آهن اسفنجی چیست و چه کاربردی دارد؟

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.

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

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.

 

 

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.