فرومنگنز، انواع و کاربردهای آن

فرومنگنز یک نوع فروآلیاژ با درصد بالای منگنز است که از ترکیب آهن (Fe) و منگنز (Mn) همراه با مقادیر جزئی عناصر دیگر (کربن، سیلیسیم، فسفر، گوگرد و غیره) تشکیل می‌شود. مهم‌ترین کاربرد فرومنگنز در صنایع متالورژی، تامین منگنز مورد نیاز جهت آلیاژسازی فولاد است؛ به بیان دیگر، فرومنگنز یک منبع غنی منگنز فرآوری‌شده است که به مذاب فولاد اضافه می‌شود تا خواص دلخواه را ایجاد کند. برای تولید فرومنگنز، مخلوطی از اکسیدهای منگنز (مانند MnO₂) و آهن (مانند Fe₂O₃) را در حضور عامل کاهنده کربنی (معمولاً کک یا زغال‌سنگ) در کوره مخصوص حرارت می‌دهند. این فرآیند در کوره قوس زیرشار (یا کوره بلند) و از طریق واکنش کاهش کربوترمال انجام می‌گیرد که طی آن اکسیژن از اکسیدهای منگنز جدا شده و فلز منگنز با آهن ترکیب می‌شود. محصول نهایی آلیاژی سخت و شکننده به‌رنگ خاکستری براق است که معمولاً به‌شکل کلوخه‌های بی‌بوی خردشده عرضه می‌شود. فرومنگنز به‌دلیل درصد منگنز بالا (بین ۷۵ تا ۸۵ درصد) و قابلیت حل شدن در مذاب آهن، افزودنی کلیدی فولادسازی محسوب می‌شود و نقش اکسیژن‌زدایی و گوگردزدایی مذاب را برعهده دارد. با افزودن فرومنگنز به فولاد مذاب، گوگرد و اکسیژن مضر از مذاب جذب شده و به سرباره منتقل می‌شوند و در نتیجه فولاد خالص‌تر و باکیفیت‌تر به‌دست می‌آید.

انواع فرومنگنز

فرومنگنز بسته به میزان کربن موجود در ترکیب آن به انواع مختلفی تقسیم می‌شود:

فرومنگنز پرکربن (High Carbon Ferromanganese) که حاوی حدود ۷۵ تا ۸۰٪ منگنز و ۶ الی ۸٪ کربن است. این نوع رایج‌ترین گرید فرومنگنز است و به‌طور گسترده در فولادهای کربنی معمولی استفاده می‌شود. فرومنگنز پرکربن از نظر هزینه تولید به‌صرفه‌ترین نوع است و برای اکثر کاربردهای فولادسازی (که حضور چند درصد کربن اضافه مشکلی ایجاد نمی‌کند) به‌کار می‌رود.

فرومنگنز متوسط کربن (Medium Carbon Ferromanganese) که دارای حدود ۱٪ کربن (عموماً بین ۰٫۸ تا ۱٫۵٪) است. از این نوع فروآلیاژ در مواردی استفاده می‌شود که کنترل میزان کربن در فولاد اهمیت دارد؛ مثلاً در ساخت برخی انواع الکترودهای جوشکاری و فولادهای آلیاژی مخصوص، ترجیح می‌دهند به‌جای فرومنگنز پرکربن از فرومنگنز متوسط یا کم‌کربن استفاده شود تا کربن اضافی وارد آلیاژ نشود.

فرومنگنز کم کربن (Low Carbon Ferromanganese) که میزان کربن آن بسیار پایین (کمتر از ۰٫۵٪ و بعضاً زیر ۰٫۱٪) است. این نوع با روش‌های ویژه‌تری تولید می‌شود و گران‌قیمت‌تر است، اما برای فولادهای کیفی که حد کربن بسیار محدودی دارند ضروری است. به‌عنوان مثال برای تولید فولادهای زنگ‌نزن کم‌کربن یا فولادهای فوق‌کششی که هر درصد کربن اهمیت دارد، از فرومنگنز کم‌کربن به‌عنوان منبع منگنز استفاده می‌کنند . استفاده از گریدهای کم‌کربن اجازه می‌دهد بدون افزایش محتوای کربن فولاد، خواص مطلوب از طریق افزودن منگنز حاصل شود.

به طور خلاصه، کارکرد اصلی فرومنگنز در صنعت، بهبود کیفیت فولاد است. این فروآلیاژ با حذف عناصر مزاحم (گوگرد، اکسیژن) و افزودن کنترل‌شده منگنز، فولاد را مستحکم‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌سازد. از فرومنگنز علاوه بر فولادسازی، در تولید چدن و برخی آلیاژهای آهنی دیگر نیز به میزان محدود استفاده می‌شود، اما بیشترین مصرف آن همان صنایع فولاد (اعم از نورد و ریخته‌گری) است.

برترین شرکت‌های تولیدکننده فرومنگنز در ایران

در سال‌های اخیر با توجه به نیاز شدید صنعت فولاد کشور به فروآلیاژهای منگنز، چندین پروژه و واحد تولیدی جهت تولید فرومنگنز و فروسیلیکومنگنز در ایران راه‌اندازی شده یا در حال احداث است. در ادامه به مهم‌ترین تولیدکنندگان فرومنگنز کشور و ظرفیت و موقعیت آن‌ها اشاره می‌کنیم:

شرکت فروآلیاژ نیزار احیاء سپاهان (قم): این شرکت در سال ۱۳۹۹ با سرمایه‌گذاری عمده شرکت معادن منگنز ایران و مشارکت بخش خصوصی تأسیس شد و در شهرک صنعتی نیزار قم (کیلومتر ۳۵ آزادراه سلفچگان-دلیجان) قرار دارد. کارخانه فروآلیاژ نیزار دارای کوره‌های قوس الکتریکی بوده و با دسترسی به ماده معدنی ونارچ، به تولید فروآلیاژ برای صنعت فولاد می‌پردازد. ظرفیت اسمی این واحد ۱۵ هزار تن در سال فرومنگنز پرکربن و ۱۲ هزار تن در سال فروسیلیکومنگنز است. محصول این کارخانه جهت تأمین نیاز فولادسازان داخلی طراحی شده و با بهره‌برداری کامل می‌تواند بخشی از واردات فروآلیاژ را جایگزین نماید.

شرکت رام پارس فروفولاد (تهران/قم): رام پارس یک شرکت پیشرو خصوصی است که برای نخستین‌بار فناوری تولید فروسیلیکومنگنز و فرومنگنز را با شعار “ساخته شده در ایران” بومی‌سازی کرده است. بنیان‌گذاران این شرکت بیش از ۳۴ سال تجربه در صنعت فولاد و فروآلیاژ دارند. رام پارس در دهه گذشته با احداث و بهره‌برداری از یک واحد تولیدی در هند، به‌صورت مستمر فروسیلیکومنگنز و فرومنگنز مورد نیاز ایران را تأمین می‌کرد و از سال ۱۳۹۲ این محصولات را به کشور عرضه می‌نمود. اکنون این شرکت با راه‌اندازی کارخانه‌ای در داخل (گزارش‌ها حاکی از احداث واحد تولیدی در یکی از مناطق مرکزی ایران است) هدف اصلی خود را تأمین کامل نیاز فروآلیاژ منگنز صنعت فولاد کشور در داخل قرار داده است. هرچند ظرفیت دقیق تولید اعلام‌نشده، چشم‌انداز رام پارس رساندن واردات فروسیلیکومنگنز و فرومنگنز به صفر و ایجاد ۷۰۰۰ شغل مستقیم و غیرمستقیم عنوان شده است. محصول این شرکت عمدتاً راهی کارخانه‌های فولادسازی داخلی می‌شود تا از خروج ارز جلوگیری گردد.

گروه صنایع فولاد آندیا زنجان و شرکت پانیا پرتو کهربا اندیمشک: این دو واحد که سهامداران مشترکی دارند، به‌تازگی در زمینه تولید فروآلیاژهای منگنز گام‌های بزرگی برداشته‌اند. مجتمع آندیا فولاد ایجرود زنجان که پیش‌تر برای تولید چدن تأسیس شده بود، پس از احیا در سال ۱۴۰۲ برنامه تولید سالانه ۱۵ هزار تن فرومنگنز متوسط‌کربن و ۳۰ هزار تن فروسیلیکومنگنز را دارد. از سوی دیگر شرکت پانیا پرتو کهربا در شهرستان اندیمشک (خوزستان) به عنوان واحد مکمل فعالیت می‌کند. ظرفیت ترکیبی این دو مجموعه بسیار قابل توجه است؛ به‌طوری که مجموعاً توان تولید حدود ۵۰ هزار تن فروسیلیکومنگنز در سال و ۹۰ هزار تن فرومنگنز در سال (شامل حدود ۴۵ هزار تن فرومنگنز پرکربن و ۴۵ هزار تن فرومنگنز متوسط/کم‌کربن) را دارا هستند. در حال حاضر این دو واحد با اشتغال مستقیم ۱۷۵۰ نفر به تولید مشغول‌اند و هدف‌گذاری شده با حمایت‌های بیشتر، اشتغال تا ۳۰۰۰ نفر گسترش یابد. محصولات تولیدی آندیا فولاد و پانیا پرتو عمدتاً کفاف نیاز بازار داخل را می‌دهد، با این حال هنوز برخی فولادسازان بزرگ بخشی از نیاز خود را از خارج وارد می‌کنند. راه‌اندازی کامل و بهره‌برداری از ظرفیت این مجموعه‌ها می‌تواند بخش عمده‌ای از خلاء فروآلیاژ در کشور را پر کرده و مانع خروج صدها میلیون دلار ارز بابت واردات شود.

کارخانه فرومنگنز اسدآباد (همدان): یکی دیگر از طرح‌های مهم، واحد تولید فرومنگنز در شهرستان اسدآباد همدان است. این کارخانه با سرمایه‌گذاری بخش خصوصی (شرکت «برسم‌لعل») در جوار معدن منگنز اسدآباد احداث شده و در سال ۱۴۰۱ وارد مدار آزمایشی گردید. ظرفیت تولید سالانه آن حدود ۲۲ هزار تن فرومنگنز عنوان شده است. در فاز اولیه ممکن است تولید به تدریج افزایش یابد. خوراک این واحد از معادن منگنز غرب کشور تأمین می‌شود و محصول آن جهت مصرف در فولادسازی (به‌ویژه ذوب‌آهن اصفهان و دیگر کارخانجات) در نظر گرفته شده است. بهره‌برداری از این طرح علاوه بر اشتغال‌زایی منطقه‌ای، گامی دیگر در خودکفایی کشور در تأمین فروآلیاژهای استراتژیک به‌شمار می‌رود.

علاوه بر موارد فوق، شرکت‌ها و کارخانجات دیگری نیز در حوزه فروآلیاژهای منگنز در حال فعالیت یا سرمایه‌گذاری هستند (مانند طرح احداث واحد فروسیلیکومنگنز و فرومنگنز در کرمان با ظرفیت ۶۰ هزار تن در سال). همچنین برخی تأمین‌کنندگان و بازرگانان داخلی نظیر شرکت ورنا تجارت اصفهان نیز در زمینه تامین و تولید فروآلیاژهای منگنز نقش داشته‌اند. به طور کلی، با توجه به نیاز سالانه حدود ۱۲۰ هزار تن فرومنگنز در صنایع فولاد کشور، حضور این تولیدکنندگان داخلی بسیار حائز اهمیت است. اگر موانع موجود (از جمله قیمت‌گذاری، تأمین انرژی و حمایت از تولید داخل) برطرف شوند، ظرفیت رو به رشد این واحدها می‌تواند طی چند سال آینده بخش اعظم نیاز صنایع داخلی به فرومنگنز و فروسیلیکومنگنز را تأمین کرده و حتی زمینه‌ساز صادرات این محصولات از ایران به سایر کشورها گردد.