ریمیت آهن اسفنجی چیست؟

آهن اسفنجی (DRI) یا همان آهن احیای مستقیم، ماده‌ای به شکل کلوخه یا گلوله است که از احیای سنگ آهن بدست می‌آید. مقصود از احیای سنگ آهن، حذف اکسیژن موجود در آن است. در فرآیند احیای مستقیم از سنگ آهن با خلوص 67 درصد استفاده می‌شود که نتیجه‌ی آن تولید آهنی با ظاهر متخلخل به نام آهن اسفنجی (Direct Reduce Iron) است. ریمیت آهن اسفنجی در فرآیند فولادسازی ذوب شده و برای تولید شمش آهن، میلگرد و اسلب مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در مورد ماهیت آهن اسفنجی و روش‌های تولید آن هستید، تا انتهای این مطلب با پیوان همراه باشید. به علاوه امکان اطلاع از آخرین قیمت تیرآهن به صورت کاملاً به‌روز و آنلاین هم در وب‌سایت ما وجود دارد.

مشخصات و ویژگی آهن اسفنجی

آهن احیای مستقیم دارای ویژگی‌های خاصی است که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پایین بودن مقادیر فسفر و گوگرد موجود در آن
• پایین بودن مقادیر عناصر سمی از جمله قلع، سرب، روی و…
• کیفیت مناسب
• وجود مقادیر بالایی از عنصر آهن و خلوص بالای آن به میزان ۸۴ تا ۹۵ درصد
• جذب پایین گرد‌و‌غبار در زمان جابه‌جایی

فرمول شیمیایی آهن اسفنجی

فرمول شیمیایی آهن اسفنجی و درصد آلیاژ ترکیبی آن در جدول زیر آمده است:

متالیزیشن آهن اسفنجی

اگر متالیزیشن یا درجه آهنی شدن آهن اسفنجی را در درصد آهن کل ضرب کنید، مقادیر آهنی که به مذاب تبدیل می‌شود، به‌دست می‌آید.

عملیات تولید آهن اسفنجی در ایران

آهن اسفنجی در ایران نخستین بار در سال 1389 تولید شد؛ بنابراین عملیات احیای مستقیم سابقه طولانی در ایران ندارد. با این وجود در همین سال‌های اخیر، کشور ما به یکی از برترین تولید‌کننده‌های آهن اسفنجی در جهان مبدل شده است. یکی از اولین شهرهایی که تولید این محصول در آن صورت گرفت، یزد بود. در ادامه به معرفی مهم‌ترین کارخانه‌های تولید کننده آهن اسفنجی در ایران می‌پردازیم:

1. فولاد مبارکه اصفهان
2. فولاد هرمزگان جنوب
3. فولاد گل‌گهر

ریمیت آهن اسفنجی ماده‌ای پرکاربرد در صنعت تولید فولاد است و شرکت‌های تولیدکننده این ماده معمولاً فولاد هم تولید می‌کنند و به نوعی تولیدکنندگان آهن اسفنجی در ایران خود مصرف کننده این مواد نیز هستند. کشور هند در حال حاضر بزرگترین تولیدکننده آهن اسفنجی در جهان است و پس از هند به ترتیب ونزوئلا، ایران و مکزیک در میان برترین و بزرگ‌ترین تولیدکنندگان این ماده در جهان قرار دارند.

روش‌های تولید آهن اسفنجی

آهن اسفنجی به نوعی جایگزین ضایعات آهن است و در فولادسازی به عنوان ماده اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور کلی سه روش تولید آهن اسفنجی به شرح زیر است:

استفاده از گاز طبیعی برای ساخت آهن اسفنجی

این فرآیند شامل روش H.Y.L ، روش purofer پروفر و روش Midrex میدرکس است. از بین این سه فرآیند، روش میدرکس از سایر روش‌ها کاربرد بیشتری دارد.

روش H.Y.L

احیای سنگ آهن در این روش با استفاده از گاز طبیعی انجام می‌شود. البته وسایل و ابزار مورد نیاز و مراحل ساخت آهن اسفنجی در این روش در مقایسه با میدرکس متفاوت است. سایر مشخصات روش H.Y.L به شرح زیر است:

1. درجه حرارت احیا حدود ۸۶۰ درجه سانتی‌گراد است.
2. سنگ آهن ورودی به شکل گلوله‌های گرد پخته شده است.
3. کوره مورد استفاده در این روش مشابه کوره روش میدرکس است.

روش میدرکس

در ایران و کشورهای مختلف جهان به صورت عمده از این روش برای تولید آهن اسفنجی استفاده می‌کنند. فرآیند انجام میدرکس به صورت زیر است:

در اولین مرحله گاز طبیعی وارد قسمت شکست شده و در معرض حرارت بالا قرار می‌گیرد. قرار گرفتن در معرض حرارت بالا باعث شکستن گاز طبیعی به کربن و هیدروژن می‌شود.

بعد از آن هیدروژن و کربن به کوره‌ی احیا رفته و همزمان با انجام این کار، سنگ آهن از بالا به درون کوره انداخته می‌شود تا با کربن برخورد کند. در اثر این اتفاق سنگ‌های آهن اکسیژن خود را از دست داده و گلوله‌هایی به صورت سوراخ سوراخ تولید می‌شوند که بسیار سخت هستند.

در حقیقت علت اصلی محبوبیت روش میدرکس در ایران و سایر کشورهای جهان، مصرف پایین و راندمان بالای آن است. با توجه به این مسئله عمده‌ی آهن اسفنجی ایران با استفاده از این روش ساخته می‌شود.

روش purofer پروفر

این روش بیشتر توسط کشور برزیل برای احیای آهن استفاده شده و مراحل آن به شرح زیر است:

در اولین قدم سنگ آهن الک شده و مواد باقی‌مانده از الک که به فرم گندله هستند به داخل کوره مخروطی شکل منتقل می‌شوند. سنگ آهن در کوره از بالا به پایین و گاز احیا از پایین به بالا حرکت می‌کنند. برخورد این دو به یکدیگر در کوره باعث احیای آهن و ساخت آهن اسفنجی می‌شود.

بیشتر بخوانید: انواع نیوجرسی و کاربرد آن

استفاده از زغال حرارتی برای ساخت آهن اسفنجی

در این عملیات تولید آهن اسفنجی با استفاده از روش های (RHF) Rotary Heart Furnace، روش ITmK3، تولید در کوره دوار با روش SL/RNو روش Corex انجام می‌شود.

روش مبتنی بر RHF

در این روش برای تولید آهن اسفنجی از کوره‌ی آتشدان دوار (Rotatory Hearth Furnace) استفاده می‌شود. امروزه این روش به دلیل تولید محصولات با ارزش از محصولات جانبی آسیاب فولاد به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. مراحل تولید آهن اسفنجی در این روش به شرح زیر است:

در اولین مرحله آهن، احیاکننده (کربن موجود در ضایعات، زغال چوب یا کک) و عامل اتصال با یکدیگر مخلوط شده و گندله تشکیل می‌شود. بعد از آن این گندله‌ها به کوره RHF منتقل شده و تا دمای ۱۳۵۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند. احیای این مواد در مدت ۶ دقیقه انجام شده و بعد از آن مواد به بیرون از کوره منتقل می‌شوند.

روش ITmK3

در این روش سنگ آهن ورودی از نوع گندله خام مخلوط شده با ذغال است. در مرحله‌ی بعد این مواد درون کوره سینی دوار قرار گرفته و بعد از رسیدن به دمای ۱۳۰۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتی‌گراد، عامل احیاکننده فرآیند احیای گندله و تولید آهن اسفنجی را انجام می‌دهد.

روش SL/RN

عامل احیاکننده در این روش ذغال سنگ است که بعد از قرار گرفتن در کوره، گاز مونوکسید کربن تولید می‌کند که عملیات احیا را انجام می‌دهد. درجه حرارت احیا در این روش حدود ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است.

استفاده از روش احیاء مستقیم میدرکس

گاز احیا مورد استفاده در این روش ترکیبی از گاز طبیعی و گازهای بازیافتی کوره احیا است که از بین لوله‌های کاتالیست جاری شده و به گازی متشکل از هیدروژن و کربن مونواکسید تبدیل می‌شود. آهن از بالا به پایین انداخته شده و گاز در جهت مخالف آن حرکت کرده و در حین حرکت اکسیژن موجود در سنگ آهن را حذف می‌کند.

به طورکلی هر 3 روش فوق با هدف استخراج آهن اسفنجی جهت ساخت فولاد انجام می‌شوند؛ اما این که کدام روش مورد استفاده قرار می‌گیرد، بستگی به واحد فولادسازی دارد. لازم به ذکر است که روش احیا مستقیم کارآمدترین روش ساخت آهن اسفنجی است. عمدتاً ریمیت آهن اسفنجی بر مبنای زغال سنگ یا برمبنای گاز بدست آمده و هر واحد فولادسازی برحسب دسترسی به زغال سنگ یا گاز طبیعی، نسبت به ساخت ریمیت آهن اسفنجی اقدام می‌کند.

بیشتر بخوانید: گل میخ چیست؟

تفاوت آهن اسفنجی و بریکت چیست؟

بریکت درواقع همان آهن اسفنجی فشرده شده با ابعاد بزرگ‌تر است. آهن بریکت در مقایسه با آهن اسفنجی کاربرد و مزایای بیشتری دارد. به طورکل باتوجه به محدودیت در نگهداری آهن اسفنجی، فرآیند بریکت‌سازی گسترش یافته است. بریکت‌سازی با دو روش سرد و گرم صورت می‌پذیرد. در روش سرد با ورود مواد هم‌دمای محیط به ماشین بریکت سازی، دو نوع بریکت زیر تولید می‌شوند:

1. بریکت نرمه آهن اسفنجی
2. بریکت سرد آهن اسفنجی

به طورکلی انواع بریکت های فوق برخلاف آهن اسفنجی، مشکل حمل و نقل و نگهداری ندارند و بسیار راحت ذخیره و انبار می‌شوند. یکی دیگر از انواع بریکت آهن اسفنجی، بریکت گرم است که در دمای 650 درجه در کوره تولیدشده و پرکاربرد‌ترین نوع بریکت محسوب می‌شود. زمینه‌های کاربرد بریکت‌سازی بسیار وسیع است؛ اما به طورکلی در زمینه ساخت آهن و فولاد، کودهای شیمیایی، موادبهداشتی و شوینده و… کاربرد دارد.

بیشتر بخوانید: صفحه ستون یا پلیت چیست؟

مزایای استفاده و کاربرد آهن اسفنجی

استفاده از روش احیای مستقیم سنگ آهن و کوره های الکتریکی برای تولید فولاد در ایران بسیار رایج‌تر از استفاده از روش کوره بلند است. از جمله مزایای استفاده از ریمیت آهن اسفنجی و تولید فولاد به این روش، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• امکان استفاده از آهن قراضه برای تولید آهن اسفنجی وجود دارد.
• آهن اسفنجی کاربرد وسیعی در صنعت فولاد‌سازی و چدن‌سازی دارد.
• آهن اسفنجی دارای مقادیر بسیار کمی گوگرد و فسفر است.
• عیار آهن اسفنجی در مقایسه با عیار خام بالاتر است.
• روش احیای مستقیم در مقایسه با سایر روش‌ها محدودیت کمتری برای تولید فولاد دارد.
• با روش احیای مستقیم امکان تولید فولاد در واحدهای کوچک فولادسازی وجود دارد و از این نظر برای تولیدکنندگان دارای صرفه اقتصادی است.
• امکان استفاده از گاز طبیعی ناخالص در روش احیای مستقیم وجود دارد.
• به دلیل سهولت در حمل آهن اسفنجی به صورت قطعات گرد و کلوخه، روش احیای مستقیم در مقایسه با سایر روش‌ها مزایای بیشتری دارد.
• آهن اسفنجی همواره جایگزین مناسبی بجای آهن قراضه در کوره‌های اکسیژنی است.

اطلاعات بیشتر: تولیدکنندگان ورق آلیاژی A516

معایب استفاده و کاربرد آهن اسفنجی

آهن اسفنجی در مقایسه با فولاد سریع‌تر دچار فرسایش و زنگ‌زدگی می‌شود؛ که این مسئله یکی از معایب این ماده است. از دیگر معایب آهن اسفنجی می‌توان به طولانی بودن روش تولید آن در مقایسه با سایر روش‌های فولادسازی اشاره کرد. در کنار مزایای زیاد ریمیت آهن اسفنجی، موارد فوق از معدود معایب این ماده هستند.

تفاوت آهن اسفنجی و گندله

آهن اسفنجی را گندله متخلخل نیز می‌نامند؛ اما گندله در اصل ماده سازنده‌ی آهن اسفنجی است. گندله خود ترکیبی از کنسانتره سنگ آهن با موادی افزودنی است که در نهایت با استخراج اکسیژن و احیای آن، آهن اسفنجی با ظاهری مختلخل به‌وجود می‌آید. از دیگر تفاوت‍های آهن اسفنجی با گندله می‌توان به میزان عیار این دو ماه اشاره کرد. به طوری که عیار آهن اسفنجی حدود 88 درصد و عیار گندله 67 درصد است. همانطور که گفتیم گندله یک مرحله پیش از تبدیل به آهن اسفنجی بوده به همین دلیل دارای استحکام بیشتری است. به‌علاوه نگهداری گندله در مقایسه با آهن اسفنجی نیز راحت‌تر است؛ زیرا گندله متخلخل دارای خاصیت خود اشتعالی است و باید در شرایط خاصی نگهداری شود.

جمع‌بندی

آهن اسفنجی یک ماده کاربردی در ساخت فولاد است که استحکام و مقاومت بالایی دارد. کشور ایران یکی از تولیدگان اصلی آهن اسفنجی در جهان است و بسیاری از مجتمع‌های داخلی کار تولید فولاد را با استفاده از این ماده انجام می‌دهند. شما می‌توانید پرسش‌های خود پیرامون آهن اسفنجی و کاربردهای آن را با کارشناسان پیوان در میان بگذارید.