تفاوت کوره های میدرکس
یکی از اصلی ترین روش های تولید آهن اسفنجی، استفاده از کوره های میدرکس و احیا سنگ آهن است. در روش میدرکس از احیا گاز طبیعی استفاده می کنند. در واقع بهتر است بدانید گاز احیا کننده از شکستن گاز متان در کوره های مخصوص تولید می شود. امروزه صنعت آهن و فولاد مسئول بخشی از انتشار گاز کربن دی اکسید CO2 می باشد و باید این میزان از انتشار را کاهش دهد. برای این هدف و همچنین کاهش پخش شدن گاز های گلخانه ای، تنها تغییر فرآیند های تولید آهن و فولاد راه حل است.
استفاده
از فولادهای با کیفیت خاص یا روش احیا مستقیم به وسیله هیدروژن H2 یا ضایعات آهنی
برای تولید فولادهایی با کیفیت خاص، به کاهش انتشار کربن دی اکسید کمک می کند. در حالی که فرآیند MIDREX مبتنی بر گاز طبیعی، همراه با یک
کوره قوس الکتریکی EAF دارای کمترین انتشار CO2 در بین مسیرهای فولادسازی با استفاده از سنگ آهن است، فضا برای
کاهش بیشتر انتشار با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت و واکنش دهنده شیمیایی در
این فرآیند وجود دارد.
علت
استفاده از روش میدرکس و محبوبیت آن به علت کمترین به کارگیری گاز طبیعی و در عین
حال گرفتن بیشترین بازدهی از محصول نهایی برای تولید کننده است. در کشور ایران نیز
شرکت های تولید کننده آهن اسفنجی مانند فولاد مبارکه از روش میدرکس و کوره های سری
800 و 600 استفاده می کنند. این در صورتی است که در روش کوره احیا، مصرف بسیار
بالای برق و محدودیت در ظرفیت تولید وجود دارد.
تفاوت کوره احیا و کوره میدرکس
به طور کلی تولید آهن
اسفنجی از طریق احیا سنگ آهن استخراج شده از معادن انجام می گیرد؛ زیرا سنگ آهن به
تنهایی دارای ناخالصی هایی می باشد که برای حذف آن ها باید فرآیند احیا انجام شود.
با استفاده از این فرآیند،ناخالصی های سنگ آهن جدا شده و آهن به صورت پودر و دانه
های ریز و درشت به دست می آید. سپس دانه های ریز و درشت سنگ آهن جدا شده و پخته می
شوند. محصول نهایی گندله نام دارد که در نهایت با استفاده از روش های مختلف احیا
مستقیم یا قوس الکتریکی، آهن اسفنجی تولید می شود.
آهن اسفنجی تولید شده پس
از طی این مراحل در واحد فولاد سازی به همراه قراضه آهن و مواد افزودنی، به اسلب
یا تختال تبدیل می شود. اسلب یا تختال نیز طی فرآیند نورد گرم و عملیات های آن، به
ورق سیاه و سپس سایر ورق های فولادی تبدیل می گردد. از این رو می توان گفت که قیمت ورق فولادی بسته به خلوص سنگ آهن استخراج شده و روش احیا کردن آن وابسته است.
امروزه بیشترین تولید فولاد خام در واحد های فولاد سازی کشور و سراسر دنیا با
استفاده از روش کوره بلند انجام می شود، اما کارخانه فولاد مبارکه اصفهان برای
تولید فولاد خام از روش میدرکس استفاده می کند که مزیت های بسیار زیادی دارد.
روش میدرکس نسبت به کوره
بلند دارای صرفه اقتصادی بوده؛ زیرا دارای سرعت بیشتر، هزینه کمتر و همچنین آسیب
های زیست محیطی کمتری است. در روش کوره بلند از گاز طبیعی شکسته شده و بخار آب
برای تولید هیدروژن استفاده می شود. بهتر است بدانید کوره احیا عملکردی شبیه به
کوره میدرکس دارد، ولی فشار محیطی در اندازه ای بالاتر (معادل با 7 اتمسفر) صورت
خواهد گرفت.
از دیگر تفاوت های روش
کوره بلند و میدرکس می توان به ظرفیت های بالا روش کوره بلند در حدود 1 و نیم
میلیون تن در سال اشاره کرد. این در صورتی است که روش احیا مستقیم یا میدرکس، در
واحد های فولاد سازی کوچک نیز قابل انجام بوده و توجیح اقتصادی بیشتری دارد.
دیگر تفاوت روش کوره
بلند و میدرکس در نوع مواد مورد استفاده برای آن ها می باشد. روش میدرکس، نیاز به
استفاده از آهن گرم کلوخه شده دارد که سهولت نگهداری بالایی دارد. در مقابل، روش
کوره بلند نیاز به حمل آگلومره داشته که بسیار سخت است. همچنین در روش میدرکس می
توان از گاز طبیعی بدون حذف ناخالصی ها استفاده کرد. علاوه بر این می توان آهن
اسفنجی را در این کوره ها به جای قراضه آهن که کمتر است، به کار گرفت.
نحوه احیا سنگ آهن
دو تکنولوژی مهم در این
زمینه وجود دارد که ماده اولیه هر دو آن ها سنگ آهن استخراج شده از معادن است.
نحوه انجام این دو فرآیند به شرح زیر است:
تکنولوژی احیای غیر
مستقیم در کوره بلند
در روش احیا غیر مستقیم
یا کوره بلند، سنگ آهن به همراه مواد سرباره مخصوص مانند کک، به داخل کوره های
بلند ریخته می شوند. مواد مذاب حاصل از این فرآیند برای حذف ناخالصی ها و تولید
آهن خالص به کوره های اکسیژنی منتقل می شوند. برای تولید کک نیز باید از ذغال سنگ
استفاده کرد.
لازم به ذکر است سنگ آهن
در این روش باید خرد و آسیاب شود که این فرآیند آگلومراسیون نام دارد. به طور کلی
امروزه بر اساس آمارها و گزارشات حدود 60 درصد از فولاد جهانی به وسیله روش کوره
بلند تولید می شود. کارخانه ذوب آهن اصفهان برای تولید محصولات و مقاطع فولادی از
این روش استفاده می کند.
با این وجود می توان گفت در این روش سنگ آهن خرد شده به همراه کک که از ذغال سنگ تولید می شود، از بالا داخل کوره ریخته شده و از پایین آن هوای داغ با دمای 800 تا 1200 درجه سانتی گراد به کوره دمیده می شود. در اثر این حرارت، کک می سوزد و سنگ آهن ذوب خواهد شد. کربنی که از سوختن کک آزاد می شود، با اکسیژن موجود در سنگ آهن ترکیب شده و آهن خام به دست می آید.
حتما بخوانید:تفاوت کوره های میدرکس
تکنولوژی احیای
مستقیم با استفاده از روش میدرکس (MIDREX)
در
روش قوس الکتریکی یا احیای مستقیم که جدیدتر است، برای احیا سنگ آهن و جداسازی
ناخالصی ها، از گاز طبیعی استفاده می کنند. البته بهتر است بدانید با توجه به این
موضوع تنها کشورهایی که دارای منابع گاز طبیعی هستند، قابلیت استفاده از این روش
را دارند. در غیر این صورت و خرید منابع گاز از سایر کشورها، این عمل از نظر
اقتصادی هیچ گونه توجیحی ندارد.
کشور
ایران نیز با داشتن منابع غنی گاز و ایجاد شبکه های سراسری جهت انتقال آن به صنایع
مربوطه، توانست یک روش مستقیم را برای صنعت فولاد پیاده سازی کرده که میدرکس نام
دارد و در کارخانه فولاد مبارکه اصفهان با رعایت مهم ترین نکات انجام می شود. روند
انجام روش میدرکس یا احیا مستقیم به صورتی است که ابتدا گاز طبیعی که از شکستن گاز
متان در گاز شکن ها تولید می شود، در کوره های سری 600 و 800 میدرکس دمیده می شود.
این گاز سبب تولید هیدروژن به مقدار بالا و آزاد شدن اکسیژن مواد افزودنی سنگ آهن
خواهد شد.
قراضه
آهن نیز به همراه آهن اسفنجی و مواد سرباره مانند کک، بنتونیت و ... در داخل کوره
حرارت می بینند. این دما تا حدود 1600 درجه افزایش می یابد. کوره مورد استفاده در
این روش از نوع قوس الکتریکی بوده و عملیات به وسیله الکترودها درون کوره به وسیله
لوله های مخصوص انجام می گیرد. اتمام عملیات با تخلیه سرباره ها از پشت و ریختن
فولاد مذاب از جلو داخل پاتیل های مخصوص مذاب است. دمای فولاد مذاب تولید شده در
این روش حدود 40 درجه کاهش می یابد.
سپس فولاد
مذاب طی عملیات ریخته گری و قالب گیری، به اسلب یا تختال تبدیل می شود. اسلب یا
تختال نیز تحت فرآیند نورد گرم سبب تولید ورق سیاه، اسیدشویی، روغنی، گالوانیزه،
رنگی و قلع اندود می گردند. جالب است بدانید در این بین ورق گالوانیزه دارای پوشش
بر سطح خود بوده و همین موضوع سبب مقاومت آن در برابر خوردگی، زنگ زدگی و
اکسیداسیون خواهد شد. این ویژگی در دنیای محصولات فولادی که همگی ضعف بزرگی در
برابر این عوامل دارند، یک مزیت به شمار آمده؛ از این رو قیمت ورق گالوانیزه کیلویی همواره برای مصرف کنندگان و تولید کنندگان دیگر صنایع حائز اهمیت است. البته به
عوامل دیگری از جمله کیفیت روش استخراج سنگ آهن، نحوه فراوری و کیفیت ورق گرم نیز
بستگی دارد.
مزیت های فرآیند MIDREX
فرآیند
میدرکس با توجه به دارا بودن منابع غنی گاز در کشور ما، بسیار مقرون به صرفه بوده
و از نظر تولید و انعطاف پذیری در جهت برطرف کردن نیازهای در حال تحول فولاد سازان
انتخابی منحصر به فرد است. کیفیت فولاد مذاب تولید شده به وسیله این روش کاملاً
قابل تنظیم بوده و محصولات نهایی طی این فرآیند از کیفیت بالایی نیز برخوردار
هستند.
از
جمله مهم ترین آن ها می توان به انواع ورق ها و مقاطع فولادی اشاره کرد که در عین
داشتن خواص مکانیکی مربوط به استحکام و مقاومت، دارای جنبه زیبایی و تزئینی هستند.
از جمله این محصولات می توان به ورق های رنگی اشاره کرد که با وجود داشتن مقاومت
در برابر خوردگی و زنگ زدگی، از طیف رنگی متنوعی نیز برخوردار است. قیمت ورق گالوانیزه رنگی
به علت تولید از طریق فولاد گالوانیزه مقرون به صرفه بوده و بیشترین کاربرد را در
صنعت ساخت و ساز، دکوراسیون داخلی، پوشش انواع سقف ها و دیوار های نما به خود
اختصاص می دهد.
علاوه بر این، به لطف امکان استفاده انعطاف پذیر از هیدروژن 100٪، فرآیند میدرکس این پتانسیل را دارد که به یکی از سنگ بنای استراتژی جهانی برای کربن زدایی فولادسازی تبدیل شود. این روش مترادف با کارایی و قابلیت اطمینان بالا است و قادر است طیف کاملی از نیازها را از 500000 تن در سال تا 2.5 میلیون تن در سال و بالاتر برآورده کند. از سوی دیگر نیز روش میدرکس مبتنی بر کوره قوس الکتریکی نشان دهنده یک سرمایه‌گذاری فوق العاده است؛ زیرا راه کارآمدی را برای کاهش اکسید آهن در حالی که بالاترین سطوح انعطاف‌پذیری عملیاتی را حفظ می‌کند، فراهم می نماید.
جمع بندی
همان طور که اشاره شد
یکی از بهترین روش های امروزی در تولید آهن و فولاد خام، استفاده از فرآیند میدرکس
می باشد. این کوره ها با استفاده از کوره های قوس الکتریکی عمل می کنند. برای
تولید آهن از سنگ آهن استفاده می کنند؛ به صورتی که ابتدا سنگ آهن را استخراج کرده
و سپس ناخالصی های آن را جدا می کنند.
برای جداسازی این
ناخالصی ها از کوره بلند، کوره القایی و کوره های قوس الکتریکی استفاده می نمایند.
در ایران بیشترین تولید آهن و فولاد خام به وسیله روش سوم یا میدرکس انجام می
گیرد؛ زیرا مزیت هایی مانند دارا بودن صرفه اقتصادی و کاهش هزینه تولید، کاهش آسیب
های زیست محیطی، کمتر شدن انتشار گازهای گلخانه ای، استفاده بیشتر از هیدروژن و
... را به خود اختصاص می دهد.
با این وجود می توان گفت
ورق ها و مقاطعی که با استفاده از روش میدرکس تولید می شوند، علاوه بر داشتن قیمت
مقرون به صرفه، دارای ویژگی های ظاهری و داخلی مناسبی برای استفاده در صنایع مختلف
هستند. همچنین همان گونه که اشاره شد، در این فرآیند از گاز طبیعی استفاده می
کنند. کشور ما نیز با داشتن منابع غنی گاز، به راحتی می تواند کوره های میدرکس را
برای تولید آهن و فولاد خام به کار ببرد.
شرکت فولاد مبارکه
اصفهان نیز از روش میدرکس به همراه کوره های قوس الکتریکی سری های 800 و 600
استفاده کرده و ناخالصی سنگ آهن را به وسیله الکترودها و جریان برق جدا می کند. در
واقع اصلی ترین تفاوت کوره های مختلف با یک دیگر در مصرف بالای انرژی برق و ظرفیت
تولید است که در این مطلب به بررسی آن ها پرداخته شد.