0
04136674922

گندله سازی، فرایند و روش ها

آگلومراسیون

 

در کارخانه های فراوری و کانه آرایی کانسنگ آهن، سنگ آهن به دست آمده از منابع مختلف، طی سه مرحله اصلی شامل سنگ شکنی و خردایش، پر عیار کردن و جداسازی مایع از جامد به کنسانتره سنگ آهن با عیار معمولاً بالای ۶۰ درصد تبدیل می شود. این کنسانتره، کانه‌ های آهن نرمه و دانه‌ ریزی است که قابل‌ مصرف در واحدهای احیای مستقیم و کوره بلند نیست زیرا تراوایی گاز را به‌ صورت ناموزون کاهش می‌ دهد و عملکرد واحدهای احیای مستقیم و کوره بلند را مختل می کند. بنابراین کنسانتره آهن را قبل از استفاده، در واحدهای آگلومراسیون به موادی با هندسه، ابعاد، تخلخل، استحکام و ویژگی های حرارتی یکنواخت تبدیل می کنند تا در کوره بلند و کوره های احیا دارای ویژگی های مکانیکی، شیمیایی و حرارتی مطلوبی بوده و عملکرد فنی و اقتصادی آن ها را دچار مشکل نسازند.

 

آگلومراسيون نرمه سنگ آهن به سه روش متداول انجام می گیرد:

 

  • خشته یا بریکت (Briquette) سازی 
  • کلوخه یا زینتر (Sinter) سازی 
  • گندله یا پلت (Pellet) سازی 

 

 

خشته یا بریکت سازی 

 

در واحدهای تولید آهن، بریکت یا خشته‌ آهن به سه طریق ساخته می شود:

 

 

 

 

  • خشته یا بریکت نرمه آهن اسفنجی:

 

در این روش، مواد اولیه شامل نرمه های آهن اسفنجی که قابلیت شارژ در کوره احیا را ندارند، به همراه کک و مواد چسبنده مثل قير پودري، سيليكات سديم و يا سيمان وارد ماشین بریکت سازی یا خشته سازی شده و با عبور از غلتك ‌هاي مخصوص فشرده شده و به شكل بريكت در مي ‌آيند. این فرایند به صورت سرد و در دمای محیط انجام می گیرد.

 

 

  • خشته یا بریکت سرد آهن اسفنجی:

 

خواص ذاتی آهن اسفنجی مانند سطح ویژه بالا، مقاومت پایین در مقابل اکسایش و سایش، خودسوزی و همچنین خواص مکانیکی ضعیف باعث شده که فرایند ذخیره سازی و حمل و نقل این محصول همواره با خطرات و چالش هایی همراه باشد. برای رفع این مشکلات، آهن اسفنجی سرد را در فرایند خشته سازی به محصولی به نام بریکت سرد آهن و کربن (CBIC) تبدیل می کنند. این محصول با توجه به خواص ذاتی آن مانند دانسیته، استحکام مکانیکی بالا و پایداری شیمیایی قابل قبول، به عنوان کالایی قابل ذخیره سازی و حمل در صنعت احیای مستقیم شناخته می­ شود. 

 

 

  • بریکت یا خشته­ گرم آهن اسفنجی (HBI)

 

HBI محصولی است که در فرایند بریکت ­سازی از آهن اسفنجی گرم (HDRI) در دمای بیش از ۶۵۰ درجه سانتیگراد تولید می­ شود. این نوع بریکت شناخته ­شده ­ترین محصول جهت حمل و نقل آسان و ایمن آهن اسفنجی در سطح جهان به شمار می ­رود.

 

 

 

كلوخه سازی

 

كلوخه سازی يا زينترينگ همجوشی نرمه های سنگ آهن و برخی ضایعات آهن دار از جمله غبار کوره بلند و لجن کنورتور به همراه کک و سنگ آهک و تبدیل آن به دانه هاي درشت تر مناسب برای شارژ در كوره بلند است. در کلوخه سازي، آب اضافه شده به مخلوط کلوخه باعث فعال شدن ذرات سیلیس سنگ آهن و تشکیل یک مخلوط ویسکوز می شود. ذرات کک به دلیل چسبندگی به ذرات بزرگ تر اضافه می شوند. هنگامی که این مخلوط حرارت می بیند، ذرات کک سوخته و تولید گرما می کند. این گرمای احتراق به قدر کافی هست تا باعث همجوشی سطح ذرات سنگ آهن و پیوند نفوذی آن ها شود. در ادامه، سرباره با نقطه ذوب پایین تشکیل شده، به دلیل حضور ناخالصی هایی مانند آهک و سیلیس، به ایجاد پیوندهای سرباره ای کمک می کند و در نتیجه، استحکام کلوخه افزایش می یابد. فرایند کلوخه یا زینترسازی شامل مراحل زیر است: آماده سازی مخلوط زینتر و تغذیه آن، احتراق، زینترسازی، تخلیه کلوخه داغ و خنک سازی.

 

 

 

گندله سازی

 

از ميان سه روش آگلومراسيون، گندله سازی از اهميت بيشتري برخوردار است. گندله گوی های تولید شده از کنسانتره سنگ آهن با دانه بندی معمولاً کمتر از ۵۰ ميكرون به همراه آب، بنتونیت و برخی افزودنی های دیگر است. اندازه گندله ها معمولاً ۸ تا ۱۶ میلی متر است. گندله سازی یکی از مراحل مهم و اصلی تولید آهن است و خود شامل مراحل آماده سازی مواد اولیه، مخلوط کردن مواد اولیه، تولید گندله خام، پخت گندله خام و دانه بندی گندله ها است.

 

در این نوشته قصد داریم فرایند گندله سازی و روش های تجاری مهم آن را مورد بررسی قرار دهیم، پس با ادامه این نوشته، همراه ما باشید. البته لازم به ذکر است که ادامه این نوشته با اندکی اصلاح، ویرایش و اضافه کردن از نوشته آقای دکتر سیروس شهروان با عنوان “مقایسه روش های گندله سازی” که در نشریه داخلی مجتمع معدنی و صنعتی چادرملو منتشر شده است، باز نشر می شود.

 

 

مجتمع گندله سازی اردکان – شرکت صنعتی و معدنی چادرملو

 

 

 

فرایند گندله سازی

 

واحدهای گندله سازی شامل بخش ها و مراحل زیر هستند:

 

 

  • ۱- بخش دریافت و آماده سازی مواد اولیه

 

مواد اولیه دریافتی و چگونگی آماده سازی، دریافت، انباشت و برداشت آن ها به شرح زیر است:

 

 

الف: کنسانتره آهن

 

کنسانتره به وسیله قطار، کشتی و یا کامیون دریافت می گردد و به انبار کنسانتره انتقال داده می شود. کنسانتره ورودی دارای دانه بندی کوچک تر از ۴۵ میکرون و سطح ویژه آن در حدود ۱۸۰۰ گرم بر سانتی متر مکعب تعریف می گردد که در صورت لزوم با خردایش مجدد قابل مصرف در فرایند گندله سازی است. کنسانتره انبار شده، توسط دستگاه برداشت کننده برداشت و توسط نوار نقاله هایی که مجهز به فلزیاب، توزین و نمونه بردار خودکار می باشد به سیلوهای مربوطه که در بالای بخش ذخیره سازی قرار دارند انتقال داده می شوند.

 

 

ب: سنگ آهک

 

سنگ آهک مورد نیاز با دانه بندی کوچک تر از ۲۵ میلیمتر به سیلوی مستقر در بالای آسیاب غلطکی انتقال داده می شود. سنگ آهک سپس پودر شده و با استفاده از نقاله ها در دو مخزن مستقر در بالای بخش مخلوط سازی برای مصرف روزانه ذخیره می گردد.

 

 

ج: بنتونیت

 

بنتونیت به صورت پودر در بونکرها دریافت و با استفاده از یک دستگاه دمنده از بونکر تخلیه و در سیلو ذخیره می شود. پودر بنتونیت ذخیره شده به وسیله نقاله مارپیچی و بالابر دلوی به مخازن مصرف روزانه مربوطه در بالای بخش مخلوط سازی انتقال داده می شود.

 

 

د: ذغال سنگ

 

در بعضی از فرایندهای تولید گندله، پودر ذغال سنگ یا مواد مشابه برای افزایش و تنظیم مقدار کربن گندله و همچنین به عنوان ماده تولید انرژی حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد. ذغال سنگ پودر شده با استفاده از نقاله های زنجیری و بالابر و غیره در مخزن مستقر در بالای بخش مخلوط سازی برای مصرف روزانه ذخیره می گردد.

 

 

 

  • ۲- بخش مخلوط سازی و رطوبت دهی

 

این بخش تهیه مخلوط همگن شده از کنسانتره سنگ آهن، پودر سنگ آهک، پودر بنتونیت، پودر ذغال سنگ، مواد بازیافت شده از ضایعات و آب را بر عهد دارد، به گونه ای که مخلوط بتواند در بخش تولید گندله خام به گندله هایی با ابعاد و ترکیب شیمیایی مناسب برای احيا تبدیل گردد. میزان هریک از افزودنی ها با توجه به ترکیب شیمیایی کنسانتره و کیفیت گندله بر اساس مورد مصرف خصوصاً از نظر قلیاییت و استحکام گندله، قبلاً تعیین و تنظیم می گردد. لازم به ذکر است که رطوبت مخلوط در این مرحله در حدود ۸٫۵ درصد است که با رطوبت دهی در روی دیسک ها میزان رطوبت گندله خام به حداکثر ۹ درصد می رسد.

 

 

  • ۳- بخش تولید گندله خام

 

همان طور که در بالا اشاره شد مخلوط حاصله در سیلوهایی که هر کدام یک دیسک یا درام گندله ساز را تغذیه می کنند ذخیره می شود. هر دیسک به وسیله یک نوار نقاله مجهز به توزین نواری تغذیه می گردد. گندله های تولید شده پس از خروج از هر دیسک به وسیله کلاسیفایر غلطکی که زیر همان دیسک قرار دارد دانه بندی شده، گندله های اندازه ۱۶- ۹ میلیمتر آن به وسیله نوارهای نقاله مربوطه به بخش پخت و گندله های ریز دانه و درشت دانه نیز به سیلوها باز می گردد.

 

تولید گندله در دیسک دوار (Balling Disc) از سال ۱۹۵۰ و توسط شرکت لورگی به صنعت معرفی شد. در حال حاضر در اکثر واحدهای گندله سازی از این دیسک ها استفاده می شود. دیسک دوار گندله ساز یک صفحه دایره ای شکل است که تیغه هایی به منظور تنظیم جریان بار و جلوگیری از چرخش بار در سطح آن نصب شده است. این صفحه دارای لبه ای است که ارتفاع آن به نوع مواد اولیه و مشخصات آن و هم چنین قطر گندله بستگی دارد. قطر دیسک ۶ تا ۱۰ متر بوده و صفحه آن با افق زاویه ۴۰ تا ۵۰ درجه می سازد. شیب دیسک دستگاه تابعی از ابعاد ذرات و ضریب اصطکاک سنگ معدن است. هر قدر ضریب اصطکاک بزرگتر باشد شیب دیسک باید بیشتر باشد. ریز بودن ذرات نیز اثر مشابه با اثر اصطکاک دارد، برای ذرات ریزتر شیب دستگاه باید بیشتر باشد. سرعت دوران دیسک حدود ۳۰۰ تا ۱۵۰۰ دور در ساعت (معادل ۵ تا ۲۵ دور در دقیقه) است. دوران دیسک باعث می شود که ذرات روی صفحه از بالا به پایین غلتیده و در اثر تماس با ذرات دیگر، بر قطر آن ها افزوده شود و دو مرتبه با دوران دیسک، به قسمت بالای دیسک منتقل شده و عمل غلتیدن تکرار می شود.

 

دیسک گندله ساز – فولاد مبارکه اصفهان

 

 

دیسک گندله ساز – فولاد مبارکه اصفهان

 

 

دیسک گندله ساز

 

عوامل موثر در تولید گندله در دیسک های دوار گندله سازی عبارتند از: قطر دیسک، زاویه دیسک با افق، سرعت چرخش دیسک و ارتفاع دیواره دیسک. قطر دیسک در استحکام گندله موثر است. هر چه قطر دیسک بزرگ‌ تر باشد استحکام گندله بیشتر شده و گندله تراکم بیشتری خواهد یافت. با کاهش زاویه دیسک نسبت به افق کوچک‌، زمان غلتیدن ذرات از بالا به پایین در روی صفحه دیسک طولانی‌ تر شده و در نتیجه تراکم گندله تراکم بیشتر شده و مقاوم‌ تر می‌ شود، ولی در عین‌ حال ظرفیت کاهش خواهد یافت. مناسب ترین شرایط برای تولید گندله در دیسک حالتی است که ذرات گندله نشده پس از رسیدن به بالاترین سطح دیسک به طرف پایین بغلتند. برای هر نوع مواد معدنی سرعت دوران دیسک و زاویه آن باید تنظیم گردد تا حداکثر سطح دیسک مورد استفاده قرار گیرد و مناسب ترین شرایط گندله شدن به دست آید. هر گاه تحت شیب ثابت قطر دیسک افزایش یابد سرعت غلتیدن گندله ها و در نتیجه تراکم و استحکام آن ها نیز افزایش خواهد یافت، اما اگر سرعت از حدی بیشتر شود بازده دستگاه کاهش می یابد. سرعت گردش دیسک باید طوری تنظیم شود که نیروی گریز از مرکز وارد شده بر ذرات باعث پرتاب آن ها از سطح صفحه دیسک به خارج نگردد. 

 

 

ویدیویی از نحوه کارکرد دیسک های گندله سازی را می توانید در نوشته زیر از عصر مواد مشاهده بفرمایید:

 

ویدیویی از نحوه کارکرد دیسک های گندله سازی

 

 

 

  • ۴- پخت گندله خام:

 

بخش پخت گندله های خام می تواند شامل یکی از اجزای زیر باشد:

 

۱- کوره عمودی (Shaft Furnace)

 

کوره عمودی شامل یک استوانه عمودی است که گندله خام از بالا وارد آن شده و به صورت ثقلی فرو می آید و در اثر واکنش با هوا و گازهای گرم که بر خلاف جهت آن حرکت می کند مراحل خشک شدن، پیش گرم شدن، پخت و سرد شدن را طی می کند.

 

 

۲- شبکه متحرک (Traveling Grate)

 

شبکه متحرک زنجیری است به صورت مشبک که ضمن جلوگیری از ریزش گندله ها اجازه می دهد هوای داغ از درون گندله های خام که در روی شبکه قرار دارند عبور نموده و پس از خشک کردن و پیش گرم کردن گندله ها از شبکه خارج و به مسیرهای مربوطه هدایت شود. در بعضی روش ها، علاوه بر خشک سازی، پیش گرم کردن، مرحله پخت و سرد سازی نیز در شبکه متحرک انجام می گیرد.

 

 

۳- شبکه متحرک، کوره دوار (Rotary Kiln) و خنک کن (Annular Cooler)

 

کوره دوار استوانه ای افقی است که داخل آن با آجر نسوز پوشیده شده است. گندله های خام که در روی شبکه متحرک ابتدا خشک و سپس به تدریج تا حدود ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد پیش گرم شده اند وارد کوره دوار شده و با افزایش درجه حرارت تا بیش از ۱۲۵۰ درجه و حرکت چرخشی در کوره و قرار گرفتن در معرض حرارت مشعل و با به دست آوردن استحکام کافی از کوره خارج می شوند. مرحله اصلی پخت گندله در کوره دوار انجام می شود. کوره دوار مجهز به یک مشعل و هواکش هایی برای خنک کردن قسمت های ورودی و خروجی کوره و تامین هوای مشعل می باشد.

 

 

کوره دوار – کارخانه گندله سازی اردکان

 

 

گندله های گداخته پس از خروج از کوره دوار وارد یک خنک کننده دوار می گردند، با دمیدن هوای محیط آزاد به وسیله هواکش های مختلف گندله ها تا کمتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد سرد شده و به بخش دانه بندی محصول ارسال می گردند.

 

گندله خروجی از واحد سردکننده به سرند دانه بندی تغذیه می گردد. گندله های تولیدی به وسیله سرند مزبور به دو فراکسیون تقسیم می گردند. یک فراکسیون گندله استاندارد با دانه بندی ۱۶-۶٫۳ میلیمتر و یک فراکسیون گندله ضایعاتی است که دانه بندی آن کوچکتر از ۶٫۳ میلیمتر بوده و برای بازیافت به بخش مربوطه ارسال می گردد.

 

 

ویدیویی از کوره دوار پخت گندله را می توانید در نوشته زیر از عصر مواد مشاهده بفرمایید:

 

کوره دوار پخت گندله – ویدیو

 

 

 

  • ۵- بخش بازیافت ضایعات

 

بازیافت ضایعاتی که تحت فرایند حرارت دهی قرار نگرفته اند شامل گندله های خارج از اندازه خام و ریز دانه بخش خشک کن شبکه متحرک مستقیماً به سیلوهای مقدم بر دیسک ها تغذیه می گردد. ضایعات حرارت دیده و سخت شده از محل های مختلف تولید شامل ریزدانه بخش پیش گرم کن شبکه متحرک، ریزش های کف سالن های تولید و گندله های دانه ریز حاصله از سرند محصول و غبارها، طی فرایند سایش، دانه بندی شده و پس از آبگیری مجدداً به عنوان بخشی از مواد اولیه به خوراک کارخانه اضافه می شود.

 

 

 

  • روش های گندله سازی:

 

 

این نوشته در حال تکمیل است …

ارسال دیدگاه