فلز آهن به عنوان یکی از اصلی‌ترین و بهترین فلزها در صنایع مختلف از جمله صنعت ساختمان‌سازی شناخته می‌شود و این موضوع سبب شده است تا بسیاری از کشورهای دنیا، از جمله کشور ایران، به دنبال راهی برای تولید آهن با عیار بالا از سنگ آهن باشند. سنگ‌های آهنی که در معادن سنگ آهن در سطح کشور استخراج می‌شوند، معمولا دارای ناخالصی‌های بسیاری در ساختار خود هستند. یکی از بهترین روش‌ها برای از بین بردن این ناخالصی‌ها و تولید آهن خالص و فولاد، روش احیای مستقیم است. در این روش با استفاده از برخی مواد شیمیایی از جمله زغال سنگ که یک منبع غنی از اتم کربن می‌باشد، ناخالصی‌های سنگ آهن و اکسیدهای آهن از آن خارج می‌شود و آهن با عیار بالای 90 درصد تولید شده و تحت عنوان فولاد در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله سعی خواهیم کرد تا شما را با فرآیند احیای مستقیم سنگ آهن و آهن اسفنجی آشنا کرده و درباره ی انواع روش‌های این فرایند، توضیحاتی را خدمت شما عزیزان ارائه کنیم. با ما همراه باشید.
فهرست این مطلب
احیای مستقیم چیست؟
همانطوری که در ابتدای این مقاله خدمت شما عزیزان عرض کردیم، فرآیند احیای مستقیم، یکی از بهترین و اصلی‌ترین روش‌های تولید آهن خالص با عیار بالا می‌باشد که امروزه از این روش در صنایع مختلف برای تولید آهن خالص استفاده می‌شود. سنگ آهن دارای اکسیدهای مختلفی در ساختار خود است که این اکسیدهای آهن و ناخالصی‌ها بایستی طی فرآیندهای شیمیایی مختلفی از آهن جدا شده و آهن خالص به وجود بیاید. آهن خالص دارای مقاومت بسیار بالایی می‌باشد و لذا استفاده از این نوع آهن که عیار بالایی دارد، بسیار می‌تواند در صنایع گوناگون مفید واقع شود. در طی فرآیندهای احیای مستقیم آهن، چند ماده ی حد واسط به وجود می‌آیند که از تبدیل این مواد شیمیایی حاوی عنصر آهن به یکدیگر، در نهایت آهن با عیار بالای 90 درصد تولید می‌شود. مواد معدنی حد واسطی که در این فرآیند به وجود می‌آیند به ترتیب شامل هماتیت، مگنتیت و وستیت هستند که به یکدیگر تبدیل شده و در نهایت وستیت به آهن خالص تبدیل می‌شود.
روش احیای مستقیم امروزه روشی بسیار عالی برای تولید آهن با عیار بالا به شمار می‌آید؛ لذا میزان استفاده از این روش در صنایع تولید آهن خالص روز به روز در حال افزایش است.
احیای مستقیم سنگ آهن
روش احیای مستقیم سنگ آهن، که روش نسبتا جدیدتری در زمینه‌ی تولید فولاد و آهن با عیار بالا حساب می‌شود، از روش‌های قبلی که به روش‌های غیر مستقیم موسوم بودند، بسیار بهتر است. برای تولید فولاد در این روش، از کوره‌هایی تحت عنوان کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌شود که نسل جدید کوره‌ها برای تولید فولاد و آهن با عیار بالا در نظر گرفته می‌شوند. در روش قبلی برای احیای آهن به کک نیاز بود. حال آن که در این روش از گاز متان به عنوان عامل احیا کننده استفاده می‌شود. به کمک این نوع گاز می‌توان اکسیدهای آهن موجود در سنگ آهن را از بین برده و آهن با عیار بالا تولید نمود.
در این جا ذکر این نکته خالی از لطف نیست که استفاده از روش احیای مستقیم برای تولید فولاد در کشورهایی می‌تواند مقرون به صرفه باشد که در خود آن کشورها منابع گاز متان به وفور وجود داشته باشد. بدیهی است در صورتی که این گاز به طور طبیعی در کشور مورد نظر وجود نداشته باشد، احیای مستقیم سنگ آهن و تولید فولاد از طریق استفاده از گاز متان به هیچ عنوان مقرون به صرفه نخواهد بود. در کشور ایران که یکی از بزرگترین ذخایر گاز در جهان را دارا است، این نوع گاز به وفور یافت می‌شود و استفاده از این روش برای احیای آهن و تولید آهن با عیار بالا بسیار می‌تواند کاربردی باشد.
البته برای احیای مستقیم آهن از روش‌های دیگری نیز استفاده می‌شود که در ادامه‌ی این مقاله درباره‌ی آن‌ها صحبت خواهیم کرد.
احیای مستقیم آهن اسفنجی
آهن اسفنجی، در طی فرآیند اکسایش-کاهش آهن به وجود می‌آید و برای این منظور از عناصری که تحت عنوان عناصر کاهنده شناخته می‌شوند استفاده می‌شود.یکی از مهم‌ترین عناصری که به این منظور استفاده می‌شود، عنصر کربن است که از منابع گازی یا زغال سنگ به دست می‌آید. همانطوری که اشاره شد گاز متان یکی از بهترین گازها در این زمینه می‌باشد و می‌تواند کربن مورد نیاز برای این فرآیند را تامین کند. همچنین زغال سنگ که یک منبع غنی از کربن است نیز می‌تواند در این زمینه بسیار مفید باشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به مقاله آهن اسفنجی چیست مراجعه کنید.
انواع احیای مستقیم
فرآیند احیای مستقیم آهن دارای روش‌های مختلفی است. ولی از دو روش زیر بیشتر از روش‌های دیگر استفاده می‌شود. در زیر به این دو روش نگاهی می اندازیم:
فرآیند احیای مستقیم آهن بر پایه ی زغال سنگ
در این روش احیای مستقیم آهن، از زغال سنگ استفاده می‌شود. همانطور که شاید مطلع باشید، زغال سنگ ترکیبی است که از اتصال کربن‌ها به یکدیگر تولید می‌شود و لذا در فرآیند احیای آهن می‌تواند به عنوان عامل احیا کننده عمل کرده و کربن مورد نیاز برای احیای مستقیم آهن و حذف ناخالصی‌ها و اکسیدهای آهن را فراهم نماید.
فرآیند احیای مستقیم آهن بر پایه ی گازها
یکی دیگر از روش‌های احیای آهن، احیای مستقیم آن به کمک انواع گازهای مختلف است. با توجه به این که بسیاری از گازها از جمله گاز متان، دارای منابع کربنی در ساختار خود هستند، لذا از این نوع گازها می توان به عنوان عامل احیا کننده ی آهن استفاده کرد.
جمعبندی
در این مقاله سعی شد تا شما را با فرآیند احیای مستقیم آهن آشنا کرده و درباره‌ی آهن توضیحاتی را خدمت شما عزیزان عرض کنیم. درباره انواع احیای مستقیم نیز صحبت کردیم. امیدواریم این مقاله مورد پسند شما بوده باشد.
شما می‌توانید جهت مشاهده سایر مقالات بر روی لینک گذاشته شده کلیک کنید و به منظور سفارش و اطلاع از قیمت انواع محصولات فولادی به وبسایت فولادینو مراجعه کنید.