تولید آهن اسفنجی به روش قائم
اهمیت آهن و فولاد در توسعه جهانی به قدری است که می توان گفت آهن بنیان تمدن امروزی را تشکیل می دهد. فراوانی، قیمت پایین، قابلیت بازیافت، استحکام زیاد و همچنین قابلیت آلیاژسازی، ویژگی های متنوعی در کاربرد آن ایجاد کرده است. دامنه ی این تنوع از تولید سوزن و سنجاق تا کشتــی های عظیم الجثـه و آسمان خراش ها گسترش دارد. از آن جا که صنعت تولید فولاد از جمله صنایع به شدت سرمایه بر و نیازمند به تکنولوژی پیش رفته است، و به دلیل تأثیر زیادی که بر روی توسعه صنعتی کشورها دارد، صنعت مادر نامیده می شود. طبق استانداردهای جهانی، تولید هر یک میلیون تن فولاد باعث اشتغال زایی مستقیم حدود هزار نفر خواهد گردید. این در حالی است که به طور متوسط، به ازای هر یک نفر که به طور مستقیم در صنعت فولاد شاغل است، ۵/۳ نفر نیز در صنایع مرتبط با آن مشغول به کار خواهد شد.
از طرفی رشد صنعت فولاد در بررسی پیشرفت اقتصادی کشورها از اهمیت خاصی برخوردار بوده، میانگین سرانه ی مصرف فـولاد در هر کشور به عنوان یکی از مناسب ترین شاخص ها در جهت شناخت و رتبه بندی کشورها از بعد توسعـــه یافتــگی در نظر گرفته می شود. به عبارت دیگر مصـرف سـرانه ی فـولاد در هر کشور، با سطح سرمایه گذاری ها، اجرای طرح های عمرانی و بالاخره توسعه یافتگی کشورها رابطه ی مستقیم و معناداری دارد چراکه با افزایش درآمد سرانه که از شاخص های توسعــه محسوب می گردد، مصرف سرانه فولاد نیز افزایش می یابد.
وجود مزیت های زیر در ایران باعث شده افزایش تولید آهن و فولاد یکی از برنامه های اصلی و مورد توجه دولت ها باشد:
وجود منابع غنی سنگ آهن
وجود منابع غنی گاز
وجود منابع غنی زغال‌سنگ حرارتی
موقعیت ممتاز جغرافیایی
وجود نیروی انسانی مورد نیاز
در این راستا، تکنولوژی های مختلف تولید آهن و فولاد مورد بررسی سازمانها، شرکتهای مشاوره، فولادسازان و غیره قرار گرفته تا بهترین راهکارها انتخاب گردند.با توجه به یکی از معضلات اساسی کشور، یعنی کمبود آب، گروه صنعتی امید نوراقدام به بررسی راهکاری جهت تولید آهن اسفنجی نموده که کمترین میزان آب ممکن را نیاز داشته باشد و بازدهی به مراتب بالاتری خواهد داشت. طرح قائم از طرح های بروز در تولید آهن اسفنجی می باشد که بازده بالاتری نسبت به روشهای مشابه دارد و هزینه سرمایه گذاری را کاهش می دهد. این طرح در یونسکو با نام شرکت امید نور ثبت شده است.
در این گزارش به بررسی این راهکار و مقایسه آن با روش های دیگر تولید آهن اسفنجی، که ماده اولیه ذوب در کوره های الکتریکی است می پردازیم. بدیهی است هر راهکار بایستی متناسب با نیازها باشد و توصیه راهکار در این گزارش به معنای رد راهکارهای دیگر به طور کلی نیست و هر راهکار بایستی مورد بررسی های دقیق تر و جزئی تر واقع گردد. پلنت تولید آهن اسفنجی به روش قائم که براساس دانش بومی طراحی و ساخته شده است یکی از روشهای تولید آهن اسفنجی می باشد .
معرفی طرح
در این طرح تولید عوامل احیاء کننده (CO2 و H2 ) بوسیله شکست گاز متان (CH4 ) در درون یک راکتور انجام می گیرد. گاز برگشتی از کوره که حاوی ۷۰ درصد CO2 و H2 می باشد بعد از میکس شدن با گاز طبیعی جهت پیش گرم شدن و بالا رفتن راندمان به درون یک رکوپراتور و سپس به راکتور شکست گاز تزریق می شود .
مزایای طرح
- عدم نیاز به کاتالیست :
کاتالیست ها که وظیفه تسریع فرآیند شکست گاز در ریفرمرها را برعهده دارند جزء موارد مصرفی گران قیمت در روش میدرکس به حساب می آیند که بعضاً نیاز به تأمین از خارج از کشور دارد. در روش قائم به دلیل حذف ریفرمر، نیاز به کاتالیست نمی باشد .
- عدم نیاز به تیوپ باندل های ریفرمر:
تیوپ باندل ها محفظه ایی جهت نگهداری کاتالیست ها در درون ریفرمر می باشد که به دلیل تکنولوژی خاص تولید و انحصاری بودن آنها نیاز به تأمین از خارج از کشور و ارزبری زیادی دارد که در روش قائم نیازی به آنها نمی باشد .
- حذف واحد سولفورزدائی:
همیشه در گازهای احیائی مقداری گوگرد وجود دارد که این گوگرد در روشهای متداول مانند میدرکس که از کاتالیست ها استفاده می کنند بسیار مضر است زیرا گوگرد باعث فاسد شدن کاتالیست می شود ، برای حذف گوگرد معمولاً از دو روش استفاده می گردد ، یکی عبور گاز از روی آهن اسفنجی تولیدی که این روش باعث پائین آمدن کیفیت محصول می گرددو دیگری احداث واحد سولفورزدائی که خود دارای هزینه احداث ، تعمیر و نگهداری می باشد. در روش قائم به دلیل حذف کاتالیست نیازی به واحد سولفورزدائی نمی باشد و محصول تولیدی دارای کیفیت مطلوبی می باشد .
- خشک بودن سیستم تصفیه گازها :
در روشهای Midrex و Hyl جهت تصفییه گاز برگشتی و حنک کننده از Wet Scrubber استفاده می شود که مصرف آب بالائی د ارد و با توجه به بحران آب در کشور در این روش قائم با حذف Wet Scrubber و جایگزینی با سیلیکونهای سانترفیوژگام موثری در جهت مصرف بهبنه آب برداشته شده است به طوری که مصرف آب در این روش ۲ متر مکعب به ازای هر تن می باشد .
- حذف واحد لجن زدائی:
در این روش به دلیل خشک بودن و عدم تولید لجن صنعتی نیازی به واحد لجن زدائی نمی باشد. واحد لجن زدائی شامل تجهیزاتی از قبیل کلاریفایر ، کلاسیفایر، پمپ های لجن کش و ……می باشد. که با حذف آن هزینه نگهداری و تعمیرات مربوط به این روش را کاهش می دهد .
- حذف خشک کنندها (Dryer ) :
به دلیل خشک بودن سیستم تصفیه غبار و حذف Wet Scrubber نیازی به Dryer نمی باشد .
- چرخه تأمین قطعات و تجهیزات داخلی :
روش تولید آهن اسفنجی به روش قائم با توجه به ماهیت بومی بودن دانش آن توجه ویژه ایی به استفاده و بهره مندی از شرکت های دانش بنیان و داخلی جهت ساخت و تأمین تجهیزات مورد نیاز خط تولید شده است به طوری که کلیه قطعات و تجهیزات مورد نیاز این پلنت را می توان در داخل تولید و تأمین کرد این موضوع اهمیت ویژه ایی در جلوگیری از خروج ارز وکاهش هزینه ها دارد .
- کیفیت محصول نهائی:
در این روش با توجه به تکنولوژی تولید آن ، عملیات کربن دهی به محصول در وضعیت مطلوب انجام می گیرد که باعث افزایش کیفیت محصول و مورد علاقه واحدهای فولادسازی می باشد. از دیگر مزایای محصول نهائی آتش زا نبودن آن است ، بطوریکه در محیط باز آهن اسفنجی تولید شده فعال نمی گردد. به همین خاطر می توان جهت غبارات قسمت خروجی آهن اسفنجی از کوره از غبارگیرهای بک فیلتر استفاده کرد که هم در مصرف آب و هم قیمت صرفه جویی بالائی را دارا است .
درکل مزایای تولید آهن اسفنجی به روش قائم را می توان در موارد زیر خلاصه کرد.
- هزینه ساخت و راه اندازی پائین تر نسبت به واحدهای مشابه
- پائین بودن هزینه تعمیرات و نگهداری نسبت به واحد های مشابه
- جلوگیری از خروج ارز
- عدم وابستگی به تأمین خارج از کشور
- مصرف آب پائین
- قابلیت ساخت و اجراء پلنت تولید آهن اسفنجی به روش قائم در ظرفیت های مختلف ۱۰۰هزار تن تا ۱,۵۰۰,۰۰۰ تن در سال
