تفاوت گندله و آهن اسفنجی را میدانید؟ این دو ماده اولیه حیاتی در فرآیند تولید فولاد، نقش مهمی در صنعت فولادسازی ایفا می‌کنند. با این حال، تمایز اساسی در روش تولید، ترکیب شیمیایی و کاربردهای آنها وجود دارد. این دو ماده در ساختار و خواص خود تفاوت های اساسی دارند.
گندله آهن به شکل دانه‌های سیاه و نامنظم است که معمولاً به صورت گروه‌های خوراکی به کوره‌ها اضافه می‌شود. این دانه‌ها شامل سنگ آهن، کک، مرغوبه و ممکن است دیگر مواد مانند آهن اسفنجی را نیز شامل شود. در حالی که آهن اسفنجی به شکل جامد شبیه به اسفنج با ساختاری پوشیده از مواد مذاب بوده و دارای آهن خالص است.
آهن اسفنجی به شکل بلوک‌های سخت در طول فرآیند تولید آهن و فولاد به وجود می‌آید و به عنوان منبع غنی از آهن و مواد معدنی دیگر در تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. در کل، گندله به عنوان ماده خوراکی اصلی و مخلوطی از مواد مختلف عمل می‌کند، در حالی که آهن اسفنجی نمایانگر آهن خالص با ساختار مشخصی است.
در این مقاله ی آهن آکس، به بررسی دقیق تفاوت گندله و آهن اسفنجی می‌پردازیم و نقش آنها را در زنجیره تولید فولاد روشن می‌کنیم.
تمایز گندله و آهن اسفنجی چیست؟
گندله‌ها گلوله‌های کوچک و کروی شکلی هستند که از سنگ آهن تغلیظ شده و مواد افزودنی دیگر تشکیل می‌شوند. این گلوله‌ها پس از تولید، تحت حرارت بالا قرار می‌گیرند تا استحکام و مقاومت لازم را برای حمل و نقل و استفاده در کوره‌های بلند به دست آورند. گندله‌ها به دلیل اندازه و شکل یکنواخت، امکان شارژ آسان و کارآمد کوره بلند را فراهم می‌کنند و به بهبود بهره‌وری فرآیند تولید فولاد کمک می‌کنند.
آهن اسفنجی، محصول فرآیند احیای مستقیم سنگ آهن است. در این فرآیند، سنگ آهن بدون ذوب شدن، در دمای بالا با گازهای احیا کننده مانند هیدروژن و مونوکسید کربن واکنش می‌دهد و اکسیژن آن حذف می‌شود. نتیجه این فرآیند، ماده‌ای متخلخل و اسفنجی شکل است که به اهن اسفنجی معروف است. آهن اسفنجی به دلیل خلوص بالا و کم بودن عناصر ناخالصی، ماده اولیه مناسبی برای تولید فولادهای با کیفیت بالا محسوب می‌شود.
گندله چیست؟
گندله (به انگلیسی: pellet iron ore) یک ماده اولیه کروی در فرآیند تولید آهن و فولاد است که از آهن و مواد افزودنی دیگر ساخته می‌شود و برای تولید فولاد به روش‌های کوره بلند و احیای مستقیم استفاده می‌شود.
مواد ترکیبی گندله مورد استفاده در روش احیای مستقیم از عیار بالاتری برخوردار بوده و ناخالصی آن کمتر است.
در حالی که گندله‌های مورد استفاده در کوره بلند ابعاد بزرگ‌تری دارد و استحکام آن بیشتر است. اندازه گلوله‌های گندله‌های آهن معمولاً بین 6 تا 16 میلی‌متر است و اندازه دانه‌بندی آنها نیز در محدوده صفر تا 100 میکرون قرار دارد.
آهن اسفنجی چیست؟
آهن اسفنجی یا آهن احیای مستقیم (به انگلیسی: Direct Reduced Iron)، یک نوع فولاد متخلخل با استحکام بسیار بالاست که در فرآیند تولید فولاد به وجود می‌آید. این ماده، جزء اصلی شارژ کوره‌های فولادسازی محسوب می‌شود. ساختار متخلخل آهن اسفنجی باعث افزایش سطح ویژه آهن می‌شود و در صورت سوختن در کوره، به آسانی گرمای زیادی تولید می‌کند. استفاده از آهن اسفنجی مزایای متعددی از جمله کاهش مصرف انرژی، کاهش آلاینده‌ها و کاهش هزینه‌های تولید را فراهم می‌کند. به همین دلیل، اهن اسفنجی به عنوان یک ماده حیاتی و مؤثر در صنعت فولادسازی شناخته می‌شود.
تفاوت گندله و آهن اسفنجی در روش تولید:
- گندله: تولید گندله شامل چندین مرحله است، از جمله خرد کردن و آسیاب کردن سنگ آهن، تغلیظ، افزودن مواد چسبنده، گلوله سازی و پخت. این فرآیند نیازمند تجهیزات و انرژی قابل توجهی است.
- آهن اسفنجی: اهن اسفنجی از طریق فرآیند احیای مستقیم تولید می‌شود که در آن سنگ آهن در حالت جامد با گازهای احیا کننده واکنش می‌دهد. این فرآیند در مقایسه با تولید گندله، انرژی کمتری مصرف می‌کند و به زیرساخت‌های کمتری نیاز دارد.
تفاوت گندله و آهن اسفنجی در ترکیب شیمیایی:
- گندله: گندله‌ها معمولاً حاوی مقادیر بیشتری از عناصر ناخالصی مانند سیلیس، آلومینا و گوگرد هستند که می‌توانند بر کیفیت فولاد نهایی تأثیر بگذارند.
- آهن اسفنجی: اهن اسفنجی به دلیل فرآیند احیای مستقیم، دارای خلوص بالاتری است و عناصر ناخالصی کمتری دارد. این امر آن را به یک ماده اولیه مطلوب برای تولید فولادهای ویژه و با کیفیت بالا تبدیل می‌کند.
کاربردها:
- گندله: گندله‌ها عمدتاً به عنوان ماده اولیه در کوره‌های بلند برای تولید فولاد خام استفاده می‌شوند. آنها همچنین می‌توانند در کوره‌های قوس الکتریکی به عنوان بخشی از شارژ فلزی استفاده شوند.
- آهن اسفنجی: اهن اسفنجی به دلیل خلوص بالا و قابلیت ذوب آسان، در کوره‌های قوس الکتریکی برای تولید فولادهای با کیفیت بالا و فولادهای آلیاژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، آهن اسفنجی می‌تواند به عنوان جایگزین ضایعات فلزی در فرآیند تولید فولاد استفاده شود.
جدول تفاوت گندله و آهن اسفنجی:
| ویژگی | گندله | آهن اسفنجی |
| ساختار | گندله به صورت مواد دانه‌ای با ساختار نا منظم و غیرهمگن به شکل گرد و اندازه ای بین 5 تا 30 میلی متر است که شامل مواد مختلفی مانند سنگ آهن، کک، و مرغوبه است. | آهن اسفنجی دارای ساختار متخلخل با استحکام بالا به اندازه ای بین 5 تا 50 میلی متر است که به شکل بلوک‌های جامد شبیه به اسفنج می‌باشد. |
| خواص فیزیکی | گندله نسبت به آهن اسفنجی خوراکی‌تر و کمتر فشرده است. همچنین، ناخالصی‌های معدنی مختلف در گندله ممکن است مقدار زیادی از آن را تشکیل دهند. | آهن اسفنجی به دلیل ساختار متخلخل خود دارای چگالی کمتری نسبت به گندله است. همچنین، آهن اسفنجی دارای استحکام بالاتر و قابلیت انعطاف بیشتری نسبت به گندله است. |
| کاربرد | گندله عمدتاً به عنوان ماده اولیه در فرآیند تولید فولاد استفاده می‌شود. | آهن اسفنجی به عنوان ماده اصلی در فرآیند تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. |
| فرآیند تولید | گندله از خرد شدن و پودر شدن مواد معدنی مانند سنگ آهن از طریق فرآیند ذوب و تبدیل سنگ آهن به دماهای بالا تولید می‌شود. | آهن اسفنجی از طریق فرآیند احیای مستقیم، به صورت متخلخل از گندله تولید می‌شود. |
| عیار آهن | گندله ها دارای درصد آهنی بین 65 تا 70 درصد هستند | آهن اسفنجی دارای درصد آهنی بین 90 تا 95 درصد است. |
تفاوت گندله و آهن اسفنجی در قیمت
قیمت آهن اسفنجی و قیمت گندله آهن به عواملی مثل قیمت آهن در بازار جهانی، نرخ تورم، تعداد آهنی که تولید و به بازار عرضه می‌شود و تقاضا برای آهن و فولاد، و دیگر مواردی که با اقتصاد و صنعت مرتبط هستند، بستگی دارد. اما معمولاً آهن اسفنجی به دلیل هزینه بیشتری که برای تولید آن صرف می‌شود (بخصوص به دلیل استفاده از مواد کربنی مثل زغال‌سنگ)، قیمت بیشتری نسبت به گندله دارد.
گندله که معمولاً پسماند فرآیند فولادسازی است، هزینه تولید کمتری دارد و بنابراین معمولاً با قیمت پایین‌تری در بازار به فروش می‌رسد. به طور کلی، قیمت آهن اسفنجی معمولاً بیشتر از گندله است، اما قیمت هر کدام از این مواد به عوامل مختلفی که در بازار تأثیر می‌گذارند، مانند عرضه و تقاضا و شرایط اقتصادی بستگی دارد.
ضریب تبدیل گندله به آهن اسفنجی
اگرچه گندله و آهن اسفنجی دو ماده اولیه متفاوت هستند، اما می‌توان گندله را از طریق فرآیند احیای مستقیم به آهن اسفنجی تبدیل کرد. این فرآیند به عنوان یک راه حل برای کاهش مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در صنعت فولاد مورد توجه قرار گرفته است.
ضریب تبدیل گندله به آهن اسفنجی به عواملی مانند کیفیت گندله، شرایط فرآیند احیا و نوع تکنولوژی مورد استفاده بستگی دارد. به طور کلی، برای تولید یک تن آهن اسفنجی، حدود 1.1 تا 1.2 تن گندله نیاز است.
مزایا و معایب گندله و اهن اسفنجی
هر یک از این مواد اولیه، مزایا و معایب خاص خود را دارند که انتخاب آنها را برای کاربردهای مختلف تحت تأثیر قرار می‌دهد:
مزایای استفاده از آهن اسفنجی
استفاده از آهن اسفنجی در صنایع فولادسازی دارای مزایای متعددی است، از جمله:
- آهن اسفنجی دارای ساختار متخلخل است که به آن امکان می‌دهد استحکام بالایی داشته باشد.
- فرآیند تولید آهن اسفنجی از طریق احیای مستقیم صورت می‌گیرد که می‌تواند به کاهش مصرف انرژی در مقایسه با روش‌های سنتی تولید آهن کمک کند.
- استفاده از آهن اسفنجی می‌تواند به کاهش آلاینده های محیطی مانند اکسیدهای گازهای گلخانه‌ای کمک کند.
- با توجه به اینکه آهن اسفنجی معمولاً به صورت متخلخل و با استفاده از مواد کمتری نسبت به فولاد معمولی تولید می‌شود، ممکن است هزینه‌های تولید آن کمتر باشد.
- آهن‌های اسفنجی از عیار بسیار بیشتری نسبت به دیگر محصولات آهنی برخوردار هستند.
- می‌توان آهن اسفنجی را به آهن بریکت شده گرم (HBI) تبدیل کرد، که حمل و نقل آن نسبت به آگلومرا ( مواد استفاده شده در کوره بلند) آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر است.
- آهن اسفنجی بهترین جایگزین برای ضایعات است.
معایب آهن اسفنجی:
- حساسیت به اکسیداسیون: اهن اسفنجی به دلیل تخلخل بالا، حساس به اکسیداسیون است و نیاز به نگهداری و حمل و نقل دقیق دارد.
- هزینه تولید بالاتر: اگرچه تولید آهن اسفنجی انرژی کمتری مصرف می‌کند، اما هزینه تولید آن به دلیل نیاز به گازهای احیا کننده و تکنولوژی پیشرفته‌تر، ممکن است بالاتر باشد.
مزایای استفاده از گندله
استفاده از گندله در صنایع فولادسازی نیز دارای مزایای متعددی است، از جمله:
- گندله معمولاً از پسماند فرآیند فولاد سازی و ذوب سنگ آهن استخراج می‌شود، بنابراین استفاده از آن به بازیافت مواد و کاهش پسماندها کمک می‌کند که محیط زیست را حفظ می‌کند.
- استفاده از گندله به عنوان ماده اولیه در تولید فولاد، کاهش هدررفت مواد و افزایش بهره‌وری در فرآیند تولید را فراهم می‌کند.
- گندله معمولاً با هزینه کمتری نسبت به مواد اولیه دیگر مانند سنگ آهن، تولید می‌شود، بنابراین استفاده از آن می‌تواند به کاهش هزینه‌های تولید کمک کند.
- تجزیه و تحلیل شیمیایی یکنواخت است زیرا در طول فرآیند بهره‌وری کنترل می‌شود. مقدار آهن از 63% تا 68% بسته به میزان آهن ریزدانه ها متغیر است. عدم وجود LOI (از دست دادن هنگام احتراق) یکی دیگر از مزایای گندله ها است.
- استفاده از گندله به عنوان یک منبع اقتصادی مهم می‌تواند به ایجاد اشتغال، توسعه مناطق معدنی و اقتصادی، و رشد صنعت فولادسازی کمک کند.
- گندله می‌تواند به عنوان ماده اولیه در تولید انواع محصولات فولادی و غیره استفاده شود، از جمله تولید مواد ساختمانی، خودروها، لوازم خانگی و صنایع دیگر.
- شکل کروی و منافذ باز گلوله ها نفوذ پذیری بهتر و یکنواختی را ایجاد می‌کند و در نتیجه عملکرد کوره نرم‌تر می‌شود. سایز گلوله ها معمولاً در محدوده 8 تا 20 میلی متر است.
- گندله ها به دلیل دارا بودن تخلخل یکنواخت و بالا (25 تا 30 درصد) قابلیت نفوذ پذیری خوبی دارند. معمولا گندله ها به طور قابل توجهی سریعتر از زینتر و همچنین توده های سنگ آهن کاهش می‌یابد. تخلخل بالا همچنین به متالیزاسیون بهتر در تولید DRI کمک می‌کند.
معایب گندله:
- وجود عناصر ناخالصی: گندله‌ها معمولاً حاوی مقادیر بیشتری از عناصر ناخالصی هستند که می‌توانند بر کیفیت فولاد نهایی تأثیر بگذارند.
- مصرف انرژی بالا در تولید: فرآیند تولید گندله نیازمند انرژی قابل توجهی است و می‌تواند منجر به انتشار گازهای گلخانه‌ای شود.
تولید آهن اسفنجی در ایران
تولید و استفاده از آهن اسفنجی از سال 89 در ایران شروع شد. در حال حاضر ایران قادر بوده تولید این ماده را به 25 میلیون تن برساند. جالب است بدانید کشور ما هم اکنون از بزرگترین تولید کنندگان آهن اسفنجی در کنار کشور هندوستان به شمار می‌رود که نشان از تلاش بی وقفه واحدهای کوچک و بزرگ صنعتی کشور می‌باشد.
تولید گندله آهن در ایران
ایران یکی از بزرگترین تولیدکنندگان گندله در جهان است، این صنعت نقش مهم و استراتژیکی در فولاد ایران دارد. تولید گندله سنگ آهن کارخانه های فولاد داخلی در چهار ماهه نخست سال مالی جاری (21 مارس تا 22 ژوئیه) به 12.78 میلیون تن رسید که نسبت به مدت مشابه سال گذشته 7 درصد افزایش را نشان می‌دهد که حدود 4 درصد از تولید جهانی را تشکیل می دهد.برای تولید گندله ابتدا سنگ آهن را با خرد کردن و کوبیدن به قطعات کوچک تبدیل می‌کنند و سپس مواد زائد آن را جدا می‌کنند. بعد از جداسازی مواد زائد برای رسیدن به یکنواختی در ترکیبات گندله مرحله‌ی مخلوط کردن را انجام می‌دهند. زمانی که مرحله مخلوط کردن انجام شد، مواد به همراه جرم‌های چسبنده وارد دستگاه های گندله سازی می‌شوند تا گندله آهن تولید شود. همچنین برای آشنایی بیشتر با کنسانتره آهن می‌توانید مقاله کنسانتره آهن و تفاوت گندله و آهن اسفنجی و کنسانتره را مطالعه نمایید.
آهن اسفنجی اردکان: نمونه‌ای از تولید موفق
مجتمع فولاد اردکان، به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی در ایران، نقش مهمی در تأمین نیاز صنایع فولادسازی کشور ایفا می‌کند. این مجتمع با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های پیشرفته احیای مستقیم، قادر به تولید آهن اسفنجی با کیفیت بالا و کمترین میزان عناصر ناخالصی است. آهن اسفنجی اردکان به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، مورد توجه بسیاری از کارخانه‌های فولادسازی قرار گرفته و به عنوان یک ماده اولیه مطلوب برای تولید فولادهای با کیفیت بالا شناخته می‌شود.
گندله آهن کارخانه اردکان: تأمین نیازهای داخلی
کارخانه گندله‌سازی اردکان، با ظرفیت تولید سالانه بیش از 5 میلیون تن، یکی از تأمین‌کنندگان اصلی گندله برای صنایع فولادسازی کشور است. این کارخانه با استفاده از تکنولوژی‌های مدرن و بهره‌گیری از سنگ آهن با عیار بالا، گندله‌هایی با کیفیت و خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب تولید می‌کند. گندله آهن کارخانه اردکان به دلیل کیفیت بالا و قیمت رقابتی، مورد استقبال بسیاری از کارخانه‌های فولادسازی قرار گرفته و به عنوان یک منبع قابل اعتماد برای تأمین نیازهای داخلی شناخته می‌شود.
نتیجه‌گیری
گندله و آهن اسفنجی هر دو مواد اولیه مهمی در صنعت فولاد هستند، اما تفاوت های اساسی در روش تولید، ترکیب شیمیایی و کاربردهای آنها وجود دارد. انتخاب بین گندله و آهن اسفنجی به عوامل مختلفی مانند دسترسی به مواد اولیه، تکنولوژی موجود، الزامات کیفیت فولاد و ملاحظات زیست‌محیطی بستگی دارد. با پیشرفت تکنولوژی و افزایش توجه به مسائل زیست‌محیطی، انتظار می‌رود استفاده از آهن اسفنجی به عنوان یک جایگزین پایدار برای گندله در تولید فولاد افزایش یابد.
