آهن اسفنجی
فرآیندهای تولید آهن اسفنجی (DRI/HBI)
با توجه به منابع غنی گاز طبیعی، معادن سنگ آهن نسبتاً مناسب، و منابع محدود زغال سنگ در ایران، روشهای گازمحور به عنوان گزینه اصلی برای تولید آهن اسفنجی در کشور انتخاب شدهاند. در سالهای اخیر، فناوریهای جدیدی برای افزایش بهرهوری و کاهش انتشار کربن توسعه یافتهاند.
جدول مقایسه روشهای تولید آهن اسفنجی
|
روش تولید |
نوع (زغال/گاز) |
حداقل ظرفیت (تن/سال) |
حداکثر ظرفیت (تن/سال) |
خلوص آهن (%) |
مناسب برای ایران؟ |
فناوریهای کلیدی |
|
میدرکس (MIDREX) |
گاز طبیعی |
500,000 |
2,500,000 |
۹۲–۹۶ |
✅ بله |
بازیافت گاز CO₂، کاهش مصرف انرژی |
|
HYL III |
گاز طبیعی |
300,000 |
1,800,000 |
۹۴–۹۷ |
✅ بله |
احیای مستقیم با گاز شکسته (Reformed Gas) |
|
پرد (PERED) |
گاز طبیعی |
200,000 |
1,000,000 |
۹۰–۹۳ |
✅ بله |
فناوری بومی ایران، سازگاری با گاز کمکیفیت |
|
SL/RN |
زغال سنگ |
100,000 |
500,000 |
۸۵–۸۹ |
❌ خیر |
کوره دوار با مصرف زغال غیرککشو |
|
ITmk3 |
زغال سنگ |
50,000 |
300,000 |
۸۸–۹۲ |
❌ خیر |
تولید گلولههای آهن (Iron Nugget) |
|
CIRCORED |
گاز طبیعی |
400,000 |
1,500,000 |
۹۳–۹۶ |
✅ بله |
بستر سیال (Fluidized Bed) با مصرف انرژی پایین |
|
HYBRIT |
هیدروژن سبز |
500,000 |
3,000,000 |
۹۵–۹۸ |
🔶 آینده |
جایگزینی گاز با هیدروژن (کاهش ۹۰% CO₂) |
|
ENERGIRON ZR |
گاز طبیعی |
600,000 |
2,000,000 |
۹۶–۹۸ |
✅ بله |
جذب CO₂ و تولید متانول به عنوان محصول جانبی |
روشهای نوین و فناوریهای پیشرو ۲۰۲۴
- HYBRIT هیدروژن-محور:
- استفاده از هیدروژن سبز به جای گاز طبیعی (کاهش ۹۰% کربن).
- هماکنون در سوئد با مشارکتLKAB و SSAB در حال اجراست.
- پتانسیل در ایران: نیاز به توسعه زیرساختهای هیدروژن سبز.
- MIDREX H₂™:
- نسخه اصلاحشده میدرکس با قابلیت استفاده از ۱۰۰% هیدروژن.
- خلوص آهن تا ۹۷% و مصرف انرژی ۱۰.۵ GJ/ton.
- SIDERWIN الکترولیز:
- تولید آهن اسفنجی با الکترولیز اکسید آهن در دمای پایین (کاهش ۵۰% انرژی).
- در فاز آزمایشی در اتحادیه اروپا.
توصیهها برای ایران
- اولویتبندی روشهای گازمحور:
میدرکس (MIDREX) و HYL III به دلیل سازگاری با منابع گاز ایران و امکان استفاده از گاز کمکیفیت. - توسعه فناوریهای هیبرید:
ترکیب گاز طبیعی با هیدروژن (Blue H₂) برای کاهش تدریجی کربن. - روشهای زغالمحور:
تنها در مناطق فاقد دسترسی به گاز (مانند معادن زغال سنگ طبس) با اصلاح سیستمهای تصفیه گاز.
مقایسه روشهای زغالمحور vs گازمحور
|
پارامتر |
زغالمحور (SL/RN) |
گازمحور (MIDREX) |
|
مصرف انرژی |
۱۸–۲۲ GJ/ton |
۱۰–۱۲ GJ/ton |
|
انتشار CO₂ |
۱.۲–۱.۵ تن CO₂/تن آهن |
۰.۶–۰.۸ تن CO₂/تن آهن |
|
هزینه سرمایهگذاری |
۴۰۰–۶۰۰ دلار/تن |
۳۰۰–۵۰۰ دلار/تن |
|
نیاز به آب |
بالا (خنکسازی کوره) |
متوسط |
جمعبندی
- چالش اصلی:
بهبود کیفیت سنگ آهن داخلی (عیار ۵۸-۶۲% به ۶۵%+). - آینده نگری:
سرمایهگذاری در پروژههای هیدروژن سبز برای جایگزینی گاز در بلندمدت.