...

کوره بلند چیست؟

ایمان شکوهیان
کوره بلند یک کوره به شکل عمودی است که از  اصلی‌ترین و قدیمی‌ترین روش احیاء آهن از سنگ معدن محسوب می­‌شود. از این کوره در کارخانه‌های ذوب آهن برای احیاء سنگ آهن و استخراج این فلز استفاده می‌شود.

کوره بلند به کوره‌هایی عمودی شکل گفته می‌شود که از آن‌ها برای احیاء و استخراج آهن در کارخانه‌های ذوب آهن استفاده می‌شود و آن‌ها را به عنوان قدیمی‌ترین روش برای احیاء این فلز از سنگ معدن می‌شناسند.

این کوره‌ها در ظرفیت‌های مختلف بسته به نیاز کارخانه در ۷۰ تا ۶۰۰۰ مترمربع ساخته می‌شوند و شاید برایتان جالب باشد که بدانید کشور چین در قرن پنجم میلادی توانست با استفاده از این کوره‌ها فلزات را تولید کند. شوروی سابق این کوره‌ها را برای اولین‌بار در ایران با نام کوره بلند ذوب آهن اصفهان ساخت و بعدها کوره‌های روسی با تکنولوژی‌های به‌روزتری تحت عنوان کوره‌های زنگ‌دار و بدون زنگ طراحی شدند.

در این مطلب همراه ما باشید تا اطلاعات بیشتری درباره کوره بلند به شما عزیزان ارائه کنیم. در ضمن اگر جزو خریداران و فعالان در حوزه آهن‌آلات هستید، باید بدانید که اطلاع از نحوه خرید آهن  امری واجب و ضروری به‌حساب می‌آید که فرصتی‌آید خرید مقرون‌به‌صرفه را در بهترین زمان ممکن برای شما فراهم می‌کند.

کوره بلند چگونه کار می کند؟

از جمله مهم‌ترین اهداف کوره‌های بلند می‌توان به تولید چدن مذاب از سنگ آهن معدنی اشاره کرد، به شکلی که بتوان از آن‌ها در فولادسازی و کارگاه چدن‌ریزی استفاده کرد. به همین منظور سنگ آهن، آگلومره، کک، آهک و کمک‌ذوب‌ها از دهانه بالایی کوره‌ها وارد می‌شوند و از قسمت پایینی کوره به این ترکیبات هوای داغ دمیده می‌شود؛ لازم به ذکر است که کمک سوخت‌های دیگری نیز به فرایند احیاء کمک می‌کنند که عبارت‌اند از گاز طبیعی و مازوت.

حرارت و هوای داغی که از پایین دمیده می‌شود ترکیبات موجود در کوره را ذوب می‌کند و با ایجاد واکنش حرارت لازم برای احیاء و ذوب سنگ آهن فراهم می‌شود؛ سنگ آهن ذوب شده در قسمت پایینی کوره به نام بوته کوره قرار می‌گیرد و در دو قسمت سرباره و چدن جمع‌آوری می‌شوند تا هر کدام به شکل جداگانه از کوره تخلیه شوند. چدن در سطح پایینی بوته و سرباره در قسمت بالایی آن قرار می‌گیرد و هر کدام بعد از تخلیه در جوی مخصوص که با نسوز مناسب آماده شده‌اند، سرازیر می‌شوند.

این جوی‌ها هرکدام به صورت جداگانه در پاتیل‌های حمل چدن و سرباره ریخته می‌شوند. پاتیل‌های چدن برای تولید فولاد به واحد فولادسازی فرستاده می‌شوند و پاتیل‌های سرباره نیز به کمک واگن به کارگاه‌های دانه‌بندی انتقال داده می‌شوند. از جمله مهم‌ترین بخش‌های کوره بلند می‌توان به کارگاه اصلی کوره بلند، کارگاه چدن‌ریزی، کارگاه سرباره، کارگاه آماده‌سازی پاتیل، تاسیسات بونکرها و همچنین ذخیره‌سازی مواد اشاره کرد.

واکنش های شیمیایی کوره بلند

همان‌‌طور که گفتیم از قسمت پایینی کوره حرارت زیاد وارد می‌شود و با کک یا همان کربن واکنش نشان داده و با تولید گرمای بسیار زیاد به منوکسید کربن تبدیل می‌شود که در این لحظه کوره بالاترین حد دما یعنی ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد را تجربه می‌کند.

۲C + O2 = 2CO

واکنش‌های این مراحل شامل موارد زیر می‌شود:

Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO

CaCO3 = CaO + CO2

Fe3O4 در ناحیه پایین‌تر کوره که دمای بیشتری دارد به FeO تبدیل می‌شود.

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2

در داغ‌ترین ناحیه کوره کاهش به آهن فلزی اتفاق می‌افتد.

FeO + CO = Fe + O2

سرباره مذاب یا همان کلسیم سیلیکات توسط گدازآور بر روی هرزه سنگ آهن تولید شده و از طرفی به وسیله هوای ورودی جلوی اکسید شدن فلز را می‌گیرد.

واکنش‌های کاهش اکسیدهای آهن در این فرایند برگشت‌پذیر بوده و کاهش تا حد لازم فقط زمانی انجام می‌شود که دی اکسید کربن به دست آمده از بین برود، در ضمن مقدار زیاد کک باعث می‌شود تا کاهش اکسیدهای آهن به بهترین شکل ممکن انجام شود.

CO2 + C = 2CO2

در آخر گازهای بی اثر در فرایند یعنی منواکسید کربن و نیتروژن موجود در هوای دمیده شده به شکل مخلوط گازی از قسمت بالایی کوره خارج می‌شوند. این گاز داغ را برای اینکه به مبدل گرمایی برود، با هوا ترکیب می‌کنند تا منواکسید کربن آن بسوزد و بتواند در آنجا هوای ورودی به کوره بلند را پیش گرم کرده و از طرف دیگر راندمان کلی را بهبود بخشیده و آن را افزایش دهد.

سیر تحولی کوره های بلند

سیر تحولی کوره‌های بلند تغییرات زیادی را تجربه نکرده و از زمان‌های گذشته که مربوط به ساخت اولین کوره بلند می‌شود تا اکنون اصول کار آن تقریبا یکسان بوده است و به همین خاطر ساختمان و تجهیزات آن از همان اصول اولیه پیروی می‌کند. از جمله مهم‌ترین قسمت‌ها در ساخت و طراحی کوره های بلند می‌توان به فوندانسیون، ستون‌ها، بوته، تجهیزات نگه دارنده کوره و دهانه اشاره کرد. برای طراحی قسمت‌های مختلف کوره بلند خصوصیات اولیه‌ای در نظر گرفته می‌شود که عبارت‌اند از ظرفیت کوره، فشار هوای دم، فشار بالای کوره و مقدار مصرف پیش‌بینی شده کک به ازای یک تن آهن خام تولیدی.

شاید اصول ساخت کوره‌های بلند یکسان باشد، اما بسیاری از طراحان اعتقاد دارند که قسمت‌های مختلف کوره می‌تواند ابعاد متفاوتی داشته باشد چرا که در گذشته نیز طراحی کوره به‌طورکلی بر اساس تجربه بوده است؛ برای مثال از سال ۱۸۶۱ تا ۱۹۸۰ شاهد سیر صعودی طراحی کوره بلند بوده‌ایم، به‌ شکلی که با افزایش ظرفیت کوره ابعاد آن نیز بزرگ‌تر می‌شد و مهم‌ترین دلیل ایجاد این تغییرات این بود که بتوان از کانه‌های آهن تغلیظ شده، کلوخه یا بار آماده شده و مرغوب‌تر استفاده کرد. اگر قصد خرید تیرآهن و دیگر مقاطع فولادی موجود در بازار را دارید، حتما قبل از خرید نسبت به استعلام قیمت تیرآهن از مراجع معتبر مانند آهن رسان اقدام کنید.

کوره های بلند امروزی

همان‌طور که گفتیم تا سال ۱۹۸۰ در کشورهایی که کوره‌های بلند داشتند روند تحول آن‌ها به شکل بزرگ‌تر و با ظرفیت بیشتر پیش رفته بود، اما از سال ۱۹۹۰ به بعد تصمیم بر این شد که مجددا کوره‌ها را با ظرفیت کم بسازند. از اصلی‌ترین دلایل این اتفاق می‌توان به در دسترس نبود و همچنین هزینه‌های بسیار زیاد کک‌های مرغوب اشاره کرد که نیاز کوره‌های بزرگ‌تر بود.

نحوه تولید فولاد به روش کوره بلند

کوره بلند چیست؟ همان‌طور که گفتیم کوره بلند به کوره‌های عمودی شکلی گفته می‌شود که از آن‌ها برای تولید بعضی از فلزات به شکل مایع استفاده می‌کنند؛ یعنی این کوره‌ها علاوه بر فولاد دیگر فلزات مانند سرب و مس را نیز تولید می‌کنند.

نحوه تولید و روش کار این کوره‌های خیلی پیچیده نیست؛ هوا با فشار زیاد وارد محفظه کوره بلند شده و با مخلوطی از سنگ معدنی فلز مورد نظر، کک و فلاکس واکنش می‌دهد و در نتیجه آن مذاب فلز، سرباره و همچنین مقادیری از گازها حاصل می‌شوند. گازهای حاصله از بالای کوره خارج می‌شوند و مواد مذاب از قسمت پایینی کوره به پاتیل‌های کوچک‌تر ارسال می‌شوند تا برای ریخته‌گری و شمش‌ریزی در مکان‌های مورد نظر استفاده شوند.

برای اطلاع از قیمت میلگرد و قیمت دیگر محصولات فولادی مورد نیازتان می‌توانید به سایت آهن رسان مراجعه کنید که قیمت‌های تمامی محصولاتش را به صورت روزانه آپدیت می‌کند تا شما مشتریان عزیز بتوانید خریدی اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه را تجربه کنید.

نقش آهک (کک) در کوره بلند چیست؟

سنگ آهک یا همان کک در این کوره‌ها نقشی اساسی دارد، چرا که می‌تواند با هوای ورودی واکنش داده و دو اقدام مهم انجام دهد؛ یک اینکه گرمای مورد نیاز برای ذوب فلزات را از طریق یک واکنش به شدت گرمازا فراهم می‌کند و به همین خاطر به آن گدازآور نیز می‌گویند و دو اینکه در واکنش با هوا محصول یا درواقع پیش ماده‌ای تولید می‌کند که با سنگ آهن واکنش نشان می‌دهد و در نتیجه ناخالصی‌های موجود در آن را جدا کرده و به خالص‌سازی بیشتر آهن خام کمک می‌کند.

نحوه تصفیه گاز در کوره بلند

هوایی که به محفظه کوره بلند وارد می‌شود بعد از واکنش باید از آن خارج شود اما باید توجه داشته باشید که این گازهای خروجی دارای ترکیبات سمی و خطرناکی هستند که باید قبل از خارج شدن به محیط به گونه‌ای جلوی آن‌ها را گرفت و در همین راستا تاکنون راهکارهای مختلفی پیشنهاد شده است که بهترین آن‌ها استفاده از فیلترهای تبدیل کننده است؛ وظیفه این فیلترها این است که گازهای خروجی را به گازهای بی‌خطر و بی‌اثر تبدیل کرده و بعد آن‌ها را وارد محیط کنند.

راهکار مهم و کلیدی دیگری که برای این موضوع در نظر گرفته‌اند این است که فضای سبزی متناسب با مساحت و میزان تولید سالانه کارخانه در اطراف آن در نظر بگیرند، مقدار این فضای سبز توسط مراکز مربوطه تعیین می‌شود و تمامی کارخانه‌ها موظف هستند که آن را رعایت کنند تا کمترین خطر ممکن محیط زیست را تهدید کند.

مزایا و معایب استفاده از کوره بلند

کوره بلند یکی از روش‌های تولید آهن خام و بعضی از فلزات محسوب می‌شود که مانند بسیاری از روش‌های دیگر دارای یک سری مزایا و معایب است. در ادامه مزایا و معایب آن را برای شما مورد بررسی قرار می‌دهیم:

· مزایا

  1. حجم تولید زیاد به خاطر شارژ پیوسته
  2. مصرف انرژی نسبتا کم
  3. کیفیت بالای محصولات تولید شده از شمش این کوره‌ها
  4. فرایند بهینه شده و هزینه پایین تولید
  5. بازدهی زیاد

·  معایب

  1. وابسته بودن این فرایند تولید به کک، کاهش معادن سنگ آهک و همچنین افزایش قیمت آن
  2. آسیب و تهدید محیط زیست بالا نسبت به دیگر روش‌های تولید آهن خام
  3. طولانی بودن فرایند تولید
  4. مصرف زیاد سوخت

برای خرید آهن آلات مورد نیاز خود مجموعه‌ای را انتخاب کنید که امکان خرید اقساطی و چکی را برای شما فراهم کند، شاید برایتان سوال باشد که اصلا چنین مجموعه‌ای وجود دارد یا خیر؟ پاسخ این سوال مثبت است چرا که مجموعه آهن رسان با فراهم کردن امکان خرید آهن آلات با چک به تمام دغدغه‌ها و نگرانی‌های شما در رابطه با پیش پرداخت یا کمبود نقدینگی کافی پایان داده و شما می‌توانید هر آنچه برای پروژه خود به آن نیاز دارید را از آن با قیمت و کیفیتی استثنایی خریداری کنید.

کوره بلند ذوب آهن اصفهان

کارخانه ذوب آهن اصفهان کار خود را برای اولین‌بار با کوره بلند شروع کرده و از آن برای تولید چدن بهره گرفت و بعد از گذشت چند سال کوره شماره دو و سه را نیز اضافه کرد و لازم به ذکر است که بدانید کوره یلند شماره یک در سال حدودا ۸۰۰ هزار تن فولاد تولید می‌کرد اما بعد از مدتی هیچ استفاده‌ای از آن نشد تا اینکه در سال ۱۳۹۱ مجددا برای تولید دوباره آن را راه‌اندازی و احداث کردند.

کوره شماره سه از سال ۱۳۸۸ مورد بهره‌برداری قرار گرفت و درست مانند خط تولید شماره دو ۱.۴۰۰.۰۰۰ تن در سال ظرفیت تولید دارد.

سرباره کوره بلند

بعد از اینکه آهن در فرایند تولید کوره بلند احیاء شد به صورت چدن از قسمت بوته کوره خارج می‌شود و گازهای مونواکسید کربن و دی اکسید کربن نیز از بالای کوره خارج می‌‌شوند. اما سرباره کوره بلند از آهک اضافه شده به کوره و ترکیب ناخالصی‌های موجود در سنگ آهن مانند انواع کلسیت‌ها، سیلیکات‌ها، اکسیدها و سولفورها تشکیل می‌شود.

از آنجایی که چگالی سرباره از آهن کمتر است، بنابراین در قسمت بالای آهن مذاب قرار گرفته و در آخر هرکدام از دریچه مخصوص به خود خارج می‌شوند. چدن کوره بلند چیست؟ لازم به ذکر است که بدانید چدن خام حاصل از این مرحله کربن بسیار زیادی داشته و خلوص آهن آن ۹۵ درصد است که به عنوان خوراک واحدهای فولادسازی و کارگاه‌های ریخته‌گری چدن محسوب می‌شود.

اما باید بدانید که از چدن خام به صورت مستقیم نمی‌توان هیچگونه تولیداتی داشت و به همین خاطر باید مراحل فولادسازی روی چدن خام انجام شود و در طی آن ناخالصی‌هایی مانند کربن اضافی، گوگرد و فسفر که کیفیت فولاد را کم می‌کنند، حذف می‌شوند و به‌این‌ترتیب محصول خروجی ۹۹ درصد آهن خواهد داشت.

ساختمان کوره بلند

همان‌طور که گفتیم فوندانسیون کوره، ستون‌ها، دهانه کوره و همچنین تجهیزات نگهدارنده از مهم‌ترین قسمت‌های کوره بلند به‌شمار می‌روند. این کوره‌ها شبیه به دو مخروط ناقص هستند که از قسمت قاعده آن‌ها روی یکدیگر سوار شده‌اند. جنس بدنه این کوره از فولاد بوده و دیواره داخلی آن نیز از مواد نسوز تشکیل شده است و برای اینکه کوره خنک بماند، بین دیواره آن آب جریان دارد.

ارتفاع این کوره‌ها برابر است با ۳۰ تا ۸۰ متر و قطر بزرگ‌ترین قسمت آن هم ۱۰ تا ۱۴ متر است. اصول اولیه ساخت این کوره‌ها ثابت است، اما ابعاد مختلف آن به خواست طراح ممکن است تغییر کند، در ضمن در هنگام تعیین ابعاد این کوره‌ها و همچنین طراحی و ساخت آن‌ها باید به عوامل مختلفی توجه داشت که از جمله آن‌ها می‌توان به ظرفیت کوره، فشار هوای داغ ورودی، فشار بالای کوره و همچنین مقدار کک مورد نیاز به ازای میزان آهن خام تولیدی اشاره کرد.

بوته کوره به قسمت پایینی آن گفته می‌شود که شکل آن شبیه به مستطیل است که سرباره و مواد مذاب در این ناحیه جمع شده و مرتبا تخلیه می‌شود و از آنجایی که سرباره بالاتر از مواد مذاب قرار می‌گیرد، بنابراین دارای دو خروجی است؛ یعنی یک خروجی در بالا برای خارج شدن سرباره و یک خروجی در قیمت پایین‌تر برای خارج شدن مواد مذاب. برای طراحی کوره‌های جدید شیب آن‌ها کاهش پیدا کرده و با وجود بزرگ‌تر شدن کوره‌ها ابعاد آن‌ها تغییر خاصی نکرده است که دلیل آن هم استفاده از سنگ آهن مرغوب و غلیظ است. در اطراف بوته کوره شیپورک‌هایی برای دمیدن هوای داغ به درون کوره برای برای احتراق کک تعبیه شده است.

سوخت کوره بلند

برای تامین حرارت بالای مورد نیاز کوره و همچنین تامین کربن مورد نیاز برای احیای سنگ آهن به سوخت نیاز است، سوخت مد نظر باید شرایط خاصی داشته باشد تا برای استفاده در کوره مناسب باشد، یعنی باید ارزش حراتی بسیار بالایی داشته باشد تا بتواند حرارت لازم برای ذوب آهن را تامین کند، باید بتواند گاز و هوای داغ را از خود عبور دهد تا به تمام قسمت‌های کوره به صورت یکسان برسد، باید متخلخل باشد و ذرات آن به یکدیگر چسبیده نباشد.

به‌این‌ترتیب کک به دست آمده از زغال سنگ بهترین گزینه پیش رو است که تمام خصوصیات و شرایط ذکر شده را دارد.

محصولات تولید شده در کوره بلند

تولید کوره بلند چیست؟ محصول تولید شده در کوره بلند آهن خام نام دارد که ۳ تا ۴ درصد کربن داشته و نقطه ذوب آن ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد است. از آنجایی که این محصول شکنندگی و ناخالصی‌های زیادی دارد، بنابراین نمی‌توان از آن به صورت مستقیم در صنعت استفاده کرد. با تنظیم درجه حرارت کوره بلند و همچنین کنتزل مقدار سیلیس و منگنز موجود در آن می‌توان دو مدل آهن خام با عنوان آهن خام سفید و آهن خام خاکستری را به دست آورد.

جمع بندی

در این مقاله سعی کردیم به سوال شما در رابطه با اینکه کوره بلند چیست؟ پاسخ‌ داده باشیم و به روند تولید آهن خام نیز اشاره کردیم. در این مطلب درباره مزایا و معایب این روش تولید آهن خام نسبت به دیگر روش‌های احیای مستقیم صحبت کردیم. اما شاید برایتان سوال باشد که محصول کوره بلند چیست؟ محصول آن آهن خام به دو صورت سفید و خاکستری است.

همان‌طور که گفتیم این کوره برای اولین‌بار در ایران و در کارخانه ذوب آهن اصفهان راه‌اندازی شد و بعدها دو خط تولید دیگر نیز به آن‌ها اضافه شد که ظرفیت بالای تولید آن‌ها نیاز اساسی بسیاری از صنایع را تامین می‌کند.

سوالات متداول 

ارتفاع کوره بلند چقدر است؟

ارتفاع کوره بلند برابر است با ۳۰ تا ۸۰ متر.

آیا از کوره بلند برای تولید فلزات دیگر نیز استفاده می شود؟

بله. برای تولید فلز سرب و مس نیز از این کوره بلند استفاده می‌کنند اما نمی‌توان کیفیت فوق‌العاده مطلوبی مثل تولید آهن از آن انتظار داشت.

کوره بلند چه میزان انرژی مصرف می کند؟

مصرف انرژی در این کوره‌ها زمانی کمتر می‌شود که قسمت‌های پیش گرم مجهز باشد، در غیر این صورت مصرف انرژی آن‌ها بسیار زیاد است.

در کوره بلند چه چیزی تولید می شود؟

در کوره بلند آهن خام به دو صورت سفید و خاکستری تولید می‌شود.

قطر بزرگ ترین قسمت کوره بلند چقدر است؟

بزرگ‌ترین قسمت کوره بلند ۱۰ تا ۱۴ متر قطر دارد.

وظایف کک در کوره بلند چیست؟

از جمله وظایف کک در کوره بلند می‌توان به منبع تامین حرارت و همچنین به عنوان ماده احیاء کننده آهن اشاره کرد.

کوره بلند برای اولین بار در کدام کارخانه ایران راه اندازی شد؟

کوره بلند برای اولین‌بار در ایران در کارخانه ذوب آهن اصفهان راه‌اندازی شد.

اشتراک گذاری مقاله
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *