مقایسه عملکرد گندله و کلوخه در تولید آهن اسفنجی: گرم راهکارهای صنعتی برای دستیابی به متالیزاسیون بالا و حداقل سازی هزینه های زنجیره فولاد

تولید آهن اسفنجی گرم (HDRI) به عنوان یکی از خوراک های کلیدی در کوره های قوس الکتریکی مدرن نقش تعیین کننده ای در بهبود بهره وری انرژی، کاهش مصرف ویژه برق و افزایش کیفیت فولاد دارد. انتخاب نوع خوراک گندله با درجه احیای مستقیم (DR-grade) در مقابل کلوخه سنگ آهن (lump ore) تاثیر مستقیمی بر متالیزاسیون نهایی، تولید فاین و گردوغبار، تمایل به چسبندگی (sticking/accretion)، بهره وری کوره و مصرف انرژی ویژه در فرآیندهای احیای مستقیم گازی (HYL/Energiron و مشابه) دارد. گندله های DR-grade به دلیل یکنواختی اندازه (۱۶۹ میلیمتر)، تخلخل کنترل شده، مقاومت مکانیکی بالا (CCS index مطلوب)، محتوای پایین (کل Fe ۶۷-۶۵٪ و gangue SiO۲ و Al۲O۳ کمتر از ۵٪) معمولا متالیزاسیون بالاتری (۹۳-۹۶ و تا ۹۷ در برخی موارد HYL) ارائه می دهند. این خوراک تولید فاین کمتر، گردوغبار پایین تر و چسبندگی کمتری ایجاد می کند که منجر به پایداری عملیاتی بیشتر، عمر بالاتر نسوزها و کاهش مصرف گاز احیایی (حدود ۲/۳-۲/۶ Gcal) DRI می شود. با این حال، قیمت بالاتر و محدودیت عرضه جهانی گندله DR-grade هزینه زنجیره را افزایش می دهد. در مقابل کلوخه سنگ آهن مناسب DR (معمولا هماتیت با ۶۵-۶۴٪ Fe و اندازه ۶-۳۱ میلیمتر) انعطاف پذیری بیشتری در ترکیب خوراک فراهم می کند و اغلب ارزان تر است، اما به دلیل ناهمگنی اندازه، تولید فاین و گردوغبار بالاتر، خطر بیشتر accretion و متالیزاسیون کمی پایین تر (۹۰-۹۴) بهره وری کوره و کیفیت محصول را کاهش می دهد. مطالعات صنعتی نشان می دهد که استفاده ترکیبی مثلا ۷۰-۸۰٪ گندله + ۲۰-۳۰٪ کلوخه با کیفیت بالا می تواند تعادلی اقتصادی-عملکردی ایجاد کند. این مقاله مروری با بررسی داده های عملیاتی کارخانه ها، گزارش های MIDREX، Energiron، مقالات علمی اخیر و تجربیات صنعتی به ویژه در خاورمیانه و ایران، راهکارهایی نظیر بهینه سازی نسبت خوراک، بهبود کیفیت گندله، کاهش gangue، پوشش ضد چسبندگی، انتخاب کلوخه با porosity و reducibility بالا، پیش گرمایش شارژ و تنظیم دقیق پارامترهای فرآیند (دما، توزیع گاز، زمان اقامت) را برای دستیابی به متالیزاسیون ۹۴-۹۵٪ و حداقل سازی هزینه تمام شده زنجیره فولاد از معدن تا فولاد خام پیشنهاد می دهد.

کلیدواژه ها:

آهن اسفنجی ، گرم ، گندله DR-grade ، کلوخه سنگ ، آهن ، متالیزاسیون ، احیای مستقیم ، MIDREX