آهن پویا - بيع و تصدير الحديد

الحديد الإسفنجي هو منتج معدني يتم إنتاجه عن طريق الاختزال المباشر لخام الحديد الصلب. بمعنى آخر ، يتم الحصول على الحديد الإسفنجي من الاختزال المباشر لخام الحديد (الحديد المختزل المباشر) (Direct Reduced Iron).
خام الحديد هو الحبيبات التي يتم إزالتها بواسطة الأكسجين بعد عملية الاختزال المباشر (بدون وسطاء) ودون الحاجة إلى إذابة خام الحديد. تتم إزالة الأكسجين من خام الحديد عن طريق غازات التقلیص أو الكربون المشتق من غاز المدينة والفحم.
يتم تحديد جودة الحديد الإسفنجي بشكل أساسي من خلال نسبة "المعدنة" (إزالة الأكسجين). يكون مظهر الحديد الإسفنجي على شكل قطع كروية (حبيبات) ولأنه ذو مظهر إسفنجي يسمى الحديد الإسفنجي. الحديد الإسفنجي له تأثير إيجابي على إنتاج فحم الحجری وسبائك الصلب في أفران القوس الكهربائي ويحسن استهلاك الطاقة والكفاءة والفعالية والظروف الميكانيكية لسبائك الصلب.

قيراط حديد الاسفنجی :
 

يحتوي الحديد الاسفنجی على درجة عالية من الحديد ، وهو أكثر شيوعًا اليوم بسبب نقص نفايات الحديد وزيادة سعره ، فضلاً عن المشاكل البيئية.
تتراوح كمية ودرجة الحديد في الحديد الإسفنجي بين 84 إلى 95٪.  تجعل الدرجة العالية من الحديد الإسفنجي مصدرًا جيدًا لإنتاج الحديد والصلب.

طرق إنتاج حديد الاسفنجی :
 

1- استخدام الغاز الطبيعي.
2- استخدام الفحم الحراري.
3- عن طريق الإنعاش المباشر لميدركس.
في كلتا الطريقتين لإنتاج الحديد الإسفنجي على أساس الغاز والفحم ، لتحويل خام الحديد إلى معدن حديد (عند درجات حرارة أقل من درجة انصهار أقل من 1200 درجة مئوية) الأكسجين الموجود في أنواع مختلفة من خامات الحديد (خام الحديد ، الكريات ، المركز ، الدائري وغبار الفرن و ...) مفصول.
في الواقع ، فإن الحديد الناتج عن عملية تقليل الحديد الإسفنجي يوفر الطاقة لأنه لا يتطلب الكثير من الحرارة والوقود واستخدام الأفران التقليدية. يتم تحويل الحديد الإسفنجي إلى صلب في أفران القوس الكهربائي.

إنتاج بطريقة التخفيض المباشر لميدركس :
 

يعتمد استخدام هذه الطريقة كثيرًا على موقع الشركة المصنعة والموارد المتاحة. يؤدي استخدام موارد الفحم للتعافي المباشر إلى تلوث الهواء ولا يمكن الوصول إلى مناجمه بسهولة. في إيران ، نظرًا لوجود موارد غاز جيدة ، يتم احیاء خام الحديد باستخدام تقنية Midrex . اليوم ، تعد الهند أكبر منتج للحديد الإسفنجي في العالم ، نظرًا لمواردها من الفحم لاستعادة خام الحديد.

تطبيق الحديد الاسفنجي
 

يعد الحديد الإسفنجي بديلاً جيدًا للخردة الحدید ، ويوفر كمية كبيرة من المواد الخام للصهر في وحدات صناعة الصلب بدلاً من الخردة. وهو من أهم استخدامات الحديد الإسفنجي في الأفران الحثية. في هذه الأفران ، يمكن استبدال حوالي 50٪ من الحديد الإسفنجي بالخردة. بالطبع ، يتطلب استخدام أفران الحث المعرفة والخبرة التقنية.
نظرًا لأن الحديد الإسفنجي ليس مفيدًا في حد ذاته ، فيمكن استخدامه لإنتاج الحديد الناعم. يُطلق على الإسفنج المعزول من الفرن اسم "blumer" ومع ضربات متتالية للمطرقة ، يتم فصل طبقات الخبث والأكسدة وكربونها ويتم ضغط الحديد المضغوط ، وتتسبب هذه العملية في تكوين الحديد الناعم (المصنوع من الحديد) والذي يبلغ حوالي 3٪. إنه "خبث" ونسبة قليلة منه يحتوي على شوائب.
اليوم ، يتم تصنيع الحديد الإسفنجي عن طريق تقليل خام الحديد دون صهره ، مما يجعله مصدرًا فعالًا للطاقة لصانعي الفولاذ الخاصين الذين اعتمدوا على الخردة المعدنية. يعد استخدام الحديد الإسفنجي في مصانع الصلب والأدوات الحديدية والأسلحة شائعًا جدًا. نظرًا للهيكل الخاص لهذه المادة عند الذوبان ، يظهر سطحها قوة عالية واستخدامه في منتجات الصلب ويجعل الحديد الزهر ممكنًا.

التاريخ
 

كانت الطريقة الأولى لإنتاج الحديد في أوروبا والشرق الأوسط ومصر هي إنتاج الحديد الإسفنجي. تشير الدلائل إلى أن الطريقة البلورية (إنتاج معدن الحديد الإسفنجي) في "الصين" حوالي عام 500 قبل الميلاد لإنتاج الحديد الزهر قد اكتسبت تكنولوجيا الأفران العالية.
ميزة طريقة blummer: في هذه الطريقة ، يمكن الحصول على الحديد عند درجة حرارة منخفضة (حوالي 1100 درجة مئوية). من عيوب هذه الطريقة مقارنةً بالصب في أفران الصهر أن كميات صغيرة من الحديد تُصنع في نفس الوقت.

خصائص الحديد الاسفنجي :
 

 - نسبة عالية من الحديد ودرجة عالية من الأشغال المعدنية.
-  جودة موحدة ومتوافق.
 - کمیة اقل من الكبريت والفوسفور.
 - الحد الأدنى لكمية الغبار من وقت نقل المواد.
 - دعم فني فائق لمشغلي أفران الحث.
 - القدرة على خلق تدفق جيد في الخزانات والأنابيب والناقلات لشحن المقاطعة.

مشاكل الحديد الاسفنجي
 

الحديد الإسفنجي حساس للغاية بسبب الأكسدة والصدأ وعادة ما يتحول إلى فولاذ بسرعة إذا تركت دون حماية. قد تشتعل هذه المكواة في عجينة. قد يحتوي الحديد الإسفنجي على شوائب يجب إزالتها لصنع الفولاذ.

مواد أولية لإنتاج الحديد الإسفنجي :
 

- الفحم الحجري (عوامل تحدد جودة الفحم).
- الخصائص الفيزيائية والتفاعلية ودرجة حرارة غليان الرماد.
- الخواص الكيميائية مثل الكربون الثابت ومحتوى الرماد والمواد المتطايرة .....
اليوم ، نظرًا للتقدم الذي تم إحرازه في صناعة الحديد وأيضًا زيادة استهلاك الفولاذ في العالم ، فقد حظي إنتاج واستهلاك الحديد الإسفنجي باهتمام كبير. والآن ، يعد الحديد الإسفنجي وخردة الحديد المادتين الخام المستخدمتين في مصانع الحديد.

مزايا الحديد الإسفنجي على الحديد الخردة :
 

1- استمرارية نتائج تحليل المنتج.
2- تقليل كمية النيتروجين في الحديد المصهور وإنتاج منتج عالي الجودة في النهاية.
3- تقليل تركيز العناصر الإجمالية (الكبريت والفوسفور).
4- تقليل العناصر غير الملائمة والمزعجة (النحاس ، الرصاص ، القصدير ، الزنك ، إلخ) في الحديد الزهر.
5- انخفاض استهلاك الأوكسجين والطاقة.
6- سهولة الصيانة والتخزين.
7- التقليل من مخاطر انفجار الفرن.
8- تقليل الأضرار المتعلقة بأرضية وجدران الفرن.
9- استهلاك منخفض للطاقة نتيجة لانخفاض نسبة الكربون في الحديد الإسفنجي.

عیوب خردة الحديد مقارنة بحديد الاسفنجی :
 

1) دخول المواد الإجمالية إلى الفرن.
2) احتمال حدوث انفجار بفرن.
3) الحاجة إلى استهلاك المزيد من الطاقة.
4) التقليل من جودة ونوعية سبائك الصلب.
5) التركيب الكيميائي غير المنتظم وترسب الجزيئات غير النقية.

تفضل مصانع الصلب القياسية في العالم استخدام الحديد الإسفنجي لخردة الحديد ، ولكن في العديد من البلدان حول العالم ، مثل تركيا وإيران ، لا تزال أفران صهر الخردة مستخدمة.  من حيث استهلاك الطاقة والكفاءة ، يتفوق الحديد الإسفنجي على الحديد الخردة.

شحن الحديد الاسفنج
 

عمليات التخزين والنقل والصهر في حالة استخدام الحديد الإسفنجي:
أ) سهولة وراحة تخزين ونقل وشحن الحديد الإسفنجي في الأفران الكهربائية وعدم الحاجة إلى المعدات والآلات الثقيلة مثل الرافعات واللوادر لمناولة المواد.
ب) عدم وجود تذبذب في استهلاك الكهرباء في الأفران الكهربائية.
ج) الاستخدام المستمر للحديد الإسفنجي يجعل عمليات الخبث سهلة في الأفران الكهربائية.
د) تهيئة ظروف الشحن المستمر للحديد الإسفنجي الساخن في الأفران الكهربائية ، ثم تقليل استهلاك الطاقة ووقت الذوبان.
يقلل الشحن المستمر لحدید الاسفنجی من كمية الكهرباء المستهلكة.

استهلاك الحديد الإسفنجي یسبب تحسن الاستهلاك والوقت ومستوى المخاطر والتلوث :
 

أ) إمداد جزء من الطاقة الكهربائية المطلوبة في الأفران الكهربائية بواسطة الكربون الموجود في الحديد الإسفنجي ، حيث يقلل الكربون الموجود في الحديد الإسفنجي من استهلاك الطاقة.
ب) انخفاض استهلاك الأكسجين. مع استهلاك الحديد الإسفنجي ودخول الأكسجين من أكاسيد الحدید غير احیاء فی الفرن ، يتم تقليل كمية الأكسجين المحقونة في الفرن.
ج) تقليل مخاطر التلوث حول أفران الصهر.
د) التقليل من الأضرار المقاومة للحرارة لأرضية وجدران الفرن والألواح هیدرید للماء لجدار وسقف أفران القوس الكهربائي والحث.
هـ) الحد من معدل فشل القطب الكهربائي وتآكل الجدار في فرن القوس الكهربائي (EAF).
و) كثافة الحديد الخردة (الكثافة) له مظهر أقل من الحديد الإسفنجي ، وبالتالي فإن استخدام الحديد الإسفنجي يقلل من كمية الحديد الخردة المشحون بالفرن.

طرق الحماية من الحديد الإسفنجي :
 

يعد الحديد الإسفنجي (DRI) اليوم من أهم مصادر الحديد في صناعة الصلب ، ونتيجة لخصائص هذا المنتج مثل المسامية العالية وامتصاص الرطوبة والأكسجين ، وظروف الاشتعال العالية ، والمتانة الميكانيكية ، ومقاومة التآكل يتسبب في مشاكل في التخزين والنقل ، وبالتالي يتطلب إجراءات أمان أكثر دقة لحمايته.

عمليات الحد من أكسدة الحديد الإسفنجي :
 

- الحماية في الصومعة بالغاز المحايد.
- الحماية بواسطة سيليكات الصوديوم.
- الحماية الطبيعية في المستودعات المغطاة.
- الحماية عن طريق تكوين طبقة طلاء من الجير والفحم الحجري.
عملية حفظ الحديد الإسفنجي في صومعة هو تخميله(Passive).

التخميل(Passive): تتكون طبقة أكسيد على سطح حديد الاسفنجی مما يمنعه من التأكسد تمامًا. تعمل هذه الظروف بشكل جيد إذا لم يكن هناك إعادة توطين. نظرًا لأن الإزاحة وخلق التآكل يتسببان في فصل طبقة الأكسيد ، فإن زيادة نعومة الإنتاج و انخفاض درجة المعدن. (DRI) 
في طرق الحماية بسيليكات الصوديوم والطلاء بالجير ، يتم تكوين طبقة واقية على الحديد الإسفنجي ، مما يؤدي إلى تقليل تفاعلاته الكيميائية. وتجدر الإشارة إلى أنه في هذه الطرق ، إذا تم تحريك حديد الاسفنجی ، فمن الممكن أن تنفصل الطبقة الواقية عن سطح DRI وتتلامس مع الهواء وتحدث الأكسدة.
يشار إلى أن استخدام سيليكات الصوديوم والجير يزيد من التكاليف الاقتصادية.

ما هو فحم حجري؟
 

فحم حجري هو نفس الحديد الاسفنجی (DRI) والفرق الوحيد هو أنه يتشكل بشكل مضغوط أثناء الإنتاج.
أنواع القوالب بناءً على نوع ودرجة حرارة عملية الإنتاج:
1) فحم حجری إسفنجي الساخن
2) فحم حجري إسفنجي ناعم
3) فحم حجري إسفنجي بارد
أكبر منتجي الحديد الإسفنجي في العالم هما إيران والهند.
شركة فولاد مبارکه اصفهان هي أكبر منتج في العالم.

يعتبر قولبة الفحم الحجری الطريقة الأكثر فعالية لتقليل أكسدة حديد الاسفنجی أثناء التخزين والنقل. إن أهم سبب لتوسيع صناعة قولبة الحديد الإسفنجي هو إنتاج منتجات ذات جودة مرغوبة وإمكانيات تخزين ونقل سهلة. يقلل ضغط القوالب المسامية (الفصل) ومساحة السطح ويزيد من كثافة الحديد الاسفنجی ومقاومته للتآكل.

فحم حجری الحديد الاسفنجی الساخن (HBI) المستخدمة في صناعة الصلب العالمية (منذ السبعينيات)
فحم حجری الحديد والكربون البارد (CBIC) خلق في السنوات الأخيرة من قبل خبراء إيرانيين.
كان تجهيز وحدة الاختزال المباشر بمنتج حديد الاسفنجی البارد بنظام قولبة ساخن محفوفًا بالمشاكل. في هذا الوقت ، أصبحت أهمية ظهور تقنية قولبة الحديد الإسفنجي على البارد واضحة لأنها تتمتع بمزايا أكثر من قولبة الحديد الإسفنجي الساخن ، كما أن محتواها من الكربون أعلى وتكاليف إنتاجها أقل.
لذلك ، باستخدام هذه التكنولوجيا ، تمت عملية تخزين ونقل الحديد الإسفنجي إلى وحدات تصنيع الصلب بشكل أفضل ونمت صادرات الحديد الإسفنجي بشكل كبير.