اسلاید ۱ :

 روشهای تولید آهن و فولاد

 ۱-روش کوره بلند– کنورتور

Coke Oven-Blast Furnace- Basic Oxygen Furnace

   عامل احیا کننده: کک تهیه شده از زغال سنگ کک شو

(کک در کوره بلند می سوزد و ایجاد حرارت و گاز احیا کننده می کند)

محصول : چدن (آهن خام مذاب)

فولاد سازی: با دمش اکسیژن  و عموما اکسیداسیون ناخالصیها در کنورتور

ویژگیها:

۱- هزینه سر مایه گذاری بالا (واحدهای بزرگ با ۳ میلیون تن ظرفیت در سال)

۲- وابستگی به زغالسنگ کک شو

۳- آلودگی محیط زیست (عمدتا ناشی از واحد های کک سازی)

اسلاید ۲ :

 ۲– احیا مستقیم – کوره قوس الکتریکی

Direct Reduction- Electrical Arc Furnace

احیا  در دمایی کمتر از دمای ذوب و تولید آهن اسفنجی

فولاد سازی: در کوره قوس الکتریکی                                           

ویژگیها:

۱- احیا در حالت جامد و دمای کمتر

۲- امکان ساخت واحد های کوچک(۴۰۰ هزارتن یا یک میلیون تن) یا تعدادی مدول احیا به صورت موازی

۳- عدم وابستگی به زغاسنگ کک شو (امکان استفاده از گاز طبیعی و زغالسنگ معمولی)

۴- امکان استفاده از DRI به جای قراضه و اجتناب از مشکلات تهیه  و مصرف قراضه

اسلاید ۳ :

کانی‌های آهن

کانی‌های حاوی آهن بسیار متنوعند ولی فقط تعداد محدودی از آنها ارزش اقتصادی دارند  و کانه آهن محسوب می‌شوند (جدول ).

کانی‌های آهن )از نظر ترکیب شیمیایی( : شامل اکسیدها ، کربناتها ، سیلکاتها وسولفیدها (جدول).

اسلاید ۴ :

فقط کانیهای اکسیدی ، اکسیدهای آبدار وسیدریت بعنوان ماده اولیه تولیدآهن و فولاد اهمیت دارند .

با انجام عملیات تشویه مناسب برروی کانیهای سولفیدی آهن وحذف گوگرد، ازآنهادرتولید آهن استفاده می کنند.

1. : MS+ O2= MO+0.5 SO2

اسلاید ۵ :

ساختمان و ترکیب اکسیدهای آهن

   سه نوع اکسید آهن به نام‌های هماتیت ، مگنتیت و وستیت شناسایی شده است.

شکل: نمودارتعادلی آهن – اکسیژن که محدوده پایداری این اکسیدها را دردماها و درصدهای اتمی مختلف اکسیژن در فشار کل یک اتمسفر

اسلاید ۶ :

وستیت (Wustite)

درطبیعت وجود ندارد و کانی طبیعی آهن نیست  اماچون درمراحل نهایی احیاء آهن تشکیل می شود  شناخت خصوصیات آن برای درک درست فرآینداحیاء لازم است.

اگرچه اغلب فرمول شیمیایی این اکسید را بصورت FeO می‌نویسند ولی در واقع مقدار اکسیژن وستیت همیشه بیش از مقدار استوکیومتری است در نتیجه فرمول شیمیایی آن رامی‌توان بصورت  نوشت.

مقدار X  در فرمول شیمیایی وستیت برحسب شرایط (مثلاً درجه حرارت) درصد تغییر می کند .

شبکه کریستالی وستیت مکعبی (شبکه آن مانند شبکه کلرید سدیم است) می‌باشد که در آن شبکه آهن ناقص بوده و جاهای خالی در شبکه وجود دارد (آیا وستیت یونی است؟).

اسلاید ۷ :

جهت خنثی شدن شبکه لازم است به ازاء هرجای خالی آهن دوظرفیتی ، دو یون آهن سه ظرفیتی درشبکه وجود داشته باشد.

اسلاید ۸ :

مگنتیت  Magnetite

فرمول شیمیایی مگنتیت Fe3O4است .

خاصیت مغناطیسی قوی این کانه باعث می‌شود که بتوان آن را به روش جداکننده مغناطیسی ازموادباطله جدا کرد (مشکل ؟)

مگنتیت دارای شبکه کریستالی مکعبی با آهن دو و سه ظرفیتی است که فرمول آنرا می‌توان بصورتFeO.Fe2O3 نوشت.

شبکه مگنتیت بسیارمتراکم می‌باشد اما مانند شبکه وستیت ممکن است درآن جاهای خالی دیده شود. دردمای بالاتر از۸۰۰ درجه سانتیگراد جاهای خالی آهن در شبکه ‌مگنتیت بوجود می‌آید که با افزایش درجه حرارت زیادمی‌شود درنتیجه درصد اکسیژن در آن بالا می‌رود.(اما نه به شدت وستیت- نمودار فازی)