বিজ্ঞানীরা আধুনিক ইস্পাত উৎপাদনে ডিআরআই-র অগ্রগতি বোঝে

আপনি কি কখনও ভেবে দেখেছেন যে স্ক্র্যাপ ধাতুর বাইরে ইস্পাত উৎপাদনে কী যায়? ইস্পাত শিল্পের সেরা গোপনীয়তার মধ্যে একটি হল একটি উল্লেখযোগ্য আধা-সমাপ্ত পণ্য যা ডাইরেক্ট রিডুসড আয়রন (ডিআরআই) নামে পরিচিত। এই উপাদানটি আধুনিক ইস্পাত তৈরিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, যা ঐতিহ্যগত পদ্ধতির একটি পরিষ্কার এবং আরও দক্ষ বিকল্প প্রদান করে।

ডাইরেক্ট রিডুসড আয়রন, বা ডিআরআই হল একটি উচ্চ-বিশুদ্ধ আয়রন পণ্য যা লৌহ আকরিক থেকে অক্সিজেনকে শক্ত অবস্থায় গলিয়ে গলিয়ে প্রাপ্ত করে। এই প্রক্রিয়াটি প্রায় খাঁটি ধাতব লোহাকে পিছনে ফেলে লোহার আকরিক অণু থেকে অক্সিজেন পরমাণুকে ছিনিয়ে নেওয়ার জন্য কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেনের মতো এজেন্টগুলিকে হ্রাস করার উপর নির্ভর করে। এটিকে একটি সূক্ষ্ম রাসায়নিক অপারেশন হিসাবে মনে করুন যেখানে অক্সিজেন সাবধানে নিষ্কাশন করা হয়, শুধুমাত্র লোহাকে পিছনে রেখে।

ডিআরআই তৈরির জন্য দুটি প্রাথমিক পদ্ধতি রয়েছে:

• গ্যাস-ভিত্তিক ডিআরআই:সর্বাধিক ব্যবহৃত পদ্ধতি, গ্যাস-ভিত্তিক ডিআরআই উৎপাদন প্রায়ই ইলেকট্রিক আর্ক ফার্নেস (ইএএফ) স্টিল মিলের সাথে একত্রিত হয়, যা কমপ্যাক্ট "মিনি-মিল" গঠন করে। প্রাকৃতিক গ্যাস কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেনে রূপান্তরিত হয়, যা একটি হ্রাস চুল্লিতে লোহা আকরিকের সাথে বিক্রিয়া করে। ফলস্বরূপ ডিআরআইকে সরাসরি ইএএফ-এ খাওয়ানো যেতে পারে যখন এখনও গরম থাকে, শক্তি সঞ্চয় করে। কিছু উৎপাদক ডিআরআইকে অন্য স্টিল প্ল্যান্টে পরিবহন করে বা তৃতীয় পক্ষের কাছে বিক্রি করে।
• কয়লা ভিত্তিক ডিআরআই:ভারতের মতো দেশে প্রধানত ব্যবহৃত হয়, এই পদ্ধতিটি ঘূর্ণমান ভাটায় নিয়োগ করে যেখানে কয়লা জ্বালানি এবং হ্রাসকারী এজেন্ট উভয়ই কাজ করে। পণ্যটি, স্থানীয়ভাবে "স্পঞ্জ আয়রন" নামে পরিচিত, সাধারণত কম পরিমাণে উত্পাদিত হয় তবে আঞ্চলিক ইস্পাত উৎপাদনের জন্য এটি একটি অর্থনৈতিক সমাধান হিসাবে রয়ে গেছে। উল্লেখযোগ্যভাবে, ভারত তার অশোধিত স্টিলের প্রায় 57% EAFs (2016 ডেটা), স্পঞ্জ আয়রন একটি মুখ্য ভূমিকা পালন করে।

ডিআরআই খাঁটি লোহা নয় - এতে অবশিষ্ট অমেধ্য রয়েছে। যখন লোহা আকরিক থেকে 65.5%–68% লৌহ উপাদানের সাথে উত্পাদিত হয়, তখন এর সাধারণ গঠনের মধ্যে রয়েছে:

• ধাতবকরণ হার:92.0% – 96.0%
• মোট আয়রন সামগ্রী:86.1% – 93.5%
• ধাতব লোহার সামগ্রী:81.0% – 87.9%
• কার্বন সামগ্রী:1.0% – 4.5%
• সালফার উপাদান:0.001%–0.03%
• ফসফরাস পেন্টক্সাইড (P₂O₅):০.০০৫%–০.০৯%
• গ্যাংগু (SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, MnO, ইত্যাদি):3.9% – 8.4%
• কণার আকার:4-20 মিমি
• বাল্ক ঘনত্ব:1.6–1.9 t/m³

ডিআরআই অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল এবং বাতাসের সংস্পর্শে এলে পুনরায় অক্সিডেশনের প্রবণতা থাকে, যা তাপ উৎপন্ন করতে পারে এবং স্বতঃস্ফূর্ত দহনের দিকে পরিচালিত করতে পারে। ঝুঁকি কমাতে, কঠোর হ্যান্ডলিং এবং স্টোরেজ প্রোটোকল প্রয়োগ করা হয়। ইন্টারন্যাশনাল মেরিটাইম অর্গানাইজেশন (আইএমও) ডিআরআইকে গ্রুপ বি কার্গো (রাসায়নিকভাবে বিপজ্জনক) এবং এমএইচবি (শুধুমাত্র প্রচুর পরিমাণে বিপজ্জনক উপাদান) হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করে, যা অক্সিডেশন প্রতিরোধ করার জন্য নিষ্ক্রিয় গ্যাসের (সাধারণত নাইট্রোজেন) অধীনে পরিবহন প্রয়োজন।

ইলেকট্রিক আর্ক ফার্নেস (ইএএফ) ইস্পাত তৈরিতে ফিডস্টক হিসেবে ডিআরআই-এর প্রাথমিক ব্যবহার। স্ক্র্যাপ মেটালের তুলনায়, ডিআরআই বিভিন্ন সুবিধা প্রদান করে:

• সামঞ্জস্যপূর্ণ রচনা:DRI কম অমেধ্য আছে, ইস্পাত মানের উপর ভাল নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়।
• কম অবশিষ্ট উপাদান:এটিতে ন্যূনতম ক্ষতিকারক উপাদান রয়েছে (যেমন, তামা, নিকেল, ক্রোমিয়াম), এটি উচ্চ-গ্রেডের ইস্পাত উৎপাদনের জন্য আদর্শ করে তোলে।
• বর্ধিত দক্ষতা:EAFs-তে DRI যোগ করা গলে যাওয়াকে ত্বরান্বিত করে, উৎপাদনের সময় এবং শক্তি খরচ কমায়।

EAFs এর বাইরে, DRI ব্লাস্ট ফার্নেস এবং ফাউন্ড্রিতেও ব্যবহৃত হয়।

পরিবেশগত প্রবিধান কঠোর হওয়ার সাথে সাথে ইস্পাত শিল্প কার্বন নির্গমন কমাতে চাপের মধ্যে রয়েছে। ডিআরআই প্রচলিত আয়রন তৈরির একটি ক্লিনার বিকল্প উপস্থাপন করে, বিশেষ করে যখন হাইড্রোজেনকে হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে ব্যবহার করে উত্পাদিত হয়। হাইড্রোজেন-ভিত্তিক ডিআরআই নামে পরিচিত এই পদ্ধতিটিকে টেকসই ইস্পাত উৎপাদনের ভিত্তি হিসেবে বিবেচনা করা হয়।

এর ক্রমবর্ধমান গুরুত্বের সাথে, DRI ইস্পাত শিল্পের সবুজ চর্চার দিকে পরিবর্তনের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে প্রস্তুত।

ডিআরআই ছাড়াও, অন্যান্য লৌহ আকরিক থেকে প্রাপ্ত ধাতব পদার্থ ইস্পাত উৎপাদনে অবদান রাখে:

• গরম ব্রিকেটেড আয়রন (HBI):ডিআরআই, এইচবিআই-এর একটি ঘন, আরও স্থিতিশীল রূপ পরিবহন এবং সংরক্ষণ করা সহজ।
• পিগ আয়রন:বিস্ফোরণ চুল্লিতে উত্পাদিত, পিগ আয়রনে উচ্চ কার্বন উপাদান থাকে এবং এটি একটি মূল ইস্পাত তৈরির উপাদান হিসাবে কাজ করে।
• দানাদার পিগ আয়রন (GPI):ব্লাস্ট ফার্নেসগুলিতে কুল্যান্ট হিসাবে বা EAF এবং ফাউন্ড্রিতে ফিডস্টক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।