آهن اسفنجی چیست و کاربرد آن

از احیای مستقیم سنگ آهن، آهن اسفنجی به دست می‌آید که در طی فرآیند احیای بی واسطه، اکسیژن بدون نیاز به ذوب سنگ آهن حذف می‌گردد. بعد از احیای گندله‌ی سنگ آهن با عیار 67 درصد، آهن اسفنجی حاصل می‌شود که شکل ظاهری آن به صورت قطعات کروی متخلخل بوده و اسفنجی است. همچنین به دلیل عیار بالا یک منبع برای ساخت فولاد و آهن محسوب می‌شود.

استفاده از آهن احیای مستقیم به دلیل افزایش قیمت، کمبود ضایعات آهن و مشکلات محیط زیستی در صنایع گسترش یافته است و امروزه DRI سهم 5 درصدی در تولید فولاد جهان دارد. هندوستان بزرگترین تولید کننده آهن اسفنجی در دنیا بوده و در جایگاه بعدی ونزوئلا، ایران و مکزیک قرار گرفته‌اند.

آهن اسفنجی چیست

آهن احیای مستقیم (Direct reduced iron) از اکسایش-کاهش مستقیم سنگ ‌آهن به آهن توسط کربن عنصری تولید شده از زغال‌سنگ یا گاز طبیعی به دست می‌آید. محصول به دست آمده از قسمت احیاء، توسط سیستم انتقال مواد ویژه با دمای در حدود 600 درجه سانتی گراد به بخش فولادسازی برای شارژ مستقیم کوره انتقال می‌یابد. آهن اسفنجی پس از گذراندن مراحل ذوب و احیا در فولاد سازی و ریخته‌گری به شکل محصولات مورد نظر تبدیل می‌شود که شمش، میلگرد و تختال از شکل‌های مورد استفاده هستند.

در ایران استفاده از آهن اسفنجی درون کوره‌های القایی از سال 1389 آغاز شد که برای نخستین بار یکی از کارخانه‌های القایی یزد از آن استفاده نمود و بعدها دیگر واحد‌های کوچک و بزرگ تولید فولاد به استفاده از این آهن روی آوردند.

فرمول شیمیایی آهن اسفنجی

درصد تولید	جزء
85/9 – 86%	Fe (مجموع)
90% حداقل	Fe (متالیزاسیون)
78.5-82%	Fe (فلز)
1.3-2%	C
Max 0.01%	S
Max 0.1 %	P
Max 5.5%	SiO₂
Max 1%	Al₂O₃
Max 1.1%	CaO
Max 2.5%	MgO
1.6-1.9 tons/m³	Bulk Density

فرایند تولید

از دو روش گازی و یا زغال سنگ برای تولید آهن اسفنجی از سنگ آهن استفاده می‌شود. عموما در مناطقی که ذخایر گازی دارند از روش مبتنی بر گاز استفاده می‌شود. در هر دو روش هدف حذف اکسیژن موجود در سنگ آهن است تا در این فرایند بتوان بدون ذوب شدن، سنگ معدن را به آهن فلزی تبدیل نمود.

منابع گازی (Gas Based)

روش میدرکس (Midrex)
روش HYL
روش پروفر (purofe)

منابع زغال سنگ (Coal Based)

SL/RN (اس – ال – آر – ان)
DRC (دی – آر – سی)
Jindal (جیندال)

روش میدرکس (Midrex)

در روش میدرکس، پس از ورود گاز طبیعی به واحد شکست گاز، بر اثر حرارت و کتالیست‌های مخصوص به کربن و هیدروژن تبدیل می‌شود. سپس کربن و هیدروژن وارد کوره‌ی احیا که در آن گندله سنگ آهن را در آن گداخته کردیم می‌شود و پس از ترکیب با اکسیژن گندله احیای سنگ آهن صورت می‌گیرد.

بیشتر بخوانید: گندله آهن چیست؟ روش تولید و کاربرد آن

میدرکس پر استفاده‌ترین، کم مصرف ترین و پر بازده ترین روش تولید در ایران و جهان است. در ایران تقربا 80 درصد آهن اسفنجی به این روش تولید می‌شود. گفتنی است HYL به دلیل مشکلات ظرفیتی و مصرف بالای و روش هایی که بر مبنای زغال سنگ در ایران کارایی ندارند.

کاربرد آهن اسفنجی

مهم‌ترین کاربرد آن در کوره های القائی است که توانسته جایگزین حدود 50 درصد قراضه شود. همچنین در صنعت فولاد نیز کاربرد دارد. از دیگر کاربردهای آن به تولید آهن فرفورژه یا فولاد فرآوری ‌شده اشاره نمود.