تولید و استخراج آهن اسفنجی چگونه است؟
تولید آهن اسفنجی یکی از مهم‌ترین عملیات صنعتی است که در کارخانه‌ها انجام می‌شود. این متریال از احیای مستقیم سنگ‌آهن به‌دست‌آمده و طی یک سری عملیات که به صوت بی‌واسطه انجام می‌گردد، بدون استفاده از ذوب سنگ‌آهن، اکسیژن آن به طور کامل حذف خواهد شد. در این روش گندله‌سازی سنگ‌آهن با عیار 67 درصد انجام شده و حاصل آن آهن اسفنجی خواهد بود. این آهن پس از ذوب و احیا در مرحله فولادسازی، طی فرایندی تحت عنوان ریخته‌گری، به شکل محصولاتی که در صنعت و ساختمان‌سازی استفاده می‌شوند به کار می‌رود. معمولاً به اشکال بیلت، تختال یا اسلب و میلگرد مورداستفاده قرار خواهد گرفت. در این مقاله به بریکت آهن اسفنجی، تولید آهن اسفنجی، کوره تونلی آهن اسفنجی، تولید کنندگان آهن اسفنجی و شرکت های تولید کننده آهن اسفنجی می‌پردازیم. جهت دریافت آخرین قیمت پروفیل میتوانید کلیک کنید.
تولید آهن اسفنجی بر اساس گندله‌سازی یعنی گلوله‌هایی که از خرد شده سنگ‌آهن به دست می‌آیند نخست به‌صورت خام و سپس در مرحله‌ای مجزا به‌صورت پخته شده سخت می‌شوند. برای احیا به روش‌های صنعتی تولید آهن در کوره بلند یا روش‌های دیگر احیای مستقیم استفاده خواهد شد. تولید آهن اسفنجی موجب ایجاد شکل ظاهری کروی شکل یعنی گندله می‌شود. به دلیل این که ساختاری اسفنجی دارد به آن آهن اسفنجی می‌گویند. در حال حاضر حدود 5 درصد از کل آهن تولیدی در جهان به این روش تولید می‌گردد. تولید آهن اسفنجی از احیای مستقیم سنگ‌آهن انجام خواهد شد. بیشتر بخوانید: بتن اکسپوز رنگی، پنل بتنی‌نما
چرا آهن اسفنجی محبوب است؟
66 درصد از فولاد خام کل دنیا به روش کوره بلند و 31 درصد آن نیز به روش احیای مستقیم و استفاده از کوره‌های الکتریکی تولید می‌گردد. تولید آهن اسفنجی روشی سریع نسبت به بهره‌گیری از آهن‌قراضه می‌باشد. هزینه راه‌اندازی کارخانه و واحد احیای مستقیم نسبت به کوره بلند کم تر است.
آهن اسفنجی همین‌طور عیار بالاتری نسبت به آهن خام داشته و می‌توان به‌صورت گرم کلوخه شده آن را تولید نموده و به‌سهولت بیشتری در حجم کم تر و وزن بیشتری ذخیره نمود. همین‌طور در این فرایند می‌توان گاز طبیعی را بدون حذف ناخالصی‌ها مورداستفاده قرارداد. تولید آهن اسفنجی به‌به طور کلی می‌تواند حجم زیادی از نیازهای کشور را پوشش دهد. شرکت‌های زیادی در ایران نسبت به استفاده از روش تولید با کوره‌های بلند اقدام می‌کنند و این حجم 5 میلیون تن در سال می‌باشد. این حجم برای استفاده کل کشور کافی است. بیشتر بخوانید: خاموت چیست؟
بریکت آهن اسفنجی چیست؟
بریکت در واقع یکی از مهم‌ترین منابعی است که برای تغذیه واحدهای فولادسازی مورداستفاده قرار می‌گیرد. تولید آهن اسفنجی نقش مهمی در صنعت فولاد دارد. این محصول در راستای رفع مشکلات آهن اسفنجی در مرحله حمل‌ونقل ذوب‌آهن به‌خصوص هنگام استفاده در کوره‌های عظیم به کار می‌رود. اگر برای شما این پرسش ایجاد شده است که منظور از بریکت آهن اسفنجی چیست؟ باید عرض کنیم که در واقع به بلوک‌های فشرده از آهن اسفنجی گفته خواهد شد. این کار از دو قرن گذشته تاکنون در صنعت انجام می‌شود. اما در حال حاضر استفاده از آن افزایش‌یافته و بریکت سازی در واقع به‌منظور استفاده بهینه و مطلوب از مواد جانبی و کم‌بازده انجام می‌گردد. بریکت همین ور محصولی می‌باشد که از احیای مستقیم گندله به‌دست‌آمده و برای آشنایی به مراحل ساخت آن باید در مورد روش گندله‌سازی اطلاعات لازم را داشته باشید. تولید آهن اسفنجی بر پایه بریکت چند ویژگی مثبت و حیاتی دارد.
انواع بریکت‌ها کدامند؟
به‌طورکلی از سه روش برای بریکت سازی استفاده می‌شود. در تولید آهن اسفنجی نخستین روشی که معرفی می‌کنیم بریکت گرم می‌باشد که از فرایند بریکت سازی آهن اسفنجی گرم و دمای بیش از 650 درجه سانتی‌گراد انجام شده و این نوع یکی از شناخته‌شده‌ترین محصولات به جهت حمل‌ونقل ایمن، آسان و سریع است.
روش بعدی بریکت سرد آهنی می‌باشد که در این فرایند مواد ورودی در دمای محیط وارد ماشین مخصوص می‌شوند. در این فرایند باتوجه‌به مواد ورودی ماشین دو نوع محصول شناخته شده به وجود می‌آیند که بر اساس بریکت نرمه و بریکت سرد هستند.بیشتر بخوانید: ماشین‌کاری CNC چیست؟
بریکت در آهن و فولاد، مواد شیمیایی مانند انواع کلریدها، سولفات‌ها، کودهای شیمیایی، انواع مواد شوینده و ساخت انواع مواد معدنی مورداستفاده قرار می‌گیرد. ویژگی‌ها و ترکیبات شیمایی منحصر به خود را دارد. در حقیقت با شارژ آهن اسفنجی در سبد قراضه‌های آهن، سطح ناخالصی موجود در شارژ کاهش‌یافته و سبب کاهش مقدار نیتروژن موجود در فضای ذوب فلزات و سنگ‌آهن می‌گردد. این باعث می‌شود که بتوان کیفیت تختال‌ها و بیلت های فلزی را بالا برد. در مقابل این افزایش کیفیت، متریال ساخت ورق‌های گرم، وایر و دیگر محصولات نیز افزایش خواهد یافت.
دلایل استفاده از بریکت آهن اسفنجی چیست؟
آهن‌های اسفنجی ساختاری با استحکام پایین دارند. برایا ین که حجم آن کم تر شود و تخلخل پایین بیاید از روش بریکت یا فشرده‌سازی استفاده می‌شود. دانه‌های آهن اسفنجی معمولاً رطوبت و اکسیژن زیادی را در خود دارند و به همین دلیل احتمال اشتعال در آن‌ها وجود دارد. در نتیجه لازم است که بریکت شوند تا این مشکل رخ ندهد. از طرفی این ساختار در آهن اسفنجی سطح ویژه بالایی خواهد داشت. همین مورد سبب می‌شود که در دمای بالا و هنگام ذوب دچار اکسید شود. اکسید آهن راندمان کلی تولید را دچار مشکل می‌کند.
نکته مهم دیگر در مورد تولید آهن اسفنجی به روش بریکت بالابردن استحکام مکانیکی آن می‌باشد. ذرات خرد شده به‌صورت غبار از فضای کوره خارج شده و این موضوع باعث می‌شود که راندمان فرایند ذوب کم تر شود. هم چنین ممکن است این عملیات سبب آسیب به دستگاه‌ها و سیستم‌های کارگاهی و کوره‌های ذوب‌آهن شود. یکی دیگر از مشکلات بزرگ معضل خروج غبار برای کوره‌های قوس الکتریکی می‌باشد.
کوره تونلی آهن اسفنجی و فرایند آن
کوره تونلی آهن اسفنجی یکی از روش‌های به کار گرفته شده جهت تولید آهن اسفنجی در ظرفیت‌های کم تر می‌باشد. این روش با این که مدت‌هاست مورداستفاده قرار می‌گیرد. اما اخیراً در کشور چین بیشتر به کار گرفته شده و غیرفعال بودن آهنی که به این روش تولید می‌شود و امکان فروش به‌صورت محصول میانی از جمله عواملی است که سبب شده هنوز هم صنعت گران به سراغ این روش بیایند. بیشتر بخوانید: انواع فسفر برنز و جدول استاندارد وزنی آن
در این روش نخست سنگ‌آهن ورودی خشک شده و رطوبت آن به حداکثر 3 درجه حجم می‌رسد. هم چنین مخلوط دولومیت و ذغال سنگ نیز مورداستفاده قرار گرفته و سپس مخلوط اولیه به داخل بوته‌ها شارژ می‌گردد. در مرحله بعدی فرایند احیا مستقیم تولید آهن اسفنجی در داخل کوره انجام شده و کنسانتره آهن به آهن اسفنجی تبدیل می‌گردد. سپس بوته‌ها از کوره‌ها خارج شده و مواد احیاء شده نیز از بوته‌ها تخلیه می‌گردند. در مرحله انتهایی کوره تونی آهن اسفنجی، فرآوری محصول انجام می‌گردد. این مرحله خود شامل خردایش، جداسازی و همین‌طور بریکت زنی می‌شود. جداسازی در این روش تولید به‌صورت مغناطیسی انجام می‌گردد. در مقابل باید به این مسئله توجه داشته باشید که کوره تونلی آهن اسفنجی مزیت‌های زیادی دارد که در ادامه در مورد آن‌ها صحبت می‌کنیم.
مزیت‌های کلیدی کوره تونلی
این روش تولید آهن اسفنجی پیچیدگی فنی و مکانیکی کمتری دارد. نسبت به خوراک ورودی انعطاف‌پذیری بالایی داشته و همین‌طور فرایند ذکر شده نیازی به بهره‌گیری از گندله‌سازی نخواهد داشت. همین‌طور می‌توان انواع سنگ‌آهن‌ها را به این روش برای تولید آهن اسفنجی مورداستفاده قرارداد. محصول تولید شده در نهایت کیفیت فوق‌العاده‌ای داشته و نیاز به حرارت ذغال کمتری وجود خواهد داشت هزینه سرمایه‌گذاری در این روش نیز به‌مراتب پایین‌تر بوده و محصول تولید شده جایگزین مناسب و ارزان‌تری برای ضایعات آهن‌های ناخالص می‌باشد. همین‌طور در مقایسه‌های کوچک‌تر می‌توان این روش را بهره‌برداری نمود و معمولاً برای کارخانجاتی که به دنبال تولید سریع، اقتصادی و آسان هستند، تولید آهن اسفنجی با استفاده از کوره تونلی ایده‌آل‌ترین راهکار است.
تولید کنندگان آهن اسفنجی
معمولاً تولید آهن اسفنجی با روش‌های تولید با گاز طبیعی، زغال حرارتی و شیوه احیای مستقیم میدرکس انجام می‌گردد. بریکت آهن اسفنجی نیز به سه دسته گرم، نرم و سرد تقسیم‌بندی‌شده و به دلیل مزایای زیادی که دارد یک تکنیک فوق‌العاده در صنعت برای فشرده‌سازی و کم‌حجم کردن بریکت می‌باشد. کارخانه‌های زیادی در ایران نسبت به تولید مواد اولیة همان آهن اسفنجی اقدام می‌کنند.
از جمله شرکت‌های تولیدکننده آهن اسفنجی می‌توان به:
- کارخانه فولاد خوزستان
- کارخانه فولاد مبارکه اصفهان
- کارخانه فولاد اردکان
- کارخانه فولاد هرمزگان
- کارخانه آهن و فولاد ارفع
- کارخانه فولاد آذربایجان میانه
- کارخانه فولاد رشتخوار
- کارخانه توسعه آهن و فولاد گل‌گهر
- مجتمع فولاد سیرجان ایرانیان
- مجتمع کاوه جنوب کیش
- مجتمع فولاد غدیر نی‌ریز
- مجتمع جهان فولاد سیرجان
- مجتمع صنعت فولاد شادگان
اشاره نمود.
بزرگ ترین تولید کنندگان آهن اسفنجی در ایران
کارخانه فولاد مبارکه اصفهان و فولاد خوزستان از جمله بزرگ‌ترین، مهم‌ترین و برترین شرکت‌های تولیدکننده آهن اسفنجی در ایران هستند و درگذشته حجمی از تولیدات خود را به کشورهای همسایه نیز صادر می‌کردند. در مقابل یکی از مهم‌ترین دلایلی که سبب می‌شود شرکت‌های تولیدکننده آهن اسفنجی خودشان متریال فلز تولید شده را طراحی و فرآوری کنند. دستیابی به منابع سنگ‌آهن می‌باشد. در نتیجه این هم مسئله انتقال و واردات را برای آن‌ها به همراه نخواهد داشت. هم موجب سوددهی در امر تولید فلزات و فولاد صنعتی می‌شود.
در حال حاضر ایران قادر بوده تولید این ماده را به 25 میلیون تن برسند. پس از کشور هندوستان، ایران دومین کشور تولیدکننده سنگ‌آهن در دنیا به‌حساب می‌آید. هرکدام از این کارخانه‌ها بخشی از سهم 5 درصدی ایران در بازار جهانی را دربرگرفته‌اند. البته در طول یک سال اخیر ایران تبدیل به دومین تولیدکننده در این صنعت شده است و پیش‌ازاین در رتبه سوم قرار گرفته بود. به‌هرحال تولید آهن اسفنجی برای کشورهای درحال‌توسعه اهمیت زیادی دارد. شرکت‌های فولاد استان اصفهان معمولا از این متریال برای ساخت انواع فلزات استفاده می‌کنند.
نظرات