آهن اسفنجی، مادهای است فلزی با ساختار متخلخل که بهعنوان یکی از محصولات اولیه در صنعت فولاد بهکار میرود و از احیای مستقیم سنگ آهن با استفاده از گاز هیدروژن یا مونوکسید کربن در دمای بالا به دست میآید. آهن اسفنجی در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، ساخت کشتی و تجهیزات ساختمانی کاربرد فراوانی دارد و بهعنوان یک ماده اولیه حیاتی در فرآیندهای فولادسازی شناخته میشود. این ماده به دلیل خلوص بالا و قابلیت ذوبپذیری آسان، جایگزین مناسبی برای چدن در کورههای قوس الکتریکی است.
از آنجایی که آهن اسفنجی یکی از اجزای اصلی در تولید فولاد است، هرگونه تغییر در عرضه و تقاضای آن به طور مستقیم بر قیمت آهن امروز و سایر محصولات فولادی تاثیر میگذارد. افزایش قیمت آهن اسفنجی به دلیل افزایش هزینههای تولید، کمبود مواد اولیه یا افزایش تقاضا، به طور معمول منجر به افزایش قیمت محصولات نهایی فولادی میشود. برعکس، کاهش قیمت آهن اسفنجی میتواند به کاهش قیمت آهن بیانجامد. بنابراین، آهن اسفنجی را میتوان به عنوان یکی از عوامل کلیدی در تعیین قیمتهای بازار فولاد در نظر گرفت.
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.
آهن اسفنجی را جهت تولید محصولات و مقاطع فولادی مثل تیرآهن، میلگرد و غیره استفاده می کنند. آهن اسفنجی بهعنوان یکی از مواد اولیه برای تولید میلگرد، ورقهای فولادی و دیگر محصولات فلزی مورد استفاده قرار میگیرد. در نتیجه، تغییرات در قیمت آهن اسفنجی میتواند تأثیر مستقیم بر قیمت میلگرد و سایر محصولات فولادی داشته باشد.
برای احیای آهن و جدا کردن اکسیژن آن در کورههای بلند با دمای 800 تا 1200 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.
با توجه به رشد تقاضا برای محصولات فولادی در بازارهای مختلف، قیمت محصولات مختلف فولادی نیز نوسان دارد. به عنوان مثال، قیمت تیرآهن اصفهان امروز ممکن است تحت تاثیر تغییرات در تولید آهن اسفنجی و هزینههای انرژی قرار بگیرد.
کاربردهای آهن اسفنجی
آهن اسفنجی در کوره های القایی و به جای استفاده از قراضه مصرف میشود. این محصول در ریختهگری بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. یکی از صنایع مهم و پرکاربرد در دنیا ریختهگری است. با ریختهگری محصولات آهنی و فولادی زیادی تولید میشود. آهن اسفنجی به عنوان مواد اولیه در ریختهگری برای تولید این محصولات کاربرد دارد.
فرآیند تولید آهن اسفنجی
فرآیند تولید آهن اسفنجی یکی از روشهای کارآمد در صنعت فولاد است که برای تولید آهن خام با مصرف کمتر انرژی و آلایندگی کمتر نسبت به روشهای سنتی به کار میرود. در فرآیند تولید آهن اسفنجی، سنگآهن از طریق واکنش با گازهای احیاکننده مانند گاز طبیعی (CH4) یا هیدروژن (H2) به آهن فلزی تبدیل میشود. این فرآیند در دماهای پایینتر از دمای ذوب آهن در کوره بلند (معمولاً حدود ۸۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد) انجام میشود و به همین دلیل به آن “احیای مستقیم” گفته میشود. در این روش، سنگآهن ابتدا به گازهای احیاکننده مانند مونوکسید کربن (CO) و گاز متان (CH4) واکنش میدهد و این گازها اکسیژن را از سنگآهن میگیرند و آهن اسفنجی تولید میشود.
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 650 درجه و از آهن اسفنجی گرم (HDRI) تولید میشود.
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.
تفاوت آهن اسفنجی و گندله
گندله به گلولههای تولیدشده از آهن آسیاب شده گفته میشود. آهن اسفنجی هم از احیا مستقیم گندله آهن ساخته میشود. برای تولید گندله از واحدهای ذوب استفاده میشود 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 میشود.
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. 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
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% | SiO2 |
Max 1% | Al2O3 |
Max 1.1% | CaO |
Max 2.5% | MgO |
۱٫۶-۱٫۹ tons/m3 | Bulk Density |
مزایای آهن اسفنجی
وقتی به جای قراضه آهن از آهن اسفنجی در داخل کوره استفاده شود، میزان آسیب دیدن کورهها کمتر میشود. این ماده به خاطر داشتن کربن موجب کاهش مصرف انرژی میشود و در نهایت هزینهها کاهش مییابد.
- آهن اسفنجی حدود 90 تا 94 درصد آهن خالص دارد. بر این اساس میتوان آن را در کورههای قوس الکتریکی 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 1100 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.
- این محصول یک جایگزین خوب برای آهن قراضه است.
- فلزکاری آن دارای کیفیت بالایی است.
- دارای میزان گوگرد و فسفر کمتری است.
- به عنوان یک خنک کننده در کوره های اکسیژنی به جای قراضه آهنی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.
- استفاده از آن سرعت را بالا می برد
- هزینه کمتری نسبت به کوره بلند دارد. (در کوره های القایی که هزینه کمتری دارند می توان از آهن اسفنجی استفاده کرد)
- وقتی از کوره احیای مستقیم استفاده میشود، مشکلات زیست محیطی کمتری دارد.
- استفاده از روش های احیای مستقیم و آهن اسفنجی موجب کاهش هزینه و توجیه پذیر بودن برای واحدهای کوچک فولاد سازی میشود.
- به راحتی حمل و نقل میشود.
- در این روش می توان از گاز طبیعی نیز استفاده کرد.
معایب آهن اسفنجی
به دلیل داشتن ناخالصیهای 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 کورههای القایی پیشرفت نکرده بود، بیشتر به چشم میآمد و باعث می شد که صنعتگران کمتر از این محصول استقبال کنند؛ اما کم کم روشهای استفاده و تکنولوژیها پیشرفت کرد و مشکلات به حداقل رسید تا امروزه آهن اسفنجی را بهعنوان ماده اولیه در بسیاری از واحدهای تولید فولاد استفاده کنند.
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 میتوان از گاز خنثی، سیلیکات سدیم، آهک و مکان سرپوشیده استفاده کرد. علاوه بر این آهن اسفنجی به راحتی در حالت خمیری مشتعل میشود.
تولیدکنندگان آهن اسفنجی
بزرگترین و مهمترین کارخانههای تولیدکننده این محصول در دنیا هندوستان، ونزوئلا، ایران، مکزیک، عربستان، روسیه و مصر هستند.
در ایران همانطور که گفته شد از سال 89 در برخی کارخانه ها تولید آهن اسفنجی آغاز گردید. از جمله:
- 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
- شرکت کاوه جنوب کیش
جمعبندی
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، بهعنوان یک جایگزین خوب برای قراضه آهن مورد استفاده صنایع قرار میگیرد. آهن اسفنجی را از روش احیا مستقیم سنگ آهن به همراه مواد دیگری اکسیژن زدایی میکنند و به دلیل نبود اکسیژن در آن دارای ظاهری متخلخل است.
سوالات متداول
1) آهن اسفنجی چیست؟
آهن اسفنجی، گلولههای متخلخل تولید شده از سنگ آهن است که اکسیژن آن را جدا کرده باشند.
2) آهن اسفنجی و بریکت چه تفاوتی دارند؟
بریکت همان آهن اسفنجی است که در هنگام تولید در قالب به تکههای بزرگ درآمده و فشردهشده میشود.
3) آهن اسفنجی چه کاربردی دارد؟
آهن اسفنجی به عنوان مواد اولیه در ریختهگری برای تولید محصولات فولادی کاربرد دارد.
4) مهمترین مزیت آهن اسفنجی چیست؟
آهن اسفنجی به خاطر داشتن کربن موجب کاهش مصرف انرژی میشود و در نهایت هزینهها کاهش مییابد.
سلام وقتتون بخیر. آیا شما آهن اسفنجی هم میفروشید و کیفیت آهن اسفنجی تولیدی کدام کارخانه بهتر هست؟
خیر از این محصول فروش نداریم