اگر دستی بر صنعت نداشته باشید شاید آهن را فقط به صورت قطعات بزرگ مانند تیر آهن بشناسید. اما در واقع آهن، این فلز بسیار پرکاربرد و مهم، به شکل های دیگری نیز تولید و عرضه می شود که یکی از آن ها آهن اسفنجی یا DRI نام دارد. اما منظور از آهن اسفنجی چیست؟ DRI که مخفف Direct Reduced Iron است یعنی آهنی که از احیای مستقیم سنگ آهن به دست آمده است.
در این فرآیند اکسیژن از سنگ آهن حذف می شود و در نهایت قطعات آهن به صورت گوی های توخالی در می آیند که در اصطلاح به آنها آهن اسفنجی گفته می شود.
این نوع از آهن، کاربردهای بسیاری، خصوصاً در سال های اخیر پیدا کرده است و مزایایی دارد که باعث می شود بسیاری از افراد برای کاربردهایی خاص به سراغ آن بروند. در ادامه شما را با این کاربردها و مزایا و نحوه تولید آهن اسفنجی آشنا خواهیم کرد.
تولید آهن اسفنجی از کجا شروع شد؟
این نوع از آهن در ایران سابقه طولانی ندارد. در واقع از سال 1389 تا به حال، تولید و به کارگیری این محصول مورد توجه قرار گرفته است که شاید یکی از دلایل آن، کاهش میزان ضایعات آهن و افزایش قیمت آنها باشد. البته در اوایل کار، استقبال خوبی از آهن اسفنجی نمی شد زیرا هنوز حرف و حدیث هایی درباره نحوه ساخت آن وجود داشت.
از طرفی وجود مقادیر بیشتری از عناصر گوگرد و فسفر در این نوع آهن، باعث افزایش زمان ذوب شدن آن در کوره می شد که این خود یک مسئله جدی به حساب می آمد.
با گذشت زمان و آشنایی بیشتر فعالان عرصه صنعت با آهن اسفنجی و شرایط کار با آن، استفاده از این محصول روز به روز افزایش یافت تا جایی که امروزه طرفداران خاص خود را پیدا کرده است. خوب است بدانید، امروزه ایران و هندوستان، بزرگترین تولید کنندگان این نوع از آهن به شمار می روند.
کاربرد آهن اسفنجی چیست؟
کاربرد اصلی و مهم این محصول استفاده از آن در کوره های القایی جهت تولید فولاد و آهن خام است. از آن جایی که قبلاً بیشتر از ضایعات آهن برای این منظور استفاده می شد و اکنون (همانطور که پیش تر گفتیم) قیمت ضایعات افزایش یافته است، آهن اسفنجی می تواند گزینه ای مناسب به عنوان جایگزین ضایعات باشد.
علاوه بر این از این نوع آهن به شکل دیگری نیز جایگزین ضایعات آهنی می شود و آن استفاده به عنوان خنک کننده است. بدین منظور در کوره ها و واحدهای اکسیژنی به کار گرفته می شود.
بریکت چیست؟
بریکت نیز نوعی از آهن اسفنجی است که فشرده و تغلیظ می شود. با این روش احتمال زنگ زدن آن کمتر می شود و به همین دلیل برای انبار کردن و حمل و نقل نیز مناسب تر است. هنگامی که آهن اسفنجی به بریکت تبدیل می شود در واقع میزان تخلخل سطح آن کاهش می یابد به این ترتیب اولاً، در برابر سایش مقاوم تر می گردد و دوماً، دانسیته آن بالاتر می رود.
مزایای این قطعات آهنی کروی توخالی چیست؟
همانطور که گفتیم مهم ترین مزیت این محصول قابلیت جایگزین کردن آن با قراضه یا ضایعات آهن است که به میزان زیادی دردسر تهیه ضایعات و البته هزینه بالای آن را کاهش می دهد. علاوه بر این آهن اسفنجی دارای درصد بالایی از فلز آهن است، در نتیجه باعث بالا رفتن کیفیت فلزکاری آن می گردد. از جهتی دیگر نیز استفاده از آن به جای قراضه بهتر به نظر می رسد، زیرا دارای مواد زائد و ناخالصی های کمتری نسبت به ضایعات آهنی است.
با مراحل تولید آهن اسفنجی به طور مختصر آشنا شوید
همانطور که می دانید آهن عنصری است که معمولاً در ترکیب با عناصر دیگر در طبیعت یافت می شود. در حالی که در بسیاری از صنایع به آهن خالص نیاز است. نوع اسفنجی آهن را نیز می توان تا حدی خالص دانست. به همین دلیل سنگ آهن ناخالص اولیه ابتدا خردایش و تغلیظ می گردد تا برای تبدیل به آهن اسفنجی آماده شود.
معمولاً این نوع آهن از احیای سنگ آهن به کمک گاز طبیعی و یا به وسیله زغال سنگ تولید می شود. انتخاب هر کدام از این روش ها به منابع موجود و در دسترس تولید کننده بستگی دارد.
برای مثال در این به دلیل وجود منابع غنی گاز طبیعی، بیشتر از این روش استفاده می شود در صورتی که هندوستان، برای تولید آهن اسفنجی از زغال سنگ استفاده می کند. لازم به ذکر است بهره گیری از زغال سنگ برای احیای سنگ آهن باعث ایجاد آلودگی های بسیاری می شود که این از معایب این روش به حساب می آید.
فرآیند های میدرکس و HYL
رایج ترین فرآیند که برای ساخت آهن اسفنجی مورد استفاده قرار می گیرد میدرکس نام دارد. در این فرآیند از گاز طبیعی استفاده می شود. به این صورت که در مرحله اول گاز به واحدی با عنوان واحد شکست گاز، وارد می گردد. در این واحد، گاز طبیعی در اثر حرارت و البته به کمک کاتالیست های خاص به هیدروژن و کربن شکسته می شود و سپس این هیدروژن و کربن به کوره احیا فرستاده می شوند.
این کوره همان جایی است که گندله سنگ آهن گداخته شده در آن وجود دارد. هیدروژن و کربن ورودی با اکسیژن موجود در گندله گداخته شده وارد واکنش می شود و نتیجه آن محصولی است که آهن اسفنجی نام دارد.
البته به جز فرایند میدرکس، فرآیندی با نام HYL نیز برای تولید این نوع آهن مورد استفاده قرار می گیرد که در آن از زغال سنگ کمک گرفته می شود. لازم به ذکر است که میزان برق مصرفی در این متد بسیار بالا است. به همین دلیل و به دلیل ترجیح ایران بر استفاده از گاز طبیعی، فرآیند میدرکس در کشور ما مرسوم تر است. تا جایی که می توان گفت 80 درصد از آهن اسفنجی تولید در ایران به روش میدرکس ساخته می شود.