه فلز از آهن اسفنجی) این است که در دماهای پایین یعنی در حدود 1100 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 بدست می دهد.

کاربرد

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.

نظرات کاربران

    برای گذاشتن نظر لطفا لاگین کنید. ورود به سایت