آهن اسفنجي مواد اوليه براي توليد فولاد است و به عنوان آهن احياي مستقيم (DRI) نيز شناخته شده است.
احياي مستقيم، يك راه جايگزين براي رفع بعضي از مشكلات كوره هاي انفجار معمولي مي باشد.
سنگ آهن در حالت جامد در 800-1050 درجه سانتي گراد با گاز (H2 + CO) يا زغال سنگ احيا مي گردد.
ساختن آهن اسفنجي پروسه اي است كه طي آن توده هاي سنگ آهن (به شكل معمول اندازه 5 ميلي متر-18 ميلي متر) با مقداري ذغال سنگ دولوميت داخل يك كوره چرخشي شيب دار قرار دارد.
اين عمل در حدود 12 ساعت در حضور هوا انجام مي گيرد. قبل از اينكه محصولات خنك شوند، از نظر مغناطيسي از هم جدا شده و غربالگري مي شوند.
اين فرآيند لازم احياي مستقيم سنگ آهن (حذف اكسيژن از سنگ معدن) در حالت جامد است.
نحوه توليد آهن اسفنجي
آهن به عنوان يك عنصر شيميايي، در طبيعت به ندرت به صورت خالص يافت مي شود.
آهن معمولا به صورت اكسيد در طبيعت وجود دارد، ولي به صورت كربنات، سيليكات و سولفيد آهن نيز يافت مي گردد.
همان گونه كه گفته كي شود آهن در طبيعت به شكل سنگ آهن يافت مي گردد.
سنگ آهن نيز از اكسيدهاي آهن و ناخالصي هاي مختلفي تشكيل مي شود. ناخالصي هايي كه همراه سنگ آهن وجود دارند عبارت هستند از اكسيد سيليسيم، كربنات كلسيم، گوگرد، منگنز، تركيبات فسفر و …
در ابتدا روي سنگ آهن عمليات مختلفي مثل خردايش و تغليظ انجام مي گردد تا در مراحل بعدي به آهن اسفنجي تبديل شود.
براي ساخت آهن اسفنجي، احياي سنگ آهن بدون ذوب است و آهن خامي كه از اين نوع كوره ها توليد مي گردد.
به آهن اسفنجي معروف كمي باشد. آهن اسفنجي حدود29 تا 69 درصد آهن خالص داشته و براي تهيه فولاد در مراحل بعدي مورد استفاده قرارگرفته مي شود.
براي توليد آهن خام با روش احياي مستقيم به سنگ آهن تغليظ مي شود، سنگ آهك، بنتونيت، مواد كمك ذوب، مواد فروآلياژي و آهن قراضه نياز است.
آهن اسفنجي
واحدهاي آماده سازي مواد خام براي توليد گندله از مخلوط سنگ آهن هاي تغليظ شده امورد استفاده قرار مي گيرد. براي ساخت آهن اسفنجي به روش هاي احيا ي مستقيم، از گاز طبيعي براي احياء و تامين حرارت استفاده مي گردد.
براي اين كار بيشتر از گاز متان استفاده مي گردد، كه در سه واحد احيا به شيوه هاي متفاوت، با مقدار كافي بخار آب يا گاز خروجي كوره هاي احيا حاوي بخار آب و دي اكسيدكربن، به اكسيدكربن و هيدروژن تبديل شده است.
به دليل وجود هيدروژن در گاز احيا كننده براي احياي اكسيدهاي آهن و توليد آهن اسفنجي، واكنش هاي زير نيز انجام مي شود.
3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O
2Fe3O4 + 2H = 6″FeO” + 2H2O
6″FeO” + 6H2 = 6 Fe +6H2O
در واحدهاي احياي مستقيم، گندله هاي سنگ آهن بوسيله ي گازهاي بوجود آمده از اكسايش جزئي گاز طبيعي به روش هاي مختلف مانند پروفر يا ميدركس و يا HYL احيا مي گردد.
در روش ميدركس، گندله هاي سنگ آهن پخته شده و سرندمي گردد و بوسيله ي نوار نقاله به مخزن بالاي كوره منتقل مي گردد.
در نتيجه، از نشت گاز احيا كننده سمي و قابل احتراق كوره جلوگيري مي گردد. گندله هاي سنگ آهن به كوره وارد مي شود و توسط گاز احيا كننده در دماي تقريبي 670 درجه سلسيوس به شكل مداوم احياء مي گردد.
آهن اسفنجي در پايين كوره با گاز سردكننده تا حدود 60 درجه سانتي گراد خنك شده و از كوره خارج مي گردد.
