वैज्ञानिकों ने आधुनिक इस्पात उत्पादन में डीआरआई की समझ को आगे बढ़ाया

क्या आपने कभी सोचा है कि स्क्रैप धातु के अलावा स्टील के उत्पादन में क्या होता है? इस्पात उद्योग के सबसे अच्छे रहस्यों में से एक एक उल्लेखनीय अर्ध-तैयार उत्पाद है जिसे डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (डीआरआई) के रूप में जाना जाता है। यह सामग्री आधुनिक इस्पात निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जो पारंपरिक तरीकों के लिए एक स्वच्छ और अधिक कुशल विकल्प प्रदान करती है।

डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन, या डीआरआई, एक उच्च शुद्धता वाला लौह उत्पाद है जो लौह अयस्क को उसकी ठोस अवस्था में बिना पिघलाए ऑक्सीजन निकालकर प्राप्त किया जाता है। यह प्रक्रिया लौह अयस्क अणुओं से ऑक्सीजन परमाणुओं को अलग करने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन जैसे कम करने वाले एजेंटों पर निर्भर करती है, जिससे लगभग शुद्ध धात्विक लोहा निकल जाता है। इसे एक नाजुक रासायनिक ऑपरेशन के रूप में सोचें जहां ऑक्सीजन को सावधानीपूर्वक निकाला जाता है, केवल लोहा छोड़ दिया जाता है।

DRI उत्पादन की दो प्राथमिक विधियाँ हैं:

• गैस आधारित डीआरआई:सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि, गैस-आधारित डीआरआई उत्पादन को अक्सर इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (ईएएफ) स्टील मिलों के साथ एकीकृत किया जाता है, जिससे कॉम्पैक्ट "मिनी-मिल्स" बनती हैं। प्राकृतिक गैस को कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन में परिवर्तित किया जाता है, जो फिर एक कमी भट्ठी में लौह अयस्क के साथ प्रतिक्रिया करता है। परिणामी डीआरआई को गर्म रहते हुए सीधे ईएएफ में डाला जा सकता है, जिससे ऊर्जा की बचत होती है। कुछ निर्माता डीआरआई को अन्य इस्पात संयंत्रों तक भी ले जाते हैं या तीसरे पक्ष को बेचते हैं।
• कोयला आधारित डीआरआई:मुख्य रूप से भारत जैसे देशों में उपयोग की जाने वाली यह विधि रोटरी भट्टियों का उपयोग करती है जहां कोयला ईंधन और कम करने वाले एजेंट दोनों के रूप में कार्य करता है। उत्पाद, जिसे स्थानीय रूप से "स्पंज आयरन" के रूप में जाना जाता है, आमतौर पर कम मात्रा में उत्पादित किया जाता है लेकिन क्षेत्रीय इस्पात उत्पादन के लिए एक किफायती समाधान बना हुआ है। विशेष रूप से, भारत अपने कच्चे इस्पात का लगभग 57% ईएएफ (2016 डेटा) से प्राप्त करता है, जिसमें स्पंज आयरन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

डीआरआई शुद्ध लोहा नहीं है - इसमें अवशिष्ट अशुद्धियाँ होती हैं। जब 65.5%-68% लौह सामग्री के साथ लौह अयस्क से उत्पादित किया जाता है, तो इसकी विशिष्ट संरचना में शामिल हैं:

• धातुकरण दर:92.0%-96.0%
• कुल लौह सामग्री:86.1%-93.5%
• धात्विक लौह सामग्री:81.0%–87.9%
• कार्बन सामग्री:1.0%-4.5%
• सल्फर सामग्री:0.001%–0.03%
• फॉस्फोरस पेंटोक्साइड (P₂O₅):0.005%–0.09%
• गैंग्यू (SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, MnO, आदि):3.9%–8.4%
• कण आकार:4-20 मिमी
• थोक घनत्व:1.6-1.9 टन/घन मीटर

डीआरआई अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और हवा के संपर्क में आने पर पुन: ऑक्सीकरण की संभावना होती है, जिससे गर्मी उत्पन्न हो सकती है और सहज दहन हो सकता है। जोखिमों को कम करने के लिए, सख्त प्रबंधन और भंडारण प्रोटोकॉल लागू किए जाते हैं। अंतर्राष्ट्रीय समुद्री संगठन (आईएमओ) डीआरआई को समूह बी कार्गो (रासायनिक रूप से खतरनाक) और एमएचबी (केवल थोक में खतरनाक सामग्री) के रूप में वर्गीकृत करता है, ऑक्सीकरण को रोकने के लिए अक्रिय गैस (आमतौर पर नाइट्रोजन) के तहत परिवहन की आवश्यकता होती है।

डीआरआई का प्राथमिक उपयोग इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (ईएएफ) स्टीलमेकिंग में फीडस्टॉक के रूप में है। स्क्रैप धातु की तुलना में, डीआरआई कई लाभ प्रदान करता है:

• सुसंगत रचना:डीआरआई में कम अशुद्धियाँ होती हैं, जिससे स्टील की गुणवत्ता पर बेहतर नियंत्रण संभव होता है।
• कम अवशिष्ट तत्व:इसमें न्यूनतम हानिकारक तत्व (जैसे, तांबा, निकल, क्रोमियम) होते हैं, जो इसे उच्च श्रेणी के स्टील उत्पादन के लिए आदर्श बनाता है।
• बढ़ी हुई दक्षता:ईएएफ में डीआरआई जोड़ने से पिघलने की गति तेज हो जाती है, जिससे उत्पादन समय और ऊर्जा खपत कम हो जाती है।

ईएएफ के अलावा, डीआरआई का उपयोग ब्लास्ट फर्नेस और फाउंड्री में भी किया जाता है।

जैसे-जैसे पर्यावरण संबंधी नियम कड़े होते जा रहे हैं, इस्पात उद्योग पर कार्बन उत्सर्जन कम करने का दबाव बढ़ रहा है। डीआरआई पारंपरिक लोहा बनाने का एक स्वच्छ विकल्प प्रस्तुत करता है, खासकर जब इसे कम करने वाले एजेंट के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करके उत्पादित किया जाता है। हाइड्रोजन-आधारित डीआरआई के रूप में जानी जाने वाली इस विधि को टिकाऊ इस्पात उत्पादन की आधारशिला माना जाता है।

अपने बढ़ते महत्व के साथ, डीआरआई इस्पात उद्योग के हरित प्रथाओं की ओर परिवर्तन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए तैयार है।

डीआरआई के अलावा, अन्य लौह अयस्क-व्युत्पन्न धातुएं इस्पात उत्पादन में योगदान करती हैं:

• हॉट ब्रिकेटेड आयरन (HBI):डीआरआई, एचबीआई का सघन, अधिक स्थिर रूप परिवहन और भंडारण करना आसान है।
• पिग आयरन:ब्लास्ट फर्नेस में उत्पादित पिग आयरन में कार्बन की मात्रा अधिक होती है और यह स्टील बनाने में प्रमुख घटक के रूप में काम करता है।
• दानेदार पिग आयरन (जीपीआई):ब्लास्ट फर्नेस में शीतलक के रूप में या ईएएफ और फाउंड्री में फीडस्टॉक के रूप में उपयोग किया जाता है।