هم افزا

آهن اسفنجی محصول عملیات احیای مستقیم سنگ آهن است که دارای عیار بالای آهن بوده، جایگزین مناسبـی بــرای قراضه جهت ذوب است تولید آهن اسفنجی از سنگ آهن عموماً به دو روش گازی¹ یا استفاده از زغال سنگ² برای احیای آهن صورت می پذیرد. معمولاً در کشورهایی که دارای ذخایر گاز هستند، از روش گازی استفاده میگردد در ایران نیز به طور مثال فولاد مبارکه از گاز به عنوان ماده احیا کننده استفاده میکنند. شناخته ترین روشهای احیای مستقیم گاز روش میدرکس، HYL هستند. شرکت MMTE ایران و نیز شرکت ایریتک دارای لیسانس ساخت کارخانه های احیای مستقیم از کوبه استیل با تکنولوژی میدرکس هستند 66.3 درصد فولاد خام جهان به کمک روش کوره بلند و 31.2 درصد آن نیز به روش احیای مستقیم و استفاده از کوره های الکتریکی تولید میگردد با وجود آنکه بیش تر تولید فولاد خام در جها ن بوسیله روش کوره بلند تولید میشود اما موارد ذیل استفاده از روش احیای مستقیم و کوره های الکتریکی را مخصوصاً در ایران توجیه پذیر تر میکنند.

ـ با توجه به استفاده از قراضه آهن این روش سریع تر است.

ـ هزینه راه اندازی یک واحد کوره بلند نسبت به یک واحد احیای مستقیم و کوره الکتریکی در ظرفیتهای متناظر بالاتر است به طور مثال در محاسبات شرکت ملی فولاد میزان سرمایهگذاری مورد نیاز به ازای تولید هر تن فولاد با توجه به مفروضات ذیل انجام می گیرد.

کوره بلند (شامل کک سازی، آگلومراسیون، کوره بلند کانورتر و ریخته گیری مداوم شمش) 510دلار

روش دیگر (شامل گندله سازی، احیای مستقیم، کوره قوس الکتریکی و ریخته گری مداوم شمش) 430 دلار

کک متالورژیکی که یکی از مواد اولیه مورد نیاز کوره های بلند است از زغال سنگ کک شو به دست میآید که منابع آن در ایران محدوداست همچنین این ماده عمدتاً وارداتی و گران قیمت است برای تولید هر تن آهن خام به روش کوره بلند طبق استانداردهای جهانی به حداقل 1.5 تن سنگ آهن و 450 کیلوگرم کک متالورژیکی نیاز بوده که گاهی این مقدار تا 3 تن سنگ آهن و 1000 کیلوگرم کک هم افزایش مییابد در نتیجه با توجه به آنکه میتوان از گاز به عنوا ن ماده احیا کننده در روش احیای مستقیم استفاده نمود و با وجود منابع عظیم گاز در ایران عملاً روش کوره بلند مزیت خود را از دست میدهد.

ـ روش کوره بلند محدودیت های زیست محیطی بیشتری نسبت به روش احیای مستقیم دارد.

ـ آهن اسفنجی عیار بالاتری نسبت به آهن خام دارد.

کوره های بلند در ظرفیتهای بالا (حداقل 2 میلیون تن در سال) دارای توجیه اقتصادی بیش تری است در حالی که از روشهای احیای مستقیم میتوان در واحدهای کوچک فولاد سازی نیز با توجیه اقتصادی مناسب استفاده کرد.

آهن اسفنجی را میتوان به صورت آهن گرم کلوخه شده درآورده و به سهولت حمل با ذخیره کرد.

در فرآنید احیای مستقیم میتوان از گاز طبیعی بدون حذف ناخالصی ها آن استفاده کرد.

در عین حال شرکتهای ذوب آهن اصفهان، فولاد میبد، فولاد زاگرس، ذوب آهن غرب کشور و فولاد زرند طبق برنامه توسعه فولاد در مجموع حدود 5 میلیون تن فولاد از طریق روش کوره بلند تولید خواهند کرد.

توجیه تولید آهن اسفنجی در ایران

با توجه به آن چه گفته شد در ایران تولید فولاد از طریق آهن اسفنجی توجیه مناسبتری داشته لذا به بررسی بیشتر می پردازیم لازم بذکر است تولید فولاد از طریق احیای مستقیم و کوره های الکتریکی در راستای سیاستهای شرکت ملی فولاد و وزارت صنعت، معدن و تجارت نیز بوده است بر این اساس با استفاده از آمار به بررسی وضعیت آهن اسفنجی در جهان و کشورهای پیش رو در این زمینه می پردازیم بر اساس اطلاعات هندوستان بزرگترین تولیدکننده آهن اسفنجی در دنیا میباشد این کشور از مجموع تولید 70.4 میلیون تن آهن اسفنجی دنیا در سال 2010 حدود 23.4 میلیون تن در حدود 33 درصد از کل تولید را به خود اختصاص داده است. ایران با حدود 23.4 درصد (9.5 میلیون تن در سال ) و مکزیک با حدود 7 ذرصد در جایگاههای بعدی قراردارند حدود 80 درصد آهن اسفنجی جهان در کشورهای مذکور به علاوه عریستان سعودی، تربنیداد، روسیه ومصر تولید میشود دلیل اصلی آمار بالای تولید آهن اسفنجی در چند کشور محدود به ذخائر گاز و زغال سنگ حرارتی به عنوان عواصل اصلی جهت تولید انرژی موردنیاز فرآیند احیای مستقیم مربوط میشود در کشور هند حدود 70 درصد تولید آهن اسفنجی با استفاده از زغال سنگ ( حرارتی یا کک نشو ) و حدود 30درصد با استفاده از گاز (در 7 کارخانه ) تولید میگردد روشهای استفاده از زغال سنگ در فرآیند احیای مستقیم در هند متنوع بوده و تعدادی از آنها عبارتند از: SL/RN –JINDAl

تعداد کارخانه های بزرگ تولیدکننده آهن اسفنجی با کمک زغال سنگ در هند حدود 55 کارخانه و تعداد کارخانه های کوچک که هرکدام بین 10 هزار تا 30 هزار تن در سال تولید دارند بیش از 300 کارخانه تخمین زده میشود همچنین در کشور ونزوئلا آمار تولید آهن اسفنجی نشان میدهد تنها 5 در صد از کل تولید این کشور با استفاده از زغال سنگ بدست می آید و 95درصد تولید بر روشهایی مبتنی است که از گاز طبیعی استفاده میکنند همچنین با بررسی کشور مکزیک که دارای ذخایر عظیم گاز بوده و پس از ونزوئلا و ایالات متحده سومین دارنده ذخائر اثبات شده نفت و گاز در نیمکره غربی است به این نتیجه می رسیم که در این کشور آهن اسفنجی به طور 100 درصد با استفاده از روش گازی تولید میشود.

به طور کلی در جهان روش تولید آهن اسفنجی با استفاده از زغال سنگ 22.6 درصد از کل تولید را به خود اختصاص داده است که در این میان روشSL/RN که توسط شرکت لورگی آلمان بوجود آمده و سپس در هندوستان توسعه داده شده است با حدود 12 درصد از کل تولید آهن اسفنجی با زغال سنگ یعنی 2.7 درصد از کل تولید آهن اسفنجی جهان، روش JINDAL با حدود 8 درصد از کل تولید آهن اسفنجی، با زغال سنگ DRC با حدود 4 درصد بیشترین سهم را در میان روشهای مختلف استفاده از زغال سنگ دارند و دیگر روش ها سهمی کمتر از 4 درصد کل تولید به عهده دارند.