خوردگی

آنچه عموما به عنوان خوردگی شناخته می شود، تخریب یک فلز بر اثر تاثیرات شیمیایی و یا الکتروشیمیایی می باشد. تقریبا همه ما چه در صنعت و حتی در محیط خانه و محل زندگی خود با این پدیده به نحوی مواجه بودیم. گاه خوردگی در صنعت می تواند تبعات جبران ناپذیری در پی داشته باشد. لذا آشنایی با انواع و اثرات آن می تواند تا حد زیادی مهندسان و طراحان را جهت اتخاذ یک راهکار پیشگیرانه و یا ترمیمی کمک کند.

در این مقاله به ده نوع خوردگی متداول در صنعت اشاره می گردد:

خوردگی عمومی به طور یکنواخت بر روی سطح گسترش یافته

خوردگی کلی (General attack corrosion):

خوردگی عمومی یا به بیان دیگر، خوردگی یکنواخت، رایج ترین نوع خوردگی است که براثر واکنش شیمیایی و یا الکتروشیمیایی فلز و محیط اطراف آن ایجاد می گردد و منجر به تخریب سطح فلز به صورت یکنواخت می گردد. تخریب ناشی از این خوردگی تا تخریب نهایی قطعه فلزی ادامه خواهد یافت.

زنگ زدن سازه های آهنی نمونه ای از این نوع خوردگی است. تخریب ساختمان های سازه فولادی فدیمی بر اثر آتش سوزی های جزئی (نظیر آنچه در پلاسکو دیدیم) از تبعات مخرب خوردگی عمومی می باشد.

اگرچه رایج ترین نوع تخریبات ناشی از خوردگی مربوط به این نوع از خوردگی می باشد، ولی از آن جا که این پدیده مشهود، قابل پیش بینی، کنترل و پیشگیری می باشد، به عنوان یک خوردگی نه چندان بحرانی در صنعت به حساب می آید.

خوردگی موضعی(Localized Corrosion):

بر خلاف خوردگی عمومی، این نوع خوردگی تخریب مقطع و موضع خاصی از ساختار فلز می باشد.

خوردگی موضعی به سه نوع کلی تقسیم می گردد:

• خوردگی حفره ای (pitting):
  

  خوردگی حفره ای

  این خوردگی بر اثر شکل گیری یک حفره کوچک بر سطح فلز ناشی از از بین رفتن مقطعی پوشش محافظ فلز در آن نقطه ایجاد می گردد. این ناحیه در مواجهه با سایر نواحی فلز آند شده و منجر به بروز یک خوردگی موضعی گالوانیک می گردد. تخریب این ناحیه کوچک به مرور زمان به داخل فلز رسوخ کرده و نهایتا می تواند باعث شکست قطعه از آن ناحیه تحت بار گردد. تشخیص این نوع خوردگی به دلیل کوچک بودن و عمق نواحی حفره سخت بوده و از آنجا که معمولا تحت بار قطعه تخریب می گردد، یکی از خوردگی های بحرانی به خصوص در صنعت حفاری چاه های نفت و گاز به شمار می آید.

• خوردگی شیاری (Crevice Corrosion):
  

  خوردگی شیاری

  این نوع خوردگی همانند خوردگی حفره ای، در موضعی از سطح فلز ایجاد می گردد. سطوحی که تحت تاثیر این نوع خوردگی قرار می گیرند، سطوحی هستند که مدت زیادی در حالت استاتیک بدون تماس با محیط قرار دارند. مانند سطوح زیر واشرها و گسکت ها. عموما در مواجهه با محیط های اسیدی، اسید از منافذ ریز به این سطوح زسوخ کرده و به دلیل پوشیده شدن آن با گسکت و یا واشر، به مدت زیادی در آن ناحیه قرار می گیرد و موجب خوردگی می گردد.

• خوردگی رشته ای (Filiform Corrosion):
  

  خوردگی رشته ای

  در قطعات فلزی، پس از رنگ یا گالوانیزه کردن، نواحی وجود دارد که بر اثر خطا در پوشش دهی، فاقد رنگ و یا لایه گالوانیزه می باشد. آب در تماس با این نواحی ایجاد خوردگی کرده و به نواحی اطراف آن زیر پوشش نفوذ می کند که در نهایت منجر به ضعف مکانیکی قطعه در آن ناحیه می گردد. در نواحی این خوردگی پوشش رشته رشته شده و به اصطلاح طبله می کند.

خوردگی گالوانیک (Galvanic Corrosion):

خوردگی گالوانیک بر اثر نا همگونی جنس مهره و ورق

خوردگی گالوانیک و یا به اصطلاح خوردگی فلزات نا همشکل، بر اثر تماس دو فلز متفاوت در یک الکترولیت خورنده به وجود می آید. در این حالت یکی از فلزات آند و دیگری کاتد می شود. خوردگی فلز آند در محیط خورنده تسریع شده و فلز کاتد در مقابل خوردگی محافظت می گردد. سه شرط جهت ایجاد این نوع خوردگی باید برقرار شود:

• حضور دو فلز با خواص الکتروشیمیایی متفاوت،
• تماس الکتریکی دو فلز با هم،
• مواجهه دو فلز با یک محلول الکترولیت

ترک خوردگی محیطی (Environmental Corrosion cracking):

مقایسه دونوع خوردگی ناشی از خستگی وخوردگی حفره ای بر روی یک پین اتصال

ترک خوردگی محیط نوعی خوردگی است که تحت تاثیر برآیندی از عوامل محیطی نظیر تماس با خورنده های شیمیایی، حرارت، تنش و … به وجود می آید. نمونه هایی از این نوع خوردگی عبارتند از:

• خوردگی تنشی
• خوردگی خستگی
• ترک خوردگی ناشی از نفوذ هیدروژن
• خوردگی ناشی از جریان سیال:

این نوع خوردگی در مواقعی به وقوع می پیوندد که لایه محافظ قطعه فلزی بر اثر جریان شدید از روی آن کنده شده و یا در سیال حل شود. کاویتاسیون نمونه ای از این نوع خوردگی است که در پره های پمپ ایجاد می گردد.

خوردگی بین دانه ای (Inter-granular corrosion):

خوردگی بین دانه ای نوعی خوردگی است که بر اثر تخریب ناشی از خوردگی شیمیایی یا الکتروشیمیایی مرز دانه بندی به وقوع می پیوندد. این خوردگی عموما ناشی از ناخالصی ها (کربن) در نواحی مرز بین دانه هاست. این وع خوردگی میکروسکوپی است و عموما در ظاهر فلز تا زمان شکست پیش از وقوع این خوردگی تغییری حاصل نمی گردد.

شکست آلیاژی (Dealloyin):

این نوع خوردگی در مواردی رخ می دهد که یکی از عناصر  فلزی موجود در ترکیب آلیاژ از ساختار آلیاژی به مرور زمان حذف می شود. این نوع خوردگی در آلیاژهایی رخ می دهد که ترکیب آن ها از دو فلز با تفاوت خاصیت الکتروشیمیایی زیاد (نظیر روی و مس در برنج) تشکیل شده باشد و در یک محیط الکترولیت قوی قرار گیرد. در نتیجه شرایط برای ایجاد خوردگی گالولنیک بین ترکیبات فلز صورت می گیرد و برای مثال روی به عنوان آند از ترکیب برنج به مرور زمان خورده شده و موجب ایجاد تخلخل در فلز می گردد.

خوردگی سایشی (Fretting Corrosion):

خوردگی سایشی بر اثر سایش مکرر و ارتعاش بر روی سطوح خشن به وجود می آید. این نوع خوردگی سبب ایجاد حفره و خط و خش بر سطح فلز می گردد. این نوع خوردگی عموما در قطعات ماشین های دوار نظیر بالبرینگ ها به وجود می آید.

خوردگی دما بالا (High Temperature Corrosion) :

سوختی که در توربین های گازی، موتورهای دیزل و ماشین آلات دیگر استفاده می شود، حاوی وانادیوم و گوگرد است که می توانند ترکیبات بسیار خورنده با نقطه ذوب پایینی در طول فرآیند احتراق ایجاد کنند. حرارت بالا موجب تسریع واکنش شیمیایی این مواد خورنده با فلز می گردد.

هم چنین خورگی در دماهای بالا می تواند ناشی از اکسید شدن، سولفیداسیون، کربونیزه شدن و یا نیتراته شدن  باشد.

تولید آهن اسفنجی به شیوه احیاء مستقیم میدرکس :

  انتخاب روش احیای مستقیم سنگ آهن، به مکان قرارگیری کارخانه تولیدکننده و منابع موجود در دسترس بستگی دارد. مثلاً در ایران، با توجه به منابع غنی گازی، انتخاب منابع گازی، انتخابی منطقی تر است و گاز بعنوان ماده احیا کننده کاربرد دارد. همانگونه که اطلاع دارید، بکاربردن منابع زغال سنگ برای احیاسازی، مشکلات آلودگی هوا را نیز به دنبال دارد و همچنین معادن آن به سهولت در دسترس قرار ندارند. اما هم اکنون بزرگترین تولیدکننده اهن اسفنجی در دنیا، کشور هندوستان است که با تکیه برمنابع زغال سنگ به احیای سنگ آهن می پردازد.

کاربرد آهن اسفنجی:

اهن اسفنجی جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن است در نتیجه می توان با استفاده از این ماده درصد بالایی از مواد اولیه برای فراهم آوردن ذوب مورد نیاز واحدهای فولادسازی را بجای بهره گیری از ضایعات، تهیه نمود.

یکی از مهم ترین کاربردهای آهن اسفنجی در کوره های القائی می باشد. در کوره های القائی ای امکان وجود دارد که نزدیک به ۵۰ درصد آهن اسفنجی را جایگزین قراضه نمود. البته این نکته را در نظر بگیرید که برای استفاده از آن در کوره القایی، به دانش فنی و تجربه نیاز می باشد. بعلاوه اهن اسفنجی تحول بزرگی در ریخته گری مداوم صنعت فولاد ایجاد نموده است.

بریکت چیست؟

بریکت همان آهن اسفنجی یا DRI می باشد. با این تفاوت که در زمان تولید، بصورت فشرده شکل گرفته و از نظر نوع و دمای فرآیند تولید به ۳ نوع ذیل تولید می شود.

انواع بریکت:
• بریکت گرم آهن اسفنجی
• بریکت نرمه آهن اسفنجی
• بریکت سرد آهن اسفنجی

آهن اسفنجی چیست و چه کاربردی دارد

آهن اسفنجی چیست ؟ آهن اسفنجی چطور به دست می‌آید؟  ترکیب شیمایی آهن اسفنجی ؟ تاریخچه آهن اسفنجی ازجمله مواردی است که در این مطلب به آن می‌پردازیم

آهن اسفنجی از احیای مستقیم سنگ‌آهن (Direct Reduced Iron ) است منظور از سنگ‌آهن همان گندله هست که طی عملیات احیای بی‌واسطه، بدون نیاز به ذوب سنگ‌آهن، اکسیژن آن حذف می‌گردد. در این روش گندله سنگ‌آهن که دارای عیار ۶۷% هست احیا گردیده و حاصل آن آهن اسفنجی (گندله متخلخل) با متالیزاسیون fe ( حدود ۹۲ درجه) به دست می‌آید

آهن اسفنجی پس از ذوب و احیا در فولادسازی، در فرآیند ریخته‌گری به شکل محصولات موردنیاز درمی‌آید و به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت( شمش) و میلگرد مورداستفاده قرار می‌گیرد.

چرا از واژه اسفنجی در آهن اسفنجی استفاده می‌شود ؟

شکل ظاهری آهن اسفنجی به‌صورت قطعات کروی (گندله) متخلخل که دارای ظاهری اسفنجی هست که به همین دلیل به آن آهن اسفنجی می‌گویند. آهن اسفنجی دارای عیار بالای آهن بوده که امروزه با توجه به کمبود ضایعات آهن و افزایش قیمت آن و همچنین مشکلات زیست‌محیطی رواج بیشتری دارد.

استفاده از آهن اسفنجی روبه افزایش است

در حدود ۵% از فولاد جهان از آهن اسفنجی (DRI) تولید می‌شود و این روند رو به افزایش است. آهن اسفنجی، از احیای مستقیم سنگ‌آهن به دست می‌آید و اصطلاحاً به آن DRI نیز گفته می‌شود.امروزه آهن اسفنجی با کاهش سنگ‌آهن بدون ذوب کردن آن ایجاد می‌شود. این باعث می‌شود که یک منبع انرژی کارآمد برای سازندگان فولاد مخصوص که به فلز قراضه متکی بودند استفاده شود.

کاربرد آهن اسفنجی

کاربرد آهن اسفنجی در کوره‌های القائی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین کاربردهای آن هست. می‌توان گفت که استفاده از آهن اسفنجی، در کوره‌های القائی قادر است که نزدیک به ۵۰ درصد، جایگزین قراضه شود. ولی کاربرد آن در کوره القایی، نیازمند دانش فنی و تجربه هست. همچنین استفاده از آهن اسفنجی تحولی بزرگ در ریخته‌گری مداوم صنعت فولاد هست.

تقریباً در همه روش‌های تولید فولاد استفاده از آن مقدور هست.

تاریخچه و  کاربرد آهن اسفنجی در صنایع فولاد ایران

استفاده از آهن اسفنجی در حدود سال ۸۹ در کوره‌های القایی ایران شروع شد. در آن سال‌ها کمبود قراضه احساس نمی‌شد و هرچند روند کیفیت قراضه نزولی بود ولی بازهم کسی به فکر استفاده از اسفنجی نبود. چراکه تصور عمومی بر این بود که آهن اسفنجی برای کوره القایی مناسب نیست. 

هندی‌ها و چینی‌هایی که کوره القایی به ایران فروخته بودند هم تشویق به استفاده نمی‌کردند. شاید به خاطر اینکه پارامترهای مربوط به راندمان کوره‌هایشان افت می‌کرد. از طرفی در هند از آهن اسفنجی پایه زغالی استفاده می‌گردد که کربن بسیار ناچیزی دارد و هندی‌ها خیلی به روش استفاده از آهن اسفنجی پایه گازی ایران مسلط نبودند.

در سال ۸۹، یکی از کارخانه‌های القایی یزد به دلایلی برای اولین بار به مصرف اسفنجی رو آورد. متعاقب آن، بسیاری از کارخانه‌ها، البته با تأخیر، از آهن اسفنجی استفاده کردند. اولین واکنش، تقریباً در تمامی کارخانه‌ها، منفی بود. چراکه املا با روش شارژ آن آشنا نبودند و ثانیاً فسفر و گوگرد آهن اسفنجی در مقایسه با قراضه، آنالیز ذوب را به هم می‌زد و کربن بالای آن کار را سخت می‌کرد. زمان ذوب طولانی می‌شد و سرباره بسیار، وحشتناک بود. لذا به‌محض استفاده، بسیاری از کارخانه‌ها استفاده از آن را تا همین اواخر متوقف کردند.

بسیاری از واحدهای کوچک و بزرگ تولید فولاد در کشور از این روش‌ها استفاده می‌کنند. ایران منابع طبیعی در دستر‌تری برای احیای مستقیم دارد.آهن اسفنجی جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن هست بنابراین می‌توانیم درصد بالایی از مواد اولیه جهت تأمین ذوب موردنیاز واحدهای فولادسازی را بجای استفاده از ضایعات، از طریق آهن اسفنجی تأمین کنیم.

تولید آهن اسفنجی از سنگ‌آهن، عموماً به دو روش گازی (Gas Based) یا استفاده از زغال‌سنگ (Coal Based)، برای احیای آهن صورت می‌پذیرد. معمولاً در کشورهایی که دارای ذخایر گاز هستند، از روش گازی استفاده می‌گردد. در ایران نیز به‌طور مثال، فولاد خوزستان و فولاد مبارکه از گاز به‌عنوان ماده احیاکننده استفاده می‌کنند. شناخته‌شده‌ترین روش‌های احیای مستقیم گازی روش‌های میدرکس و HYL هستند. شرکت ایریتک و نیز شرکت MMTE دارای لیسانس ساخت کارخانه‌های احیای مستقیم (از کوبه استیل ژاپن) با فنّاوری میدرکس هستند (میدرکس فنّاوری اصالتاً آمریکایی هست).

فرآیند تولید آهن اسفنجی با استفاده از منابع گازی و زغال‌سنگ

• روش میدرکس (Midrex)
• اچ – وای – ای (HYL)

منابع زغال‌سنگ:

1. SL/RN (اس – ال – آر – ان)
2. Jindal (جیندال)
3. DRC (دی – آر – سی)

تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس

این روش به‌عنوان پر استفاده ترین روش‌های تولید در ایران و جهان هست.در این روش، گاز طبیعی وارد واحد شکست گاز می‌شود، سپس براثر حرارت واردشده و کتالیست های مخصوص به هیدروژن و کربن تبدیل می‌شود. سپس این هیدروژن و کربن وارد کوره‌ای که کوره احیا نام دارد و گندله سنگ‌آهن را در آن گداخته کردیم می‌شود و با اکسیژن گندله سنگ‌آهن ترکیب می‌شود و باعث احیای سنگ‌آهن می‌شود.این روش به‌عنوان کم‌مصرف‌ترین روش و پربازده‌ترین روش‌ها در ایران و جهان هست. حدود ۸۰ درصد آهن اسفنجی ایران، به این روش تولید می‌گردد. بعدازآن روش HYL هست ولی مصرف بالای برق آن و مشکلات ظرفیتی آن است. بنابراین روش HYL و روش‌هایی که بر مبنای زغال‌سنگ هستند، در ایران استفاده نمی‌شود.

ترکیب شیمیایی ( فرمول شیمایی) آهن اسفنجی

Production Range	Component
۸۶-۸۵٫۹ %	Fe (total)
Min 90%	Fe (metallization)
۷۸٫۵-۸۲%	Fe (metal)
۱٫۳-۲%	C
Max 0.01%	S
Max 0.1 %	P
Max 5.5%	SiO2
Max 1%	Al2O3
Max 1.1%	CaO
Max 2.5%	MgO
۱٫۶-۱٫۹ tons/m3	Bulk Density

چرا استفاده از آهن اسفنجی ؟

۶۶.۳ درصد فولاد خام جهان به کمک روش کوره بلند و ۳۱.۲ درصد آن نیز به روش احیای مستقیم و استفاده از کوره‌های الکتریکی تولید می‌گردد. باوجودآنکه بیش‌تر تولید فولاد خام در جهان به‌وسیله روش کوره بلند تولید می‌شود، اما موارد ذیل استفاده از روش احیای مستقیم و کوره‌های الکتریکی را، مخصوصاً در ایران، توجیه‌پذیرتر می‌کنند:

• – با توجه به استفاده از قراضه آهن، این روش سریع‌تر است.
• -هزینه راه‌اندازی یک واحد کوره بلند نسبت به یک واحد احیای مستقیم و کوره الکتریکی در ظرفیت‌های متناظر، بالاتر است.
• – کک متالورژیکی که یکی از مواد اولیه موردنیاز کوره‌های بلند است، از زغال‌سنگ کک شو به دست می‌آید که منابع آن در ایران محدود است. همچنین این ماده عمدتاً وارداتی و گران‌قیمت است. برای تولید هر تن آهن خام به روش کوره بلند، طبق استانداردهای جهانی به حداقل ۵/۱ تن سنگ‌آهن و ۴۵۰ کیلوگرم کک متالورژیکی نیاز بوده که گاهی این مقدار تا ۳ تن سنگ‌آهن و ۱۰۰۰ کیلوگرم کک هم افزایش می‌یابد. درنتیجه با توجه به آنکه می‌توان از گاز به‌عنوان ماده احیاکننده درروش احیای مستقیم استفاده نمود و باوجود منابع عظیم گاز در ایران، عملاً روش کوره بلند مزیت خود را از دست می‌دهد.
• -روش کوره بلند محدودیت‌های زیست‌محیطی بیشتری نسبت به روش احیای مستقیم دارد.
• -آهن اسفنجی عیار بالاتری نسبت به آهن خام دارد.
• -کوره بلند در ظرفیت‌های بالا (حداقل یک و نیم میلیون تن در سال) دارای توجیه اقتصادی بیش‌تری است، درحالی‌که از روش احیای مستقیم می‌توان در واحدهای کوچک فولادسازی نیز با توجیه اقتصادی مناسب استفاده کرد.
• -آهن اسفنجی را می‌توان به‌صورت آهن گرم کلوخه شده (HBI) درآورده، به سهولت حمل یا ذخیره کرد. درصورتی‌که که حمل آگلومره که خوراک کوره بلند است سخت‌تر هست.
• -در فرایند احیای مستقیم می‌توان از گاز طبیعی بدون حذف ناخالصی‌های آن استفاده کرد.
• -درعین‌حال شرکت‌های ذوب‌آهن اصفهان، فولاد میبد، فولاد زاگرس، ذوب‌آهن غرب کشور و فولاد زرند، درمجموع حدود ۵ میلیون تن فولاد، از طریق روش کوره بلند تولید خواهند کرد که با توجه به پتانسیل‌های موجود در کشور، به نظر کافی می‌آیند.

با توجه به آنچه گفته شد، در ایران تولید فولاد از طریق آهن اسفنجی توجیه مناسب‌تری داشته، لذا به بررسی بیشتر آن می‌پردازیم.

لازم است ذکر شود تولید فولاد از طریق احیای مستقیم و کوره‌های الکتریکی در راستای سیاست‌های شرکت ملی فولاد و وزارت صنایع نیز بوده است. بر این اساس، با استفاده از آمار، به بررسی وضعیت آهن اسفنجی در جهان و کشورهای پیشرو در این زمینه می‌پردازیم. بر اساس اطلاعات World Steel، هندوستان بزرگ‌ترین تولیدکننده آهن اسفنجی در دنیا هست. این کشور از مجموع تولید ۹/۶۴ میلیون تن آهن اسفنجی دنیا در سال ۲۰۰۷، حدود ۱/۱۸ میلیون تن یعنی حدود ۲۸درصد از کل تولید را به خود اختصاص داده است. ونزوئلا با ۱۲درصد، ایران با حدود ۵/۱۱درصد (۵/۷ میلیون تن در سال) و مکزیک با حدود ۱۰درصد در جایگاه‌های بعدی قرار دارند. حدود ۸۰درصد آهن اسفنجی جهان در کشورهای مذکور به‌علاوه عربستان سعودی، ترینیداد، روسیه و مصر تولید می‌شود. دلیل اصلی آمار بالای تولید آهن اسفنجی در چند کشور محدود، به ذخایر گاز و زغال‌سنگ (حرارتی)، به‌عنوان عوامل اصلی جهت تولید انرژی موردنیاز فرایند احیای مستقیم مربوط می‌شود. در کشور هند، حدود ۷۰درصد تولید آهن اسفنجی با استفاده از زغال‌سنگ (حرارتی یا کک نشو) و حدود ۳۰درصد با استفاده از گاز (در ۷ کارخانه) تولید می‌گردد. روش‌های استفاده از زغال‌سنگ در فرایند احیای مستقیم در هند متنوع هست.

بزرگ‌ترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی در جهان:

• هند
• ایران

بریکت چیست؟

بریکت همان آهن اسفنجی یا DRI هست. با این تفاوت که در زمان تولید، به‌صورت فشرده شکل‌گرفته،در فرآیند بریکت­ سازی سرد، مواد ورودی در دمای محیط به ماشین بریکت ­زنی وارد می‌شوند. در این فرآیند با توجه به نوع مواد ورودی به ماشین، دو نوع محصول شناخته‌شده است. که عبارت‌اند از بریکت نرمه آهن اسفنجی و بریکت سرد آهن اسفنجی.

انواع بریکت:

• بریکت گرم آهن اسفنجی

بریکت­ گرم آهن اسفنجی (HBI) محصولی است که در فرآیند بریکت­ سازی از آهن اسفنجی گرم (HDRI) و در دمای بیش از ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد تولید می‌شود. این نوع بریکت شناخته‌شده‌ترین محصول جهت حمل‌ونقل آسان و ایمن آهن اسفنجی در سطح جهان به شمار می‌رود.

• بریکت نرمه آهن اسفنجی -برکیت سرد آهنی

در فرآیند بریکت­ سازی سرد، مواد ورودی در دمای محیط به ماشین بریکت ­زنی وارد می‌شوند. در این فرآیند با توجه به نوع مواد ورودی به ماشین، دو نوع محصول شناخته‌شده است. که عبارت‌اند از بریکت نرمه آهن اسفنجی و بریکت سرد آهن اسفنجی.

با استفاده از فنّاوری بریکت سازی سرد در واحدهای احیای مستقیم، فرآیند ذخیره‌سازی و انتقال آهن اسفنجی به واحدهای فولادسازی به‌طور مؤثرتری انجام‌شده و از طرف دیگر گامی مؤثر در جهت توسعه صادرات آهن اسفنجی کشور و دستیابی به بازارهای جهانی برداشته خواهد شد.

زمینه‌های کاربرد بریکت­ سازی عبارت‌اند از:

• آهن و فولاد (آهن اسفنجی، کک و زغال‌سنگ)
• مواد معدنی (دولومیت، منگنز، فروآلیاژ، آلومینا، آهک و ..)
• مواد شیمیایی (سولفات­ها، کربنات­ها، کلریدها، سیانیدها، برومیدها
• کودهای شیمیایی
• مواد شوینده و بهداشتی

مشخصات فیزیکی بریکت یا HBI:

سایز نرمال بریکت : ۳۵×۵۵×۱۴۵ میلی‌متر

توزیع گرانولومتریک (ریزدانه‌ها )

  >6.0 mm: 95% min.

<6.0 mm: 5% max.

ویژگی‌های ترکیب شیمیایی ( Chemical Composition) :

Chemical Composition
۱	Fe tot.	۸۷٫۵ % min
۲	Fe met.	۸۰٫۰۰ %min
۳	Metalliz.	۹۱٫۰۸۰٫۰۰ %min
۴	C	۱٫۱۰ % Min
۵	SiO2	۳٫۶۰ % Max
۶	CaO	۰٫۹۰ Max
۷	S	۰٫۰۱۰ Max
۸	P	۰٫۰۴۰ Max
۹	Gangue	۶٫۰ % Max

استفاده از شارژ آهن اسفنجی

استفاده از شارژ آهن اسفنجی یا بریکت در کوره قوس می‌تواند تأثیرات مشخصی را در فرآیند ذوب نشان دهد. مصرف انرژی، بهره‌وری یا قابلیت تولید و بازدهی مواد متأثر از ترکیب شیمیایی DRI و درصد استفاده از آن در شارژ است.

آهن اسفنجی به‌عنوان جایگزین قراضه و با توجه به ترکیب شیمیایی تقریباً یکنواخت آن به‌منظور کاهش غلظت عناصر ناخالصی و رسوبات در ذوب از طریق بالا بردن عیار آهن موجود در شارژ استفاده می‌شود.

در حقیقت با شارژ آهن اسفنجی در سبد قراضه آهن، سطح ناخالصی‌های موجود در شارژ کاهش‌یافته و سبب کاهش مقدار نیتروژن موجود در ذوب می‌شود.

کاهش نیتروژن در ذوب باعث می‌شود، تختال‌ها و بیلت‌های باکیفیت جهت تولید ورق‌های گرم، وایر و انواع محصولات دیگر را بتوان تولید کرد.

آهن اسفنجی

گندله سنگ آهن چیست؟

گندله سنگ آهن در واحد احیای مستقیم در کوره شارژ شده و توسط گاز ریفرم شده در درجه حرارت حدود 800 الی 870 درجه سانتیگراد از شکل اکسید سنگ آهن بصورت آهن احیا شده که آنرا ""آهن اسفنجی"" می‌نامند، در می‌آید. آهن اسفنجی، از احیای مستقیم سنگ آهن بدست می آید و اصطلاحا به آن DRI نیز گفته می‌شود.

کاربرد آهن اسفنجی

یکی از مهم‌ترین کاربردهای آهن اسفنجی در کوره‌های القائی و تولید آهن و فولاد خام می باشد. میتوان گفت که استفاده از آهن اسفنجی، در کوره های القائی قادر است که نزدیک به ۵۰ درصد، جایگزین قراضه شود. ولی کاربرد آن در کوره القایی، نیازمند دانش فنی و تجربه می باشد. همچنین استفاده از آهن اسفنجی تحولی بزرگ در ریخته گری مداوم صنعت فولاد می باشد. تقریبا در همه روش‌های تولید فولاد استفاده از آن مقدور می باشد. بسیاری از واحدهای کوچک و بزرگ تولید فولاد در کشور از این روش‌ها استفاده می‌کنند. ایران منابع طبیعی در دستر‌س تری برای احیای مستقیم دارد. آهن اسفنجی جایگزین مناسبی برای ضایعات آهن می‌باشد، بنابراین درصد بالایی از مواد اولیه جهت تامین ذوب مورد نیاز واحدهای فولادسازی را می‌توان به جای استفاده از ضایعات، از طریق آهن اسفنجی تامین کرد.

فرایند احیای مستقیم به روش میدرکس

تولید آهن اسفنجی به روش احیا مستقیم(روش میدرکس)

امروزه یکی ازکارآمدترین فرآیندها برای تولید سنگ آهن گندله و تولید آهن اسفنجی مکانیزم احیای مستقیم به شیوه ی گازی می باشد. در این شیوه ,احیا کننده یک گاز طبیعی می باشد. به طور معمول این گاز , متان (CH4) در نظر گرفته می‌شود. (حدودا ۸۵ درصد گاز طبیعی از متان تشکیل شده است، به همین دلیل متان را با تقریب گاز طبیعی در نظر میگیرند). در مکانیزم احیای مستقیم گندله‌ها از سمت بالایی کوره به قسمت عمق منتقل می شوند. در این محدوده ی زمانی گاز احیا کننده نیز به طور هم زمان درون کوره پخش می‌شود.

همان گونه که ذکر شد گاز هیدروژن و مونواکسید کربن را ترکیب می کنند.البته این دو نوع گاز قبل از انتقال به کوره در واحد رفورمر، با شکسته و تجزیه شدن تهیه می‌شوند. گاز احیا کننده به طور نرمال به‌دلیل وجود جریان طبیعی سیال داغ (1000 درجه سانتی‌گراد)، به سمت بالا حرکت می کند.در حین این ترکیب با سقوط گندله‌ها درصد اکسیژن آن ها کاهش می یابد. محصول نهایی تولید شده آهن اسفنجی می شود.

بطور کلی فرایند احیای مستقیم برای یک سنگ آهن مطابق با شکل ذیل می باشد. ضمن آن که همواره قسمتی از گاز به سمت بالا صعود کرده و از درون کوره خارج می شود.در مرحله بعد از آن به عنوان سوخت دوباره استفاده می شود.علت آن داشتن مقدار زیادی از اکسید کربن و هیدروژن است. در ضمن آنکه میزانی از این گاز بازگشت داده شده است، این مقدار گاز می‌تواند برای اکسایش متان نیز مورد استفاده قرار گیرد.

فلوچارت احیا آهن

مزایا و معایب روش میدرکس در روش های احیای مستقیم

مزایای بسیار روش میدرکس باعث شده تا این روش در بین تولیدکنندگان آهن اسفنجی پر استفاده(در حدود 60 درصد) باشد. از آن به عنوان یک تکنولوژی یاد شود.

بدلیل این که سیستم سهولت بیشتر داشته باشد.همچنین بازدهی اسفنج تولید شده بالا باشد(درصد متالیزیشن 94 تا 96) . از طرف دیگر هزینه‌های مربوط به تعمیرات در این شیوه کاهش یابد.همچنین آن‌ را به بستری مناسب برای سرمایه‌گذاری تبدیل می کنند. نکته دیگر آن می باشد که اسفنج‌های تولیدشده توسط روش میدرکس یکنواختی بیشتری از جهات ترکیب شیمیایی دارا می باشند.

روش میدرکس با وجود تمامی مزایا و محاسنی که دارد بدیهی است که نقاط ضعفی نیز داشته باشد. از جمله معایب :آهن اسفنجی تولید شده در روش میدرکس سختی بیشتری نسبت به سایر روش‌ها دارد. این یعنی این روش در ابتدا به انرژی اولیه بسیاری نیز نیاز خواهد داشت. نکته مهم دیگر فرسایش بدنه کوره ی احیا در طی گذر زمان می باشد. البته این مورد تا حدودی رفع شده است.شیوه ی رفع هم توسط عایق بندی مناسب می باشد.