اگر در بازار فولاد فعالیت داشته باشید، حتما آهن اسفنجی را می‌شناسید! اگر هم در این صنعت نباشید، احتمالا نام آن را در اخبار و یا حتی روی تابلوی معاملات دیده‌اید! این محصول از احیای مستقیم سنگ آهن (Direct Reduced Iron) بدست می‌آید و طی عملیات احیای بی واسطه، بدون نیاز به ذوب سنگ آهن، اکسیژن آن حذف می‌شود و درست به همین دلیل است که قیمت آهن اسفنجی برای افراد فعال در این حوزه اهمیت دارد. در ادامه این نوشته آهن اسفنجی، روش تولید و فرمول شیمیایی آن، کاربردها و مزایا و همچنین تفاوت آن با آهن گندله به طور مفصل بررسی می‌شود. با ادامه مطلب همراه باشید.
این نوع آهن همان‌طور که در مقدمه هم عنوان شد، از احیای مستقیم سنگ آهن (Direct Reduced Iron) به‌دست می‌آید و به آن DRI هم گفته می‌شود. در این فرایند اکسیژن از سنگ آهن خارج می‌شود و محصولیبه شکل توپ‌های کروی متخلخل به‌وجود می‌آید. در واقع نامگذاری این محصول به‌دلیل وجود همین حفره‌ها است.
محصول فوق پس از ذوب و احیا در فولاد سازی، در فرآیند ریخته گری به شکل محصولات مورد نیاز در می‌آید و به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت (شمش) و میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. عیار این آهن بین 84 تا 95 درصد است.
با توجه به مناسب و به‌صرفه بودن قیمت آهن اسفنجی، استفاده از آن در سال‌های اخیر افزایش پیدا کرده است. البته دلیل دیگر استفاده روز افزون از این محصول، مشکلات زیست محیطی و میزان بالای آلاینده‌های هوا در دیگر روش‌های تولید آهن است.
در ایران، اولین بار در سال 1389 کارخانه‌ای در استان یزد از این ماده استفاده کرد و پس از آن سایر کارخانه‌ها نیز استفاده از این محصول را آغاز کردند. البته در ابتدا بازخوردهای اولیه چندان رضایت بخش نبود اما بعد از گذشت زمان تولیدکنندگان موفق به افزایش راندمان کوره‌ها و در نتیجه استفاده بهتر و بیشتر از این محصول شدند.
از دهه 70 میلادی تا کنون برای تولید این محصول از روش احیای مستقیم استفاده می‌شود. ماده احیا کننده در این روش می‌تواند زغال سنگ یا گاز طبیعی باشد. برای ساخت این محصول توسط گازهای طبیعی از سه روش میدرکس، HYL و Purofer استفاده می‌شود. از بین این متدها، میدرکس و HYL بازدهی بیشتر و در نتیجه کاربرد بالاتری دارند.
برای تولید محصول فوق با استفاده از زغال سنگ نیز معمولا از دو شیوه کوره تونلی و SL/RN استفاده می‌شود.
با توجه به آمار منتشر شده، میزان استفاده از این محصول در بازار جهانی، 5 درصد است که این عدد میزان اهمیت این محصول را نشان می‌دهد. دلیل استفاده از این نوع آهن، مزایای بی‌شمار آن است که در ادامه به آنها می‌پردازیم.
· کوره‌ای که برای تولید این محصول در نظر گرفته می‌شود (واحدهای احیای مستقیم)، هزینه کمتری نسبت به کوره‌های بلند دارد.
· این محصول از عیار و خلوص بالایی برخوردار است.
· حمل و نقل آن در قالب آهن گرم کلوخه شده (HBI) بسیار راحت است.
· محصولی به‌صرفه و اقتصادی است.
· دارای گوگرد و فسفر کمتری است.
· جایگزین خوبی برای آهن قراضه است.
· می توان برای تولید آن از گاز طبیعی (بدون جدا کردن ناخالصی‌ها) استفاده کرد.
· دارای محدودیت‌های زیست محیطی کمتری است.
برای درک تفاوت این دو نوع آهن، بهتر است ابتدا مواد اولیه برای تولید هر کدام را بررسی کنیم. آهن اسفنجی از احیای مستقیم گندله آهن و بدون بکارگیری فرایند ذوب تولید می‌شود، در صورتی‌که گندله سنگ آهن از کنسانتره آهن (آهن آسیاب شده) ساخته می‌شود و در واحدهای ذوب و احیای مستقیم قابل استفاده است.
این محصول با فرمولی ویژه و در شرایطی خاص تولید می‌شود. فرایند احیای اکسید به فلز طی چند مرحله انجام می‌شود و در هر گام اکسیژن حذف و اکسیدهای گوناگونی به وجود می‌آیند. فرمول شیمیایی این محصول به صورت زیر است:
C + O2 = CO2؛
CO2 + C = 2CO؛
Fe2O3 + CO = Fe3O4 + CO2؛
Fe3O4 + CO = FeO + CO2؛
FeO + CO = Fe (Metallic) + CO2؛
درصد کاهش اکسیژن در مرحله اول 11 درصد، در مرحله دوم 22 درصد و در مرحله سوم 67 درصد است.
این آهن کاربرد فراونی در کوره‌های القایی و ساخت آهن و فولاد خام دارد. البته برای استفاده از آن در کوره القایی باید از دانش فنی و تجربه بالایی برخوردار بود. در کل با توجه به کمبود آهن قراضه می‌توان محصول فوق را با آن جایگزین کرد و در ساخت شمش و دیگر محصولات فلزی از آن بهره برد.
این محصول در ریخته گری نیز کاربردهای زیادی دارد و از آن به عنوان ماده اولیه سایر مقاطع فولادی مانند اسلب و شمش استفاده می‌شود. یکی دیگر از موارد استفاده این نوع آهن، ساخت آهن فرفورژه یا همان فولاد فراوری شده است.
نوع فشرده شده آهن اسفنجی، بریکت نام دارد که به صورت قطعات بزرگ فشرده تولید می‌شود و به دلیل ساختار آن، قابلیت جابجایی راحت‌تری دارد. بریکت‌ها در برابر ساییدگی و زنگ‌زدگی مقاومت بالایی دارند و احتمال ایجاد تخلخل در سطح این محصولات کمتر است.
این محصولات کاربردهای فراوانی دارند که در ادامه به چند مورد از آنها اشاره می‌شود:
· تولید آهن و فولاد
· مواد معدنی
· مواد شوینده و بهداشتی
· مواد و کودهای شیمیایی
سخن پایانی
همان‌طور که گفته شد، امروزه آهن اسفنجی در بسیاری از صنایع فولادی کاربرد دارد؛ چرا که این محصول می‌تواند جایگزین خوبی برای قراضه آهن باشد. اما نظر شما چیست؟ فکر می‌کنید این محصول در آینده، نقش‌های متفاوت‌تری را در صنعت ایفا خواهد کرد؟ آیا این احتمال وجود دارد که میزان تولید آن به مرور بیشتر از نیاز داخلی شود؟ اگر در این زمینه اطلاعاتی دارید، برایمان بنویسید تا بخوانیم.
