آهن اسفنجی (DRI) چیست و چه نقشی در صنعت فولاد دارد؟

آهن اسفنجی، شکل جامد و متخلخلی از آهن است که مستقیماً از احیای سنگ آهن (معمولاً به شکل گندله) به دست می آید، بدون آنکه فرآیند ذوب را تجربه کند. واژه “اسفنجی” به دلیل ظاهر متخلخل و پر از حفره ی آن به کار می رود که حاصل حذف اکسیژن از ساختار سنگ آهن است.
از دیدگاه شیمیایی، این محصول شکلی از آهن با درجه خلوص بسیار بالاست (Fe خالص) که به آن «درجه فلزی شدن» (Metallization) بالا می گویند. این یعنی بخش اعظم اکسیدهای آهن (Fe2​O3​) به آهن فلزی تبدیل شده اند. این خلوص بالا و ترکیب شیمیایی یکنواخت، آهن اسفنجی را به یک ماده اولیه بی نظیر برای تولید فولاد باکیفیت تبدیل کرده است؛ مزیتی که ما در ماه هرمس همواره بر آن تاکید داریم.ه دنیای آهن اسفنجی سفر کنیم.

فرآیند تولید آهن اسفنجی

برخلاف روش سنتی کوره بلند که سنگ آهن را ذوب می کند، فرآیند های تولید آهن اسفنجی بر پایه «احیای مستقیم» در حالت جامد استوار هستند. این فرآیندها عمدتاً به سه روش اصلی تقسیم می شوند :

تکنولوژی میدرکس (Midrex):

رایج ترین روش در جهان، به ویژه در خاورمیانه و ایران. در این فرآیند، گاز طبیعی شکسته شده و گازهای احیا کننده (هیدروژن و مونوکسید کربن) در یک کوره عمودی با گندله های سنگ آهن داغ تماس پیدا کرده و اکسیژن را از آنها جدا می کنند. محصول نهایی، آهن اسفنجی با کیفیت بسیار بالاست.

فرآیند HYL:

این تکنولوژی که شباهت هایی به میدرکس دارد، از راکتورهای متفاوتی برای احیای سنگ آهن استفاده می کند و به عنوان یکی دیگر از روش های اصلی مبتنی بر گاز طبیعی شناخته می شود. روش های مبتنی بر زغال سنگ:

روش های مبتنی بر زغال سنگ:

در مناطقی که دسترسی به گاز طبیعی محدود اما منابع زغال سنگ غنی است (مانند هند)، از این روش استفاده می شود. در این فرآیند، سنگ آهن و زغال سنگ غیر کک شو در یک کوره دوار (Rotary Kiln) حرارت داده می شوند تا اکسیژن زدایی صورت گیرد.

مقداری آهن اسفنجی در دستان با دستکش

چرا آهن اسفنجی در صنعت فولاد مهم است؟

مهم ترین مزایای آن عبارتند از:

  • خلوص بی نظیر: آهن اسفنجی دارای ترکیب شیمیایی یکنواخت و مشخص است. این ویژگی، کنترل دقیق فرآیند تولید و دستیابی به گریدهای خاص فولاد را ممکن می سازد.
  • ناخالصی های اندک: برخلاف قراضه که ممکن است حاوی عناصر ناخواسته (مانند مس، قلع و…) باشد، آهن اسفنجی عاری از این آلاینده ها و دارای سطح بسیار پایینی از گوگرد و فسفر است.
  • راندمان بالاتر: استفاده از آن در کوره های قوس الکتریکی (EAF) باعث کاهش مصرف انرژی، کاهش مصرف الکترود و افزایش بهره وری کلی فرآیند ذوب می شود.
  • دوست دار محیط زیست: فرآیند تولید آهن اسفنجی مبتنی بر گاز، آلایندگی کمتری نسبت به روش کوره بلند دارد و به صنعت فولاد در راستای دستیابی به اهداف توسعه پایدار کمک می کند.
  • انبارداری و حمل ونقل آسان: می توان آهن اسفنجی را به شکل بریکت گرم (HBI) فشرده کرد که چگالی بالاتری دارد، در برابر اکسیداسیون مقاوم تر است و حمل ونقل و انبارداری آن را بسیار ساده تر می کند.
تصویر یک تپه کوچک از آهن اسفنجی

کاربردهای کلیدی آهن اسفنجی:

مهم ترین و اصلی ترین کاربرد آهن اسفنجی، استفاده از آن به عنوان خوراک اولیه یا مکمل در کوره های قوس الکتریکی برای تولید فولاد است. این محصول به عنوان یک رقیق کننده عمل کرده و با کاهش ناخالصی های موجود در قراضه، کیفیت مذاب نهایی را به شکل چشمگیری افزایش می دهد.
علاوه بر این، از آهن اسفنجی در کوره های القایی (IF) نیز استفاده می شود. به طور خلاصه، هرجا که هدف، تولید فولاد با کیفیت بالا، مشخصات فنی دقیق و عاری از عناصر مزاحم باشد، آهن اسفنجی بهترین انتخاب است.