آهن اسفنجی از احیای مستقیم سنگ آهن (Direct Reduced Iron) بدست آمده و طی عملیات احیای بی واسطه، بدون نیاز به ذوب سنگ آهن، اکسیژن آن حذف می‌گردد. در این روش گندله سنگ آهن که دارای عیار ۶۷% می‌باشد، احیا گردیده و حاصل آن این محصول می‌شود که گاهی در برخی از موارد (گندله متخلخل) نامیده می‌شود. این محصول پس از ذوب و احیا در فولاد سازی، در فرآیند ریخته گری به شکل محصولات مورد نیاز در می‌آید و به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت (شمش) و میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دلائل استفاده از گندله متخلخل
شکل ظاهری این محصول بصورت قطعات کروی (گندله) است که به دلیل متخلخل بودن ساختار آن دارای ظاهری اسفنجی است به همین دلیل به آن آهن اسفنجی می گویند. این محصول دارای عیار بالای آهن بوده که امروزه با توجه به کمبود ضایعات آهن و افزایش قیمت آن و همچنین مشکلات زیست محیطی مورد توجه قرار گرفته است.
حدود ۵% از فولاد جهان، از این محصول (DRI) تولید می‌شود و این روند رو به افزایش است. این محصول، از احیای مستقیم سنگ آهن بدست می‌آید و اصطلاحاً به آن DRI نیز گفته می‌شود. امروزه گندله متخلخل با کاهش سنگ آهن بدون ذوب کردن آن ایجاد می‌شود و همین موضوع باعث می‌شود که یک منبع انرژی کارآمد برای سازندگان فولاد مخصوص که به فلز قراضه متکی بودند، استفاده شود.
کاربردهای مهم آهن اسفنجی در ریخته‌گری
از این محصول در ریخته‌گری فولاد هم استفاده می‌شود. این محصول نسبت به آهن، عیار بالایی دارد و به این دلیل که در ایران منابع مختلفی برای استخراج و احیای آهنگری است، از آن در تولید فولاد استفاده می‌شود. در اصل گندله متخلخل، ماده اولیه تولید فولاد در ریخته‌گری است که ذوب می‌شود و به کمک آن می‌توان فولاد را تولید کرد. قبل از تولید آهن اسفنجی از ضایعات و قراضه ها برای در ریخته گری فولاد استفاده می‌شد که دیگر امروزه با وجود آهن اسفنجی، فولاد حاصل شده کیفیت و عیار بالایی دارد و می‌تواند استحکام و مقاومت زیادی هم داشته باشد.
این نکته را هم اضافه کنیم که در زمان تولید آهن اسفنجی، حدود 5 درصد از مواد اولیه آن به به نرمه آهن اسفنجی تبدیل می‌شود که از آن می‌توان برای کاربردهای مختلفی استفاده کرد. کاربرد این محول با خود آهن اسفنجی متفاوت است و در اکثر موارد می‌توان از آن برای ماده اولیه در تولید بریکت آهن استفاده کرد.
ا وجود آنکه بیش‌تر تولید فولاد خام در جهان به وسیله روش کوره بلند تولید می‌شود، اما موارد ذیل استفاده از روش احیای مستقیم و کوره‌های الکتریکی را، مخصوصاً در ایران، توجیه‌پذیرتر می‌کنند:
- با توجه به استفاده از قراضه آهن، این روش سریع‌تر است.
- هزینه راه‌اندازی یک واحد کوره بلند نسبت به یک واحد احیای مستقیم و کوره الکتریکی در ظرفیت‌های متناظر، بالاتر است.
- روش کوره بلند محدودیت‌های زیست‌محیطی بیشتری نسبت به روش احیای مستقیم دارد.
- آهن اسفنجی عیار بالاتری نسبت به آهن خام دارد.
- کوره بلند در ظرفیت‌های بالا (حداقل یک و نیم میلیون تن در سال) دارای توجیه اقتصادی بیشتری است، در حالی‌که از روش احیای مستقیم می‌توان در واحدهای کوچک فولادسازی نیز با توجیه اقتصادی مناسب استفاده کرد.
- آهن‌اسفنجی را می‌توان به صورت آهن گرم کلوخه شده (HBI) درآورده، به سهولت حمل یا ذخیره کرد. در صورتی‌که که حمل آگلومره که خوراک کوره بلند است سخت‌تر می‌باشد.
- در فرایند احیای مستقیم می‌توان از گازطبیعی بدون حذف ناخالصی‌ها استفاده کرد.
- در عین حال شرکت‌های ذوب‌آهن اصفهان، فولاد میبد، فولاد زاگرس، ذوب‌آهن غرب کشور و فولاد زرند، در مجموع حدود ۵ میلیون تن فولاد، از طریق روش کوره بلند تولید خواهند کرد که با توجه به پتانسیل‌های موجود در کشور، به نظر کافی می‌آیند.
علاوه بر این، حتی از آن، به دلیل کمبود قراضه و ضایعات فلزی، می‌توان در کوره القایی هم می‌توان استفاده کرد.
