فرآیند تولید بریکت آهن اسفنجی در کوره تونلی

در سرمایه گذاری روی احداث کارخانه تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی، آشنایی با فرآیند تولید برای انجام امکان سنجی های فنی و اقتصادی ضروری است. این آشنایی شامل فرآیند گام به گام تولید محصول و شرایط مصرف مواد اولیه و حامل های انرژی است که در این مقاله به آن می پردازیم.

آهن اسفنجی یک محصول میانی در حلقه های زنجیره فولادسازی است که به عنوان خوراک ورودی کوره های تولید فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله مزایای تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی، انعطاف پذیری بالا در پذیرش انواع مواد آهن دار با دانه بندی های مختلف به عنوان خوراک ورودی است. به این ترتیب می توان از ضایعات آهن دار کارخانجات گندله سازی و واحدهای نورد، جهت تولید محصولی قابل فروش استفاده نمود. در شکل زیر نمایی از یک کوره تونلی نشان داده شده است.

برای آشنایی بیشتر با جزئیات فنی احداث کارخانه آهن اسفنجی، به مطلب “احداث خط تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی” مراجعه نمایید.

تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی، به عنوان یک روش کوچک-مقیاس احیاء مستقیم شناخته می شود. منظور از احیاء مستقیم، فرآیندی شیمیایی است که طی آن اکسید آهن به آهن فلزی (آهن اسفنجی) تبدیل می شود. برای انجام این فرآیند، به ماده ای به عنوان عامل احیاء کننده نیاز است که بسته به نوع روش احیاء، مواد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.

مراحل تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی

فرآیند احیاء مستقیم در کوره تونلی شامل استفاده از زغال به عنوان عامل احیاء و آهک به عنوان گوگردزدا است. این فرآیند در بوته های استوانه ای و در طی حرکت داخل کوره هایی با دمای حدود 1100 درجه سانتی گراد انجام می گیرد. در شکل زیر، مراحل اجرای این فرآیند را مشاهده می کنید:

مطابق شکل بالا، ریزدانه های آهن دار به همراه زغال حرارتی و پودر سنگ آهک به درون بوته هایی از جنس کاربید سیلیسیم ریخته می شود. سپس بوته ها روی واگن هایی در طول مسیر تونل حرکت کرده و در جوار مشعل ها حرارت می بینند. کوره تونلی، شامل سه منطقه پیش گرم، احیاء و خنک کاری است. به این ترتیب، واگن های حاوی بوته های شارژشده، ابتدا با سرعت مشخصی وارد منطقه پیش گرم می شوند. سپس توسط مشعل های تعبیه شده در منطقه احیاء، گرمایش لازم را دریافت می کنند. در نهایت با استفاده از تجهیزات خنک کاری، بخشی از حرارت خود را از دست می دهند. به طوری که دمای محصول خروجی از کوره، با توجه به شرایط بین 200 الی 300 درجه سانتی گراد خواهد بود.

در مرحله بعد، آهن اسفنجی تولید شده، از داخل بوته ها تخلیه شده و به بخش خردایش منتقل می شود. محصول خرد شده پس از حذف ناخالصی ها، با استفاده از دستگاه های بریکت زنی به بریکت سرد آهن اسفنجی (CBI) تبدیل می شود. در شکل زیر نمونه ای از این محصول را مشاهده می کنید.

برای بررسی دقیق میزان سودآوری کارخانه آهن اسفنجی پیشنهاد می‌کنیم مقاله “آیا سرمایه گذاری در تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی سودآور است؟” را مطالعه نمایید.

خواص آهن اسفنجی تولید شده به روش کوره تونلی

بریکت سرد آهن اسفنجی که به روش کوره تونلی تولید می شود، درجه فلزینگی بالایی (معمولاً بالای 92%) دارد. این محصول از نظر شیمیایی غیرفعال است که موجب می شود خواص فلزی آن، در طول زمان افت بسیار کمی را تجربه کند. از طرفی بریکت کردن، چگالی محصول را افزایش داده و ایجاد نرمه و ضایعات را به حداقل می رساند. همه این خواص، بریکت سرد آهن اسفنجی را به محصولی ایده آل جهت انبارداری و حمل و نقل تبدیل می کند.

برای آشنایی بیشتر با بازار فروش آهن اسفنجی در ایران و جهان و ظرفیت‌های فروش این محصول پیشنهاد می‌کنیم مقاله “بازار فروش آهن اسفنجی چگونه است؟” را حتما بخوانید!

سایر مواد مصرفی در تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی

انرژی های مصرفی در فرآیند تولید آهن اسفنجی به روش کوره تونلی، عمدتاً شامل گاز طبیعی، برق و آب است. از گاز طبیعی برای گرم کردن مشعل ها استفاده می شود. همچنین تجهیزات بارگیری و بارگذاری، خردایش، بریکت زنی، درها و کنترل دمای کوره ها و تعدادی تجهیزات دیگر، از انرژی برق استفاده می کنند. آب مصرفی نیز برای بخشی از تجهیزات خنک کاری مورد استفاده قرار می گیرد.

به جز موارد مصرفی که عنوان شد، می توان به بوته های کاربید سیلیسیم نیز اشاره نمود. چرا که این بوته ها دارای عمر مفیدی بوده و پس از آن بایستی تعویض شوند. همچنین آجرهای نسوز کوره دارای طول عمر مشخصی هستند. بنابراین مواد اولیه و مصرفی فرآیند کوره تونلی را می توانیم در مجموع، در لیست زیر خلاصه کنیم:

برای تولید هر تن بریکت آهن اسفنجی، نسبت و مقدار مشخصی از مواد موردنظر درنظر گرفته می شود. به زودی در مقاله‌ی دیگری مفصل به موضوع برآورد صحیح از نسبت مصرف مواد اولیه و مصرفی خواهیم پرداخت.