زنجیره تولید فولاد شبیه یک سفر تکاملی است؛ سفری که از دل کوه های سنگی آغاز شده و به محصولی پایانی با ارزش افزوده فراوان می انجامد. در این مسیر پر پیچ و خم، گندله و آهن اسفنجی دو ایستگاه مهم محسوب می شوند که نقش آفرینی قابل توجهی در کیفیت و خصوصیات محصول نهایی دارند.
آنچه در نگاه اول ممکن است دو ماده ی مشابه به نظر برسند، در حقیقت دو محصول با خصوصیات خاصی هستند که هر کدام جایگاهی ویژه در فرآیند فولادسازی دارند. تفاوت گندله و آهن اسفنجی نه تنها در ظاهر و ترکیب شیمیایی، بلکه در کاربرد، خواص و ارزش اقتصادی آن ها نیز نمود پیدا می کند.
گندله محصولی کروی شکل است که از کنسانتره سنگ آهن (آسیاب شده با ابعاد کمتر از ۱۰۰ میکرون) تولید می شود. کنسانتره به تنهایی امکان استفاده در واحدهای احیای مستقیم را ندارد، بنابراین با افزودن موادی مانند بنتونیت، آهک و آب در دستگاه های مخصوص گندله سازی به شکل گلوله های یکنواخت درمی آید.
این فرآیند عملاً حلقه واسط بین معادن سنگ آهن و کارخانه های فولادسازی است که امکان بهره برداری از ذرات ریز سنگ آهن را مهیا می سازد. تفاوت گندله و آهن اسفنجی از همین مرحله آغاز می شود، زیرا گندله در مرحله قبل از تولید آهن اسفنجی قرار دارد.
فرآیند ساخت گندله شامل چهار مرحله خشک کردن، پیش گرم کردن، پخت در دمای حدود ۱۳۵۰ درجه سانتی گراد و سرد کردن است. گندله ها معمولاً قطری بین ۶ تا ۱۶ میلی متر داشته و عیار آهن آنها حدود ۶۵ درصد است.
قیمت گندله آهن معمولاً کمتر از آهن اسفنجی است و این یکی دیگر از نکات مهم در تفاوت این دو محصول به شمار می رود. گندله تولیدی برای کوره های احیای مستقیم، دارای عیار بالاتر و ناخالصی کمتر است، اما نوع مورد استفاده در کوره بلند درشت تر بوده و استحکام بیشتری دارد. فهم دقیق تفاوت گندله با آهن اسفنجی برای انتخاب مناسب مواد اولیه در صنعت فولاد ضروری است.
آهن اسفنجی یا به اصطلاح علمی DRI (Direct Reduced Iron) محصولی است که از احیای مستقیم سنگ آهن به دست آمده و ویژگی اصلی آن ساختار متخلخل و شبیه به اسفنج است که از همین رو به آهن اسفنجی شهرت یافته است.
این محصول در واقع حالت تغییر شکل یافته گندله محسوب می شود که طی فرآیند احیا، اکسیژن از سنگ آهن جدا شده و بدون ذوب شدن، به آهن خالص تر تبدیل می گردد. عیار آهن موجود در این محصول بسیار بالاتر از گندله بوده و معمولاً بین ۸۴ تا ۹۵ درصد است. تفاوت گندله و آهن اسفنجی در میزان خلوص از اهمیت بالایی برخوردار است که بر کیفیت محصول نهایی تأثیر می گذارد.
برای تولید آهن اسفنجی دو روش عمده وجود دارد: روش های مبتنی بر گاز طبیعی (مانند میدرکس، HYL و پوروفر) و روش های مبتنی بر زغال سنگ. در ایران به دلیل دسترسی به منابع گازی غنی، عمدتاً از روش میدرکس استفاده می شود که حدود ۸۰ درصد تولید آهن اسفنجی کشور را شامل می شود.
فرق بین گندله و آهن اسفنجی در کاربردشان نیز مشهود است؛ آهن اسفنجی به دلیل سطح تماس بالا و واکنش پذیری مناسب، در کوره های ذوب گرمای زیادی آزاد می کند و جایگزین مناسبی برای قراضه آهن محسوب می شود که این موضوع اهمیت آن را در صنعت فولادسازی دوچندان کرده است.
گندله و آهن اسفنجی هر دو اعضای مهم خانواده آهن هستند، اما تفاوت های بنیادینی با یکدیگر دارند، مهمترین شباهت این دو، حضورشان در زنجیره تولید فولاد است که به صورت متوالی رخ می دهد. گندله مرحله ابتدایی و آهن اسفنجی مرحله واسط در مسیر تولید فولاد هستند.
تفاوت گندله و آهن اسفنجی باعث می شود که هر کدام نقش مخصوص به خود را در این زنجیره داشته باشند، فرق بین گندله و آهن اسفنجی در روش تولید، خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربردها و قیمت آنها با یکدیگر قابل مشاهده است. درک این تفاوت ها برای انتخاب مناسب مواد اولیه در صنعت فولاد مهم است.
اصلی ترین تفاوت گندله و آهن اسفنجی در روش تولید آنها نهفته است، گندله با استفاده از کنسانتره سنگ آهن خرد شده تولید می شود که این فرآیند شامل مخلوط کردن سنگ آهن با مواد چسباننده مانند بنتونیت، آهک و آب است که در دستگاه های مخصوص گندله سازی به شکل گلوله های یکنواخت در می آیند.
سپس این گلوله ها مراحل خشک شدن، پیش گرم، پخت و سرد شدن را طی می کنند تا استحکام لازم را به دست آورند.
فرق بین گندله و آهن اسفنجی در پیچیدگی فرآیند تولید کاملاً مشهود است؛ فرآیند تولید گندله نسبتاً ساده تر و کم هزینه تر از آهن اسفنجی است.
در مقابل، آهن اسفنجی محصول احیای مستقیم گندله یا سنگ آهن است، در این فرآیند، اکسیژن از اکسید آهن جدا می شود بدون اینکه به نقطه ذوب آهن برسد. این عملیات با استفاده از گازهای احیا کننده (عمدتاً گاز طبیعی) یا زغال سنگ در دمای ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام می شود.
تفاوت گندله با آهن اسفنجی در این است که پیچیدگی های فنی تولید آهن اسفنجی بیشتر بوده و به تکنولوژی های پیشرفته تری نیاز دارد، این واقعیت که آهن اسفنجی از گندله تولید می شود، نشان دهنده جایگاه این دو ماده در زنجیره تولید فولاد است؛ همانطور که گفتیم، گندله پیش نیاز تولید آهن اسفنجی است.
کاربرد گندله و آهن اسفنجی در صنعت فولاد تا حدودی متفاوت است، گندله عمدتاً به عنوان خوراک کوره های احیای مستقیم و کوره های بلند استفاده می شود. وظیفه اصلی گندله، فراهم کردن مواد اولیه برای تولید آهن اسفنجی است.
تفاوت گندله و آهن اسفنجی از نظر کاربرد کاملاً مشخص است؛ استحکام بالای گندله باعث شده که انتقال و انبارداری آن نسبتاً آسان باشد، همچنین شکل کروی و یکنواخت گندله ها، امکان توزیع مناسب در کوره و جریان گاز بهینه را فراهم می آورد که این موضوع راندمان کوره های احیا را بهبود می بخشد.
در مقابل، آهن اسفنجی کاربردهای متنوع تری دارد، این ماده یکی از بهترین جایگزین ها برای قراضه آهن در کوره های قوس الکتریکی و کوره های القایی است. فرق بین گندله و آهن اسفنجی در این است که آهن اسفنجی به دلیل خلوص بالا و ناخالصی کمتر، برای تولید فولادهای با کیفیت بالا مناسب تر است.
همچنین از این ماده در تولید بریکت (شکل فشرده شده آهن اسفنجی) و محصولات خاص مانند آهن فرفوژه نیز استفاده می شود، مزیت دیگر آهن اسفنجی در مقایسه با قراضه آهن، آلودگی کمتر به عناصر مضر مانند مس، نیکل و کروم است که این موضوع کیفیت فولاد تولیدی را ارتقا می دهد. تفاوت گندله با آهن اسفنجی در نقش آنها در زنجیره تولید فولاد کاملاً مشهود است.
با توجه به محدودیت‌های زیست محیطی و افزایش تقاضا برای فولادهای با کیفیت بالا، صنعت فولاد به سمت استفاده بیشتر از آهن اسفنجی گرایش پیدا کرده است. همچنین پیشرفت‌های تکنولوژیکی در فرآیندهای احیای مستقیم، کارایی و بهره وری تولید آهن اسفنجی را افزایش داده که این امر نقش آن را در آینده صنعت فولاد پررنگ‌تر می‌کند.
خواص گندله و آهن اسفنجی تفاوت های قابل توجهی با یکدیگر دارند که نخستین تفاوت در عیار آهن این دو محصول است. گندله معمولاً دارای عیار آهن حدود ۶۵ درصد است، در حالی که آهن اسفنجی عیاری بین ۸۳ تا ۹۵ درصد دارد، این تفاوت عیار، تأثیر مستقیمی بر کیفیت و کارایی آنها در فرآیند تولید فولاد دارد. تفاوت گندله و آهن اسفنجی از نظر ساختاری نیز چشمگیر است؛ گندله شکلی کروی و متراکم دارد، اما آهن اسفنجی همانطور که از نامش پیداست، دارای ساختاری متخلخل و شبیه به اسفنج است.
فرق بین گندله و آهن اسفنجی در خواص فیزیکی و شیمیایی بر نحوه کاربرد و بهره برداری از آنها تأثیر مستقیم دارد.
ویژگی متخلخل آهن اسفنجی باعث می شود سطح ویژه آن بیشتر بوده و واکنش پذیری بالاتری داشته باشد. این خاصیت موجب می شود در کوره های ذوب، آهن اسفنجی گرمای بیشتری تولید کند. از طرفی، استحکام فیزیکی گندله بیشتر از آهن اسفنجی است که این موضوع برتری گندله در حمل و نقل و انبارداری را نشان می دهد. تفاوت گندله و آهن اسفنجی در میزان ناخالصی ها نیز قابل توجه است؛ آهن اسفنجی به دلیل خلوص بالاتر، ناخالصی کمتری داشته و عناصر مزاحم مثل گوگرد، فسفر و سیلیس در آن به مراتب کمتر از گندله است. این تفاوت خواص، تعیین کننده جایگاه و نقش هر یک از این محصولات در زنجیره تولید فولاد است.
علاوه بر این، وزن مخصوص این دو ماده نیز متفاوت است؛ آهن اسفنجی به دلیل ساختار متخلخل، وزن مخصوص کمتری نسبت به گندله دارد. همچنین مقاومت در برابر اکسیداسیون در آهن اسفنجی به دلیل ترکیب شیمیایی آن متفاوت بوده و این امر در شرایط نگهداری و انبارش طولانی مدت اهمیت ویژه ای پیدا می کند.
تفاوت گندله و آهن اسفنجی در بحث قیمت نیز مشخص است، قیمت این دو محصول به عوامل متعددی مانند قیمت جهانی آهن، هزینه های تولید، عرضه و تقاضا و سیاست های اقتصادی بستگی دارد، به طور کلی، قیمت آهن نوع اسفنجی بیشتر از گندله است.
این تفاوت قیمت عمدتاً به دلیل پیچیدگی فرآیند تولید، استفاده از تکنولوژی های پیشرفته تر و مصرف انرژی بیشتر در تولید آهن اسفنجی بوده و همچنین عیار بالاتر آهن اسفنجی سبب شده تا به محصولی ارزشمندتر تبدیل گردد.
در فرآیند تولید آهن اسفنجی، استفاده از گاز طبیعی یا زغال سنگ به عنوان عامل احیا کننده، هزینه های تولید را افزایش می دهد، تفاوت گندله با آهن اسفنجی در میزان سرمایه گذاری مورد نیاز برای تولید آنها نیز قابل توجه است.
از طرفی، گندله به دلیل فرآیند تولید ساده تر و هزینه های کمتر، معمولاً قیمت پایین تری دارد، البته باید توجه داشت که قیمت هر دو محصول در بازارهای مختلف و در دوره های زمانی متفاوت، نوسانات قابل توجهی دارد، تغییرات قیمت مواد اولیه، نرخ ارز، تحریم ها و سیاست های تجاری، همگی بر قیمت نهایی این محصولات تأثیرگذار هستند و با این حال، همواره اختلاف قیمت معناداری بین این دو محصول وجود دارد که منعکس کننده تفاوت های اساسی آنها است.
سوالات متداول
خیر، گندله و آهن اسفنجی نمی توانند جایگزین یکدیگر شوند، تفاوت گندله و آهن اسفنجی در زنجیره تولید فولاد باعث می شود هر کدام جایگاه مشخصی داشته باشند، گندله ماده اولیه برای تولید آهن اسفنجی محسوب می شود و بدون آن، فرآیند احیای مستقیم امکان پذیر نیست.
انتخاب بین گندله و آهن اسفنجی به چندین عامل بستگی دارد. تفاوت گندله و آهن اسفنجی در نوع تکنولوژی مورد استفاده تعیین کننده است؛ کوره های بلند از گندله استفاده می کنند، در حالی که کوره های قوس الکتریکی از آهن اسفنجی بهره می برند.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.