آشنایی با کاربرد های آهن اسفنجی در ساختمان سازی

در بین تمامی فلزات موجود در کل جهان، آهن جزو پر استفاده‌ترین و محبوب‌ترین متریال‌ها به شمار می‌رود که تقریبا می‌توان گفت که در همه سازه‌های ساختمانی، از آهن‌ برای موارد مختلف، استفاده می‌شود.

به دلیل نیازهای گسترده به آهن در صنایع مختلف، انواع مختلفی از آهن تولید شده که هر کدام از آنها هم دارای مزایا و ویژگی‌های خاص خودشان هستند که در نتیجه باعث می‌شود تا کارایی‌های متفاوتی را داشته باشند.

در ادامه این مقاله از سایت تهران آهن، قصد داریم تا به کاربرد و روش های تولید آهن اسفنجی بپردازیم.

قبل از اینکه بخواهیم به سراغ موارد پیچیده‌تر به مانند کاربرد آهن اسفنجی برویم، بهتر است که درباره خود آهن اسفنجی یکسری اطلاعاتی را به دست بیاوریم. آهن‌های اسفنجی زمانی تولید می‌شوند که اکسیژن‌ها از سنگ آهن و به شکل بدون واسطه حذف می‌شوند.

در این لحظه، آهن‌های اسفنجی تولید می‌شوند که البته آن را با اسم گندله متخلخل هم می‌شناسند. آهن‌های اسفنجی بعد از اینکه طی مراحل مختلف، ذوب شدند، حالا در طی مراحل ریخته گری به سه محصول شمش، تختال و میلگرد تبدیل می‌شوند که باز هر کدام از این محصولات هم کارایی متفاوتی دارند که در صنایع مختلفی از آنها استفاده می‌شود.

حالا که اطلاعات کلی را درباره آهن اسفنجی به دست آوردیم، بهتر است که نگاهی هم به روش های تولید آهن اسفنجی داشته باشیم. در کل دو روش برای احیا شدن سنگ آهن و تبدیل آن به آهن اسفنجی وجود دارد که این دوش هم با استفاده از روش های گاز طبیعی و ذغال سنگ هستند.

البته هر کدام از این روش ها هم مجددا به روش های مختلف دیگری تقسیم می‌شوند؛ برای مثال مراحل احیا کردن سنگ آهن باز روش گاز طبیعی هم به سه روش زیر تقسیم می‌شود:

•       روش میدرکس
•       روش HYL
•       روش Purofer

در میان سه روش بالا که برای احیا کردن ذغال استفاده می‌شود، بیشتر از همه از روش میدرکس استفاده می‌شود که این محبوبیت هم به دلیل ارائه کیفیت بالای آن است.

احیای سنگ آهن با استفاده از روش زغال سنگ هم به دو روش مختلف تقسیم می‌شود:

•       روش Jindal DRC
•       روش SL/ RN

همانطور که در بالاتر هم توضیح دادیم، روش میدرکس یکی از بهترین روش های تولید آهن اسفنجی به شمار می‌رود که جزو زیرشاخه‌های روش گاز طبیعی است. بیشتر مراحل احیای آهن هم توسط همین روش انجام می‌شود و برای همین نیاز است که شما به خوبی با این روش، آشنا باشید.

در اولین مرحله از تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس، باید گاز متان را برای اینکه به گاز اکسیژن و هیدروژن تبدیل شوند، وارد یک منطقه‌ای به نام واحد شکست کنید. در نهایت هم وقتی که مراحل شکستن گاز متان تمام شد، باید آن را در یک کوره استوانه‌ای، بدمید.

همزمان که مراحل دمیده شدن گاز متان در حال انجام است، حالا باید سنگ‌های آهن را در داخل کوره بیندازید تا این سنگ آهن با گازهای متان شکسته شده برخورد کنند.

چرا این کار را انجام می‌دهیم؟ چون گازهای متان شکسته شده که در کوره قرار در حال دمیده شدن هستند، به حرارت می‌رسند و وقتی هم که سنگ آهن به آنها برخورد می‌کنند، باعث می‌شود تا اکسیژن خودشان را از دست بدهند.

مطالعه بیشتر : گندله‌ سازی و کنسانتره آهن را بیشتر بشناسید.

تولید آهن اسفنجی به روش sl/rn هم جزو رایج‌ترین روش های تولید آهن اسفنجی به شمار می‌رود. ولی با این فرق که جزو زیرمجموعه‌های روش زغال سنگ هستند. در این روش، شما نیاز به یک بخش تغذیه دارید کلیه مواد های اولیه هم در همین بخش تغذیه، با یکدیگر ترکیب می‌شوند.

یکی از همین موادهای اولیه، سنگ آهن است که آن را با اسم کلوخ آهن هم می‌شناسند. در مرحله اول باید این سنگ‌های آهن وارد منبع تغذیه شوند و در مرحله بعدی هم باید موادهای اولیه دیگر به مانند آهک و دولومیت، به آن اضافه شود. آهک و دولومیت باعث می‌شود تا درصد گوگردهای مورد نیاز این فرآیند، حفظ شود.

سپس باید برای انجام مراحل احیا، آنها را به سمت کوره‌های افقی فرستاد. کوره‌های افقی دارای شیب‌های بسیار کمی هستند که البته به شکل دورانی هم حرکت می‌کنند. موادهای اولیه در داخل این کوره‌ها ریخته می‌شوند و کوره‎ها هم با سرعتی بسیار آرام، حرکت می‌کنند.

حالا باید آهسته آهسته، دمای کوره را بالا ببرند تا زغال سنگ‌ها شروع به سوختن و تولید دی اکسید کربن کنند. مراحل تولید دی اکسید کربن تا زمانی که سنگ آهن به طور کامل احیا نشود، ادامه دارد.

در مرحله آخر هم باید به سراغ روش های خنک سازی بروند تا آهن احیا شده را خنک کنند.

تا به اینجا به خوبی درباره روش های تولید این نوع آهن‎ آشنا شدیم؛ حالا برای اینکه با پتانسیل‌های واقعی آهن‌های اسفنجی آشنا شویم، بهتر است که نگاهی هم به ویژگی‌های آن داشته باشیم:

•       قابلیت فلز کاری بالا
•       دارا بودن خلوص بسیار بالا
•       یکدست بودن از لحاظ کیفیت
•       وجود حداقلی عناصر سمی
•       وجود حداقلی عناصری به مانند فسفر
•       قابلیت جذب کمترین گرد و غبار
•       و …

از مهم‌ترین کاربرد آهن اسفنجی می‌توان در کوره القالی اسم برد که این کوره‌ها در صورت استفاده از آهن اسفنجی، می‌توانند حدود 50 درصد جایگزین قراضه شوند.

البته استفاده از آهن اسفنجی در کوره القالی نیاز به مهارت و تجربه‌های خاص خودش را دارد. این موضوع را هم باید بدانید که با به وجود آمدن آهن اسفنجی، تحولات زیادی در عرضه ریخته گری به وجود آمد!!