گندله چیست، یک ماده اولیه برای تولید آهن است که از نرمه سنگ آهن و مواد افزودنی تولید می‌شود. این گلوله‌ها در ابتدا خام هستند و سپس با پخت شدن سخت می‌شوند. این گلوله‌ها در فرآیندهای مختلف تولید آهن، از جمله روش سنتی کوره بلند و روش‌های متعدد احیای مستقیم، به کار می‌رود.
برای تولید گندله، سنگ‌های آهن خرد و آسیا می‌شوند و با دانه بندی بین صفر و صد میکرون به عنوان خوراک گندله در سطح جهان عرضه می‌شود. این مواد اولیه، در صورت آسیاب کردن تکمیلی، در مدت کوتاهی برای واحدهای احیای مستقیم مانند مجتمع‌های فولادسازی که مجهز به تجهیزات گندله سازی هستند، باری مناسب به‌شمار می‌آیند.
در واقع گندله سازی، حلقه واسطی بین معدن سنگ آهن و کارخانجات تولید فولاد است. در برخی از فرآیندهای احیای مستقیم، هم گندله خام و هم گندله خام سخت شده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این گلوله‌ها که سطح آن‌ها اکسید شده است، به عنوان یک نوع ماده اولیه برای تولید آهن خام استفاده می‌شوند. این گلوله‌ها جایگزین مناسبی برای کانی‌های آهن دانه ریز هستند. در این مطلب با این ماده بیشتر آشنا می‌شویم و همچنین فرآیند گندله سازی، انواع گندله و کاربرد گندله را بررسی خواهیم کرد، پس با پارس مواد نقش جهان همراه باشید.
فهرست
- گندله چیست
- ترکیبات گندله آهن چیست
- انواع گندله
- ویژگی‌ها و مشخصات گندله
- فرآیند گندله سازی چیست
- روش‌های تولید گندله سازی چیست
- کاربرد گندله آهن چیست
گندله چیست
گندله آهن یا پلت آهن، فرآیند آماده سازی سنگ آهن برای استفاده در کوره‌های بلند است. در این فرآیند، کنسانتره سنگ آهن به گلوله‌های کوچک با قطر تقریبی 10 میلی‌متر تبدیل می‌شود که دارای مقاومت مکانیکی بالایی هستند و می‌توان آن‌ها را بدون ایجاد ریزدانه در فواصل طولانی انتقال داد. این گلوله‌ها سپس در کوره‌های بلند به آهن تبدیل می‌شوند. به دلیل خواص فیزیکی مناسبی که گندله‌ها دارند، مانند مقاومت بالا و قابلیت حمل و نقل آسان، در صنعت فولادسازی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بیشتر بخوانید: کنسانتره آهن: کاربردها، خصوصیات و مزایای یک ماده اولیه صنعتی
ترکیبات گندله آهن چیست
گندله آهن از ترکیب مواد مختلفی ساخته می‌شود:
- کنسانتره سنگ آهن: این ماده که حدود 63 تا 70 درصد گندله آهن را تشکیل می‌دهد، معمولاً از پرعیار کردن یا حذف مواد سنگی کانه‌های آهن در کارگاه‌های کانه‌آرایی به دست می‌آید.
- مواد افزودنی: این مواد که حدود 30 درصد باقی‌مانده گندله را تشکیل می‌دهند، عبارت‌اند از:
- آهک و شیر آهک: برای بهبود خواص متالورژیکی و احیا پذیری.
- دولومیت و الیوین: برای افزایش استحکام مکانیکی گندله خام.
- بنتونیت: یکی از عوامل پیوند‌دهنده ذرات گندله.
- آهک و شیر آهک: برای بهبود خواص متالورژیکی و احیا پذیری.
- چسب‌های آلی و معدنی: برای افزایش استحکام مکانیکی گندله خام.
علاوه بر این، میزان احیا پذیری آهن در گندله به عواملی مانند درجه تخلخل، سطح تماس و تماس جامد با گاز بستگی دارد.
انواع گندله
گندله آهن، به دلیل ترکیب شیمیایی، ویژگی‌های فیزیکی و کاربردهای خاص خود، در صنایع مختلف با انواع متفاوت تولید می‌شود. در ایران نیز، گندله‌های مختلف بر اساس این عوامل تولید می‌شوند. برخی از این انواع شامل:
- گندله آهن سنگین: این نوع گندله حاوی درصدهای بالایی از آهن (بیش از 65٪ به وزن) است و برای تولید فولاد در کوره‌های الکتریکی یا کوره‌های ذوب استفاده می‌شود.
- گندله های بزرگ: این نوع گندله که در قطرهای 20 تا 30 میلی‌متری تولید می‌شوند، عمدتاً در صنایع مهمی مانند فولادسازی و سیمان‌سازی کاربرد دارند.
- گندله مورد استفاده در روش احیای مستقیم: این نوع گندله نسبت به نوع کوره بلند، دارای درصد آهن بسیار بیشتر و ناخالصی کمتری است.
ویژگی‌ها و مشخصات گندله
گندله آهن، که به عنوان یک ماده نیمه‌فعال آهنی شناخته می‌شود، در فرآیند استخراج و تولید آهن از سنگ‌های آهن به دست می‌آید. این محصول عمدتاً به صورت یک جامد سیاه با ترکیبات متعددی از آهن و عناصر دیگر تولید می‌شود.
گندله ها دارای مشخصات فیزیکی و شیمایی خاصی هستند که عبارتند از:
- توزیع یکنواخت ابعاد: ابعاد گندله ها معمولاً بین 9 تا 16 میلی‌متر متغیر است.
- تخلخل بالا و یکنواخت: تخلخل گندله ها معمولاً بین 25 تا 30 درصد است.
- ترکیب کانی‌شناختی یکنواخت: گندله ها معمولاً به شکل هماتیت یا ترکیبات هماتیت دار احیا می‌شوند.
- استحکام مکانیکی بالا و یکنواخت: گندله ها دارای استحکام مکانیکی کافی هستند حتی در برابر تنش گرمایی در محیط های احیا کننده.
- مقاومت به سایش: گندله ها دارای مقاومت بالایی به سایش هستند.
- کاهش چگالی: با افزایش تخلخل، چگالی گندله کاهش می‌یابد.
- ایجاد سرباره: سرباره یکی از محصولات فرایند گندلهسازی است.
- تسهیل فرایند گندلهسازی: مواد افزودنی که در ساخت گندله استفاده می‌شوند، خواص متالورژی توپ‌ها را تنظیم می‌کنند و برای ایجاد تکه‌های گندله، مانند چسبی محکم عمل می‌کنند.
- افزایش استحکام: برای افزایش استحکام گندله، مواد افزودنی مانند بنتونیت استفاده می‌شوند. این مواد باعث می‌شوند تا ترکیبات و اجزای مورد استفاده در ساخت گندله به یکدیگر بچسبند و در نتیجه، استحکام توپ‌های گندله افزایش می‌یابد.
فرآیند گندله سازی چیست
فرآیند تولید گندله آهن شامل سه مرحله کلیدی است:
آماده سازی مواد:
فرآیند تولید گندله آهن با آماده‌سازی مواد اولیه آغاز می‌شود. این مرحله شامل چندین فرایند است:
- خشک کردن: در این فرایند، رطوبت اضافی از مواد خام حذف می‌شود.
- آسیاب کردن: مواد خام در این مرحله به اندازه‌های کوچکتر خرد می‌شوند تا بتوانند به خوبی در فرایند بعدی مخلوط شوند.
- تفکیک ذرات ریز از درشت: این فرایند برای جداسازی ذرات ریز از ذرات درشت انجام می‌شود.
- ذخیره در سیلو و مخلوط سازی: پس از آن، مواد خام در سیلو ذخیره می‌شوند و سپس مخلوط می‌شوند تا آماده فرایند تولید گندله شوند.
این مراحل باعث می‌شوند تا مواد خام به شکل مناسب برای تولید گندله در بیاییند. هدف از این فرایندها ایجاد یک محیط مناسب برای تولید گندله با کیفیت بالا است.
ساخت گندله خام:
فرآیند تولید گندله آهن با ساخت گندله خام آغاز می‌شود. این مرحله شامل چندین فرایند است:
- مخلوط کردن مواد اولیه: در این مرحله، مواد خام که شامل سنگ آهن و مواد افزودنی مانند آهک، هیدرواکسید کلسیم، بنتونیت و انواع چسب‌های آلی و معدنی است، با نسبت معین در دستگاه گندله سازی مانند دیسک‌های دوار و یا استوانه گندلهسازی مخلوط می‌شوند.
- شکل‌دهی گندله خام: مواد خام به شکل یک گلوله می‌غلطانند. این گلوله‌ها، که به نام گندله خام یا “Green Ball” شناخته می‌شوند.
- سخت کردن گندله خام: گندله خام در یک فرآیند سخت شدن تولید می‌شود. این فرآیند شامل چند مرحله است: ابتدا گندله خام خشک می‌شود، سپس پیش گرم می‌شود، بعد از آن در دمای حدود 1350 درجه سانتیگراد سوزانده می‌شود و در نهایت سرد می‌شود.
این مراحل باعث می‌شوند که گندله‌های خام آماده مرحله پخت و غربال در فرآیند تولید شوند.
پخت و غربال (سرند):
فرآیند تولید گندله آهن شامل مرحله پخت و غربال است که به شرح زیر است:
- پخت: در این مرحله، گندله‌های خام در یک کوره یا توری پخته می‌شوند. این فرایند باعث می‌شود که ذرات در یک کره سخت تف جوشی کنند. پخت گندله‌ها باعث می‌شود که استحکام مناسبی برای استفاده در فرآیند احیاء مستقیم پیدا کنند.
- غربال (سرند) و انتقال: پس از پخت، گندله‌ها غربال می‌شوند. این فرایند باعث جداسازی گندله‌ها بر اساس اندازه می‌شود. گندله‌های با سایز مناسب (معمولاً 8 تا 16 میلی‌متر) برای نگهداری یا ارسال آماده می‌شوند.
علاوه بر این، در فرآیند تولید گندله، مواد خام به شکل یک گلوله می‌غلطانند و سپس در یک کوره یا توری پخته می‌شوند تا ذرات را در یک کره سخت تف جوشی کنند. این فرآیند باعث می‌شود که گندله‌ها خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی پیدا کنند، از جمله افزایش تخلخل، کاهش چگالی، تولید سرباره، تسهیل فرآیند تولید گندله و افزایش استحکام.
روش‌های تولید گندله سازی چیست
دو روش متداول برای تولید گندله آهن عبارتند از:
- روش لورگی
- روش آلیس چارلمرز
روش لورگی:
روش لورگی یکی از روش‌های معروف برای تولید گندله آهن است و شامل مراحل زیر می‌شود:
- خشک کردن: در مرحله خشک کردن، گندله‌ها روی هم قرار می‌گیرند. با عبور هوا از طریق گندله‌ها، فرآیندهای دمش، مکش، پیش گرمایش و پخت انجام می‌شوند.
- پخت: در این مرحله، گندله‌ها در یک کوره پخته می‌شوند. این فرایند باعث می‌شود که ذرات در یک کره سخت تف جوشی کنند.
- خنک کردن: در نهایت، مرحله خنک شدن انجام می‌شود.
این روش به دلیل استفاده از سیستم‌های قوی غبارگیری مانند ته نشین‌کننده الکترواستاتیکی، با قوانین زیست محیطی بیشتر سازگار است. همچنین، با بهینه‌سازی مراحل خشک کردن با دمش رو به بالا و رو به پایین، میزان مصرف سوخت در کل فرآیند پخت گندله به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.
روش آلیس چارلمرز:
روش آلیس چارلمرز یکی از روش‌های معمول برای تولید گندله آهن است و شامل مراحل زیر می‌شود:
- آماده سازی مواد اولیه: در مرحله آماده‌سازی مواد اولیه، سنگ آهن خرد می‌شود و پس از رسیدن به اندازه مناسب، مواد چسبنده مانند سنگ آهن و الیون به آن اضافه می‌شود. سپس، این مواد در یک میکسر با آب مخلوط می‌شوند تا ترکیب یکنواختی ایجاد شود.
- تولید گندله خام: در مرحله تولید گندله خام، مواد اولیه در دستگاهی به نام دیسک یا استوانه گندله سازی قرار می‌گیرند. با چرخش این دستگاه و رطوبت آب، ذرات مواد به یکدیگر می‌چسبند. هنگامی که این ذرات به اندازه مناسبی برسند، از دستگاه خارج می‌شوند.
- پخت: در مرحله پخت، گندله‌ها در کوره استوانه‌ای دوار قرار می‌گیرند. ابتدا، گندله‌ها بر روی شبکه متحرکی خشک می‌شوند. سپس، آن‌ها وارد کوره می‌شوند تا پخته شوند.
- خنک کردن: در نهایت، مرحله خنک شدن انجام می‌شود.
کاربرد گندله آهن چیست
گندله آهن، که یک ماده نیمه‌فعال آهنی است، در فرآیند استخراج و تولید آهن از سنگ‌های آهن به دست می‌آید. این محصول در صنایع مختلف مانند فولادسازی و ریخته‌گری بسیار کاربرد دارد.
گندله‌ها با اندازه‌های مختلف برای کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شوند. برای مثال، گندله‌های ریز با قطر 3 تا 8 میلی‌متر برای کلوخه‌سازی و فرآیندهای هیدرومتالورژی، گندله‌های عادی با قطر 10 تا 15 میلی‌متر در کوره‌های بلند و واحدهای احیای مستقیم، و گندله‌های بزرگ با قطر 20 تا 30 میلی‌متر در فولادسازی و مواد خام برای تولید سیمان استفاده می‌شوند.
استفاده از گندله باعث افزایش بازده نهایی، کاهش هزینه‌ها و بهره‌وری بیشتر صنایع می‌شود. فولادی که از گندله آهن تولید می‌شود، در ساختمان‌سازی، خصوصاً در ساخت پل‌ها، استفاده می‌شود. همچنین، این نوع فولاد در صنعت خودروسازی برای ساخت اتومبیل‌ها کاربرد دارد. فولاد تولید شده از گندله در ساخت هواپیماها، وسایل الکترونیکی خانگی و وسایل حمل و نقل استفاده می‌شود. به طور کلی، این فولاد در تولید بسیاری از محصولات مختلف کاربرد دارد.
همچنین، گندله‌ها در فرآیند احیاء مستقیم آهن (DRI) کاربرد دارند، که در این فرآیند، گندله‌ها در یک کوره با گاز طبیعی تماس پیدا می‌کنند تا آهن خام را به آهن اسفنجی تبدیل کنند.
در صنایع سیمان‌سازی نیز، گندله‌ها به عنوان یک ماده معدنی در فرآیند تولید سیمان به کار می‌رود.
به طور کلی، گندله‌ها به دلیل داشتن خواص فیزیکی و شیمیایی خاص، در صنایع مختلف کاربرد دارند.
خلاصه
گندله آهن، یکی از مواد اصلی و کاربردی در صنعت فولادسازی است. این ماده باعث افزایش بازدهی، کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری صنایع می‌شود. فولاد تولید شده از گندله آهن، با توجه به خواص شیمیایی و فیزیکی خاص خود، در صنایع مختلف کاربردهای بسیاری دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ماده ارزشمند، می‌توانید با تیم متخصص و با تجربه پارس مواد نقش جهان در ارتباط باشید.
این ماده ارزشمند در صنعت فولادسازی نقش بسیار مهمی دارد و می‌تواند به بهبود بازدهی و کاهش هزینه‌ها کمک کند. اگر تجربه یا دیدگاه خاصی در این زمینه دارید، لطفا آن را با ما به اشتراک بگذارید. از مشارکت شما سپاسگزاریم.
بدون دیدگاه