واحد آهن‌سازی

واحدهای احیای مستقیم

این واحدها یکی از بخش های میانی فرآیند تولید فولاد به حساب می آید و از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این واحدها، با استفاده از گاز احیایی، گندله سنگ آهن، احیاء و به آهن اسفنجی تبدیل می شود . آهن اسفنجی تولیدی نیز جهت شارژ به کوره های قوس الکتریکی بخش فولادسازی ارسال می شود. شرکت فولاد کاوه جنوب کیش مجهز به دو واحد احیای مستقیم به روش میدرکس و با ظرفیت 1.8 میلیون تن است که از سال ۱۳۹۰ و ۱۳۹۱ عملیات بهره برداری از آنها آغاز شده است. در فرآیند میدرکس، گندله سنگ آهن تولید شده در واحدهای گندله سازی پس از سرند شدن و پوشش دهی سطحی با آهک به کمک نوار نقاله به مخزن تغذیه بالای کوره ارسال و از طریق آن به طور یکنواخت در داخل کوره احیای مستقیم توزیع می شود. کوره احیا از نوع استوانه ای و از دو بخش فوقانی و تحتانی تشکیل شده است .

قسمت بالایی کوره در واقع منطقه اصلی احیاست که در آن گندله توسط جریان گاز احیایی متشکل از هیدروژن و منواکسید کربن، احیاء می شود. گاز احیایی تولید شده در ریفورمر، با دمایی بین ۷۸۰-۸۷۰ درجه سانتیگراد بسته به نرخ تولید و نوع گندله وارد قسمت فوقانی کوره شده و ضمن حرکت به سمت بالا با گندله های اکسید آهن، که در جهت عکس جریان گاز از بالای کوره به سمت پایین در حرکت هستند، برخورد کرده و اکسیژن موجود در گندله سنگ آهن را گرفته و باعث ایجاد تخلخل در گندله می شود. به محصول این فرآیند، آهن اسفنجی گفته می شود. این محصول که دمای بالایی دارد، در قسمت پایینی کوره توسط گاز طبیعی خنک شده تا به دمای محیط می رسد و در نهایت از کوره خارج شده و به مصرف فولادسازی فرستاده می شود.

دومین قسمت هر واحد میدرکس را رآکتور تولید گاز احیایی یا ریفورمر تشکیل می دهد که در این رآکتور مخلوط گاز طبیعی و گاز برگشتی از کوره در محدوده ۱۰۷۰ - ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد و در حضور کاتالیزور به گاز احیایی تبدیل می شود. جهت تامین حرارت مورد نیاز برای فرآیند شکست گاز، مشعل هایی در قسمت تحتانی ریفورمر تعبیه شده است. سوخت مشعل ها مخلوطی از گاز برگشتی از کوره و گاز طبیعی است. گازهای حاصل از احتراق در ریفورمر توسط داکتهایی جمع آوری و پس از خروج با دمایی بین ۱۰۷۰ - ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد به بازیاب کننده حرارتی یا ریکوپراتور هدایت می شوند.

ریکوپراتور در واقع سومین قسمت اصلی فرآیند میدرکس است. در ریکوپراتور شبکه هایی از لوله های فولادی به نام تیوب باندل قرار گرفته است که به صورت مبدل حرارتی عمل می کند و در آنها از حرارت گازهای ناشی از احتراق برای پیش گرمایش هوای مصرفی در مشعل های ریفورمر، گاز طبیعی و گاز برگشتی از کوره استفاده می شود. گازهای حاصل از احتراق پس از مبادله حرارتی در ریکوپراتور، از این قسمت خارج و از طریق دودکش اصلی به هوا تخلیه می شوند.