آهن اسفنجی (Direct Reduced Iron یا DRI) نوعی آهن است که از سنگ‌آهن، از طریق فرآیند احیای مستقیم استخراج می‌شود و به‌عنوان ماده اولیه در تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌دلیل ساختار متخلخل و نرمی آن، به نام «آهن اسفنجی» شناخته می‌شود.
فرآیند تولید DRI:
آهن اسفنجی از طریق روش احیای مستقیم تولید می‌شود. در این روش، سنگ‌آهن (معمولاً به‌صورت کنسانتره یا گندله) بدون استفاده از کوره بلند به آهن فلزی تبدیل می‌شود. در عوض، این فرآیند در دمای پایین‌تری (حدود ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) و با استفاده از گازهای احیاکننده مانند گاز طبیعی (متان) یا مونوکسید کربن انجام می‌گیرد.
در فرآیند احیای مستقیم، اکسیژن از اکسیدهای آهن (مانند Fe₂O₃ یا Fe₃O₄) حذف می‌شود و آهن فلزی (Fe) باقی می‌ماند. این روش نسبت به روش‌های سنتی مانند کوره بلند، انرژی کمتری مصرف می‌کند و آلایندگی کمتری دارد.
مراحل تولید DRI:
۱. آماده‌سازی مواد اولیه:
سنگ‌آهن (گندله یا کنسانتره) به همراه گاز طبیعی یا دیگر گازهای احیاکننده به درون کوره‌های احیا وارد می‌شود.
۲. احیای سنگ‌آهن:
در داخل کوره، گاز احیاکننده با سنگ‌آهن واکنش داده و اکسیژن آن را حذف کرده و آن را به آهن اسفنجی تبدیل می‌کند.
واکنش‌های شیمیایی اصلی:
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
Fe₂O₃ + 3CH₄ → 2Fe + 3CO₂ + 4H₂O
۳. تخلیه آهن اسفنجی:
پس از احیا، آهن اسفنجی که ساختاری متخلخل شبیه به اسفنج دارد، از کوره به صورت قطعات نرم و کوچک خارج می‌شود.
ویژگی‌های DRI:
-
ساختار متخلخل: به‌دلیل فرآیند احیای مستقیم، آهن اسفنجی ساختاری متخلخل دارد که آن را نسبت به آهن مذاب انعطاف‌پذیرتر و قابل استفاده‌تر می‌سازد.
-
درصد خلوص بالا: DRI دارای درصد بالاتری از آهن خالص نسبت به آهن تولید شده در کوره بلند است، چرا که در فرآیند احیای مستقیم ناخالصی‌ها به حداقل می‌رسند.
-
مناسب برای تولید فولاد: به‌دلیل خلوص بالا، آهن اسفنجی در فرآیندهای تولید فولاد مانند کوره قوس الکتریکی (EAF) به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.
مزایای استفاده از DRI:
-
آلودگی کمتر: فرآیند احیای مستقیم به‌دلیل مصرف کمتر سوخت و استفاده از گازهای احیاکننده، آلایندگی کمتری نسبت به روش‌های سنتی مانند کوره بلند دارد.
-
مصرف انرژی کمتر: روش احیای مستقیم نسبت به کوره بلند انرژی کمتری نیاز دارد، که آن را مقرون‌به‌صرفه‌تر و سازگارتر با محیط زیست می‌کند.
-
سازگاری با کوره قوس الکتریکی: DRI به‌راحتی در کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) مورد استفاده قرار می‌گیرد که بخش بزرگی از تولید فولاد مدرن را تشکیل می‌دهند.
کاربردهای DRI:
-
تولید فولاد: DRI به‌طور عمده در تولید فولاد از طریق کوره قوس الکتریکی (EAF) استفاده می‌شود و مزایایی مانند کاهش مصرف کُک و افزایش بهره‌وری به همراه دارد.
-
صنایع متالورژی: DRI به‌عنوان ماده اولیه اصلی در فرآیندهای متالورژی مختلف، به‌ویژه در تولید فولادهای باکیفیت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جمع‌بندی:
آهن اسفنجی (DRI) یک ماده اولیه ضروری در تولید فولاد است و به‌دلیل مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی، توجه فزاینده‌ای در صنعت به آن معطوف شده است. با ساختار متخلخل و خلوص بالا، DRI به‌طور گسترده‌ای در فناوری‌های نوین فولادسازی مانند کوره قوس الکتریکی (EAF) و فرآیندهای احیای مستقیم کاربرد دارد.
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.