کوره بلند چیست؟

کوره-بلند-آهن-معدن

در گذشته‌های دور انسان از فلزات سرب و قلع استفاده میکرد که برای ذوب این دو فلز نیاز به دمای بالای کوره نبود و کوره ها از سوخت چوب استفاده می‌کردند. با گذشت زمان و نیاز بشر به فلزات با مقاومت بالاتر انسان به فکر ساخت انواع کوره با دماهای بالا و مصارف مختلف افتاد که یکی از آنها کوره بلند است. اامروزه برای احیای سنگ آهن و استخراج آهن از کوره های عمودی و بلندی استفاده می‌شود که کوره بلند نام دارند. دلیل نام گذاری این کوره ها؛ بلند بودن آنها است. کوره بلند؛ قدیمی ترین روشی است که تا کنون برای احیای سنگ آهن به کار رفته است و محصول نهایی آن آهن خام است. در این کوره ها فرآیند ذوب به صورت پیوسته و در ظرفیت های بالا صورت می گیرد. بیش از 90‌% سنگ آهن برداشت شده از معادن به مصرف کوره بلند می رسد.

آنچه در ادامه مطلب خواهید خواند

کوره-بلند-ذوب-آهن-معدن

کوره رنگ دار و کوره بدون رنگ

در ایران دو نوع کوره بلند وجود دارد. اولین مدل کوره‌ی بلندی که وارد ایران شد؛ ساخت کشور شوروی بود و به کوره رنگ دار معروف است. دومین مدل کوره بلند، ساخت کشور کره جنوبی است و از تکنولوژی جدیدتری برخوردار است. این کوره با نام کوره بدون رنگ شناخته می شود. ظرفیت کوره های رنگ دار خیلی بیشتر از ظرفیت کوره های بدون رنگ است. کنترل هزینه های تولید آهن به مواردی از قبیل ماده‌ی تامین کننده انرژی کوره، ساختمان کوره و فرایندهایی که در کوره اتفاق می افتد بستگی دارد. با مدیریت کردن این عوامل قیمت آهن نیز کنترل می شود.

روش کار کوره:

سنگ آهن را به همراه کک حاصل از زغال سنگ و آهک از بالا وارد کوره بلند می کنند. از پایین هوای داغ با دمای 800 تا 1200 درجه سانتیگراد به درون کوره دمیده می شود. در اثر حرارت حاصل از سوختن کک؛ سنگ آهن ذوب می شود. کک به دو منظور وارد کوره بلند می شود. هم به عنوان منبع تامین حرارت و هم به عنوان ماده احیا کننده‌‌ی آهن به کوره بلند وارد می شود. کربن موجود در کک موجب احیای اکسید آهن شده و آن را به آهن فلزی تبدیل می کند. مازوت و گاز طبیعی نیز به عنوان کمک ذوب وارد کوره بلند شده و به احیای آهن کمک می کنند.

پس از آنکه آهن احیا شد به صورت چدن خام از پایین کوره که اصطلاحا بوته کوره نام دارد خاج می شود. گازهای مونو اکسید کربن و دی اکسید کربن حاصل از سوختن کک نیز از بالای کوره خارج می شوند. آهک اضافه شده به کوره بلند و ناخالصی های موجود در سنگ آهن مانند انواع کلسیت ها؛ سیلیکاتها، اکسیدها و سولفورها نیز با هم ترکیب می شوند و سرباره تولید می کنند. چگالی سرباره نسبت به آهن کمتر است؛ بنابراین بالاتر از آهن مذاب قرار می گیرد و هر کدام از دریچه‌ی مخصوص تخلیه می شوند.

روش-کار-کوره-بلند-آهن-معدن

 چدن خام حاصل از این مرحله کربن زیادی دارد و خلوص آهن در آن 95‌% است. چدن خام تولید شده؛ خوراک واحدهای فولاد سازی و کارگاه های ریخته گری چدن می شود. این چدن خام را نمی توان به طور مستقیم به محصولات مورد نظر تبدیل کرد. به این منظور باید مراحل فولاد سازی بر روی چدن خام انجام شود. در این روش برخی از ناخالصی ها مانند کربن اضافی، گوگرد، فسفر و … که کیفیت فولاد را پایین می آورند، حذف می شوند. محصول این مرحله 99‌% آهن دارد.

ساختمان کوره بلند

فونداسیون کوره، ستون ها، دهانه کوره و تجهیزات نگهدارنده از مهمترین قسمت های کوره بلند هستند. کوره بلند شبیه دو مخروط ناقص است که از قاعده مخروط روی هم قرار گرفته اند. بدنه داخلی کوره بلند از جنس فولاد ساخته می شود و دیواره داخلی کوره بلند با مواد نسوز پوشانده می شود. به منظور خنک سازی کوره؛ بین دیواره کوره آب جریان دارد.

کوره های بلند ارتفاعی بین 30 تا 80 متر دارند و  قطر قسمت بزرگ حدودا بین 10 تا 14 متر در نظر گرفته می شود. اصول اولیه ساخت کوره بلند ثابت است اما ابعاد بخش های مختلف کوره تغییر داده می شود. ابعاد کوره بر اساس ظرفیت کوره انتخاب می شود. در طراحی و ساخت کوره بلند علاوه بر ظرفیت کوره؛ عواملی از قبیل فشار هوای داغ ورودی، فشار بالای کوره و مقدار کک مورد نیاز به ازای میزان آهن خام تولیدی باید در نظر گرفته شوند.

قسمت پایین کوره بلند به شکل مستطیل است و بوته کوره نام دارد. بوته محل جمع شدن مواد مذاب و سرباره است به طور مرتب تخلیه می شود. با توجه به اینکه سرباره بالاتر از مواد مذاب قرار می گیرد، بوته دارای دو خروجی است. یک خروجی در بالا برای خروج سرباره و یک خروجی در قسمت پایین بوته برای خارج کردن مواد مذاب در نظر گرفته شده است. در طراحی کوره های جدید شیب تنوره کاهش یافته است. همچنین علیرغم بزرگ شدن کوره؛ ابعاد بوته تغییر نکرده است. دلیل این گونه طراحی استفاده از سنگ آهن مرغوب و تغلیظ شده است. برای دمیدن هوای داغ مورد نیاز برای احتراق کک به درون کوره؛ در اطراف بوته شیپورک هایی تعبیه شده است.

سوخت کوره بلند

همان طور که گفته شد؛ به منظور تامین حرارت کوره و همچنین تامین کربن مورد نیاز برای احیای سنگ آهن از ماده سوختنی استفاده می شود. این ماده سوختنی باید دارای شرایط خاصی باشد تا برای استفاده در کوره بلند مناسب باشد. سوخت مورد استفاده باید ارزش حرارتی بالایی داشته باشد تا حرارت لازم برای ذوب آهن را تامین کند. همچنین باید بتواند گاز و هوای داغ را از خود عبور دهد تا به همه جای کوره به طور یکسان برسد. از این رو سوخت مورد استفاده باید متخلخل باشد و ذرات آن به هم نچسبند. در این میان کک تهیه شده از زغال سنگ گزینه مناسبی برای این کار است و تمام شرایط مورد نظر را دارد.

محصولات کوره بلند

با طی مراحل بالا؛ آهن خام مذاب و سرباره تولید شده در بوته جمع می شوند و به علت اختلاف در وزن مخصوص سرباره و آهن مذاب از یکدیگر جدا می شوند. محصول نهایی کوره بلند آهن خام است که تقریبا 3 یا 4 درصد کربن دارد و دمای ذوب آن 1300 درجه سانتیگراد است. آهن خام حاصل ناخالصی های فراوانی دارد و شکننده است بنابراین نمی تواند در صنعت استفاده شود. با توجه به مقدار سیلیس یا منگنز موجود در آهن خام و کنترل درجه حرارت کوره دو محصول آهن خام سفید و آهن خام خاکستری تولید می شود.

فروآلیاژها ترکیباتی از آهن و مقدار زیادی از یک یا چند عنصر دیگر هستند. فرومنگنز، فروسیلیس و فروسیلیکومنگنز نمونه از این فرو آلیاژها هستند که در کوره بلند تولید می شوند. این فرو آلیاژها در صنایع فولاد و چدن کاربرد فراوانی دارند.

ahanmadan
ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.