blank
آهن اسفنجی

نحوه تولید آهن اسفنجی

آهن اسفنجی

آهن اسفنجی یا آهن احیای مستقیم(DRI-(Direct Reduced Iron، از واکنش اکسایش-کاهش مستقیم گندله‌های سنگ ‌آهن به آهن با استفاده از گاز احیاکننده و یا کربن حاصل از گاز طبیعی یا زغال‌ سنگ به دست می‌آید. این فرایند از آن جهت احیای مستقیم نامیده می‌شود که در حالت جامد و در دمای زیر نقطه ذوب(800 تا 1200 درجه سانتی‌گراد) انجام می‌گردد.

در ادامه به فرایند تولید آهن اسفنجی می‌پردازیم.

آهن اسفنجی

فرایند تولید آهن اسفنجی

تولید آهن اسفنجی از حدود قرن شانزدهم در خاورمیانه و اروپا رایج بود و روش‌هایی از آن نیز در چین استفاده می‌شد. اما تولید ابزار فولادی از طریق به دست آوردن آهن اسفنجی و سپس آهنگری و شکل‌دهی آن از خیلی قبل‌تر انجام می‌شده و تقریبا اولین فرایند تبدیل سنگ آهن به ابزار مورد استفاده بوده است.

تولید آهن اسفنجی از سنگ آهن، نسبت به تولید آهن از طریق کوره بلند، دارای مزایایی از جمله مهم‌ترین آن، نیاز به دمای کمتر و درنتیجه مصرف انرژی کمتر است. این روش معایبی نیز دارد که از مهم‌ترین آن می‌توان به تولید کم اشاره کرد.

همانطور که گفته شد، برای تولید آهن اسفنجی و به عبارت دیگر، احیای مستقیم سنگ آهن، به یک عامل احیاکننده یا کاهنده نیاز داریم. بسته به کاهنده مورد نظر، فرایندهای احیای سنگ آهن به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شود: فرایند مبتنی بر گاز کاهنده و مبتنی بر زغال سنگ.

در مناطق مختلف جهان، با توجه منبع در دسترس، از این روش‌ها استفاده می‌شود. در ایران نیز، در مجتمع فولاد مبارکه و فولاد خوزستان از گاز به عنوان ماده کاهنده استفاده می‌شود.

سنگ آهن ورودی که با عیار مشخص و به شکل‌های مختلفی مانند سنگ در اندازه‌های درشت و یا ریز، کنسانتره، گندله، گرد و غبار کوره بلند و غیره است، درواقع آهن اکسیدشده و یا به عبارت دیگر اکسید آهن است. استفاده از یک واحد فراوری سنگ آهن، قبل از احیای آن به بازده فرایند و تولید آهن اسفنجی با کیفیت بهتر کمک خواهد کرد.

هدف اصلی از فرایند احیای مستقیم نیز، همانطور که از نامش پیداست، بیرون راندن اکسیژن از ساختار اکسید آهن بدون ذوب کردن آن و در دمایی کمتر از نقطه ذوب آن است. از طریق این فرایند اکسید آهن به آهن فلزی تبدیل می‌شود.

آهن اسفنجی

  • فرایند تولید آهن اسفنجی با استفاده از زغال سنگ

در فرایند تولید آهن اسفنجی با استفاده از زغال سنگ، گندله‌های سنگ آهن معمولاً در اندازه‌های 5 تا 18 میلی‌متر با با عیار مشخص، به همراه کک در داخل کوره‌های دوار و شیب‌دار وارد و یا اصطلاحا شارژ می‌شود. گاهی ممکن است برای اهداف خاص مواد دیگری نیز به شارژ کوره اضافه گردد. درنهایت مواد در حضور هوا به مدت حدود 12 ساعت و تا دمایی زیر نقطه ذوب(حدود 1200 درجه سانتی‌گراد) حرارت داده می‌شود. میزان زمان حرارت‌دهی بسته به شارژ و اندازه کوره ممکن است بیشتر و یا کمتر از این مقدار باشد.

فرایندی که توضیح داده شد، فرایند مبتنی بر کوره دوار یا SL/RN نامیده می‌شود. برای بالابردن سرعت تولید و کاهش زمان احتراق، فرایند دیگری تحت عنوان ITmK3 توسعه یافته است که شامل احیا، کربورایزینگ، ذوب وجداسازی سرباره بوده و در زمان کم اما با مصرف حرارت بالا می‌توان آهن اسفنجی تولید کرد.

فرایند دیگری نیز با نام Rotary Hearth Furnace (RHF) وجود دارد که برای تولید آهن از گرد و غبار ناشی از دیگر کوره‌ها و یا سنگ آهن خیلی ریز به کار می‌رود. در این روش که آلایندگی بسیار کمی نیز دارد، امکان احیای سنگ آهن حاوی روی وجود ندارد و شارژ کوره بایستی سنگ آهن عاری از روی باشد و یا در یک واحد دیگر از روی خارج گردد.

روش دیگری با آلایندگی کمتر نیز تحت عنوان Corex توسعه یافته است که در این روش، هم از زغال سنگ و هم از گاز احیاکننده استفاده می‌شود. در این فرایند می‌توان از زغال سنگ با کیفیت کمتر نیز بهره گرفت.

  • فرایند تولید آهن اسفنجی با استفاده از گاز

در احیای مستقیم به کمک گاز طبیعی نیز فرایندهای مختلفی توسعه یافته‌اند که روش‌های اچ-وای-ال(H.Y.L)، پروفر(Purofer) و میدرکس(Midrex) را شامل می‌شود.

در روش میدرکس که پرکاربردترین روش تولید آهن اسفنجی است، گندله سنگ آهن را به صورت بی‌واسطه در تماس با گازهای شکسته شده قرار می‌دهند. به عبارت دیگر، گاز طبیعی ابتدا به واحد شکست (ریفرمر) موارد شده و در اثر حرارت و در حضور کاتالیزور به H2 و CO تفکیک می‌شود. درنهایت، این مخلوط گازی وارد کوره احیاء شده و با اکسیژن موجود در گندله ترکیب داده آهن اسفنجی تولید می‌گردد.

Rate this post

جدیدترین مقالات

دیدگاهتان را بنویسید

Shopping cart

0

No products in the cart.