موضوع مقاله: کوره بلند | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # کوره بلند | مقدمه: کوره اصلی در زیر تیرآهنهای میانی قرار دارد.کوره‌های بلند در چین از حدود سده پنجم پیش‌از میلاد وجود داشته‌اند. | ## بخش 1: کوره بلند | در سده‌های میانه در اروپا نیز این‌گونه کوره‌ها ساخته‌شد و در سده ۱۵ از استان نامور در بلژیک به مناطق دیگر گسترش یافت. بزرگ‌ترین کوره بلند ایران به حجم ۲۰۰۰ متر مکعب و در ذوب آهن اصفهان احداث شده است. فناوری ساخت کوره بلندهای ایران سابقاً توسط شوروی سابق و اخیراً توسط شرکت پوسکو کره جنوبی وارد ایران شده است. کوره‌های روسی اساساً زنگدار و کوره‌های کره‌ای با فناوری جدیدتر و بدون زنگ ساخته می‌شوند. در کوره‌های بدون زنگ شارژ مواد توسط تجهیزی دوار صورت گرفته و باعث می‌شود مواد با نظم زیادی در کوره انباشته شود، لذا جریان هوای دم کوره به صورت یکنواخت در بین مواد نفوذ کرده و نهایتاً مصرف کُک کمتری به همراه خواهد داشت. اندازه کوره بلند کوره‌های بلند با حجم از ۷۰ مترمکعب تا ۵۰۰۰ متر مکعب طراحی می‌شوند. کوره‌های مدرن بسیار کارآمد هستند که از جملهٔ دلایل آن استفاده از سیستم بازیابی برای استفاده از گرمای گازهای خارج شده از کورهٔ بلند، افزایش فشار هوا و اینجکت پودر کک می‌باشد. این عوامل باعث افزایش تولید آهن، مقدار گازهای گرمازا و حجم کک مورد استفاده در کوره شده است. بزرگ‌ترین سیستم کورهٔ بلند آهن در جهان در کرهٔ جنوبی قراردارد که ۶۰۰۰ متر مکعب حجم دارد. این کوره می‌تواند در حدود ۵۶۵۰۰۰۰ تن در سال آهن تولید کند.این یک جهش بزرگ در تولید آهن نسبت به کوره‌های بلند قدیمی در قرن ۱۸ که حدوداً ۳۶۰ تن در سال آهن تولید می‌کردند. کورهٔ بلند مدرن سرب کوره‌های بلند در حال حاضر به ندرت در ذوب سرب استفاده می‌شوند. کوره‌های بلند سرب بسیار کوتاه‌تر از کورهٔ بلند آهن هستند و از نظر شکل هندسی مکعب مستطیلی هستند.ارتفاع کلی آن در حدود ۵ تا ۶ متر است.کوره‌های بلند مدرن سرب فاقد دیواره جانبی با پوشش نسوز هستند و پایهٔ کوره از مواد نسوز (آجر نسوز ریخته‌گری) ساخته شده است. این فناوری توسط جیمز باومومنت و ویلسون تاون در سال ۱۸۲۸ اختراع شد که با پیش گرم کردن گاز ورودی به وسیلهٔ سوزاندن گازهای نسوختهٔ خروجی مصرف کک را به شدت کاهش داد و هم چنین باعث افزایش ظرفیت کورهٔ بلند به علت کاهش حجم سوخت شد. | ## بخش 2: کوره بلند | بعضی از کوره‌های بلند از سیستم زنگ دوتایی استفاده می‌کنند که در آن از دو زنگ برای کنترل ورود مواد اولیه به داخل کورهٔ بلند استفاده می‌شود. هدف از استفاده از این زنگ‌ها به حداقل رساندن اتلاف گازهای داغ از کوره و به تبع آن از دست رفتن انرژی است. کوره‌های بلند به صورت مداوم به وسیلهٔ لوله‌های آبگرد که در اطراف آن قرار دارد خنک کاری می‌شود. ابتدا مواد اولیه در زنگ بالا یا زنگ کوچک تخلیه می‌شوند سپس زنگ کوچک بسته می‌شود تا از خروج گازهای داغ جلوگیری شود. زنگ بزرگ باز می‌شود و با استفاده از مکانیزم خاصی که دارد مواد اولیه را به‌طور یکنواختی در کوره پخش می‌کند. این دریچه‌ها در کنترل میزان ورود مواد اولیه به کورهٔ بلند دارای دقت بیشتری نسبت به نسبت به سیستم زنگ دوتایی است که از این طریق باعث افزایش کارایی کورهٔ بلند می‌شود. کوره‌های بلند به صورت مداوم به وسیلهٔ لوله‌های آبگرد که در اطراف آن قرار دارد خنک کاری می‌شوند. برای مدتی از ذغال سنگ استفاده شد که به علت وجود گوگرد که باعث شکننده شدن آهن می‌شد منسوخ شد. هوای گرم (با دمایی بین ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ درجهٔ سانتی گراد) از پایین توسط شیپورک‌های دمنده (tuyeres) وارد و با کک یا همان کربن ترکیب می‌شود و باعث تولید منو کسید کربن می‌شوند و گرما ی زیادی تولید می‌کند. شیپورک‌های دمنده هوای گرم به داخل کوره در لایه خارجی دارای پوششی از سرامیک و در لایهٔ داخلی دارای پوششی از مس (به علت ضریب انتقال حرارت بسیار خوب) هستند که در معرض جریان آب به منظور خنک کاری قرار دارند. ۲-در اثر گاز مونواکسید کربن حاصله از احتراق ناقص کک اکسیدهای مختلف آهن به یکدیگر و در نهایت آهن خالص احیا می‌شود. ۳-آهن خالص احیا شده در دمای ۱۰۰۰ درجهٔ سانتی گراد در اثر برخورد با کک داغ با کربن ترکیب می‌شود. ۴-در دمای ۱۲۰۰ تا ۱۴۰۰ درجهٔ سانتی گراد آهن مذاب می‌شود و باقی اکسیدهای آهن که احیا نشده بودند با کربن احیا می‌شوند. | ## بخش 3: کوره بلند | در نهایت از قسمت تحتانی کوره که بوته نام دارد ابتدا سرباره از یک خروجی در قسمت بالایی بوته سپس آهن مذاب از یک خروجی در پایین کورهٔ بلند خارج می‌شوند. آهن مذاب قبل از انتقال به کارخانه‌های فولاد با اضافه کردن اکسید کلسیم گوگرد زدایی و با اضافه کردن اکسیژن کربن زدایی می‌شود. سربارهٔ تولیدی را که حجم آن تقریباً سه برابر آهن مذاب تولید شده می‌باشد را به عنوان کود-سیمان-عایق حرارتی و آجر نسوز استفاده می‌کنند. این آهن مذاب در ادامه وارد یک مخزن بیضوی می‌شود که در نهایت در قالب‌های ریخته‌گری تخلیه می‌شود. این کوره‌ها معمولاً به صورت یک مجموعهٔ سه عددی در خارج از کورهٔ بلند قرار می‌گیرند که به‌طور همزمان دو عدد از آن‌ها در مدار قرار دارند و یک عدد به گرم کردن گازهای ورودی می‌پردازد. این آهن دارای درصد کربن بالایی در حدود ۴ تا ۵ درصد و درصد بالایی از گوگرد می‌باشد. هم چنین درصد بقیه عناصر در این آهن بدین شرح است: منگنز:۰٫۲۵٪_۲٫۵٪وفسفر:۰٫۰۴٪_۲٪وسیلیس:۰٫۵٪_۳٪ این عناصر باعث می‌شوند که آهن حاصل از کورهٔ بلند بسیار ترد و شکننده باشد و برای استفاده در صنایع خودرو کشتی سازی و مصالح ساختمانی و … قابل استفاده نباشند و برای استفاده تحت پردازش بیشتری قرار بگیرد. آیندهٔ کورهٔ بلند و محیط زیست اگر چه راندمان کوره‌های بلند به‌طور مداوم در حال تغییر است اما واکنش‌های داخل کورهٔ بلند یکسان است. به گفتهٔ مؤسسه ی آهن و فولاد آمریکا کورهٔ بلند تا هزارهٔ بعدی باقی می‌ماند زیرا کوره‌های بلند بزرگ و پربازده می‌توانند فلز مذاب با هزینهٔ قابل رقابت با سایر روش‌های تولید آهن تولید کنند. یکی از بزرگ‌ترین مشکلات کورهٔ بلند تولید اجتناب ناپذیر دی‌اکسید کربن است؛ زیرا اکسید آهن با استفاده از واکنش با کربن به آهن خالص تبدیل می‌شود که حاصل این واکنش دی‌اکسید کربن است. چالش تولید گازهای گاخانه ای توسط کورهٔ بلند در یک برنامه به نام "Ulcos" در اروپا در حال پیگیری می‌باشد که حاصل آن چندین روش برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای تولید شده در روش کورهٔ بلند می‌باشد. تصفیهٔ گازهای خروجی برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست گازهای خروجی از کورهٔ بلند در دو فرایند درون دودکش تصفیه می‌شوند:۱-نظافت درشت ۲-نظافت ریز در سیستم نظافت درشت با استفاده از گیرندهٔ گرد و غبار به وسیله ایجاد اختلاف سرعت میان ذرات ریز و درشت در یک سازهٔ استوانه ای (دودکش) با بدنهٔ استیل و دیوارهٔ داخلی از جنس آجر نسوز می‌باشد بخشی از غبارات گازهای خروجی تصفیه می‌شود. | ## جمع‌بندی | در سیستم نظافت ریز با استفاده از فیلترهای الکترواستاتیکی ذرات ریزدانه تر گرفته می‌شود.