مهم ترین مواد مفید و مضر موجود در سنگ آهن

به ندرت اتفاق می افتد که سنگ آهن استخراج شده از معدن بلافاصله پس از طی مراحل خردایش و طبقه بندی در محل به سمت کوره های ذوب آهن جهت تهیه فولاد ارسال شود.

چرا که در اغلب سنگ های آهن درگیر کانی های آهن و باطله شدید بوده و جهت تامین شرایط بار ورودی صنایع فولاد علاوه بر آزاد سازی نیاز به جدا سازی عناصر همراه از کانی های آهن دار نیز وجود دارد.

سنگ آهن دانه بندی شده مهم ترین مواد اولیه مورد نیاز واحدهای تولید چدن به روش کوره بلند می باشد.

در فرآیند کوره بلند برای اقتصادی بودن روش تولید سعی می‏شود که عیار آهن سنگ آهن که برای تولید چدن بکار می‏رود بیش از 60 درصد باشد.

مهم ترین مواد مفید و مضر موجود در سنگ آهن عبارتند از:

اکسید تیتانیوم (TIO2):
تیتانیوم سبب بهبود خواص فولاد می گردد. البته وجود تیتانیوم در سنگ آهن حالت چسبندگی سرباره را بالا برده و سبب غلیظ شدن سرباره می گردد.

به همین دلیل درجه قلیایی پایین تری در سرباره در نظر گرفته می شود که این امر سبب تغییر کار سرباره در کوره بلند می شود.

مقدار زیاد تیتانیوم سبب کاهش خاصیت احیاپذیری و در نتیجه کاهش متالیزاسیون¹ مورد نظر می شود. به علت اینکه اکسید تیتانیوم می تواند در جدار قسمت پایین کوره بلند یک طبقه محافظ تشکیل دهد، مقدار معین تقریباً بین 0/1 تا 0/2 درصد اکسید تیتانیوم در سنگ آهن مفید است.

اکسید منگنز (MnO2):
منگنز در بیشتر سنگ آهن ها وجود دارد که حدود 80 درصد آن وارد چدن گردیده و بقیه به صورت اکسید وارد سرباره می شود.

منگنز استحکام، سختی و مقاومت در برابر سائیدگی فولاد را افزایش می دهد. وجود منگنز باعث سهولت در امر گوگرد زدایی در چدن و کم کردن تأثیر منفی گوگرد جهت تولید فولاد می شود.

در نتیجه بررسیهای اخیر آشکار شده است که مقدار منگنز اثر تعیین کننده ای بر فسفر زدایی دارد.

در صورتی که مقدار منگنز چدن مذاب 0/2 و مقدار فسفر آن 0/1 درصد باشد می توان انتظار داشت که مقدار فسفر فولاد به کمتر از 0/005 درصد کاهش یابد.

اکسید های اسیدی سرباره ساز (Al2O3 و SiO2):
مقدار اکسیدهای اسیدی Al2O3 و SiO2 باید در سنگ آهن کم باشد. در صورت بالا بودن این اکسیدهای اسیدی، به مقدار زیادی سنگ آهک یا دولومیت برای خنثی کردن آن احتیاج است که این امر سبب افزایش سرباره، مصرف سوخت و هزینه بهره برداری شده و ظرفیت تولید کوره کاهش می یابد.

از طرف دیگر سنگ آهک و دولومیت مورد استفاده درگندله سازی باید خیلی نرم باشند که این هم باعث افزایش هزینه تولید می شود.

بر پایه محاسبات پژوهشگران در سال 1981، افزایش هر یک درصد سیلیس در بار ورودی کوره بلند، با توجه به لزوم تامین حداقل سرباره با ترکیب شیمیایی متعادل مورد نیاز، هزینه تولید چدن خام در تن تقریباً 1/55 دلار افزایش می دهد.

اگر هزینه فرآوری برای حذف یک تن سیلیس از کانه آهن 2/9 دلار باشد، هزینه حذف یک تن سیلیس اضافی در کوره بلند در حدود 95 دلار است.

درجه فلزی یا متالیزاسیون، به صورت نسبت آهن فلزی به کل آهن موجود در DRI تعریف می شود.