آهن و فولاد

وضعيت جهاني مواد اوليه براي توليد آهن و فولاد

انتخاب شيوه هاي توليد آهن و فولاد به روش كوره قوس الكتريكي و غيره مي تواند به نوع كميت ذخاير مواد اوليه در دسترس و عيار آنها بستگي داشته باشد . همچنين انتخاب فرايندهاي احياي مستقيم در كوره هاي تنوره دار ،‌كوره ها ي دوار،‌بسترهاي سيال و غيره نيز به نوع سنگ آهن و عيار آهن در دسترس بستگي دارد،‌زيرا در روشهاي احياي مستقيم سنگ آهن و نيز نوع و كيفيت مواد اوليه مي تواند در كيفيت آهن اسفنجي، چدن و فولاد توليدي و در نتيجه مصرف انرژي، مواد ،‌استهلاك كوره ها و بازده آنها در فرايند توليد آهن و فولاد تأثير داشته باشد.

تركيب گاز خروجي نيز خود متأثر از نوع سنگ آهن و بازده گاز احياكننده بوده و مي تواند در فرايند توليد گاز در برخي از روشها در طول كاتاليزورهاي مصرفي مؤثر باشد.

ماده اوليه براي ساخت و توليد گندله

براي گندله سازي سنگهاي آهن خرد و آسيا شده با دانه بندي بين صفر و صد ميكرون در سطح جهان به عنوان خوراك گندله[1] عرضه مي گردد. اين ماده اوليه در صورت آسياكردن تكميلي در مدتي كوتاه براي واحدهاي احياي مستقيم مانند مجتمع هاي فولاد اهواز و مباركه كه مجهز به تجهيزات گندله سازي هستند، باري مناسب بشمار مي آيند. در برخي از فرايندهاي احياي مستقيم از گندله خام [2] و خام سخت شده نيز استفاده مي شود.

ماده اوليه براي ساخت و توليد كلوخه

سنگهاي آهن تجاري با دانه بندي زير 10 ميليمتر (معمولا 6 ميليمتر) براي كاربرد در كوره بلند و واحدهاي احياي مستقيم در سطح جهاني به عنوان خوراك كلوخه [3] عرضه مي گردد. اين مواد براي استفاده در كوره بلند مستقيماً به بار اوليه دستگاه كلوخه سازي اضافه مي شود و براي استفاده در روشهاي احياي مستقيم مي‌تواند بعد از آسيا شدن مجدد به مواد بار اوليه گندله نيز اضافه گردد.

در مجتمع هاي احياي مستقيم مجهز به واحدهاي گندله سازي خوراك كلوخه براي گندله سازي نيز مناسب است بخصوص كه حمل و نقل اين ماده نسبت به خوراك گندله سهلتر و تلفات نسبي آن در حمل و نقل كمتر است،‌مضافاً به اينكه تجهيزات ويژه اي براي حمل و نقل لازم ندارد.

گندله طبيعي

سنگهاي آهن با ابعادي حدود 6 تا 7 ميليمتر نيز در بازارهاي بين المللي عرضه مي گردد . اگر دانه بندي سنگهاي 15 ميليمتر باشد به عنوان گندله طبيعي عرضه مي شود. اين ماده پيش از مصرف سرند شده و پس از حذف نرمة آنها مي تواند در كوره هاي احياي مستقيم مورد استفاده قرار گيرد.

به علت سطوح خاص اين سنگها بويژه گوشه هاي تيز دانه هاي آن ونيز سختي پايينتر آن نسبت به گندله هاي پخته ، در كوره نرمه بيشتري توليد مي كند. گندله هاي طبيعي را نيز مي توان پس از خرد و آسيا كردن به بار اوليه كلوخه سازي اضافه كرد.

4ـ1ـ مرغوبيت جهاني سنگ آهن براي احياي مستقيم

همانطور كه پيش از اين اشاره شد ،‌در انتخاب سنگهاي آهن براي فرايندهاي احياي مستقيم توجه به آناليز شيميايي در اولويت قرار دارد. كيفيت سنگهاي آهن از نظر ناخالصي ها در طيف وسيعي قرار دارند. سنگهاي آهن با عيار بالا و با تركيبات بازي در اولويت قرار دارند.

4ـ2ـ وضعيت جهاني آهن قراضه

در اغلب روشهاي احياي مستقيم مانند روشهاي ميدركس، پوروفر، اج ـ واي ـ ال و قائم به علت ويژگي آهن اسفنجي توليدي، ذوب آن جهت پالايش به تنهايي مقدور نيست، لذا بايد يا دربار كوره بلند و يا در كنورتور و يا در حوضچه مذابي از آهن قراضه در كوره قوس و يا به بار مذاب كوره القايي اضافه شود.

با توجه به افزايش ريخته گريهاي مداوم و كاهش ضايعات آنها نسبت به ريخته گريهاي غير مداوم و افزايش توليد فولاد در كوره هاي قوس الكتريكي و افزايش نسبي مصرف آهن قراضه در آنها، ميزان قراضه برگشتي بمرور كاهش مي يابد.

مضافاً به اينكه وجود ناخالصيهاي غير مجاز و تنوع قراضه ها شرايط كار با آنها را بمرور مشكلتر مي سازد . كمبود آهن قراضه براي كنورتور مي تواند بوسيله آهن اسفنجي جبران گردد زيرا هم تركيب آهن اسفنجي يكنواختر و هم درجه فلزي آهن بالاتر است و لذا آهن اسفنجي براي كاربرد به جاي آهن قراضه ، مجاز و مطلوب مي باشد.

با توجه به اينكه توليد يك تن فولاد خام در روش سنتي حدود 58/2 تن سنگ آهن ، سنگ آهك و كك لازم دارد،‌حال آنكه همين مقدار فولاد خام را با حدود يك تن قراضه با مقدار محدودي مواد آلياژي مي توان توليد كرد، ارجهيت توليد فولاد از آهن قراضه نسبت به توليد آن از مواد اوليه معدني مشخص مي شود.

ميانگين مصرف آهن قراضه براي توليد 723 ميليون تن فولاد خام طي دهه 1990 ميلادي بالغ بر 9/327 ميليون تن بوده است (‌رديف 2 جدول 5ـ1) ،‌يعني حدود 50 درصد فولاد خام توليدي، از طريق مصارف آهن قراضه توليد شده است، لذا هرچه مواد اوليه كمتري براي توليد فولاد مورد نياز باشد، متناسباً استخراج حمل و نقل، فرآوري مواد كمتر و در نتيجه مواد آلوده كننده كمتري به محيط زيست وارد خواهد شد.

علاوه بر صرفه جوييهاي فوق،‌تأمين انرژي براي كلوخه سازي ،‌گندله سازي ،‌كك سازي و غيره را نبايد از نظر دور داشت. مجموع صادرات و واردات آهن قراضه 10 كشور در دهة 1990 ميلادي در جدول 6 آمده است. از داده هاي اين جدول و مقايسه آن با ارقام جدول 1ـ5 مي توان دريافت كه در دهه 1990 ميلادي :

ـ مجموع صادرات و واردات آهن قراضه اين كشورها ( ستون 12 ، جدول 1ـ6) ،‌از صادرات و واردات جهاني آهن قراضه (‌رديف 3 و 1ـ5) كمتر است. اختلاف اين دو صادرات و واردات آهن قراضه ساير كشورها مي‌باشد.

ـ آمريكا بين كشورهاي صادر كننده آهن قراضه، بيشترين سهم را دارد و پس از آن كشورهاي اروپايي و بالاخره شوروي سابق عمده ترين صادر كننده در بلوك شرق بوده اند.

ـ در بين كشورهاي وارد كننده آهن قراضه ،‌ايتاليا و اسپانيا عمده ترين واردكنندگان آهن قراضه بوده اند و كشورهاي تركيه،‌كره جنوبي ،‌هندوستان و تايوان در مقامهاي بعدي قرار دارند و ميزان واردات آنها بمرور افزايش يافته است.

ـ‌با توجه به روند صعودي توليد فولاد خام در كشورهاي رو به رشد (رديفهاي 1 و 2 جدول 1ـ5) و برخورداري از ريخته گريهاي مداوم و توليد نسبي قراضه كمتر، كمبود آهن قراضه اين كشورها آنها همه ساله افزايش يافته است به طوري كه ميزان واردات آهن قراضه اين گروه كشورها از 647/4 ميليون تن در سال 1981 ميلادي به 372/10 ميليون تن در سال 1990 افزايش يافته است (رديفهاي 2 تا 4 جدول 1ـ5) . در اين گروه كشورها در سال 1990 ميلادي 254/14 ميليون تن آهن اسفنجي توليد و بجاي آهن قراضه مصرف شده است.

سنگ آهن و مشخصات آن

سنگ آهن مهمترين ماده اوليه براي توليد آهن و فولاد مي باشد. به طور كلي قسمت عمده سنگ آهن در روش سنتي توليد آهن و فولاد (كوره بلند / كنورتور) و فقط قسمت جزئي از آن در ساير روشها بخصوص احياي مستقيم مصرف مي شود ،‌به طوري كه از كل مقدار سنگ آهن كه در جهان مورد استخراج قرار مي‌گيرد، كمتر از 10 درصد آن به منظور كاربرد در روش احياي مستقيم و بيش از 90 درصد آن در كوره بلند مصرف مي گردد.

مشخصات لازم براي سنگ آهن با توجه به نوع مصرف و منطقه توليد و تهيه، متفاوت مي باشد. مثلاً سنگ آهني كه بخوبي در روش سنتي قابليت كاربرد دارد ممكن است به هيچ وجه قابل مصرف در روش هاي احياي مستقيم نباشد و يا مشخصات لازم براي مصرف خاك سرخ در رنگ سازي كاملاً متفاوت از مصارف متارلوژي آن است. بدين ترتيب ملاحظه مي شود كه نه تنها مشخصات لازم براي سنگ آهن در مصارف مختلف و همچنين نقاط مختلف يكسان نيست حتي در مورد هر كوره بلند و يا روش احياي مستقيم بايد مشخصات سنگ آهن با نوع كوره ، ظرفيت ، ارتفاع آن و غيره مطابقت داشته باشد. در جدول 2ـ1 مواد اصلي لازم براي توليد يك تن فولاد را نشان مي دهد.

جدول 2ـ1 مواد اوليه اصلي لازم هر تن فولاد

 مشخصات هريك از مواد اوليه جدول 2ـ1 به نوع روش و عوامل بستگي دارد كه در اين بخش فقط مشخصات مربوط به سنگ آهن مورد بررسي قرار خواهد گرفت.

كاربرد سنگ آهن براي توليد آهن و فولاد به طور معمول به يكي از اشكال زير صورت مي گيرد:

سنگ آهن دانه بندي شده

سنگ آهن دانه بندي شده امروزه كمتر مورد مصرف مي باشد. علت اين امر را در خاصيت احياپذيري كم آن، مي توان توجيه كرد. در هر حال براي مصرف سنگ آهن به صورت مستقيم در تهيه آهن بايد ابعاد آن كاملاً مشخص باشد.

سنگ آهن بصورت كلوخه

كلوخه متداولترين روش كاربرد سنگ آهن مي باشد. همه ساله حدود 700 ميليون تن كلوخه توليد و در صنايع توليد آهن و فولاد مصرف مي شود.

سنگ آهن به صورت گندله

توليد گندله در حال حاضر حدود 300 ميليون تن در سال مي باشد كه بيش از 80 درصد آن در كوره بلند و بقيه در احياي مستقيم مصرف مي شود. بديهي است مشخصات گندله براي مصرف در هريك از روشها متفاوت مي باشد.

طرز تشكيل سنگهاي معندي آهن در طبيعت

به طور كلي مي توان گفت كه چگونگي تشكيل سنگهاي معدني آهن و خواص كاني هاي متشكله آن از نظر فيزيكي و شيميايي (‌پرعيار كردن ،‌كلوخه كردن و غيره) بستگي به تشكيل و تغييرات آنها در دورانهاي زمين شناسي دارد. لذا چگونگي تشكيل سنگ آهن در طبيعت بسيار مهم مي باشد. تشكيل كانسارهاي آهن به صورتهاي مختلف انجام گرفته و از نظر زمين شناسي به چهاردسته تقسيم شده اند كه عبارتند از :

ـ كانسارهاي رسوبي

ـ كانسارهاي آتشفشاني يا هيدروترمال،

ـ كانسارهايي كه از پرعيار شدن آهن محتواي آنها ناشي از حلاليت و خروج ناخالصي هاي موجود در سنگ بوجود آمده اند.

ـ كانسارهايي كه منشاء سولفوري داشته و در اثر تغييرات فيزيكي و شيميايي آنها، تبديل به كانسارهاي آهني شده اند . كه به طور مختصر به شرح هريك از آنها پرداخته .

الف ـ كانسارهاي رسوبي

اين كانسارها منشاء رسوبي دارند و معمولا به صورت لايه اي هستند. عيار آهن آنها بستگي به رسوب هم زمان كاني آهن دار با ساير ناخالصي ها دارد و معمولا همراه با كاني هاي رسي و سيليسي مي باشد. مشخصه عمومي سنگهاي رسوبي ، تراكم و سختي نسبتا زياد آنهاست. مهمترين اين كانسارها عبارتند از :

1ـ تاكونيت و نيمه تاكونيت

لغت تاكونيت به سنگهاي آهني اطلاق مي شود كه كاملا متراكم و معمولا بسيار سخت مي باشند. اكثرا سنگ به همان شكل اوليه باقيمانده و اثر عوامل طبيعي در تخريب و هوازدگي آنها ناچيز مي باشند. نيمه تاكونيت ها سنگهايي هستند كه كم و بيش مورد عمل هوازدگي قرار گرفته اند.

به طور كلي تاكونيت هاي داراي قابليت پرعيار شدن بالا مي باشند. كاني آهن دار در اين سنگها مي تواند مختلف و شامل كاني هاي اكسيدي، اكسيدهاي آبدار،‌سيدريت و غيره باشد و معمولا بر حسب نوع كاني اصلي آن دسته بندي مي شوند، مانند تاكونيت هاي مگنتيتي ،‌تاكونيت سيدريتي ،‌تاكونيت گوتيتي و غيره.

كانسارهاي تاكونيت در كشورهايي مانند ونزوئلا ـ آمريكاي شمالي ( معادن آهن مزابي در ايالت مينسوتا) ديده مي شود.

2ـ ژاسپيلت ها

اين سنگها كه از رسوب هم زمان اكسيد آهن و كاني ژاسپر [4](‌كاني هاي سيليسي) تشكيل شده اند معمولابه صورت لايه هاي منظم كاني ژاسپر و اكسيد آهن در طبيعيت يافت مي شود. اين سنگها مانند تاكونيت ها مي‌باشند، با اين تفاوت كه حاوي سيليس بيشتر بوده و نوع كاني آهن دار آن معمولا هماتيت است.

3ـ ايتابريت ها

در اين سنگها كاني آهن دار اغلب هماتيت بوده و گاهي نيز سيدريت در آنها ديده مي شود. معمولاً اين كانسارها فاقد كاني هاي رسي مي باشد. مشخصه اصلي اين سنگها توزيع بسيار دانه ريز سيليس در آنها مي‌باشد اين كانسارها در برزيل به وفور يافت مي شود و قسمت عمده معادن سنگ آهن برزيل در ايالت  Minas – gerais از اين نوع بوده كه اغلب به صورت شيست مي باشند.

4ـ لاتريت ها

لاتريت ها نيز معمولا متراكم و سخت بوده و كاني آهن دار در اين سنگها معمولاً اكسيدهاي آهني آب دار مانند ليمونيت مي باشد. اين سنگها معمولا همراه با ساير كاني هاي منگنز دار، كرم و نيكل دار مانند معادن سنگ آهن ونزوئلا ،‌فيليپين ، و غيره ديده مي شوند.

5ـ اووليتيك

در اين كانسارها به طور كلي كاني آهن دار ،‌ليمونيت بوده و قسمت عمده معادن سنگ آهن لرن (فرانسه) از اين نوع مي باشد.

6ـ معادن سيدريتي

در اين كانسارها كاني آهن دار به طور عمده از سيدريت تشكيل شده و معادن آهن پنسيلوانيا در آمريكا از اين نوع است.

7ـ معادن شني

در اين نوع كانسارها سنگ آهن خرد شده و به صورت دانه هاي نسبتاً ريز در آمده اند و اكثر معادن كانادا، زلاندنو و هندوستان از اين نوع مي باشند.

ب ) كانسارهاي آتشفشاني يا هيدروترمال

اين كانسارها اكثراً حاوي كاني هاي ساير عناصر مانند تيتان مي باشند. اگر منشاء آتشفشاني داشته باشند به صورت عدسي يا توده هاي بزرگ در طبيعت يافت شده و اگر منشاء آنها هيدروترمال باشد معمولا به صورت رگه اي ديده مي شوند. كاني آهن دار معمولا منگنيت مي باشد كه گاهي در سطح اكسيد شده و قسمتي از مگنتيت به هماتيت تبديل شده است. اين نوع كانسارها را مي توان در ايالت ميسوري آمريكا ،‌آلاسكا ،‌كانادا و سوئد مشاهده نمود.

ج)كانسارهاي پر عيار شده در اثر حلاليت ناخالصي ها و خروجي آنها از سنگ

اين نوع كانسارها مي توانند منشاء رسوبي يا آتشفشاني داشته باشند. قسمتي از ناخالصي هاي آنها در دورانهاي زمين شناسي توسط آبهاي سطحي بتدريج حل شده و از سنگ خارج شده اند و بدين ترتيب عيار آهن بتدريج افزايش يافته و كانسارهاي بزرگ آهن نسبتاً‌غني را تشكيل داده اند. از اين نوع كانسارها در برزيل، استراليا ،‌بيهار هنديوتان و كانادا (لابرادور) ديده مي شود.

د) كانسار با منشاء سولفور

در اين كانسارها كاني اصلي و اوليه به صورت سولفور بوده و در شرايط اكسيد كننده اين سولفورها كه بطور عمده از پيريت و پيروتيت تشكيل مي شده اند تجزيه و اكسيد شده اند. مشخصه اصلي اين نوع معادن وجود گوگرد باقيمانده در آنها مي باشد. از اين نوع كانسار در كشورهاي اروپايي مانند اسپانيا و معادن آنتاريو كانادا يافت مي شود.

ه ) كانسارهاي كنگلومرا

اين كانسارها به صورت كنگلومرا بوده و دانه هاي اكسيد آهن كه بيشتر هماتيت است توسط سيمان ليمونيتي به يكديگر اتصال مي يابند. قسمتي از معادن برزيل از اين نوع مي باشد.

كاني شناسي سنگهاي آهن

كاني شناسي در كاربرد سنگهاي معدن آهن اهميت فراواني دارد. بسياري از كاني ها كه ممكن است عيار بالايي نيز از آهن داشته باشند به علت نوع تركيب كاني به عنوان ماده اوليه آهن و فولاد قابل مصرف نيستند. مثلا فاياليتFeO)2 (SiO₂. با وجود آنكه از آهن نسبتا غني مي باشد (عيار آهن حدود 55 درصد) ولي به علت تركيب سيليكاته آن كه عملاً در روشهاي توليد آهن و فولاد غير قابل احيا مي باشد، در متالورژي آهن قابل كاربرد نيست. در بين انواع كاني هاي آهن دار تعداد محدودي از آنها از نظر متالورژي آهن مهم و قابل مصرف مي باشند.

مهمترين آنها كاني هاي اكسيدي و سيدريت است. در بين كاني ها اكسيدي بعضي از آنها به علت خاصيت احياپذيري كم (مگنتيت) به صورت مستقيم كاربرد ندارند و بايد مورد عمليات كلوخه سازي يا گندله سازي قرار گيرند تا شكل كاني شناسي آن در جريان اين عمليات تغيير يابد و سپس بكار برده شوند. سرانجام در بعضي از كاني ها وجود عناصري كه مي توانند نقش مهمي در آلودگي محيط زيست داشته باشند، مانند كاني ها ارسنيك دار مانع از كاربرد آنها مي باشد.

در جدول 2ـ2 كاني هاي مهم آهن دار و بعضي از مشخصات آنها نشان داده شده است.

ارزشيابي سنگ معدن آ‌هن

عوامل بسياري در ارزشيابي سنگ معدن مؤثر مي باشند كه به طور خلاصه عبارتند از :‌

1ـ رطوبت و آب تبلور

مقدار رطوبت سنگ معدن بين 0 تا 20 درصد تغيير مي كند،‌آب موجود در سنگهاي معدن ممكن است رطوبت يا آب تبلور باشد. در بعضي از كاني هاي ليمونيتي مقدار آب تبلور مي تواند به 15 الي 16 درصد نيز برسد. هرقدر آب موجود در سنگ معدن بيشتر باشد ارزش آنرا بيشتر كاهش مي دهد. وجود آب در سنگ معدن باعث گران شدن حمل و نقل و همچنين افزايش مصرف انرژي براي بي آب كردن آن مي گردد.

بخصوص در مورد آب تبلور بايد در نظر داشت كه حذف آن در درجه حرارت بالاتري نسبت به رطوبت انجام گرفته و هزينه انرژي مصرفي براي حذف آن بالاتر خواهد بود.

2ـ عيار آهن

عيار سنگ آهن عامل اصلي در ارزش آن مي باشد. معمولا عيار پايه اي براي سنگ آهن در نظر گرفته مي شود و سنگهاي پرعيار مشمول اضافه قيمت تصاعدي شده و سنگ با عيار كمتر مشمول جريمه مي شود . عيار پايه براي سنگهاي مصرفي در كوره بلند 5/51 درصد و در مورد كنستانتره هاي احياي مستقيم حدود 67 درصد است.

3ـ انديس بازي

انديس بازي سنگ يعني در حقيقت نسبت  نير در ارزشيابي سنگ معدن موثر بوده و با افزايش عددي اين نسبت ارزش سنگ نيز بالا خواهد بود. همچنين نسبت  نيز در ارزشيابي موثر بوده و با افزايش آن ، قيمت سنگ نيز بالا مي رود.

4ـ ناخالصي ها

ناخالصي ها موجود در سنگ معدن روي ارزشيابي آن اثر عمده دارند. در بين اين ناخالصي ها عنصر فسفر بسيار مهم مي باشد و با افزايش مقدار فسفر در سنگ معدن ارزش سنگ كاهش مي يابد. همچنين وجود ساير ناخالصي هاي نامطلوب باعث كاهش قيمت سنگ معدن مي گردد. سرانجام وجود ناخالصي هاي مطلوب مانند كاني هاي منگنز دار و يا افزايش انديس بازي سنگ معدن باعث افزايش قيمت مي شود.

5ـ ابعاد

ابعاد سنگ معدن خود عامل مؤثري در ارزشيابي آن مي باشد. با كاهش ابعاد سنگ بر ارزش آن افزوده مي شود. كاهش ابعاد سنگ معدن باعث صرفه جويي در هزينه خردايش بعدي آن شده و همچنين به علت آنكه وزن مخصوص ظاهري سنگ را افزايش مي دهد،‌لذا سنگ حجم كمتري را اشغال كرده و هزينه حمل و نقل آن كاهش مي يابد.

خرد بودن ابعاد سنگ محدود بوده و چنانچه از حدي كمتر باشد به علت مشكلات مربوط به حمل و نقل مواد بسيار دانه ريز ، از ارزش سنگ كاسته مي گردد. ذرات بسيار دانه ريز بخصوص در حجم هاي كوچك هزينه حمل و نقل بالايي دارند، در صورتي كه در حجم هاي بزرگ مي توان آنها را توسط لوله جابجا كرد و هزينه حمل و نقل را بسيار كاهش داد.

به طور كلي از نظر ابعاد، سنگهاي اهن به چند دسته تقسيم مي شوند كه عبارتند از :

ـ سنگ درشت كه معمولا متوسط ابعاد آن از 50 ميليمتر بزرگتر است.

ـ سنگ متوسط كه داراي ابعادي بين 1 تا 50 ميليمتر مي باشد.

ـ سنگ خرد كه ابعاد آن 1 تا 10  ميليمتر مي باشد.

ـ سنگ دانه ريز با ابعاد 1/0 تا 1 ميليمتر .

ـ نرمه يا پودر كه معمولاً ابعاد آن كمتر از 74 ميكرون (200 مش ) است.

ارزش سنگ معدن از سنگ درشت تا سنگ دانه ريز افزايش يافته و در مورد نرمه مسائل بسياري از قبيل حجم، چگونگي حمل و نقل و غيره روي ارزش آن اثر مي گذارند.

چگونگي حمل و نقل نيز خود در ارزش سنگ معدن در محل معدن اثر مي گذارد. با توجه به اينكه حمل و نقل دريايي 5 الي 10 بار ارزانتر از حمل توسط كاميون و راه آهن مي باشد و حمل توسط كشتي هاي بزرگ با ظرفيت هاي بالا (بالغ بر صد هزار تن) حداقل 30 تا 40 درصد ارزانتر از حمل با كشتي هاي كوچك است، لذا معادن سنگ آهن كه در نزديكي درياها بخصوص درياهاي عميق قرار گرفته اند از ارزش بالاتري برخوردارند. حمل نرمه سنگهاي معدني توسط لوله نيز راه حل جالبي براي جابجايي مواد بسيار ريز مي باشد ولي دامنه كاربرد آن به نواحي گرمسير( نقاطي كه امكان يخ زدن وجود ندارد ) و مسطح ( غير كوهستان) محدود مي شود. همچنين خاصيت فرسايشي ذرات، شكل آنها (گرد و يا گوشه دار بودن ) و غيره اثر روي انتقال آنها توسط لوله به منظور حمل و نقل دراد.

6ـ قابليت پر عيار شدن

بيشتر سنگهاي آهن امروزه عملا مورد عمليات كانه آرايي به منظور پر عيار شدن ويا حذف ناخالصي هاي نامطلوب آن قرار مي گيرند. لذا قابليت پرعيار شدن و هزينه آن در ارزشيابي سنگ معدن مؤثر خواهد بود . به طور كلي روشهاي فيزيكي و مغناطيسي ارزانتر از روش فلوتاسيون مي باشند،‌لذا كاني هاي آهن دار كه خاصيت مغناطيسي باشند با هزينه كمتري قابل پرعيار شدن هستند. سرانجام توزيع ناخالصي ها در سنگ معدن نيز در هزينه پرعيار كردن اثر مي گذارد.

هر قدر توزيع ناخالصي ها دانه درشت تر باشد امكان عمل پرعيار كردن در ابعاد درشت تري وجود داشته و هزينه آن كمتر خواهد بود. در هر حال قابليت پرعيار شدن سنگ و هزينه آن از عوامل مهم در ارزشيابي سنگ آهن مي باشد.

7ـ قابليت خردايش

خردايش سنگ يكي از گرانترين عمليات كانه آرايي مي باشد. عملا بيش از 50 درصد هزينه و 70 درصد انرژي مصرفي در هر كارگاه كانه ‌آرايي صرف خردايش مي گردد. لذا قابليت خردايش سنگ آهن روي ارزشيباي آن اثر بسيار مهم دارد.

در خردايش سختي سنگ يكي از عوامل اصلي بوده و هرقدر سختي سنگ بيشتر باشد هزينه خردايش آن بالاتر خواهد بود. بسياري از سنگهاي معدني به آساني تا ابعاد كوچك ( حدود 1 ميليمتر) خرد مي شوند ولي خردايش نرم آنها مواجه با اشكال و هزينه و مصرف انرژي زياد مي باشد. قابليت خردايش سنگ را مي‌توان به دو قسمت تقسيم كرد كه عبارتند از :

الف ـ قابليت خردايش درشت

قابليت خردايش درشت كه مربوط به خردكردن سنگ تا ابعاد حدود 1 ميليمتر مي باشد. در اين قابليت وجود درز، ترك ،‌شكاف ، تراكم ، تخلخل صفحات كليواژ، رگه هاي ناخالصي و سرانجام سختي از عوامل مهم هستند.

ب ـ قابليت خردايش نرم

قابليت خردايش نرم مربوط به خردايش سنگ از ابعاد حدود 1 ميليمتر به ابعاد مورد نظر مي باشد. معمولا خردايش نرم براي توليد گندله بكار گرفته مي شود و حد خردايش نرم در حدود 44 ميكرون قرار د ارد. در اين خردايش سختي سنگ و شكل بلوري و خواص فيزيكي آن از عوامل اصلي مي باشند. لذا بسته به نوع عملياتي كه بايد روي سنگ معدن انجام شود و نوع مصرف سنگ آهن قابليت خردياش درشت و يا نرم در ارزشيابي سنگ موثر خواهد بود.

8ـ شكل و چگونگي عمليات انجام شده بر روي سنگ معدن

عمليات قبلي انجام شده بر روي سنگ معدن يكي ديگر از عوامل ارزشيابي سنگ آهن مي باشد. سنگ آهن به صورتهاي مختلفي در صنعت وجود دارد كه عبارتند از :‌

ـ سنگ آهن به صورت مستقيم

سنگ معدني آهن دار به صورت مستقيم سنگي است كه از معدن استخراج و پس از خردايش تا ميزان معيني مستقيما به بازار عرضه مي گردد.

ـ‌كنستانتره آهن

كنستانتره هاي آهن سنگهاي معدني هستند كه پس از استخراج و خردايش مورد نظر عمليات كانه آرايي قرار مي گيرند و معمولا داراي عيار آهن بالا بوده و فاقد ناخالصي ها نامطلوب مي باشند.

ـ‌كلوخه

براي توليد كلوخه سنگ آهن پس از خردايش مورد عمل كلوخه سازي قرار مي گيرد. معمولا به علت آنكه كلوخه قابليت حمل و نقل زياد را ندارد و در جريان حمل و نقل هاي طولاني خرد مي شود اين شكل سنگ آهن در بازار وجود نداشته و عمل كلوخه سازي در خود كارخانه ذوب آهن انجام مي گيرد.

ـ‌گندله

گندله يكي از متداول ترين شكل سنگ آهن موجود در بازار مي باشد. در گندله سنگ آهن پس از خردايش و عمليات كانه آرايي به صورت گندله در آمده و به بازار عرضه مي گردد. توليد آهن كه در ميان فلزات بيشترين مصرف را دارد ، 95% ذخيره فلزي توليد شده در تمام دنيا را به خود اختصاص مي دهد و بنيان تمدن امروزي را تشكيل مي دهد. دليل اين موضوع نيز فراواني ، سهولت ، قيمت كم و استحكام زياد آن است.

آهن در ساخت انواع ماشين هاي سبك و سنگين ، كشتي ها ،‌راه آهن ، پل ها ، سدها ،‌ساختمان سازي ،‌تهيه اداوات جنگي، لوازم خانگي و ساخت كارخانه ها به مصرف مي رسد. 99% از كل مصارف سنگ آهن مربوط به صنايع توليد فولاد و چدن مي شود.

مصارف ديگر سنگ آهن كه بسيار ناچيزند عبارتند از : مصرف سنگ آهن در بتن ، استفاده در توليد سيمان ، استفاده در گل حفاري ، استفاده به عنوان واسطه سنگين در شستشوي زغال سنگ و استفاده به عنوان رنگدانه.

در كارخانه هاي ذوب آهن ، كانسنگ آهن يا كك و سنگ آهك مخلوط شده و سپس ذوب مي گردد. سنگ آهك دماي ذوب كانسنگ آهن را كاهش داده و كك با اكسيژن كانسنگ تشكيل گاز كربنيك را مي دهد. آهن ذوب شده كه حاوي 3 تا 4% كربن است براي مصارف گوناگون استفاده مي شود.

99% از  كل مصرف كربن و مقادير متغيري آلودگي هاي سولفور ،‌سيليس و فسفات است كه اين آلودگي ها اثر منفي در خواص چدن ايجاد مي كند . گاهي چدن حاوي 2 تا 5/3% كربن ومقادير كمي منگنز است. چدن نقطه ذوب 1470-1420K دارد كه پائين تر از اجزاء‌اصلي سازنده آن است و زماني كه آهن و كربن به اتفاق گرم مي شوند،‌محصول اوليه ذوب مي شود. چدن ها بي نهايت مستحكم ، سخت و شكننده هستند. چدن نرم ( كارشده) چدني گرم و سفيد است كه تمايل به شكنندگي دارد.

فولاد كربني حاوي 5/0 تا 5/1 % كربن است و محصولي سخت و چكش خوار است اما مانند چدن ديرگداز (نسوز) نيست. فولاد آلياژهاي حاوي مقادير متغيري كربن است و به خوبي فلزاتي چون كروميم ،‌واناديوم ،‌موليبدن،‌نيكل ،‌تنگستن و . . . مي باشد.

آهن كربن دار به كوره تهيه فولاد منتقل مي شود تا كربن و ديگر ناخالصي هاي آن حذف شده و در ضمن عناصر بخصوصي به آن اضافه گردد تا خواص ويژه اي در آن ايجاد شود. عناصري كه در تهيه انواع فولاد استفاده مي شوند عبارتند از :‌كروم ،‌منگنز ،‌كبالت، واناديوم، نيكل ، تنگستن ، موليبدن، مس ، سرب ،‌نيوبيوم و سيليس.

جدول 6 ـ خصوصيات مهم انواع فولاد

اكسيدهاي فريك در توليد ذخيره مغناطيسي در كامپيوترها استفاده مي شود. آنها اغلب با مواد مركب ديگر مخلوط مي شوند و خواص مغناطيسي آنها در محلول باقي مي ماند.

موارد كاربرد اكسيد آهن طبيعي:

رنگ سازي، جوهر چاپ،‌مداد شمعي پلاستيك، لاستيك، كاغذ ،‌بتون و مواد ساختماني ،‌ساروج، آجر و كاشي ،‌جلاي سراميك،‌غذاي دام، داروسازي، لوازم آرايشي ،‌تهيه شيشه هاي رنگي ، رنگين كردن مواد ساختماني ،‌ضد زنگ ، كاتاليزور.

موارد كاربرد اكسيد آهن مصنوعي :

رنگ ،‌لاستيك‌، پلاستيك، لوازم آرايشي ، داروسازي ،‌رنگ چوب

موارد كاربرد منيتيت:

آهنرباهاي سراميكي صلب و انعطاف پذير، بهبود دهنده هاي اصطكاك در دماي بالا مانند لنت ترمز، جوهر چاپ مغناطيسي، خمير شيشه و چيني و مواد مغذي ريز براي خاك ،‌الكترونيك ( موتورهاي  DC ،‌تجهيزات مورد استفاده در بستن درب مانند درب يخچال، تصوير سازي تشديد مغناطيسي ، ضبط با سرعت پايين و كيفيت بالا (hi-fi) .

كليات مربوط به توليد آهن و

 مواد اوليه مورد نياز آنها

صنايع توليد آهن و فولاد در نيم قرن اخير تحولات چشمگيري را پشت سر گذاشته است. از طرفي صدها روش احياي مستقيم سنگهاي آهن بر اساس استفاده از گاز طبيعي به جاي استفاده از كك متالورژي مورد بهره برداي قرار گرفته اند و از طرف ديگر روشهايي بر اساس مصرف زغالهاي غير كك شو براي احياء‌ذوب ،‌و روشهاي نوين احياء ذوب و پالايش مستقيم حتي تا مرحله فولاد سازي بكار گرفته شده اند كه اساسا با ديگ روشها فرق دارند.

در عين حال روش سنتي با قدمت 500 ساله توليد آهن خام در كوره بلند و توليد فولاد در انواع كنورتورها و نيز پالايش فولاد خام در كوره هاي پاتيلي ، سير تكاملي خود را هنوز حفظ كرده اند به طوريكه هم اكنون :‌

ـ تلاشهايي براي كاربرد مستقيم زغال ،‌مازوت و گاز طبيعي جهت كاهش مصرف كك در كوره بلند،

ـ افزايش ظرفيت آهن خام ،‌

ـ كاهش آلودگي محيط زيست از طريق حذف فرايندهاي كك سازي و كلوخه سازي ،‌

ـ كامپيوتري كردن روند توليد و غيره

صورت گرفته است و هنوز نيز اولويت توليد آهن به روش سنتي ادامه دارد، به طوري كه نسبت توليد آهن خام به ديگر روشها نسبت به آهن خام توليدي در كوره بلند از پنج درصد تجاوز نمي كند. تحقيقات زيادي براي ابداع و توسعه روشهاي متعددي براي استفاده از زغالهاي غير كك شو به طور مستقيم در آلمان ، ژاپن ،‌آمريكا ،‌استراليا و كانادا با اهداف ذيل در حال تكوين مي باشد:

ـ‌كاهش مصرف زغالهاي كك شو به علت كمبود عرضه و در نتيجه گراني آنها ،

ـ كاربرد زغال هاي غير كك شو به علت وفور جهاني آنها ،

ـ حذف واحدهاي كك سازي به علت آلوده كردن محيط و نياز به سرمايه گذاري بالا ،‌

ـ حدف واحدهاي گندله سازي به علت آلوده كردن محيط و نياز به سرمايه گذاري بالا ،‌

ـ افزايش سرعت ،

ـ‌حذف معايب روشهاي احياي مستقيم با گاز طبيعي به علت گراني كاتاليزور و نيز لوله هاي راكتور توليد گاز احيا كننده ، كاهش مصرفي انرژي الكتريكي ،‌فرايند و جلو گيري از اكسايش مجدد آهن اسفنجي ،

ـ احداس واحدهاي اقتصادي كوچكتر به جاي كوره بلند / كنورتور با ظرفيت بالا

ـ كاهش هزينه هاي جاري .

در اين فصل روش سنتي توليد آهن خام در كوره بلند و توليد فولاد در كنورتور و نيز روشهاي مختلف احياي مستقيم براي توليد آهن اسفنجي و فولاد در كوره هاي قوس الكتريكي بويژه روشهاي تجاري احياي مستقيم به اختصار مورد تجزيه وتحليل قرار گرفته است. همچنين مواد اوليه مورد نياز اين روشها نيز به اختصار بررسي شده است.

1ـ توليد آهن و فولاد به روش سنتي كوره بلند /  كنورتور

نظر به اينكه كميت و كيفيت مواد اوليه براي توليد آهن خام و فولاد به روش توليد بستگي دراد، لذا در اين بخش به اختصار شيوه توليد آهن و فولاد به روشهاي مهم بويژه روشهايي كه در ايران كاربرد دارند از جمله روش سنتي كوره بلند / كنورتور، توليد آهن اسفنجي به روشهاي احياي مستقيم ميدركس، اچ ـ ال ،‌پوروفر، قائم و نيز نمونه اي از روشهاي احياي مستقيم كه موفقيتهايي براي آينده آنها پيش بيني شده است مانند كوركس به اختصار تشريح مي شود.

براي توليد آهن و فولاد به روش سنتي كوره بلند / كنورتور ،‌واحدهاي آماده سازي مواد اوليه و مواد واسطه توليدي ،‌لازم مي باشد. كه به برخي از آنها اشاره مي شود :

ـ سلول كك سازي براي توليد كك متالورژي از انواع زغال سنگها به منظور بهبود بخشيدن به ويژگي انواع مواد اوليه مصرفي و حذف مواد نامطلوب زغال سنگ از طريق فرآوري آنها ؛

ـ تجهيزات واحد كلوخه سازي و گندله سازي به منظور يكنواخت نمودن خواص فيزيكي ـ‌شيميايي و مكانيكي انواع سنگهاي آهن و بهبود كيفيت مواد اوليه ؛

ـ‌كوره بلند براي توليد آهن خام (چدن ) ،‌از كلوخه (آگلومره )‌و يا گندله (پلت ) و يا سنگ آهن از طريق احيا و ذوب ؛

ـ كنورتور به منظور تبديل آهن خام (چدن ) توليدي در كوره بلند به فولاد ؛

ـ‌كوره پاتيلي به منظور پالايش فولاد خام توليدي در كنورتور.

1ـ1ـ توليد كلوخه و گندله در واحدهاي كلوخه و گندله سازي

سنگهاي آهن از نقطه نظر ساختار و نيز تركيب شيميايي متفاوت و متنوع هستند. نظر به اينكه كوره هاي توليد آهن و فولاد با تركيب ثابت مواد اوليه ، حداكثر بازده را مي توانند داشته باشند،‌لذا ضروري است كه انواع مختلف سنگهاي آهن در دسترس و نيز مواد جنبي با خواص فيزيكي ـ شيميايي و مكانيكي ثابت توليد گردد. اين عمل از طريق كلوخه سازي و گندله سازي ميسر مي گردد كه در فصلهاي ششم و هفتم به تفصيل مورد بررسي قرار خواهد گرفت. روش سنتي كوره بلند / كنورتور به انضمام كلوخه سازي و گندله سازي در شكل 1ـ1 و طرح تجهيزات مورد نياز اين فرايند در شكل 1ـ2 نشان داده شده است.

براي تنظيم تركيب بار كلوخه و گندله بر حسب ضرورت علاوه بر مصرف انواع سنگهاي آهن ،‌عبار كوره بلند و كنورتور ،‌آهك ، دولوميت ،‌منيزيت ، بنتونيت ،‌فلورين،‌زغال سنگ و . . . . نيز به كار برده مي شود كه آن مواد نيز در فصلهاي مربوط كتاب مورد بررسي قرار گرفته اند.

بديهي است پيش از كلوخه سازي سنگهاي آهن ،‌مواد اوليه آنها بايد خرد و نرم شوند تا كانه آرايي آنها ممكن گردد. در اغلب روشهاي متداول ، كاربرد اين نوع نرمه ها مقدور نيست و بار بايد ابعاد معيني داشته باشد. هدف از كلوخه سازي و يا آگلومراسيون توليد دانه هاي درشت از نرمه و مواد ريز اوليه فوق الذكر به طرق مختلف باشد.

در اين فرايند، تخلخل ،‌مقاومت مكانيكي و قابليت واكنش مواد تغيير مي كند و به اين ترتيب ويژگي مواد نقش بسزايي در افزايش بازده توليد در كوره بلند دارد زيرا:‌

ـ موادي مانند غبار كوره بلند / كنورتور را كه نمي توان مستقيما در كوره بارگيري نمود ، زيرا باعث كاهش بازدهي مي شوند، در حالي كه مي توان در فرايند كلوخه سازي و گندله سازي مصرف كرد ؛

ـ‌كاربرد مستقيم موادي مانند سنگ آهن و سنگ منگنز كه براي بهبود عمليات كوره ضروري هستند باعث افزايش مصرف انرژي گران قيمت كوره بلند (كك) مي شوند در حالي كه مي توانند در اين فرايندها با مصرف سوختهايي با ارزش كمتر ، آماده شوند.

ـ سرانجام ابعاد مواد در تخلخل بار ،‌جريان مواد ، جريان گازهاي درون كوره و در نتيجه تغيير و تحولات احيا و ذوب مؤثر است.

1ـ2ـ توليد كك در سلولهاي كك سازي

در كوره بلند از كك به همراه گاز طبيعي، مازوت و زغال سنگ استفاده مي شود. اما كك نقش اصلي را در تأمين انرژي مورد نيازي براي احياي اكسيد آهن و حرارت بعهده دارد . كك در اثر حرارت دادن ذغال سنگ هاي خاصي در سلول هايي مخصوص به طور غير مستقيم و در جوي خالي از هوا توليد مي شود . روند كلي و چرخه مواد و نيز طرح تجهيزات كوره بلند و ساير تجهيزات جنبي آن به ترتيب در شكل هاي 1-1  و 1-3- نشان داده شده است .

سلولهاي كك سازي به شكل مكعب مسطيل بوده و در عرض به اتاقك هاي كوچكي تقسيم شده است در اين اتاقك ها گاز تصفيه شده با هوا سوخته و حرارت لازم براي تبديل ذغال سنگ به كك تامين مي گردد . در اين فرآيند مواد فرار ذغال سنگ و نيز قير و قطران آن جدا مي گردد كك توليدي حاوي كربن ، گوگرد و مواد سنگي همراه ذغال سنگ اوليه مي باشد . علي رقم تخلخل زياد كك ، مقاومت مكانيكي آن بسيار زياد است چون دماي كك گداخته توليدي در سلولهابالا مي باشد لذا نگهداري از آن پس از خروج از سلولها در اتمسفر محيط ممكن نيست زيرا با اكسيژن هوا مي سوزد . براي جلوگيري از اين عملكرد خود به خودي ، كك گداخته با پاشيدن آب روي آن ،‌سرد و سپس انبار مي شود و مورد استفاده قرار مي گيرد. موقعيت سلولهاي كك سازي و نقش آن در فرايند كوره بلند / كنورتور را مي توان در شكل 1ـ1 مشاهده نمود.

1ـ3ـ توليد آهن خام در كوره بلند

نقش كوره بلند در روش سنتي كوره بلند / كنورتور در شكل 1ـ1 و 1ـ2 نشان داده شده است. كلوخه ،‌سنگهاي آهن،‌كك ، آهك و ساير مواد جنبي با نظم خاصي در كوره بلند بار مي شوند .از طريق لوله هاي دم ،‌گاز طبيعي و مازوت به همراه هواي گرم در كوره تزريق و گازهاي احيا كننده بر اساس واكنشهاي ذيل توليد مي گردد:

(1)                                                                                                                                                                                                   

(2)                                                                                                                                                                                             

(3)                                                                                                                                                                                     

(4)                                                                                                                                                                                     

واكنشهاي جزئي كك و متان با گازكربنيك،‌بخار آب و اكسيژن در كوره ،‌حرارت و نيز گازهاي احيا كننده ايجاد مي كند كه در خلاف جهت نزول بار در كوره صعود مي كنند و موجب احياي اكسيدهاي آهن و ذوب آهن خام مي شود. ساير مواد سنگي همراه بار نيز در كوره گرم ، ذوب و به سرباره منتقل مي گردند. عمليات گرم شدن ، تكليس ،‌احيا،‌ذوب ، و پالايش در داخل كوره بلند در چهار منطقه به شرح زير انجام مي شود:

1ـ منطقه خشك شدن در قسمت بالاي كوره قرار دارد و دما زير 400 درجه سانتيگراد است. در اين منطقه در اثر عبور گازهاي گرم ،‌رطوبت مواد حذف مي گردد و دولوميت شروع به تجزيه مي كند.

2ـ منطقه احيا كه در قسمت پايين كوره قرار دارد و به علت افزايش دما ،‌احياي اكسيدهاي آهن و تحول مواد گداز آور شروع مي گردد. در اين منطقه واكنشهاي ذيل مي توانند بر حسب موقعيت مواد و عوامل احيا كننده كم و بيش با سرعت متفاوت انجام شوند :‌

(5)                                                                                                                                                                         

(6)                                                                                                                                                                      

(7)                                                                                                                                                                      

(8)                                                                                                                                                                          

(9)                                                                                                                                                                        

(10)                                                                                                                                                                  

(11)                                                                                                                                                                          

(12)                                                                                                                                                                        

(13)                                                                                                                                                                      

(14)                                                                                                                                                                                      

(15)                                                                                                                                                                              

(16)                                                                                                                                                                               

(17)                                                                                                                                                                             

3ـ منطقه كربونيزه شدن آهن خام كه در اثر تركيب كربن و آهن تحت دماي 900 تا 1200 درجه سانتيگراد از طريق تشكيل سمانتيت صورت مي گيرد:

(18)                                                                                                                                                                  

در اين منطقه گوگرد ،‌منگنز ،‌فسفر به همراه آهن خام و سمانتيت به سمت پايين حركت مي كنند.

4ـ منطقه احياي نهايي و ذوب ؛‌در اين منطقه و ستيت باقيمانده كه در مناطق بالاتر فرصت كافي براي احياي كامل نداشته تحت دماي 1200 تا 1600 درجه سانتيگراد احيا مي گردد و ضمنا كربن در آهن بيشتر مبادله مي شود. در اين منطقه احياي سيليس و اكسيد منگنز به صورت جزئي و نيز واكنشهاي ديگري نيز انجام مي‌گيرد :

19)                                                                                                                                                                      

20)                                                                                                                                                                    

(21)                                                                                                                                                                  

(22)                                                          

23)                                                           

(24)                                                              

(25)                      

1ـ4ـ توليد فولاد خام از آهن خام در كنورتور

موادي كه در كوره بلند توليد مي شوند شامل آهن خام مذاب ، سرباره  مذاب و گازهاي خروجي كوره مي باشد. به علت خواص فيزيكي ـ شيميايي آهن خام مذاب ،‌مقداري كربن ، سيليسيم ،‌منگنز ،‌گوگرد و فسفر در آن حل مي شود. چون برخي از اين عناصر موجب پايين آمدن كيفيت فولاد مي گردند لذا ناگزير از حذف آنها مي باشيم. بجز گوگرد ساير عناصر مي توانند از طريق اكسايش در كنورتور حذف گردند. نقش كنورتور و چرخه مواد در فرايند توليد آهن و فولاد در شكل 1ـ1 نشان داده شده است.

براي حذف ناخالصي ها فوق الذكر ،‌اكسيژن به تنهايي و يا همراه آهك در كنورتور دميده مي شود و آنها از طريق واكنشهاي ذيل به فازگازي تبديل و يا به سرباره مذاب منتقل مي شوند:

(26)                                        

(27)                                                                             

(28)                                                       

(29)                                                    

از واكنشهاي فوق مي توان دريافت كه ناخالصي هاي كربن و سيليسيم به صورت اكسيد ولي گوگرد به صورت سولفيد كلسيم و سولفيد منگنز در مي آيد.

به منظور اكسايش كربن ،‌سيليسيم و فسفر ،‌انواع مختلفي از كنورتورها در صنايع فولاد سازي مورد استفاده قرار گرفته اند كه نقش اصلي آنها ،‌كاهش كربن آهن خام و تبديل آن به فولاد مي باشد:‌

(32)                                          

(33)                                             

با توجه به رابطه 33 مي توان دريافت كه هرچه فشار جزئي اكسيژن (درجه خلوص آن) بيشتر باشد كربن بيشتري مي تواند تحت دماي ثابت و زمان كوتاهتر حذف گردد. بدين  ترتيب بازده توليد افزايش مي يابد. همچنين فسفر زدايي تحت شرايط اكسايش و كاهش دما بر اساس رابطه 34 صورت مي گيرد:

( 34)         

(35 )                               

چون شرايط لازم براي حذف گوگرد در كنورتور تحت شرايط اكسيد كنندگي تأمين نيست لذا بايد از اضافه نمودن مواد جنبي گوگرد دار در كنورتور تا حد ممكن جلوگيري شود.

1ـ5ـ پالايش فولاد خام در كوره پاتيلي

در فرايند پالايش آهن خام در كنورتور با تزريق اكسيژن نمي توان عناصر نامطلوب همراه آهن خام را تا حد دلخواه حذف نمود و فولاد خام حاصل معمولا حاوي مقدراي گوگرد و گازهاي حل شده در آن مانند نيتروژن و هيدروژن مي باشد. به منظور حذف گازهاي حل شده در فولاد خام ، روشهاي متعددي وجود دارد كه از جمله كوره هاي پاتيلي تحت خلاء را مي توان نام برد و يا اينكه با  تزريق گازهاي بي اثر مانند نيتروژن ياآرگون مي توان هيدروژن محلول را تا حد مطلوبتري پايين آورد:‌

(36)                                                                                        

(37)                                                                                                       

همچنين تركيب شيميايي فولاد مي تواند از طريق افزودن فروآلياژها بهبود يابد. روشهاي متعددي به منظور تنظيم تركيب شيميايي فولاد بكار گرفته شده و همچنين صدها نوع فولاد توليد و مورد بهره برداري قرار گيرند.

2ـ توليد آهن و توليد فولاد به روشهاي احياي مستقيم / كوره قوس الكتريكي

تا كنون صدها روش احياي مستقيم در سطوح مختلف آزمايشگاهي ،‌نيمه آزمايشگاهي و صنعتي در ظرفيت هاي مختلف احداث و مورد بهره برداري قرار گرفته اند. بديهي است، امكان بررسي آنها در اين مجموعه نيست. در اين بخش به برخي از روشهاي احياي مستقيم اشاره مي شود . در اغلب روشهاي نسبتا قديمي تر، احياي مستقيم سنگهاي آهن در حالت جامد صورت گرفته و در اثر احياء آهن اسفنجي توليد مي شود. در اين نوع فرايندها مواد سنگي همراه كانه هاي آهن و ساير مواد جنبي بار اوليه در آهن اسفنجي به صورت جامد باقي مي ماند. فرايند احياي مستقيم بنا به ويژگي آن نياز به سنگ آهن غني تر و فاقد ناخالصي هاي نامطولب دارد.

2ـ1ـ توليد آهن اسفنجي به روش احياي مستقيم ميدركس

همانطور كه پيش از اين اشاره شد ،‌كيفيت مواد اوليه مصرفي در فرايندهاي توليد آهن و فولاد كم و بيش به روش توليد آنها بستگي دارد.

آگاهي از مواد اوليه لازم، آماده سازي آن مواد و نيز مواد واسطه و نهايي براي توليد آهن اسفنجي به روش ميدركس لازم است. احياي مستقيم به روش ميدركس شامل تأسيسات و واحدهاي ذيل مي باشد كه به اختصار تشريح مي شوند:

ـ كوره احيا براي توليد آهن اسفنجي؛‌

ـ راكتور توليد گاز احيا كننده

ـ تجهيزات جنبي .

روند كلي چرخه مواد و طرح كوره احيا،‌راكتور توليد گاز احيا كننده و ساير تجهيزات جنبي احياي مستقيم به روش ميدركس را مي توان در شكل هاي 1ـ3 و 1ـ4 مشاهده نمود.

2ـ1ـ1ـ كوره احيا به روش ميدركس

يكي از متداولترين شيوه هاي احياي مستقيم سنگهاي آهن با گاز طبيعي در سطح جهان ،‌روش ميدركس مي باشد. در ايران نيز در مجتمع فولاد اهواز سه مدول و در مجتمع فولاد مباركه پنج مدول احياي مستقيم به اين روش وجود دارد.

در روش ميدركس گندله هاي پخته توليدي از سنگ آهن توسط گازهاي حاصل از اكسايش جزئي گاز طبيعي در كوره احيا در حالت جامد به طور مداوم احيا مي گردند . كوره احيا در روش ميدركس به شكل استوانه طراحي شده است. به اين منظور گندله هاي پخته سرند شده به بالاي كوره منتقل و در محفظه قيف مانندي تخليه مي گردند.

در اين مخزن در مسير انتقال گندله به  كوره ،‌گازي خنثي دائما جريان دارد. به اين وسيله نشت گاز احيا كننده، سمي و قابل احتراق از كوره به خارج جلوگيري مي گردد. طرح سه كوره احياي مستقيم به روش ميدركس مدول 400 به انضمام راكتورهاي توليد گاز احيا كننده و ساير تجهيزات جنبي اين واحد در مجتمع فولاد اهواز در شكل 1ـ4 مشاهده مي شود.

2ـ2ـ توليد آهن اسفنجي به روشهاي احياي مستقيم اچ ـ واي ـ‌ ال

چون در سطح جهاني ، واحدهاي احياي مستقيم متعددي به روش اچ ـ واي ـ ال ،‌آهن اسفنجي توليد مي كنند و در ضمن در ايران نيز سه مدول از اچ ـ واي ـ ال وجود دارد، لذا اين شيوه احياي مستقيم نيز به اختصار تشريح مي شود. واحدها و تأسيسات احياي مستقيم با روشهاي اچ ـواي ـ ال شامل :‌

ـ‌كوره هايي براي احياي مستقيم سنگهاي آهن جهت توليد گندله آهن اسفنجي ،‌

ـ راكتوري براي توليد گاز احيا كننده از گاز طبيعي،

ـ راكتورها ، تجهيزات و تأسيسات جنبي براي آماده سازي مواد اوليه ، توليدات و افزايش بازده فرايند توليد مي باشد. تكامل روشهاي اچ ـ واي ـ ال در دو دوره كاملا متمايز صورت گرفته است :‌

ـ دوره اي كه توليد آهن اسفنجي در اثر احياي سنگهاي آهن به صورت غير مداوم اما توليد گاز احيا كننده در اثر اكسايش جزئي گاز طبيعي با بخار آب به طور مداوم انجام مي گيرد كه به روش اچ ـ واي ـ ال يك و دو معروف هستند.

ـ دوره اي كه توليد آهن اسفنجي در اثر احياي سنگهاي آهن و نيز توليد گاز احيا كننده در اثر اكسايش جزئي گاز طبيعي با بخار آب به طور مداوم انجام مي گيرد كه به روش اچ ـ واي ـ ال سه معروف مي باشد. در شكل 1ـ5 و 1ـ6 روند و چرخه مواد براي توليد آهن اسفنجي به صورت جامد به روش غير مداوم اچ ـ واي ـ‌ال يك و دو نشان داده شده است.

2ـ2ـ1ـ احياي مستقيم به روش مداوم اچ ـ واي ـ ال سه

احياي مستقيم سنگهاي آهن به روش اچ ـ‌واي – ال سه برخلاف روشهاي اچ ـ واي ـ ال يك و دو مداوم مي باشد. براي توليد آهن اسفنجي در حالت جامد، هر مدول اچ ـ واي ـ ال سه فقط يك كوره دارد.[5]

گندله هاي پخته از سنگ آهن هماتيتي در مخازن خورجين مانندي در بالاي كوره تخليه مي شوند . چرخه مواد در كوره احيا،‌رفورمرو . . . به انضمام ساير تجهيزات يك مدول اچ ـواي ـ ال سه در شكلهاي 1ـ7 و 1ـ8 نشان داده شده اند.

تاسيسات جنبي احياي مستقيم به روش اچ – واي – ال يك دو سه :

 در روند اچ – واي – ال علاوه بر كودها و راكتور توليد گاز احيا كننده ، تجهيزاتي وجود دارد فهرست آنها به شرح ذيل مي باشد :

- نوار نقاله براي انتقال گندله ها به كوره و انتقال آهن اسفنجي از كوره به خارج

- تجهيزات لازم براي باركردن گندله پخته سنگ آهن در كوره

- تجهيزات لازم براي تخليه گندله آهن اسفنجي از كوره

- برج شستشو براي حذف غبار ، گاز كربنيك و بخار آب گاز خروجي از كوره ها راكتور گوگرد زدايي گاز طبيعي .

2ـ3ـ توليد آهن اسفنجي به روش احياي مستقيم پوروفر

گرچه احياي مستقيم به روش پوروفر ايران در سطح جهان منحصر بفرد مي باشد ولي به علت نياز برآورد مواد اوليه لازم براي آن واحد ، اين روش به اختصار بررسي مي شود، ظرفيت ساليانه اين واحد حدود 300 هزار تن آهن اسفنجي و تجهيزات آن به ترتيب زير است :

ـ يك كوره احيا كه به طور مداوم كار مي كند،

ـ دو راكتور كه به صورت ادواري گاز احيا كننده توليد مي نمايند.

ـ ساير تجهيزات جنبي از جمله ماشين خشته سازي ، سيستم توليد گاز خنثي و غيره.

روند كلي و چرخه مواد و طرح تجهيزات احيا به روش پوروفر مجتمع فولاد اهواز براي توليدي حدود 300 هزار تن آهن اسفنجي در سال را به ترتيب در شكلهاي 1ـ9 و 1ـ10 مي توان مشاهده نمود.

2ـ4ـ توليد آهن اسفنجي به روش احياي مستقيم قائم

فرايند احياي مستقيم گندله هاي هماتيتي به روش طرح قائم يك با ظرفيت 40 هزار تن آهن اسفنجي پس از يك دوره آزمايشي منجر به طراحي واحدي با ظرفيت 600 هزار تن شد. در اين روش گندله هاي هماتيتي پس از پيش گرم شدن در محفظه اي در آتمسفر نيتروژن ،‌به طور مداوم در كوره احيا وارد شده و توسط گاز احيا كننده در دمايي حدود 800 تا 900 درجه سانتيگراد به آهن اسفنجي با د رجه فلزي تا 96 درصد احيا مي گردد.

گاز احيا كننده در طرح قائم يك در دو راكتور مرتبط به هم توليد مي شود. در يك راكتور گاز اوليه شامل گاز طبيعي و گاز فرايند بصورت ركوپراتيو پيش گرم و اين گاز به انضمام گاز طبيعي با اكسيژن در يك اجاق احتراق بصورت ناقص سوخته ، در دمايي حدود 1300 درجه سانتيگراد به گاز احيا كننده تبديل مي شود.

بايد توجه داشت كه گاز احيا كننده در اين روش بدون استفاده از كاتاليزور توليد مي شود و حاوي حدود 90 درصد گاز احيا كننده هيدروژن بعلاوه اكسيد كربن مي باشد. در شكل 1ـ11 روند كلي و چرخه مواد و در شكل 1ـ12 طرح كوره احيا،‌راكتور آماده سازي و توليد گاز احيا كننده به روش قائم نشان داده شده است.

در كارخانه ذوب آهن اصفهان يك واحد احياي مستقيم به روش قائم دو با ظرفيت 600 هزار تن آهن اسفنجي در سال طراحي و مراحل راه اندازي را پشت سر مي گذارد و توليد آن رسما در 29 مرداد 1375 آغاز شد.

توليد آهن خام به روش كوركس :

يكي از روشهاي احياي مستقيم كه مي تواند در آينده جانشين مناسبي براي روش سنتي توليد آهن در كوره بلند / توليد فولاد در كنورتور و روش احياي مستقيم براي توليد آهن اسفنجي با گاز طبيعي به شمار مي آيد ، روش كروكس مي باشد زيرا اين روش بر اساس استفاده از ذغال غير كك شو طراحي شده كه عرضه آن بر خلاف گازطبيعي  و ذغال هاي كك شو در جهان بالا است . اين روش از واحد هاي اصلي زير تشكيل شده است .

- راكتور توليد گاز احياء كننده ، احياي سنگ آهن پيش احيا شده و پالايش آهن خام

- كوره براي پيش احياي گندله هاي پخته

- تجهيزات جنبي  

طرح چرخه مواد به روش كوركس در شكل 1-13 و طرح راكتور احيا ء ذوب و پالايش كوره احيا و وساير تجهيزات جنبي اين واحد در شكل 1-14 نشان داده شده است .

توليد فولاد خام از آهن اسفنجي در كوره قوس الكتريكي

در اغلب واحد هاي احيايي مستقيم بر اساس مصرف گاز طبيعي همچون ميدرگس  در مجتمع پروفر و اچ – واي – ال مجتمع فولاد اهواز ، واحدهاي ميدرگس در مجتمع فولاد مباركه و طرح قائم و كارخانه ذوب آهن ، گندله آهن اسفنجي به صورت جامد توليد مي گردد در اين نوع آهن اسفنجي ، همراه با آهن فلزي مقداري كربن به صورت دوده و مقداري آهن به صورت سمانتيت ( Fe3C) و وستيت (Fe95C  ) و كليه مواد سنگي همراه اكسيد هاي آهن در كانه اوليه وجود دارد براي توليد فو.لاد بايد كليه ناخالصيهاي آهن اسفنجي حذف گردد .

به علت ويژگي خاص آهن اسفنجي ،‌پالايش اوليه آن به طور كلي در كوره قوس الكتريكي انجام مي گيرد.[6]

چرخه مواد و طرح تجهيزات كوره قوس الكتريكي در شكل 1ـ15 نشان داده شده است.

در كوره قوس الكتريكي به علت هدايت حرارتي پايين آهن اسفنجي ،‌نخست آهن قراضه همراه آهك در كوره شارژ مي شود و پس از برقراري جريان الكتريكي و تشكيل حوضچه اي از فولاد مذاب ،‌گندله هاي آهن اسفنجي مي تواند به طور مداوم و يا غير مداوم در كوره شارژ و سرباره مذاب و نيز فولاد خام مذاب طبق برنامه از كوره تخليه شود.

چون دماي كوره قوس الكتريكي بالاست،‌لذا مقداري آهن تبخير و همراه  دود از كوره خارج مي گردد . جهت كاهش آلودگي محيط زيست ، غبار گاز خروجي حذف گرديده و مجدداً به فرايند توليد در روند گندله سازي برگشت داده مي شود. در مجتمع فولاد اهواز شش كوره قوس الكتريكي و در مجتمع فولاد مباركه هشت كوره قوس الكتريكي براي ذوب و پالايش آهن اسفنجي با ظرفيتي حدود 180 تا 200 تن فولاد و در مجتمع هاي ديگر فولاد سازي ايران كوره هاي كوچكتري از اين نوع وجود د ارد.

3ـ وضعيت واحدهاي احياي مستقيم براي توليد آهن اسفنجي در جهان

واحدهاي احياي مستقيم متعددي كه از سال 1957 تا كنون در سطح جهان در 82 كارخانه ،‌مشتمل به 115 مدول احداث شده و يا در حال احداث مي باشند كه برخي از آنها فعال و برخي ديگر در حال راه اندازي هستند و فهرست آنها در جدول 1ـ1 و 1ـ2 مي باشد. برداشت كلي از وضعيت اين واحدها به ترتيب ذيل خلاصه مي گردد:

ـ ظرفيت اسمي 53 واحد فعال احياي مستقيم تاسال 1991 ميلادي كه با گاز طبيعي كار مي كنند 5/23 ميليون تن مي باشند.

ـ ظرفيت اسمي 20 واحد فعال احياي مستقيم تا سال 1991 ميلادي كه با زغال كار مي نمايند 48/2 ميليون تن است.

ـ ظرفيت اسمي 4 واحد فعال خشته سازي تا سال 1991 ميلادي 9/2 ميليون تن مي باشد.

عوامل مؤثر بر قيمت آهن

گروه بازار سرمايه با توجه به زمان بربودن سرمايه گذاري و به دليل عدم امنيت مناسب براي سرمايه گذاري تنها راه مقابله با  كمبود آهن در حال حاضر واردات كنترل شده آهن مي باشد.

يزدي زاده سرپرست معاونت فروش و صادرات ذوب آهن اصفهان در رابطه با راه هاي مقابله با كمبود آهن در كشور به خبرنگار جهان اقتصاد افزود :‌تنها راه مقابله با كمبود آهن از طريق واردات مي باشد و نمي توان منتظر بالا بردن ظرفيت توليد بمانيم چرا كه توليد زمان پر است.

وي افزود : به دليل عدم امنيت مناسب ، سرمايه گذاران علاقه اي به سرمايه گذاري ندارند و امكان سرمايه گذاري كلان در بخش فولاد گرفته شده است و تا زماني كه شرايط را براي سرمايه گذاري مهيا نكنيم نمي توان از سرمايه گذاران انتظار چنين امري را داشته باشيم.

يزدي زاده در ادامه گفت : در عين حال قيمت شمش وارداتي نيز نسبت به محصولات توليد شده بالا است و نمي توان در شرايط فعلي مواد اوليه وارد كرد.

وي تصريح كرد: با واردات محصولات آهني مي توان بر مشكلات مقطعي غالب شد.

سرپرست فروش ذوب آهن در ادامه گفت : بايد براي واردات برنامه ريزي شده حركت كرد و اين امر باعث تكرار تجربه گذشته نشود چرا كه عدم كنترل واردات باعث واردات بي رويه و غير استاندارد محصولات شده و توليد كنندگان داخلي را دچار خلل كنيم و بازار دچار شوك شود.

كاظم جعفري از فعالان بازار آهن نيز در همين رابطه به جهان اقتصاد گفت : راه مقابله با كمبود آهن بالا بودن توليد است و نبايد در دراز مدت به واردات تكيه كرد.

وي افزود : واردات باعث نابودي صنعت ملي مي گردد به ويژه آن كه صنعت فولاد ايران از محدود صنايع ايران است كه در سطح دنيا حرفي براي گفتن دارد و مي توان با تقويت جايگاه آن در بازار در جهان حرفي براي گفتن داشته باشيم.

جعفري در ادامه گفت : يكي از مشكلاتي كه بازار آهن را به چالش كشانده و كمتر كسي به آن اشاره مي كند ورود افراد غير متخصص و همين طور افراد سودجو و فرصت طلب به اين بازار است به نحوي كه اين دو دسته با عملكرد منفي خود فضاي مناسب كاري فعالان بازار را تنگ كرده اند و بسياري از مشكلات بازار فولاد ايران به دليل حضور اين افراد است.

وي تصريح كرد : مي توان با تسويه اين افراد از بازار آهن و ساماندهي مجدد بازار بسياري از مشكلات بازار را از جمله كمبودهاي مقطعي حل كرد و فضاي ا مني را براي بازار آهن بوجود آورد.

وي با بيان اين كه عده اي با بزرگ كمبود و راه انداختن جنگ رواني به دنبال مقاصد شوم خود هستند گفت : البته نمي توان منكر كمبود آهن در كشور شد اما بخش عمده برهم ريختگي بازار و بزرگ نمايي كمبود آهن به دليل احتكار آهن از سوي افراد سودجو مي باشد.

و بخشي نيز به دليل با راه انداختن جنگ رواني بر عليه بعضي از نهادها به دنبال رسيدن به خواسته هاي نامشروع خود هستند.

جعفري در ادامه اظهار داشت : دولت براي مقابله با كمبود آهن و هرج و مرج هرچه سريعتر شرايط سرمايه گذاري در بخش مولد را مهيا كنند سرمايه گذاران بخشي خصوصي در فضاي امن بتوانند توليد آهن كشور را به سطح مطلوب برسانند.

يكي از اعضاي تعاوني آهن قزوين نيز در همين رابطه با جهان اقتصاد گفت : براي جبران كمبود آهن كشور راه هاي مختلفي وجود دارد اما سريعترين و مناسب ترين آن واردات كنترل شده است.

وي افزود : نبايد در زمينه بدون برنامه كاري كرد چرا كه ممكن است خسارتي كه واردات بي رويه با بازار آهن وارد مي كند بيشتر از كمبود مقطعي آهن باشد.

وي تصريح كرد: در چند سال گذشته افراد سودجو با وارد كردن آهن آلات ارزان قيمت و در عين حال غير استاندارد باعث وارد شدن خسارت فراوان به توليد كنندگان داخلي شدند در عين حال كه استفاده از اين محصولات تبعات منفي زيادي دارد.

اين كارشناس افزود :‌واردكنندگان بايد افراد شناسنامه دارد و بازار باشند و دولت نبايد به هر كسي اجازه واردات آهن را بدهد.

بازار آهن در انتظار سرنوشت

بازار آهن كه سال گذشته را همراه با ركود نسبي سپري كرده بود در روزهاي اخير حال و هواي پر التهابي پيدا كرده و مانند الاكلنگي شده كه گاهي با گراني قيمت آهن و گاهي با كاهش قيمت اين محصول همراه است.

به گزارش خبرنگار باشگاه خبرنگاران جوان ، اگرچه دولت براي جلوگيري از روند رو به رشد قيمت آهن تعرفه واردات آن را از 20 درصد به صفر رساند، ولي از سوي ديگر واردات آهن آلات به چهار وزارتخانه صنايع و معادن ،‌بازرگاني ،‌نيرو و مسكن سپرده شد كه مي توانست اقدام مناسبي در جهت كاهش قيمت آهن باشد، اما در عمل به دليل تورم در قيمت هاي جهاني فولاد كه به تبع افزايش بي سابقه قيمت نفت بوده است توفيق چنداني در كاهش و تثبيت قيمت آهن حاصل نشد.

هنوز تكاپوي بازار آهن براي تطبيق خود با حذف تعرفه واردات آهن پايان نيافته بود كه به دنبال آن با مصوبه هيات وزيران جهت حفظ تعادل در بازار اين محصول، صادرات تيرآهن نيز متوقف شد تا بازار شاهد كاهش قيمت اين محصول باشد. اين توقف صادرات در حالي است كه بررسي ها نشان مي دهد آهن آلات رتبه نخست كالاهاي وارداتي و صادراتي كشور به لحاظ حجم و ارزش را در سال 84 به خود اختصاص داده است . حجم صادرات آهن در سال 84 بالغ بر 2 ميليون و 552 هزار و 800 تن و به ارزش يك ميليارد و 326 ميليون دلار بوده و سهم وزني صادرات آهن آلات و فولاد از كل صادرات كشور در سال گذشته 7/11 درصد و سهم ارزشي آن 4/13 درصد بوده است.

توقف صادرات ذوب آهن ،‌كاهش قيمت ها

سبحاني ،‌مدير عامل ذوب آهن اصفهان در ارتباط با توقف صادرات اين شركت در گفت و گو با خبرنگار باشگاه خبرنگاران گفت :‌ذوب آهن از حدود 2 ماه پيش تا كنون دريافت سفارش صادرات را متوقف كرده است و حداكثر توليد تير آهن خود را كه ماهانه 120 هزار تن است،‌از طريق بورس فلزات عرضه مي كند. وي با اشاره به تاثير توقف صادرات تير آهن ذوب آهن اصفهان در بازار اين محصول خاطر نشان كرد: تا بيش از اين اقدام ، قيمت اين محصول رو به رشد بود،‌اما پس از توقف صادرات تيرآهن قيمت اين محصول ابتدا ثبات پيدا كرد و سپس كاهش يافت . همچنين با افزايش نگراني مصرف كنندگان از عدم ثبات در بازار آهن جمعي از وزراي دولت مامور ساماندهي بازار آهن شدند و ذوب آهن اصفهان را موظف كردند 25 درصد توليدات خود را به صورت تحويل فوري و بر اساس نرخ كشف قيمت بورس فلزات به تعاوني ها عرضه كند.

اين تعهدات دولت در كنار خبر ورود 130 هزار تن تير آهن به گمرك كشور توانست بازار آهن را در طي هفته گذشته با كاهش قيمت روبه رو كند، اما اين ثبات و كاهش قيمت تداوم چنداني نيافت و قيمت آهن با وجود تمام تدابير ،‌روند صعودي گذشته را در پيش گرفته است. در اين خصوص محمد ‌آزاد، رييس اتحاديه صنف آهن فروشان گفت :‌130 هزار تن آهن وارد گمرك شده است كه ظرف هفته جاري وارد بازار شده و پيش بيني مي شود واردات اين حجم آ‌هن قيمت را كاهش دهد. وي افزود : هفته گذشته از شنبه تا چهارشنبه قيمت آهن در بازار كاهش يافت اما متاسفانه از چهارشنبه مجددا به قيمت قبل بازگشت.

بازار داخلي متاثر از بازارهاي جهاني

رسول خليفه سلطان ، دبير انجمن توليد كنندگان فولاد نيز به ثبات نرسيدن در بازار آهن را تاثير پذيري اين بازار از بازارهاي جهاني عنوان كرد و گفت :‌هم اكنون يك سوم فولاد مصرف داخل از طريق واردات تامين مي شود كه اين بازار را تحت تاثير بازارهاي جهاني قرار مي دهد.

وي افزود : عرضه زياد مي تواند قيمت ها را متعادل كند و دولت براي عرضه زياد بايد تسهيلاتي در اختيار توليد كنندگان قرار دهد تا شمش را ارزان خريداري و محصول را ارزان بفروشند تا بسياري از توليد كنندگان بخش خصوصي هم از ورشكستگي نجابت يابند.

حسين مصيب زاده ، عضو انجمن توليد كنندگان فولاد ايران نيز پايين آمدن قيمت آهن در روزهاي اخير را به دليل وجود شايعاتي براي واردات فولاد و آهن دانست و گفت :‌هم اكنون با وجود همه مشكلات موجود در توليد محصولات فولادي قيمت آهن گران نيست و نوسان قيمت آهن به عرضه و تقاضا بستگي دارد. وي افزود: دولت براي رفع اين نوسان بايد با ارائه وام هاي طولاني مدت و يارانه به توليد كنندگان براي تامين مواد اوليه توليد را افزايش داده و سبب كاهش قيمت ها شود.

اما آنچه اين روزها از زبان گروهي از كارشناسان و مسوولان كشور در خصوص دلايل اين نوسان قيمت در بازار آهن شنيده مي شود،‌عدم نظارت كافي بر معاملات بورس فلزات تهران است.

سازمان بورس فلزات كه با هدف كشف قيمت واقعي فلزات در كشور همراه با تقابل در عرضه و تقاضا براي يافتن كمبوها و افزايش در واردات يا صادرات ايجاد معاملات شفاف، پايين بودن ميزان ريسك و خطر پذيري معاملات و ايجاد امنيت براي خريدار و فروشنده و كنترل استاندارد محصولات راه اندازي شد، اين روزها مورد انتقاد شديد فعالان و كارشناسان بخش فولاد و آهن كشور قرار گرفته است. عضو كميسيون صنايع و معادن مجلس در اين باره گفت :‌نوسان قيمت آهن ناشي از فرصت طلبي برخي توليد كنندگان داخلي است و به دليل ارزاني قيمت فولاد در داخل كشور بسياري از توليد كنندگان سعي در رساندن قيمت اين محصول به قيمت بازارهاي جهاني دارند. وي گفت : دولت براي مهار افزايش يا كاهش قيمت بايد اجازه واردات فولاد خام را به بخش خصوصي بدهد و نظارت خود را بر بورس فلزات افزايش دهد.

بورس فلزات سبب رشد اقتصادي ملي

از سوي ديگر يزدي زاده ،‌سرپرست معاونت فروش ذوب آهن اصفهان در خصوص شايعه تضعيف يا انحلال بورس فلزات به خبرنگار ما گفت :‌دولت خود بر منافع بيشمار بورس هاي كالايي واقف است و سخنان رئيس جمهور مبني بر احتمال تغيير سياست هاي دولت به معناي برخورد با بورس فلزات نيست اما از سوي ديگر واقعيت اين است كه تاسيس بورس بر اساس قانون سوم توسعه و مصوبه مجلس شوراي اسلامي بوده و دولت به تنهايي نمي تواند در مورد تداوم فعاليت هاي بورس تصميم گيرنده باشد.

وي افزود : افزايش قيمت فولاد در ايران به د نبال افزايش قيمت هاي جهاني است به ويژه آ“كه در طول سال گذشته قيمت فولاد در بازارهاي داخلي رشد نكرده است. وي گفت : عملكرد بورس فلزات باعث رشد اقتصاد ملي شد و بورس فلزات جزو افتخارات دولت است كه بايد تمامي فعالان بازار از اين جايگاه دفاع كنند.

قيمت آهن تحت تاثير جو سازي ها

همچنين سبحاني ، مدير عامل ذوب آهن اصفهان گفت : اين بحث تحت تاثير جو سازي ها قرار گرفته است و قيمت محصولات ما در بورس فلزات بالا نيست بلكه بر اساس عرضه و تقاضا تعيين مي شود.

وي افزود : در حالي كه قيمت آهن 10 تا 15 درصد رشد داشته كه هزينه هاي شركت هر ساله حدود 20 درصد رشد كرده است.

مصارف عمده آهن

آهن كه در ميان فلزات بيشترين مصرف را دارد ، 95% ذخيره فلزي توليد شده در تمام دنيا را به خود اختصاص نيز فراواني ،‌سهولت ،‌قيمت كم و استحكام زياد آن است.

آهن در ساخت انواع ماشين هاي سبك و سنگين ، كشتي ها ،‌راه آهن ، پل ها ، سدها،‌ساختمان سازي ، رسد . 99% از كل مصارف آهن مربوط به صنايع توليد فولاد و چدن مي شود.

تجهيزات و نوارهاي ضبط مغناطيسي ،‌ MICR ،‌رنگدانه تونر ، فتوكپي و فكس غير رنگي )، زغال شويي.

موارد كاربرد اكسيد آهن ميكايي :

كنترل خردگي مانند سازه هاي فولادي در پلها ،‌دكلهاي دريايي، مبدلهاي ولتاژ بالا،‌دكلهاي انتقال برق،‌طرحهاي صنعتي ،‌مخازن ذخيره.

موارد كاربرد هماتيت ريزدانه :‌

صنايع ساينده مانند ساينده هاي بادي ،‌ساينده هاي تجهيزات اپتيكي، گل حفاري ،‌خطوط لوله درياييو سكوهاي نفتي.

استانداردها :‌

در صنعت رنگ :

اكسيد آهن طبيعي به چهار رده  A,B,C,D بر حسب محتواي  Fe₂o_{3 ­}تقسيم مي شوند كه عبارتند از قرمز  <65 ،‌70 ،50 و 10% زرد <83 ،‌70،50 و 10% قهوه اي  <87 ،‌70 و 30% سياه  <95 و 70% و خاكستري  <MIO 85% ،‌فاكتورهاي ديگر شامل مواد محلول و فرار ،‌كلريدها و سولفيدهاي محلول در آب آهك ، چگالي كل ،‌جذب نفت ، گذري ، مقاومت نسبي در برابر تغيير رنگ ،‌سطح مخصوص ويژه ، اندازه ذرات ( به عنوان مثال 10 يا 50 ميكرومتر ).

استاندارد  ASTM از اين قرار است :

اخري :‌

 < Fe2o3 7% ،‌رطوبت و مواد فرار كمتر از 1%

سينا :‌ (sienna)

fe2O3 38% > فرار و رطوبت >4% براي كنستانتره خاكه بايد كم شود.

فريت :‌ (Ferrite)

پايين ترين درصد مجاز  Fe2O3 38% و بالاترين درصد مجاز تركيبات ديگر عبارت است از                 cr2o3  0.1%,Al-203  0.2%,Cl 0.25% , : sio2  0.3%ورطوبت 1% همراه 85% مش 325.

گل حفاري  API (‌وزن مخصوص بيشتر از 5 و منش 300.

اگرگات پرچگال :  (high – density  aggregate)

پايين ترين درصد مجاز  Fe2O3 65% و بالاترين درصد مجاز  Sio2+Al – 203  5%  ،‌جذب كمتر از 4% واكنش پذيري كم با سولفيد و مواد قلياي ،‌شكل دانه ها زاويه دار يا نيمه زاويه دار ،‌وزن مخصوص ، 1/5 ـ 5/4.

غذاي دام :‌ (pet Food)

بالاترين درصد مجاز آرسنيك  ppm  5 ،‌سرب  ppm 20 ،‌جيوه  ppm  3 .

مواد دارويي و آرايشي :‌

بالاترين حد مجاز آرسنيك  ppm  3 ، سرب  ppm   10 ، جيوه  ppm   3.

بازيافت :‌

تقريبا بيشترين مقدار اكسيد آهن توليد شده از فلز قراضه بدست مي آيد.

جايگزين ها :‌

رنگيزه  (Pigment)

مواد سنگين (‌گل حفاري ) :

بريت ،‌ايلمنيت

آگرگات سنگين وزن :

باريت ،‌ايلمنيت ، براده هاي شمش و فولاد ضرب ديده ،‌ساچمه هاي فولادي ،‌سرباره آهن فسفر دار.

بازار سنگ آهن دنيا متاثر از مصرف چند كشور عمده است. هشت كشور كره جنوبي ، هند ،‌برزيل، آلمان ،‌آمريكا ، كشورهاي مشترك المنافع، ژاپن، و چين بيش از نيمي از مصرف ظاهري دنيا را به خود اختصاص مي دهند.

ميزان مصرف ظاهري سنگ آهن در جهان در طي اين دوره 1997 (2001 ـ با نرخ رشد 1/0 ـ 2% ميليارد تن بوده كه از 3136 ميليون تن در سال 1997 به 2230 ميليون تن در سال 1999 و 3114 ميليون تن در سال 2001 كاهش يافته است. (جدول 7)