آهن اسفنجی


1398/11/30



آهن اسفنجی چیست؟

آهن اسفنجی یک محصول فلزی است که از طریق احیای مستقیم سنگ آهن در حالت جامد تولید می شود. آهن اسفنجی جایگزینی مناسب برای ضایعات است و عمدتا در ساخت فولاد از طریق مسیر ثانویه استفاده می شود. فرآیند ساخت آهن اسفنجی با حذف اکسیژن از سنگ آهن اتفاق می‌افتد. کیفیت آهن اسفنجی عمدتا توسط درصد فلزی کردن(حذف اکسیژن) تعیین می شود. این پارامتر برابر است با نسبت آهن فلزی به کل آهن موجود در محصول است. خود آهن اسفنجی قابل استفاده نیست، اما می تواند برای تولید آهن گداخته پردازش شود. از خطرات آهن اسفنجی نیز میتوان به آلودگی‌های زیست محیطی اشاره کرد.

تولید آهن اسفنجی به ویژگی های مواد خام بسیار حساس است. بنابراین، بررسی مواد شیمیایی و فیزیکی مواد خام به صورت جداگانه در ترکیب بسیار ضروری است. مواد اولیه اولیه برای تولید آهن اسفنجی عبارتند از سنگ آهن، زغال سنگ غیر کک و دولومیت. برای احیای مستقیم سنگ آهن، کوره اصلی استفاده شده کوره دوار است.

 

خواص آهن اسفنجی

• محتوای آهن بالا و درجه بالای از فلزکاری

• کیفیت یکدست و منسجم : جایگزینی آهن اسفنجی با قراضه، مقادیر مس، کروم، تنگستن، سرب، قلع، روی و سایر عناصر مضر در آهن و فولاد مذاب را کاهش می دهد. این کار، کیفیت و مشخصات مکانیکی محصولات  ریخته گری و فولادی را افزایش می دهد.

• محتوای گوگرد و فسفر کمتر : با توجه به مصرف و شارژ آهن اسفنجي و قراضه در کوره هاي قوس و القايي، مقدار ناخالصي، عناصر گوگرد و فسفر به طور قابل توجهي کاهش مي يابد. با پالایش ترکیب شارژ آهن اسفنجی و ضایعات، نیاز به فیلتراسیون ذوب کاهش می یابد. به همین علت عملیات متالورژی درون کوره ساده تر انجام می شود که به این ترتیب کارایی کوره را افزایش می دهد.

• حداقل میزان گرد و غبار در طی حمل مواد

• قابلیت جریان خوب در مخازن، لوله ها و نقاله ها برای شارژ بدون وقفه و بدون دردسر

 

کابرد آهن اسفنجی

آهن اسفنجی کاربردهای بسیاری دارد. در اینجا برخی از کاربردهای قابل توجه عبارتند از

  • آهن اسفنجی یکی از مهمترین و ضروری ترین مواد اولیه مورد نیاز برای تولید قطعات مختلف آهن و فولاد مانند میله ها، لوله ها و غیره است.
  • آهن اسفنجی جایگزین پاره قراضه فولاد است. برای تولید فولاد با کوره های القایی و کوره های قوس الکتریکی بسیار ضروری است.
  • آهن اسفنجی یک ماده مناسب برای استفاده به عنوان یک خنک کننده در مبدل های LD در کارخانه های فولاد است.

 

 

تفاوت آهن چدن و آهن اسفنجی

آهن چدن نوعی از آهن است که می توان با ذوب کردن سنگ آهن همراه با زغال و سنگ آهک تحت فشار بسیار بالا تولید کرد. پس از خنک سازی، محصول، که به عنوان آهن چدن نامیده می شود، یک آهن است که محتوای کربن بسیار بالا دارد. بنابراین، این محصول بسیار شکننده و ناپایدار است. همین دلیل نمیتوان آهن چدن را به طور مستقیم به این شکل استفاده کرد. در صورتی که همانطور که ذکر شد، آهن اسفنجی را از طریق کاهش مستقیم سنگ آهن میتوان تولید کرد.

علاوه بر این، تفاوت بین آهن اسفنجی و آهن چدن نیز این است که آهن اسفنجی متخلخل است. نکته قابل توجه درباره آهن چدن این است که متخلخل نیست و نسبتا متراکم تر است. درنهایت، تفاوت بین این دو محصول فولادی، فرایند تولید آنهاست. به این معنا که؛ فرآیند تولید آهن اسفنجی فرایند حالت مایع است در حالیکه فرآیند آهن چدن جامد است.

 

فرمول شیمیایی آهن اسفنجی

لازم است بدانید که فرمول شیمیایی آهن اسفنجی تحت واکنش شیمیایی خاصی تولید میشود. این واکنشهای شیمیایی به صورت زیر اتفاق می‌افتند.

C + O2 = CO2؛

CO2 + C = 2CO؛

 

واکنش فوق برگشت پذیر است.

 

 

Fe2O3 + CO = Fe3O4 + CO2؛

Fe3O4 + CO = FeO + CO2؛

FeO + CO = Fe (Metallic) + CO2؛

 

با این حال، احیای اکسید به فلز در یک مرحله اتفاق نمی افتد. حذف تدریجی اکسیژن باعث ایجاد اکسید های مختلف می شود. زنجیره احیا در طی مراحل زیر اتفاق می‌افتد:

 

2 Fe2O3(هماتیت) -------------------- 2 Fe3O4 (مگنتیت) ------------------ 6 FeO -------------6 F

 

 

میزان کاهش در هرمرحله برابر است با :

 

11%     22%     67%

 

3Fe2O3--------------------- 2Fe3O4-------------------------- 6FeO--------------6 Fe

 

محصول فرعی واکنش بالا کربن دی اکسید است. این CO2 با کربن حاصل از ذغال واکنش میدهد و CO تولید می شود.

 

CO2 + C = 2 CO.


 

تهیه شده توسط تیم تولید محتوای فولاد ایرانیان

Top
لوگو ساماندهی