آهن اسفنجی

آهن اسفنجی مواد اولیه برای تولید فولاد است و به عنوان آهن احیای مستقیم (DRI) نیز شناخته شده است.

احیای مستقیم، یک راه جایگزین برای رفع بعضی از  مشکلات کوره های انفجار معمولی می باشد.

سنگ آهن در حالت جامد در 800-1050 درجه سانتی گراد با گاز (H2 CO) یا زغال سنگ احیا می گردد.

ساختن آهن اسفنجی پروسه ای است که طی آن توده های سنگ آهن (به شکل معمول اندازه 5 میلی متر-18 میلی متر) با مقداری ذغال سنگ دولومیت داخل یک کوره چرخشی شیب دار قرار دارد.

این عمل در حدود 12 ساعت در حضور هوا انجام می گیرد. قبل از اینکه محصولات خنک شوند، از نظر مغناطیسی از هم جدا شده و غربالگری می شوند. 

این فرآیند لازم احیای مستقیم سنگ آهن (حذف اکسیژن از سنگ معدن) در حالت جامد است.

 

نحوه تولید آهن اسفنجی

آهن به عنوان یک عنصر شیمیایی، در طبیعت به ندرت به صورت خالص یافت می شود.

آهن معمولا به صورت اکسید در طبیعت وجود دارد، ولی به صورت کربنات، سیلیکات و سولفید آهن نیز یافت می گردد.

همان گونه که گفته کی شود آهن در طبیعت به شکل سنگ آهن یافت می گردد.

سنگ آهن نیز از اکسیدهای آهن و ناخالصی های مختلفی تشکیل می شود. ناخالصی هایی که همراه سنگ آهن وجود دارند عبارت هستند از اکسید سیلیسیم، کربنات کلسیم، گوگرد، منگنز، ترکیبات فسفر و …

در ابتدا روی سنگ آهن عملیات مختلفی مثل خردایش و تغلیظ انجام می گردد تا در مراحل بعدی به آهن اسفنجی تبدیل شود.

برای ساخت آهن اسفنجی، احیای سنگ آهن بدون ذوب است و آهن خامی که از این نوع کوره ها تولید می گردد.

به آهن اسفنجی معروف کمی باشد. آهن اسفنجی حدود29 تا 69 درصد آهن خالص داشته و برای تهیه فولاد  در مراحل بعدی مورد استفاده قرارگرفته می شود.

برای تولید آهن خام با روش احیای مستقیم  به سنگ آهن تغلیظ می شود، سنگ آهک، بنتونیت، مواد کمک ذوب، مواد فروآلیاژی و آهن قراضه نیاز است.

آهن اسفنجی

آهن اسفنجی

واحدهای آماده سازی مواد خام برای تولید گندله از مخلوط سنگ آهن های تغلیظ شده امورد استفاده قرار می گیرد. برای ساخت آهن اسفنجی به روش های احیا ی مستقیم، از گاز طبیعی برای احیاء و تامین حرارت استفاده می گردد.

برای این کار بیشتر از گاز متان  استفاده می گردد، که در سه واحد احیا به شیوه های متفاوت، با مقدار کافی بخار آب یا گاز خروجی کوره های احیا حاوی بخار آب و دی اکسیدکربن، به اکسیدکربن و هیدروژن تبدیل شده است.
                                                                 
 به دلیل وجود هیدروژن در گاز احیا کننده برای احیای اکسیدهای آهن و تولید آهن اسفنجی، واکنش های زیر نیز انجام می شود.

3Fe2O3 H2 = 2Fe3O4 H2O    
 2Fe3O4 2H = 6″FeO” 2H2O    
 6″FeO” 6H2 = 6 Fe 6H2O                  
 

در واحدهای احیای مستقیم، گندله های سنگ آهن بوسیله ی گازهای بوجود آمده از اکسایش جزئی گاز طبیعی به روش های مختلف مانند پروفر یا میدرکس و یا HYL احیا می گردد.

در روش میدرکس، گندله های سنگ آهن پخته شده و سرندمی گردد و بوسیله ی نوار نقاله به مخزن بالای کوره منتقل می گردد.

در نتیجه، از نشت گاز احیا کننده سمی و قابل احتراق کوره جلوگیری می گردد. گندله های سنگ آهن به کوره وارد می شود و توسط گاز احیا کننده در دمای تقریبی 670 درجه سلسیوس به شکل مداوم احیاء می گردد.

آهن اسفنجی در پایین کوره با گاز سردکننده تا حدود 60 درجه سانتی گراد خنک شده و از کوره خارج می گردد.

 

source:آهن اسفنجی چیست و کاربرد آن در صنایع مختلف