...

آهن اسفنجی چیست و چه کاربردی دارد؟

ایمان شکوهیان
آهن اسفنجی چیست

معمولاً برای تولید شمش و محصولات فولادی، از آهن‌قراضه (ضایعات آهنی چیست) یا آهن اسفنجی استفاده می‌شود. آهن اسفنجی چیست و چه کاربردی دارد؟ به چه چیزی آهن‌قراضه می‌گویند؟ با آهن رسان مرجع قیمت آهن همراه باشید تا بررسی کاملی در مورد آهن اسفنجی، روش تولید و کاربردهای آن داشته باشیم.

“به سنگ آهنی که اکسیژن آن را جدا کرده باشند آهن اسفنجی گفته می‌شود. به فرایند جدا کردن اکسیژن از سنگ‌آهن احیای آهن نیز می‌گویند.”

 

آهن اسفنجی چیست؟

سنگ‌آهن را از معادن استخراج می‌کنند، سپس آن را با کمک گاز (گازهای کاهنده) یا زغال‌سنگ در کوره‌های بلند حرارت داده و اکسیژن آن را جدا می‌کنند. محصول این فرایند آهن اسفنجی (با نام اختصاری DRI) نام دارد. گلوله های متخلخل تولید شده از سنگ آهن با نام sponge iron معرفی می شوند. این محصول دارای یک سری خصوصیات شیمیایی است.

به سنگ آهنی که اکسیژن آن را جدا کرده باشند آهن اسفنجی گفته می‌شود. به فرایند جدا کردن اکسیژن از سنگ‌آهن را احیای آهن نیز می‌گویند. آهن اسفنجی را جهت تولید محصولات و مقاطع اهنی مثل اسلب، تیرآهن، میلگرد و غیره استفاده می کنند. برای اطلاع از قیمت میلگرد و خرید میلگرد ساخته شده از آهن اسفنجی روی لینک کلیک کنید.

آهن اسفنجی چیست

می‌دانیم که از سنگ‌آهن استخراج شده از معادن نمی‌توان به‌طور مستقیم استفاده کرد. سنگ‌آهن باید طی مراحل مختلف فراوری‌شده تا قابل‌تبدیل به محصولات فولادی و آهنی مختلف شود. مراحل تبدیل سنگ‌آهن به مقاطع فولادی به‌صورت زیر است: آهن اسفنجی چیست

سنگ‌آهن >> تبدیل به گندله >> آهن اسفنجی >> شمش فولادی >> تبدیل به مقاطع فولادی

برای احیای آهن و جدا کردن اکسیژن آن در کوره‌های بلند با دمای ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد نیاز به گازهایی است که به آن‌ها گازهای کاهنده می‌گویند. گازهای هیدروژن، مونوکسید کربن کار احیای سنگ‌آهن را در کوره انجام می‌دهند. در کوره‌های بلند از ذغال سنگ به‌عنوان احیاکننده نیز استفاده می‌شود، زیرا هم نقش کاهنده را دارد هم حرارت بالایی ایجاد می‌کند. برای دیدن قیمت تیرآهن اصفهان امروز کلیک کنید.

اکنون کشور هند و بعد از آن ایران بزرگ‌ترین تولیدکننده آهن اسفنجی در جهان به شمار می‌روند.

 

 

کاربرد آهن اسفنجی

آهن اسفنجی در کوره های القایی و به جای استفاده از قراضه مصرف می شود. این محصول در ریخته گری زیاد استفاده میشود. یکی از صنایع مهم و پرکاربرد در دنیا ریخته گری است. با ریخته گری محصولات آهنی و فولادی زیادی تولید می شود. آهن اسفنجی به عنوان مواد اولیه در ریخته گری برای تولید این محصولات استفاده می شود.

روش تولید آهن اسفنجی

روش‌ تولید آهن اسفنجی

برای تولید این ماده از پروسه احیا سنگ آهن در داخل کوره دوار استفاده می شود و در آن از موادی مثل زغال غیر کک شو و تحت حرارت مشخص استفاده می شود.
در فرایند تولید آهن اسفنجی در کارخانه های فولاد سازی از منابع گازی و زغال سنگ استفاده می شود به همین دلیل است که تولیدکنندگان بزرگ آهن اسفنجی در دنیا در واقع دارندگان ذخایر بزرگ گازی و انرژی هستند. بنا بر توضیحات فوق دو روش برای تولید آهن اسفنجی وجود دارد:

  • با استفاده از گاز طبیعی
    * روش Y.L
    * روش Purofer
    * روش Midrex
  • با استفاده از ذغال سنگ
    * روش RHF
    * روش ITmk3
    * روش SL/RN
    * روش Corex

در هر دو روش باید اکسیژن را از آهن جدا کرد؛ و در هر دو روش دمای بالایی در کوره‌های بلند به آهن داده می‌شود تا در نقطه ذوب فرایند احیا انجام شود. حالا به خوبی متوجه شده اید که آهن اسفنجی چیست، بنابراین می توانیم به سراغ مفهوم دیگری به نام بریکت برویم که مربوط به این محصول است. 

 

بریکت چیست؟

به آهن اسفنجی که در هنگام تولید در قالب تکه‌های بزرگ درآمده و فشرده‌شده است، بریکت می‌گویند. بریکت در دو نوع سرد و گرم تولید می‌شود.

بریکت گرم:

که با نام اختصاری HBI نیز مشخص می‌شود، محصولی است که در دمای بالاتر از ۶۵۰ درجه و از آهن اسفنجی گرم (HDRI) تولید می‌شود. حمل‌ونقل این محصول بسیار راحت است.

بریکت سرد آهنی – بریکت نرمه:

هنگام بریکت سازی سرد، در دمای محیط مواد ورودی را وارد ماشین بریکت زنی می‌کنند و بر اساس نوع مواد ورودی، دو محصول بریکت نرمه و بریکت سرد تولید می‌شود. 

کاربرد بریکت:

این محصول را در زمینه آهن و فولاد، مواد معدنی، مواد شیمیایی، مواد شوینده و بهداشتی و همچنین در تولید کودهای شیمیایی استفاده می کنند.

کاربرد آهن اسفنجی

 

 

مقایسه آهن اسفنجی و گندله

گندله به گلوله های تولید شده از آهن آسیاب شده گفته می شود. آهن اسفنجی هم از احیا مستقیم گندله آهن ساخته می شود. برای تولید گندله از واحدهای ذوب استفاده می شود اما برای تولید آهن اسفنجی پروسه ذوب صورت نمی گیرد. ماده اولیه و مهمی که جهت تولید گندله مورد استفاده قرار می گیرد، کنسانتره آهن است. البته برای تولید گندله آهن از مواد دیگری همچون بنتونیت، شیرآهک، ماده آلی، آهک، آب و سیمان نیز استفاده می شود.

فرمول شیمیایی آهن اسفنجی

این فرمول تحت شرایط ویژه ای شکل می گیرد و بسیار خاص است در هر مرحله از احیا با حذف اکسیژن، اکسیدهای مختلفی تولید می گردد و پروسه تولید آهن اسفنجی به صورت زیر است:

C+O2=CO2

CO2+C= 2CO

Fe2O3+CO=Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO=FeO+CO2

FeO+CO=Fe(Metallic)+CO2

از نظر چگالی آهن اسفنجی بیشتر از آهن قراضه است. به جهت نزدیکی این محصول با آهن می توانید ترکیب شیمیایی آهن را نیز در لینک مذکور بخوانید.

در جدول زیر مشخصات آهن اسفنجی را مشاهده کنید:

Production Range

Component

۸۶-۸۵٫۹ %

Fe (total)

Min 90%

Fe (metallization)

۷۸٫۵-۸۲%

Fe (metal)

۱٫۳-۲%

C

Max 0.01%

S

Max 0.1 %

P

Max 5.5%

SiO۲

Max 1%

Al۲O۳

Max 1.1%

CaO

Max 2.5%

MgO

۱٫۶-۱٫۹ tons/m۳

Bulk Density

متالیزاسیون آهن اسفنجی به آهنی شدن آن گفته می شود و در واقع درجه متالیزاسیون، میزان آهن آزاد در آن را مشخص می کند زیرا در ترکیب آهن اسفنجی مقداری آهن به صورت آزاد و مقداری به صورت اکسید آهن وجود دارد. میزان و درجه متالیزاسیون در پروسه تولید آهن و ذوب آهن در کوره مربوط می شود زیرا در کوره های القایی و یا قوس الکتریکی بخشی از اکسید آهن احیا می شود و آهن آزاد ذوب می گردد بنابراین سرباره های پرت آهن اسفنجی در این کوره به مقدار زیادی کم می شود. 
در هر مرحله از تولید آهن اسفنجی میزان کاهش اکسیژن به صورت ۱۱ درصد، ۲۲ درصد و ۶۷ درصد است. 

مزایای آهن اسفنجی

 

 

مزایای آهن اسفنجی

وقتی به جای قراضه آهن از آهن اسفنجی در داخل کوره استفاده شود، میزان آسیب دیدن کوره ها کم تر می شود. همچنین وقتی از می توان به راحتی سولفور و فسفر را کاهش داد. این ماده به خاطر داشتن کربن موجب کاهش مصرف انرژی می شود. در نهایت هزینه ها کاهش می یابد. می توانیم سودآورترین فلزات را از میان قراضه های آهنی و فلزی پیدا کرد و دوباره در چرخه تولید فلزات مورد استفاده قرار داد به این ترتیب با صرفه جویی در هزینه های تولید فولاد از سنگ آهن رونق اقتصادی را به وجود آورد.

  • آهن اسفنجی حدود ۹۰ تا ۹۴ درصد آهن خالص دارد. بر این اساس می‌توان آن را در کوره‌های قوس الکتریکی در کارخانه‌های مختلف وجود دارد استفاده کرده و فولاد با کیفیت تولید نمود. این کار استفاده از ضایعات را کاهش می‌دهد.
  • آهن اسفنجی گرم یا HDRI به آهنی گفته می‌شود که پس از خروج از کوره و قبل از سرد شدن بلافاصله وارد کوره قوس الکتریکی شود. این کار در مصرف وقت و انرژی صرفه‌جویی می‌کند.
  • در فرایند تولید فلز از آهن اسفنجی نیاز به کوره بلند و دمای زیاد نیست. در دمای حدود ۱۱۰۰ درجه هم می‌توان با آهن اسفنجی فلز تولید کرد اما با این روش در مقایسه با روش ریخته‌گری در کوره‌های بلند، در زمان مشابه آهن کمتری تولید می‌شود.

 

معایب آهن اسفنجی

به خاطر داشتن ناخالصی های زیاد آهن اسفنجی نسبت به آهن قراضه، زمان و هزینه بیشتری برای ذوب آن و تولید فولاد نیاز است. این موضوع قبلا که روش های ذوب و استفاده در کوره های القایی پیشرفت نکرده بود، بیشتر به چشم می آمد و باعث می شد که صنعتگران کمتر از این محصول استقبال کنند؛ اما کم کم روش های استفاده و تکنولوژی ها پیشرفت کرد و مشکلات به حداقل رسید تا امروزه آهن اسفنجی را به عنوان ماده اولیه در بسیاری از واحدهای تولید فولاد استفاده کنند.

آهن اسفنجی چیست

خطرات و مضرات آهن اسفنجی

آهن اسفنجی مستعد زنگ زدگی و اکسیداسیون است. برای جلوگیری از این مشکل زنگ آهن باید حفاظی برای آن ایجاد کرد و یا خیلی زود به فولاد تبدیل نمود. جهت محافظت از آن می توان از گاز خنثی، سیلیکات سدیم، آهک و مکان سرپوشیده استفاده کرد.
علاوه بر این آهن اسفنجی به راحتی در حالت خمیری مشتعل می شود.

بنابراین اگر بخواهید به طور خلاصه بدانید آهن اسفنجی چه معایبی دارد باید گفت:

آهن اسفنجی خیلی زود اکسید می‌شود به همین دلیل به‌صورت خام در طبیعت یافت نمی‌شود؛ و بعد از احیای سنگ‌آهن و تبدیل به آهن اسفنجی خیلی سریع آن تبدیل می‌کنند. اگر آهن اسفنجی را بدون حفاظ رها کنند به‌راحتی زنگ می‌زند. همچنین آهن اسفنجی در حالت خمیری به‌راحتی مشتعل می‌شود.

چدن نیز همانند آهن اسفنجی از فراورده‌های آهن است اما مقدار ناخالصی‌های آهن اسفنجی بیشتر بوده و در فرایند تبدیل به فولاد باید از آن جدا شود. 

 

 

تولیدکنندگان آهن اسفنجی

بزرگ ترین و مهم ترین کارخانه های تولیدکننده این محصول در دنیا هندوستان، ونزوئلا، ایران، مکزیک، عربستان، روسیه و مصر هستند.

در ایران همانطور که گفته شد از سال ۸۹ در برخی کارخانه ها تولید آهن اسفنجی استارت خورد و امروز کارخانه هایی مثل:

  • کارخانه فولاد مبارکه اصفهان
  • فولاد هرمزگان جنوب
  • فولاد سنگان
  • کارخانه فولاد امیرکبیر کاشان
  • شرکت آهن و فولاد گل گهر
  • شرکت فولاد ارفع
  • کارخانه فولاد میانه آذربایجان
  • شرکت فولاد سیرجان ایرانیان
  • شرکت فولاد غدیر نی ریز
  • شرکت جهان فولاد سیرجان
  • فولاد کاشان
  • فولاد اردکان
  • و شرکت کاوه جنوب کیش

جمع بندی

آهن اسفنجی یا sponge iron یکی از مهم ترین مواد اولیه برای تولید انواع فولاد و محصولات فولادی و آهنی است. این ماده به خاطر داشتن خصوصیات مناسب جهت استفاده در کوره های کم ظرفیت و کم هزینه مثل کوره القایی و احیا مستقیم، به عنوان یک جایگزین خوب برای قراضه آهن مورد استفاده صنایع قرار می گیرد. آهن اسفنجی را از روش احیا مستقیم سنگ آهن به همراه مواد دیگری اکسیژن زدایی می کنند و به دلیل نبود اکسیژن در آن دارای ظاهری متخلخل است. استفاده از آهن اسفنجی تأثیر زیادی در رشد اقتصاد کشورها و صنایع فولاد است به همین دلیل مورد توجه صنعتگران زیادی قرار گرفته است. آیا مایلید اطلاعات بیشتر در زمینه مشخصات و قیمت آهن برای صنایع مختلف بدست آورید؟ با کارشناسان ما در ارتباط باشید. 

 

سوالات متداول 

استفاده از آهن اسفنجی در ایران از چه زمان آغاز شد؟

کشور ایران از سال ۱۳۸۹ در یکی از کارخانه های یزد استفاده از آهن اسفنجی را در کوره های القایی آغاز کرد.

کاربرد آهن اسفنجی چیست؟

ازجمله کاربردهای آهن اسفنجی می توان به ضایعات آهن در فرآیند ذوب اشاره کرد همچنین کاربردهای آهن اسفنجی در کوره های القائی بسیار بیشتر از دیگر روش های ذوب است.

اشتراک گذاری مقاله
2 پاسخ
  1. سلام وقتتون بخیر. آیا شما آهن اسفنجی هم میفروشید و کیفیت آهن اسفنجی تولیدی کدام کارخانه بهتر هست؟

دیدگاهتان را بنویسید

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