روش های فرآوری و بازیافت آهن و فولاد

روش های فرآوری و بازیافت آهن و فولاد

انواع مختلف آهن و فولاد به روش­های مختلف فرآوری و بازیافت می­شوند. در فرآیند بازیافت فولاد از قراضه، حفظ کیفیت محصولات فولادی از طریق کاهش آلودگی ناشی از سایر فلزات بسیار مهم است. وجود این آلودگی­ها در بازیافت از خودروها و قراضه­های شهری بسیار معمول است. به طور کلی فلزات آهنی قابل بازیابی به دو دسته اصلی تقسیم می­شوند. دسته اول قراضه­ آهنی شامل انواع فولادهای ساختمانی، براده­ها و تراشه­های فولادی، قطعات فولاد ریخته­گری، قراضه خردشده و فولادهای آلیاژی است. دسته دوم شامل ضایعات آهنی و محصولات واسطه مانند سرباره فولادسازی، محلول­های برگشتی، گرد و غبار، لجن­ها، پوسته نورد و کیک فیلتر است.بنابراین انتخاب فناوری مناسب بازیافت براساس نوع قراضه صورت می­گیرد.

در ادامه روش­های اصلی و فرآیند­های مورد استفاده برای بازیافت در صنعت آهن و فولاد ارائه شده­است.

1. کوره بلند : ماده اولیه اصلی مورد استفاده در کوره بلند (BF) گندله، کلوخه، پوسته نورد و قراضه چدن یا فولاد است. این مواد همراه با سنگ آهک و کک از بالا وارد کوره می­شوند. هوای داغ از میان بار کوره دمیده شده و با تولید منواکسید کربن، کانی را احیا می­کند و در نهایت آهن فلزی و دی اکسید کربن تولید می­گردد. همچنین حرارت ایجادشده توسط کک گرمای لازم برای پیشرفت، واکنش و همچنین ذوب­ آهن تولیدشده را تأمین می­نماید. عمده ناخالصی­ها نیز در سرباره مذاب جمع می­شوند. پس از تخلیه آهن مذاب درون پاتیل­های با پوشش نسوز، مذاب به کوره ­های فولادسازی اکسیژنی منتقل می­شود. مقداری از آهن نیز به صورت شمش چدن خاک ریخته ­شده و به بخش ریخته ­گری منتقل می­گردد.

• کوره فولاد­سازی اکسیژنی : کوره فولادسازی اکسیژنی (BOF) یک کوره با قابلیت دمش اکسیژن از بالا بوده که در آن گرما به صورت درونی و با اکسیداسیون ناخالصی­ های بار کوره تولید می­شود. حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد بار ورودی از قراضه تشکیل شده و در ابتدای چرخه اضافه می­شود. با دمش اکسیژن، اکسید آهن و منواکسید کربن تولیدشده که فرآیندی به شدت گرمازا است. به منظور تشکیل سرباره روان ساز آهک و فلورسپار اضافه می­شود. پس از کاهش مقدار کربن مذاب به حد مورد نظر، فولاد درون پاتیل تخلیه و ریخته­ گری می­گردد.

• کوره قوس الکتریکی : در کوره قوس الکتریکی (EAF) از الکترودهای گرافیتی برای هدایت جریان و ایجاد قوس با فلز استفاده می­شود. آهک نیز به عنوان روان ساز کاربرد داشته و از طریق تزریق اکسیژن به مذاب به منظور تصفیه فولاد استفاده می­شود. عناصر آلیاژی نیز به پاتیل بارریزی و پاتیل میانی ریخته­ گری پیوسته اضافه می­گردند. ریخته ­گری نیز به صورت پیوسته یا تک باره صورت می­گیرد.

از مزایای EAF هزینه کم­تر نسبت به کارخانه ­های ذوب ­آهن، قابلیت تولید گستره وسیعی از فولادهای زنگ نزن و آلیاژی، امکان استفاده از قراضه ارزان قیمت و آهن اسفنجی، تولید فولاد بدون استفاده از کک و بدون منبع فلز مذاب یا مستقل از کوره بلند است.

منبع : صفحات ۴۱ و ۴۲ کتاب بازیافت در متالورژی، نوشته دکتر فرشته رشچی، نشر جهاد دانشگاهی واحد تهران