آهن اسفنجی صبا فولاد خلیج فارس

آهن اسفنجی صبا فولاد خلیج فارس به شکل بریکت گرم آهن اسفنجی در آنالیز و ابعاد زیر مورد عرضه قرار می گیرد. می توان گفت بیش از 95 درصد آهن اسفنجی صبا فولاد خلیج فارس یا همان بریکت گرم آهن اسفنجی در بخش صادرات به فروش می رسد و درصدی در حدود پنج درصد از آن به مصرف کارخانه های داخلی می رسد.

تولید آهن اسفنجی

آهن اسفنجی گلوله های متخلخل آهن احیاء شده است که با نام اختصاری dri که مخفف direct reduction iron هست و یا با نام sponge iron برگرفته از شکل ظاهری آن، شناخته می شود. تولید این محصول با توجه به توسعه واحدهای ذوب مجهز به کوره های القایی و قوس الکتریکی افزایش و رونق یافته است. آهن اسفنجی از احیاء مستقیم و بدون ذوب گلوله های متخلخل گندله آهن به دست می آید.

کد تعرفه گمرکی یا همان hs code که در گمرکات بین المللی برای مبادلات آهن اسفنجی مورد استفاده قرار می گیرد برابر عدد 73071110 می باشد.

بیشترین میزان تولید آهن اسفنجی در جهان در دو کشور ایران و هند انجام می گیرد. کشورمان ایران در زمره اصلی ترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی می باشد. توسعه چندین واحد احیاء مستقیم با ظرفیت های اسمی بالای بیش از 2.5 میلیون تن ایران را به یکی از منابع اصلی تولید و صادرات آهن اسفنجی در جهان تبدیل نموده است. روش هایی که در واحدهای احیاء مستقیم ایران برای تولید آهن اسفنجی به کار گرفته می شود شامل فرآیند های زیر است:

• احیاء مستقیم میدرکس
• فرآیند احیاء مستقیم پرد

در بخش زیر دو متد را به طور جداگانه مورد مطالعه قرار می دهیم.

البته خود محصول آهن اسفنجی به چهار شکل مورد عرضه قرار می گیرد.

1. به شکل بریکت گرم آهن اسفنجی
2. بریکت سرد آهن اسفنجی
3. آهن اسفنجی گندله
4. و بریکت نرمه آهن اسفنجی

تفاوت و مشخصات هر کدام از این چهار محصول و فرآورده را نیز در زیر مورد بررسی و مطالعه قرار خواهیم داد.

تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس

در مجموع فرآیندهای احیاء مستقیم و تولید محصول آهن اسفنجی را می توان در دود گروه کلی بر اساس عامل اصلی احیاء، دسته بندی نمود.

1. روش پایه گاز طبیعی: روش هایی از فرآیند احیاء که مبنای گازی دارند و گاز طبیعی به عنوان عامل احیاء در آنها برای احیاء گندله های آهن به کار گرفته می شود.
2. و روش پایه ذغال سنگ: در روش پایه زغا، عامل اصلی انجام فرآیند یعنی عامل احیاء کننده گندله های آهن و تولید آهن اسفنجی، ذغال سنگ می باشد.

هر دو روش ذکر شده در کشورهای تولیدکننده آهن اسفنجی مورد استفاده قرار می گیرد. در ایران با توجه به منابع گاز طبیعی که وجود دارد، بیشتر متد پایه گازی مورد استفاده و بهره برداری است.

فرآیند میدرکس تولید آهن اسفنجی

میدرکس یکی از روش های تولید آهن اسفنجی است که بر پایه احیاء گندله آهن با گاز طبیعی طرح ریزی شده است. می توان پر بازده ترین شیوه احیاء مستقیم موجود در جهان را فرآیند میدرکس معرفی نمود.گاز طبیعی که می ترکیب اصلی آن متان است، عامل احیاء در فرآیند میدرکس است. در حقیقت در کوره احیاء گاز متان با تجزیه به هیدروژن و کربن دو عامل اصلی احیاء را به دست می ده. این عوامل احیاء با برخورد با گلوله های در حال سقوط گندله آهن، گندله سنگ آهن را احیاء نموده و به این ترتیب آهن اسفنجی تولید می شود.

آهن اسفنجی به دست آمده از واحد احیاء مستقیم، آهن اسفنجی گرم با درجه حرارت در حدود 650 درجه سانتی گراد است.

تولید آهن اسفنجی به روش پرد

فرآیند احیاء مستقیم پرد، فرآیند ابداع شده به دست متخصصین ایرانی است. پایه و اساس ایده پرد، از دو روش میدرکس و احیاء مستقیم به روش hyl-zr تشکیل شده است. فررآیند تولید آهن اسفنجی به روش hyl-zr را نیز در انتهای مقاله مورد بررسی قرار خواهیم داد.

سه بخش اصلی در واحد احیاء مستقیم پرد وجود دارد که شامل:

1. بخش های مربوط به نقل و انتقال مواد (material handling system)
2. ناحیه مرکزی تحت عنوان core area
3. و واحد عملیات آبی (تحت عنوان water treatment) است.

بخش اول یعنی واحد حمل و نقل مواد خود دارای سه زیر بخش است. شامل:

1. تخلیه، انباشت و برداشت
2. انتقال گندله آهن به کوره احیاء مستقیم
3. و بخش انتقال فرآورده آهن اسفنجی از کوره به بخش سیلوها

ناحیه مرکزی نیز از بخش های زیر تشکیل شده است:

1. کوره که فرآیند احیاء گندله آهن در آن بخش انجام می گیرد
2. واحد تولید گاز احیاء که به نام ریفرمر شناخته شده است
3. واحد بازیابی گرما
4. قسمت کمپرسور و دمنده ها
5. و اتاق کنترل

بخش عملیات آب نیز همانگونه که از اسم آن مشخص است، مربوط به بخش هایی است که وظیفه تامین آب مورد نیاز فرآیند احیاء و مسئولیت تصفیه آن را بر عهده دارند.

واحدهای دیگر کارخانه آهن اسفنجی پرد که به عنوان واحد جانبی هستند می توانیم شامل واحد غبارگیر گردها شامل سیستم های غبارگیر، بدانیم.

برخی واحدهای تولید آهن اسفنجی نظیر آهن اسفنجی صبا فولاد خلیج فارس، در کنار بخش های مذکور که جزئ های اصلی واحد احیاء هستند، بخش بریکت سازی نیز دارند.

واحد تولید بریکت آهن اسفنجی

در فرآیند بریکت سازی، دانه های متخلخل و ریز آهن اسفنجی با هدف بهبود مشخصه های فیزیکوشیمیایی آن تحت فرآیند بریکت زنی قرار می گیرند. خود فرآیند بریکت سازی یا بعبارتی بریکت زنی به چند شیوه انجام می گیرد. این موضوع در بخش های بعدی مقاله با جزئیات بیشتر مورد تحلیل قرار می گیرد.

بریکت گرم آهن اسفنجی

آهن اسفنجی که حاصل واحد احیاء مستقیم است، جایگزین بسیار مناسبی برای قراضه آهن در کوره های القایی و قوس الکتریکی است. نسبت استفاده از آهن اسفنجی در کوره ها علاوه بر اینکه به نوع کوره بستگی دارد به نوع آهن اسفنجی نیز بستگی دارد. در بخش های قبل اشاره کردیم که آهن اسفنجی خود ممکن است به چند شکل مورد عرضه قرار بگیرد که شامل آهن اسفنجی گندله، بریکت سرد آهن، بریکت گرم آهن اسفنجی و بریکت نرمه آهن اسفنجی بود.

یکی از مهمترین دلایل تبدیل آهن اسفنجی بعد از فرآیند احیاء، به بریکت آهن اسفنجی، از بین بردن معایب نسبی این محصول است که در حمل و نقل و یا انبارداری دارد. اگر این محصول را بشناسید، با معایب آن نیز آشنایی دارد.

• اکسیداسیون
• احتمال اشتعال

این دو مورد مهمترین معایب محصول آهن اسفنجی به شمار می آیند. با بریکت نمودن آهن اسفنجی، تا حدودی درصد تخلخل محصول کاهش می یابد و این محصول از ردیف محصولات خطر زا خارج می شود. قابلیت حمل و نقل بصورت فله را پیدا می کند و تا مدت ها می توان به ثورت دپو شده در محل کارخانه نگهداری نمود.

واحد بریکت زنی ممکن است در کنار واحد احیاء مستقیم احداث شده باشد. مانند واحد بریکت زنی گرم شرکت آهن اسفنجی صبا فولاد خلیج فارس و یا ممکن است در بخش دیگر واقع شده باشد.

قرار داشتن واحد بریکت زنی در کنار واحد احیاء مستقیم، می تواند هزینه های جانبی تولید بریکت آهن اسفنجی را تا حدود زیادی کاهش دهد. مخصوصا در خصوص تولید بریکت گرم آهن اسفنجی که محصول خروجی واحد احیاء مستقیم هم دما با شارژ ورودی واحد بریکت زنی است.

کل محصول واحد احیاء مستقیم صبا فولاد خلیج فارس به شکل بریکت گرم آهن اسفنجی تولید و مورد عرضه قرار می گیرد. آهن اسفنجی صبا فولاد خلیج فارس علاوه بر مشتریان داخلی، مشتریان خارجی زیادی نظیر کشورهای سوریه، هند و … دارد. البته بیشترین فروش آهن اسفنجی صبا فولاد خلیج فارس در بخش صادرات انجام می گیرد.

آنالیز بریکت گرم آهن اسفنجی

آنالیز بریکت گرم آهن اسفنجی مورد عرضه توسط فولاد سیمرغ آذربایجان که برای صادرات در حداقل تناژ بیست هزار تن مورد پذیرش است و برای عرضهض داخلی در حجم و حواله پنج هزار تنی عرضه می شود را می توانید در قسمت زیر مشاهده کنید.

در آنالیز بریکت گرم آهن اسفنجی آنچه در آنالیز آهن اسفنجی اهمیت دارد، مورد توجه قرار می گیرد. از جمله می توان به درصد آهن کل موجود در محصول سعنی Fe total و همچنین درصد آهن فلزی موجود در محصول یعنی Fe metal اشاره نمود. علاوه بر این درصد کربن، درصد گوگرد و درصد فسفر نیز بسیار مهم بوده و در جدول آنالیز بریکت گرم آهن اسفنجی ذکر می شود. کربن عنصر آلیاژی اصلی فولاد است که در فرآیند شمش ریزی باید کنترل شود ولی گوگرد و فسفر عناصر مزاحم هستند که باید تا حد امکان درون آهن اسفنجی و بریکت آهن اسفنجی کم باشند.

جدول آنالیز بریکت گرم آهن اسفنجی را می توانید مشاهده کنید.

Hot briquetted iron
Total Fe	88-89%
Metallic Fe	81-82%
Metallization	91-92%
Carbon	0.95% (+-0.1%)
Sulphur	0.007% (+-0.001%)

 

ابعاد بریکت گرم آهن اسفنجی تولید شده نیز به قرار زیر است.

Hot briquetted iron
Weight	850 gr
Size	145*55*35

 

قیمت آهن اسفنجی

نسبتی که در استفاده از آهن اسفنجی و قراضه آهن وجود دارد، همانطور که قبلا اشاره کردیم اولا وابسته به نوع کوره دارد که از نوع قوس باشد یا القایی و ثانیا وابسته به نوع آهن اسفنجی دارد که آیا از نوع بریکت شده باشد یا اخیر.

معمولا نسبتی که می توان در استفاده از بریکت آهن اسفنجی در مقایسه با قراضه آهن در نظر گرفت، بالاتر است. این موضوع در کنار برخی مباحث دیگر از قبیل کمتر بودن میزان پاشش ذوب به دلیل کمتر بودن درصد تخلخل محصول، سبب افزایش راندمان استفاده می شود. یعنی راندمان فرآیند ذوب در استفاده از بریکت آهن اسفنجی بیش از راندمان استفاده از آهن اسفنجی برای ذوب است.

این موضوع استفاده از بریکت آهن اسفنجی را برای واحدها و کارخانه های فولادسازی نسبت به استفاده آهن اسفنجی، توجیه پذیر میکند اگرچه قیمت بریکت آهن اسفنجی از هر نوعی باشد چه بریکت گرم آهن اسفنجی، چه بریکت سرد آهن اسفنجی و یا بریکت نرمه آهن اسفنجی، بالاتر از قیمت آهن اسفنجی است.

تولید آهن اسفنجی به روش hyl-zr

فرآیند hyl از ابتدای دهه پنجاه میلادی طراحی و راه اندازی شد. به مرور زمان صنعتی سازی شده و برخی از ایرادات این روش که از جمله می توان به بستر استاتیک آن اشاره نمود، اصلاح شد.

هر واحد احیاء مستقیم hyl-zr دارای بخشهای مختلفی است که می توانیم به بخش های زیر دسته بندی کنیم:

• تجیهیزات و بخش های این واحد شامل کوره برای فرآیند احیاء است که خود از بخشهایی برای شارژ گندله سنگ آهن و سیستم تخلیه آهن اسفنجی تشکیل شده است.
• سیستم کنترل گاز احیاء کننده: این سیستم زیر بخش های خود را دارد شامل گرمایش، سرمایش، تنظیم فشار و …. گاز مورد نیاز برای احیاء در این روش از گاز طبیعی و بخار آب به دست می آید.
• سیستم حمل و نقل و انتقال مواد شارژی و فرآورده حاصل. منظور از مواد شارژی گندله سنگ آهن و منظور از فرآورده، آهن اسفنجی می باشد. این بخش شامل نوار نقاله و … است.
• سیستم ترمودینامیکی خنک سازی آب مورد نیاز واحد احیاء
• کنترل فرآیند
• برج خنک کننده و فیلتراسیون
• واحد حذف گاز دی اکسید کربن

تعدادی از بخش ها و زیر مجموعه های یک واحد احیاء مستقیم hyl-zr را در بالا مورد اشاره قرار دادیم. مورد دیگری که در مورد این فرآیند احیاء مستقیم مطرح است، درجه حرارت فرآیند است. درجه حرارت فرآیند احیاء مستقیم در این روش 950 درجه سانتی گزارد است. این درجه حرارت برای اینکه به درجه قابل قبئلی از فلز شوندگی و درصد متالیزاسیون مناسب در محصول دست یابیم، باید حفظ شود.

در مقالات بعدی در مورد دیگر انواع آهن اسفنجی یعنی بریکت سرد آهن اسفنجی و بریکت نرمه آهن اسفنجی با جزئیات بیشتر صحبت خواهیم کرد.