آهن اسفنجی، به نام علمی DRI (Direct Reduced Iron) یا آهن احیای مستقیم، ماده‌ای است که از احیای مستقیم سنگ‌آهن به دست می‌آید. این فرآیند بدون ذوب کردن سنگ‌آهن انجام می‌شود و محصول نهایی دارای میزان بالای عیار آهن بین ۸۴ تا ۹۵ درصد است.
در طی فرآیند احیای مستقیم، به دلیل خروج گاز اکسیژن از سنگ‌آهن، این ماده به قطعاتی کروی شکل با سوراخ‌های کوچک در سطح تبدیل می‌شود، که ظاهر آنها شبیه به اسفنج است. همین ویژگی ظاهری علت نام‌گذاری "آهن اسفنجی" برای این محصول شده است.
بیش از ۵ درصد فولاد مصرفی در سراسر جهان از آهن اسفنجی تولید می‌شود. استفاده از این روش تولید در ایران نیز رواج پیدا کرده است. از سال ۱۳۸۹، کارخانه‌هایی در ایران، به ویژه در استان یزد، شروع به استفاده از این روش کردند. اوایل بازخوردها رضایت‌بخش نبود، اما با گذشت زمان، تولید‌کنندگان توانستند با افزایش راندمان کوره‌ها، استفاده از آهن اسفنجی را ادامه دهند.
این روش تولید آهن اسفنجی به دلیل آلایندگی کمتر هوا، حل مشکلات زیست‌محیطی و همچنین مناسب‌تر بودن قیمت، در مقایسه با سایر روش‌های تولید آهن، مزیت‌هایی دارد. بنابراین، انتظار می‌رود که در آینده استفاده از این روش تولید فزاینده باشد.
در این مقاله به بررسی آهن اسفنجی، انواع آن در بورس کالا، کاربردها، مزایا و معایب آن می‌پردازیم.
انواع آهن اسفنجی در بورس کالای ایران
در این بخش از مقاله، به توضیح دو نوع معامله‌شده از آهن اسفنجی در بورس کالا خواهیم پرداخت:
- آهن اسفنجی و آهن اسفنجی بریکت.
هر دو نوع این محصول در بازار بورس کالا معامله می‌شوند و کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه، به تفاوت‌ها، ویژگی‌ها و کاربردهای هر یک از این دو نوع آهن اسفنجی خواهیم پرداخت.
تفاوت آهن اسفنجی و آهن اسفنجی بریکت
- فرم و شکل: آهن اسفنجی به صورت پودر یا خرده‌های کوچک است، در حالی که بریکت به صورت قطعات فشرده و به شکل مکعب‌ها، استوانه‌ها یا دیگر اشکال هندسی است. این تفاوت در شکل باعث می‌شود که بریکت‌ها برای حمل‌ونقل، ذخیره‌سازی و استفاده در فرآیندهای تولید فولاد مناسب‌تر باشند.
- فرآیند تولید: آهن اسفنجی از فرآیند احیای مستقیم حاصل می‌شود، در حالی که بریکت‌ها از فشرده‌سازی آهن اسفنجی تولید می‌شوند. بریکت‌سازی می‌تواند به صورت گرم یا سرد انجام شود.
- مقاومت و پایداری: بریکت‌ها به دلیل فشرده‌سازی دارای مقاومت و پایداری بیشتری نسبت به آهن اسفنجی خام هستند. این مقاومت به حفظ کیفیت بریکت‌ها در طول حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی کمک می‌کند.
- کاربرد: آهن اسفنجی و بریکت‌ها در صنعت فولاد استفاده می‌شوند، اما بریکت‌ها به دلیل مقاومت و پایداری بیشتری که دارند، در فرآیندهایی که نیاز به مواد اولیه با کیفیت بالاتر و پایداری بیشتری دارند، مورد ترجیح قرار می‌گیرند.
در نهایت، بریکت و آهن اسفنجی هر دو از محصولات مهم در صنعت فولاد هستند و بسته به نیازهای خاص فرآیند تولید و شرایط استفاده، می‌توان از هر یک از این مواد استفاده کرد.
کاربردها
آهن اسفنجی و بریکت‌ها در صنایع مختلف کاربرد دارند. در زیر یک توضیح کوتاه در مورد هر یک از کاربردهای نام‌برده شده آورده شده است:
- کوره‌های القائی: مهم‌ترین کاربرد آهن اسفنجی در صنعت فولادسازی و به‌ویژه در کوره‌های القایی است. در این کوره‌ها، آهن اسفنجی می‌تواند جایگزین حدود ۵۰ درصد آهن قراضه شود. استفاده از آهن اسفنجی به‌عنوان یک جایگزین برای آهن قراضه در کوره‌های القایی مزایایی مانند کاهش هزینه‌ها، افزایش بازدهی و کاهش اثرات زیست‌محیطی دارد.
- صنعت فولاد: آهن اسفنجی به عنوان یکی از مواد اولیه در تولید فولاد به کار می‌رود و می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و افزایش کیفیت محصولات کمک کند. آهن اسفنجی برای تولید محصولات فولادی مختلف مانند بیلت، اسلب، میل‌گرد و نوار فولادی کاربرد دارد. استفاده از آهن اسفنجی به‌عنوان یک ماده خام در این محصولات، امکان تولید فولاد با کیفیت بالاتر و کمترین میزان ناخالصی‌ها را فراهم می‌کند.
- تولید آهن فرفورژه یا فولاد فرآوری‌شده: آهن اسفنجی می‌تواند به عنوان یک ماده اولیه در تولید فولاد فرآوری‌شده و آهن فرفورژه به کار رود.
مزایا و معایب
مزایا
- سرعت بیشتر: کوره‌های الکتریکی که از آهن اسفنجی به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند، سرعت بالاتری در تولید فولاد دارند. این به خاطر حالت پودری و خاصیت گرمایی بالای آهن اسفنجی است که اجازه می‌دهد تا فرآیند ذوب و تبدیل به فولاد به سرعت انجام شود.
- هزینه‌های کمتر: سرمایه‌گذاری در واحدهای احیای مستقیم و کوره‌های الکتریکی نسبت به کوره‌های بلند هزینه کمتری دارد. همچنین، هزینه‌های عملیاتی و نیروی انسانی در این فرآیندها کمتر است.
- کمبود منابع کک متالورژیکی: کک متالورژیکی یکی از مواد اولیه مهم در فرآیند کوره بلند است که در ایران منابع محدودی دارد. استفاده از آهن اسفنجی از نیاز به استفاده از این ماده کاهش می‌یابد.
- تاثیر کمتر بر محیط زیست: روش احیای مستقیم، که در تولید آهن اسفنجی استفاده می‌شود، تولید گازهای گلخانه‌ای کمتری نسبت به روش کوره بلند دارد. بنابراین، تاثیر کمتری بر محیط زیست دارد.
- عیار بالا: آهن اسفنجی دارای عیار بالاتری نسبت به آهن خام است و شامل ناخالصی‌های کمتری است، که باعث می‌شود کیفیت فولاد تولید شده بهتر باشد.
- انعطاف‌پذیری در ظرفیت: کوره‌های بلند به ظرفیت‌های بالا نیاز دارند، اما روش احیای مستقیم می‌تواند در واحدهای فولادسازی با ظرفیت کمتر و توجیه اقتصادی مناسب استفاده شود.
- استفاده از گاز طبیعی: فرآیند احیای مستقیم از گاز طبیعی به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کند که در ایران منابع زیادی از آن وجود دارد و از این رو، این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است
معایب
- تمایل به خوردگی و زنگ‌زدگی: به دلیل ساختار متخلخل و حضور اکسیژن در آهن اسفنجی، این ماده تمایل بیشتری به خوردگی و زنگ‌زدگی دارد نسبت به فرآورده‌های فلزی دیگر.
- مقدار ناخالصی‌ها: آهن اسفنجی ممکن است مقادیر ناچیزی از ناخالصی‌ها مانند فسفر و گوگرد داشته باشد که می‌تواند تأثیر منفی بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی فولاد داشته باشد.
- نیاز به استفاده سریع: برای جلوگیری از خوردگی و زنگ‌زدگی، ترجیح می‌شود که بلافاصله پس از تولید آهن اسفنجی، از آن برای فولادسازی استفاده شود، که این محدودیتی در زمان استفاده از آهن اسفنجی ایجاد می‌کند.
گندله، و تفاوت آن با آهن اسفنجی چیست؟
گندله، گلوله‌هایی از سنگ آهن هستند که از ترکیب کنستانتره سنگ آهن (که آهن را به شکل خالص‌تری ارائه می‌دهد) و مواد افزودنی مختلف تولید می‌شوند. این گلوله‌ها برای استفاده بهتر در فرآیندهای فولادسازی طراحی شده‌اند. در فرآیند تولید فولاد، گندله‌ها به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرند و در کوره‌ها و فرآیندهای احیای مستقیم به آهن اسفنجی یا فولاد تبدیل می‌شوند.
تفاوت گندله و آهن اسفنجی
- فرآیند تولید: گندله‌ها از کنستانتره سنگ‌آهن تولید می‌شوند که به همراه مواد افزودنی مانند بنتونیت، شیرآهک، ماده آلی، آهک، آب و سیمان مخلوط شده و سپس به شکل گلوله‌ها فشرده می‌شوند. آهن اسفنجی از فرآیند احیای مستقیم حاصل می‌شود که در آن گندله‌ها، آهن اره‌ای یا پودر آهن با گازهای احیاکننده مانند گاز طبیعی در تماس قرار می‌گیرند و به آهن اسفنجی تبدیل می‌شوند.
- خواص فیزیکی: گندله‌ها به شکل گلوله‌های سخت و پخته شده هستند که در فرآیندهای فولادسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آهن اسفنجی به شکل پودری یا خرده‌های کوچک است که دارای ساختار متخلخل است.
- کاربرد: گندله‌ها به عنوان ماده اولیه در فرآیند احیای مستقیم برای تولید آهن اسفنجی استفاده می‌شوند. آهن اسفنجی به عنوان ماده اولیه در تولید فولاد از طریق فرآیند القای القایی و کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌شود.
- ترکیب شیمیایی: هر دوی این محصولات از آهن تشکیل شده‌اند، اما به دلیل فرآیندهای تولید متفاوت، ترکیب شیمیایی آنها می‌تواند متفاوت باشد. برای مثال، آهن اسفنجی معمولاً دارای کربن کمتری نسبت به گندله است.
سوالات متداول
