جستجو در تالارهای گفتگو

مقدمه : در سال 1978 كوره هاي قوس الكتريكي طراحي شد در اين كوره ها مي توان به هر ميزان بار جامدفلزي را ذوب كرد اين موضوع فكر استفاده از روش احيا مستقيم را قوت بخشيد. تكنولوژي توليد آهن به روش احيا مستقيم به سه روش رايج انجام مي‌شود : الف) روش H.Y.L اين روش برگرفته از نام اولين كمپاني سازنده مكزيكي بنام HYSA است و اولين واحد صنعتي آن در مكزيك با ظرفيت 75 هزار تن ساخته شد كه از آن استقبال خوبي بعمل نيامد اساس كار در اين روش استفاده از گاز احيا كننده حاصل از تغيير فرم گاز طبيعي به بخار آب و استفاده از آن در راكتور ساكن يا متحرك مي باشد ب) روش پروفر: اين روش توسط يك كمپاني آلماني ابداع گرديد كه مورد استقبال قرار نگرفت و تنها كمتر از 10% آهن اسفنجي به روش احيا مستقيم به اين شيوه توليد ميگردد . ج) روش ميدركس :ابداع اين روش توسط يك كمپاني آمريكايي بوده در اين روش سنگ معدن را در واحدهايي به نام گندله سازي كه در جوار واحد احياء احداث گرديده آسيا شده و پس ازتبديل به گندله به قطر 10الي 15 ميلمتر و پخته شدن وارد كوره احياء ميگردد و در دماي زير نقطه ذوب فولاد بين 950-750 در جه سانتيگراد توسط گاز احيا كننده CO) و H2 ) اكسيژن آن حذف شده و محصول توليدي به صورت جامد كه آهن اسفنجي يا DRI نام دارد توليد مي گردد گاز احياي در فرآيند احيا ء مستقيم با تبديل گاز متان در قسمت ريفرمر در جوار كاتاليزورهايي كه در آن قسمت وجود دارد توليد ميشود عيب اين روش در اينست كه رآكتور احيا و ريفرمر در ارتباط با يكديگر هستند و اگر گوگرد در راكتور احيا توليد شده باشد به ريفرمر رفته و باعث مسموم و خراب شدن كاتاليزور خواهد شد مزاياي روش ميدركس عبارتند : 1- استفاده از گاز احياي دركوره اي تنوره اي با بستر متحرك 2- استفاده از گاز خروجي راكتور احيا براي تغيير فرم گاز طبيعي و توليد گاز احياي 3- انجام فرآيند در فشار پايين 4- امكان بار دهي سرد 5- مصرف انرژي پايين توسعه فرآيندها احياء مستقيم: با روند رو به افزايش توليد فولاد در كوره هاي قوس الكتريكي (EAF) و جهت گيري توليد محصولات كيفي و افزايش قيمت قراضه و كمياب شدن آن تقاضا براي استفاده از آهن اسفنجي در شارژ فلزي كوره هاي فولادسازي بيشتر شده است براي توليد آهن اسفنجي در جهان روشهاي متعددي ابداع گرديده است كه در بين روشهاي احياء مستقيم فرآيندهاي ميدركس ، HYL ، پورفر ، آركس و قائم را مي توان نام برد كه از بين روشهاي فوق ميدركس با مزيت هاي برتري كه مطرح گرديد .نسبت به ساير روشها بيشتر توسعه يافته است بر اساس اطلاعات و آمار حدود 65 درصد از اهن اسفنجي توليدي در دنيا به روش ميدركس توليد شود در اين تكنولوژي ثابت شده كه قابليت كار در يك محدوده وسيعي مواد خام سنگ آهن همراه با نتايج عملي خوب و بازده بالا احياء مي گردد طي سالهاي اخير با اصلاحات انجام شده برخي از فرآيندهاي احياء مستقيم جديد وارد بازار شده اند كه از جمله مي توان فرآيندهاي Circored ,Finemet , Iron carbide كه بر اساس استفاده از پودر سنگ آهن به عنوان ماده خام و در كوره استوانه اي انجام مي شودرا مي توان نام برد ، در فرآيند داناركس (Danarex) اصلاحات عهده اي در كيفيت و قيمت محصولات آهن اسفنجي و بريكت ايجاد نموده اند ولي هنوز به اثبات نرسيده است . در جدول شماره1 پارامترهاي احياء مستقيم در فرآيند ميدركس و HYL با روشهاي جديد مورد مقايسه قرار گرفته است . محصولات احياء مستقيم آهن اسفنجي ، كلوخه ،بريكت و پودر محصولات اصلي فرآيند احياء مستقيم است اين محصولات به صورت جامد متخلخل و با درصد آهن فلزي بالا مي باشند كه يك سطح ويژه كربن عمدتاً به صورت كاربيد (C Fe3‍) در طول فرآيند تشكيل مي شود محصولات احياء مستقيم بستگي به شكل اكسيد آهن شارژ شده و نوع فرآيند احياء مستقيم دارد و ويژگي مشترك فرآيندهاي احياء مستقيم حذف اكسيژن سنگ آهن در دماي زير نقطه ذوب آهن مي باشد . از پارامترهاي اساسي محصولات احياء مستقيم درجه فلز شدگي (درجه متاليزاسيون ) و ميزان درصد كربن مي باشد ودرجه فلزي عبارتست از نسبت آهن فلزي به كل آهن موجود در محصول است و هرچه درجه فلزي آهن اسفنجي بالاتر باشد مصرف انرژي در كوره فولادسازي كمتر و ظرفيت توليد بيشتر مي باشد همچنين درصد كربن در آهن اسفنجي نقش مهمي براي فرايند ذوب در كوره ها ي قوس الكتريك بر عهده دارد و بسته به نوع عمليات فولادسازي درصد كربن را مي توان در مقادير مختلفي تنظيم كرد براي مثال در توليد فولادهاي كم كربن درصد كربن مورد نياز در آهن اسفنجي كم است . درصد گانگ همراه آهن اسفنجي شامل مواد معدني غيرآهني موجود در سنگ آهن مانند Mgo,cao,Al203,Sio2 مي باشد كه هر چقدر ميزان گانگ همراه آهن اسفنجي بيشتر باشد مصرف انرژي افزايش و ظرفيت توليد كاهش مي يابد با توجه به اينكه آهن فلزي درآهن اسفنجي تمايل به بازگشت به حالت پابدار اكسيد شدن مي باشد زمانيكه در تماس با يك عامل اكسيد كننده مانند هوا با آب قرار مي گيرد واكنش داده و اكسيد ميشود تخلخل بالا و دانسيته كم و سطح تماس بالا علت اصلي مستعد بودن آهن اسفنجي به اكسد شدن سريع و خودسوزي مي باشد معمولاً حمل و نقل و ذخيره آهن اسفنجي تحت اتمسفر گاز خنثي و شرايط ويژه انجام مي شود . فرآيندهاي فولادسازي توليد فولاد خام به دو روش اصلي انجام مي شود يكي روش سنتي يا توليد در كنورتورهاي اكسيژني و ديگر روش كوره هاي قوس الكتريكي كه در روشهاي فوق مواد اوليه مصرفي متفاوت بوده و متناسب با مواد اوليه موجود در هر كشور و مزاياي هر روش در كشورهاي مختلف از روشهاي فولادسازي مناسب استفاده مي گردد معمولاً مواد اوليه مصرفي در روش كنورتور چدن مذاب همراه با مواد جامد فلزي است كه اين مواد جامد مي تواند قراضه فولادي ، چدن جامد يا آهن اسفنجي باشد كه بر اساس ميزان انرژي گرمايي كه در فرآيند تبديل چدن مذاب به فولاد آزاد مي شود درصد شارژ فلزي جامد تعيين مي گردد . ولي در روش كوره هاي قوس الكتريكي با توجه به اينكه از انرژي الكتريكي براي ايجاد گرما استفاده مي شود شارژ جامد تا 100 درصد امكان پذير است كه آن شامل قراضه هاي فولادي و محصولات احياء مستقيم است . در شركتهايي كه امكان تامين قراضه با كيفيت مناسب و ارزان قيمت فراهم باشد از قراضه در شارژ كوره استفاده مي شود و در واحدهاي فولادسازي كه تامين آهن اسفنجي از لحاظ اقتصادي بصرفه باشد از آن استفاده مي نمائيد . مزيت اصلي آهن اسفنجي شارژ مداوم آن به كوره قوس مي باشد و عمليات شارژ نه تنها باعث حضور درصد نيتروژن كمتري در فولاد مي شود بلكه انعطاف پذيري كارخانه فولاد را براي يك سطح بالاتري از اتوماسيون فرآيند ذوب فراهم مي كند . در نمودار شكل 1 كاربرد انواع روشهاي فولادسازي در جهان و در ايران نشان داده شده است بر اساس اطلاعات اين نمودار بطور ميانگين در جهان حدود 66 درصد فولاد توليدي به روش كنورتورهاي اكسيژن 31 درصد به روش كوره قوس الكتريكي و حدود 3 درصد به ساير روشها مي باشد در صورتيكه در ايران اطلاعات آن بر عكس آمار جهاني بوده و 23 درصد توليد فولاد در ايران به روش كنورتور و 77 درصد به روش كوره قوس الكتريكي مي باشد ايران سومين توليد كننده آهن اسفنجي در جهان وجود منابع غني گاز طبيعي ،معادن نسبتا مناسب سنگ آهن و منابع محدود زغال سنگ در ايران دلايل اصلي در استقبال از فرآيندهاي احياءمستقيم در ايران ميباشد از بين روشهاي احياء مستقيم فرآيندهاي ميدركس ، HYL1,HYL3 ، پورفر و قائم در صنايع فولاد كشور استفاده شده ، 5/11 درصد آهن اسفنجي دنيا در ايران توليد مي شود فولاد مباركه بزرگترين شركت و ايران سومين كشور توليدكننده آهن اسفنجي جهان است بر اساس اطلاعات جدول شماره دو طي 5 سال گذشته اهن اسفنجي جهان به ميزان 17 ميليون تن افزايش يافته است كه از اين مقدار حدود 11 ميليون تن از آن مربوط به هند مي باشد كه طي پنج سال گذشته توليد آهن اسفنجي در آن كشور حدود 3 برابر افزايش يافته است . نتيجه گيري با روند رو به افزايش توليد و مصرف فولاد در جهان و نياز بيشتر به قراضه و افزايش قيمت آن و از طرفي گرايش به توليد فولادهاي كيفي و محدوديت هاي موجود در شارژ چدن خام در كوره هاي فولادسازي تقاضا براي محصولات احياء مستقيم با توجه به ويژگي هاي برجسته آهن اسفنجي و بريكت رو به افزايش مي باشد اين محصولات در واحدهاي احياء مستقيم با ظرفيت بالا توليد و با استفاده از گاز طبيعي و با احياء گندله ، سنگ آهن و كلوخه توليد مي شود شاخص هاي آهن اسفنجي براي مصرف در فولادسازي درجه فلزي بالا ، ميزان كربن و حداقل درصد گانك آن مي باشد . مشكل موجود در آهن اسفنجي اكسيداسيون و خودسوزي آن در تماس با هوا و آب مي باشد كه شرايط حمل و نقل آن را مشكل مي كند . حدود 77 درصد فولاد توليدي در ايران به روش كوره قوس الكتريكي مي باشد و بر اين اساس با وجود منابع عظيم گازي در ايران و معادن سنگ آهن فرآيندهاي احياء مستقيم در كشور توسعه يافته و آهن اسفنجي به عنوان يك ماده اوليه اصلي در كوره هاي فولادسازي و حتي در كنورتورهاي اكسيژن به عنوان جايگزين قراضه مصرف مي گردد لذا با عنايت به مزاياي موجود در توسعه فرآيندهاي احياء مستقيم در ايران و اخذ پتنت در تكنولوژي احياء مستقيم توسط شركت هاي طراحي مهندسي توسعه واحدهاي گندله سازي و احياء مستقيم سهم عمده اي در توسعه فولاد خام كشور خواهد داشت .