گندله سازی و دستگاه های آن
گندلهسازی و دستگاههای آن
مقدمه
اصول مقدماتی گندلهسازی
با توجه به تکنولوژیهای امروزی، تقریباً تمام کانههای آهن پرعیار قابلیت گندلهشدن دارند؛ از جمله مگنتیت، هماتیت، لیمونیت، مخلوطهای تولیدی، اکسیدهای باطله، سربارههای پیریت و فرآوردههای جانبی سایر صنایع.
فرآیند تولید گندله از مواد اولیه در سه مرحله انجام میشود:
-
آمادهسازی مواد اولیه
-
ساخت گندلههای خام
-
سختگردانی گندلههای خام
برای دستیابی به گندله با کیفیت مطلوب، همه مراحل باید با یکدیگر هماهنگ باشند و راندمان هر مرحله بر مراحل بعدی تأثیر مستقیم میگذارد.
هدف از ساخت گندله خام، تولید گلولههایی با اندازه قابلکنترل و مقاومت مکانیکی کافی است تا در مراحل انتقال و سختگردانی سالم باقی بمانند.
مکانیسم اتصال ذرات در گندلهسازی
اپراتور مخلوط پودر سنگآهن، مواد چسبنده i(Binder)و آب را به داخل محفظهی دوار دستگاه گندلهساز ریخته میشود. این محفظه با زاویه مشخصی قرار میگیرد و با سرعت معینی میچرخد. آب، ذرات را به هم متصل میکند و چرخش محفظه باعث تجمع و شکلگیری تدریجی گلولههای کروی میشود.
فرایند تشکیل گندله شامل دو مرحله است:
-
تشکیل هسته گندله (Nucleation)
-
رشد هستهها تا رسیدن به اندازه مطلوب
کشش سطحی یا خاصیت موئینگی آب، ذرات را به هم نزدیک میکند و امکان تشکیل پیوندهای اولیه و پیوستگی ذرات را فراهم میسازد.
مکانیسم گلولهسازی
وقتی ذرات جامد با آب تماس پیدا میکنند، سطح کانه خیس میشود و لایهای از آب آنها را میپوشاند. این شرایط باعث میشود ذرات مرطوب با هم تماس برقرار کنند و بهدلیل کشش سطحی غشاء آب، پیوندهای مایع تشکیل شود.
با جابهجایی ذرات در محفظه، قطرات کوچک آب که شامل یک یا چند دانه کانه هستند بهتدریج به هم میپیوندند و نخستین آگلومرهها شکل میگیرند. این پیوندهای مایع در فضای خالی بین ذرات ایجاد شده و شبکهای پایدار تشکیل میدهند که گلولههای آزاد را به وجود میآورد.
هرچه مقدار آب بیشتر شود، آگلومرهها متراکمتر میشوند و آب درون آنها لایهبندی میشود و تراکم را افزایش میدهد. زمانی گلولهسازی کامل میشود که آب بتواند تقریباً تمام خلل و فرج داخلی را پر کند و نیروهای موئینه کاملاً فعال شوند.
تأثیر میزان آب بر ساخت گندله خام
اگر ذرات جامد بهطور کامل با لایهای از آب احاطه شوند، کشش سطحی قطرات کاملاً فعال میشود و نقش نیروهای موئینه کاهش مییابد.
علاوه بر این، حرکت غلتشی دانه ها و جابجایی یا انتقال ذرات نسبت به یک دیگر نیز باعث افزایش تماس بین آنها و افزایش چسبندگی میشود، این موضوع همزمان با استحکام فشاری که به علت وزن ماده غلتنده ایجاد میشود چسبندگی را از طریغ افزایش تعداد نقاط تماس افزایش میدهد.
با این حال، نیروهای مکانیکی ناشی از حرکت و جابهجایی ممکن است به گندلههای ضعیف آسیب وارد کنند و آنها را خرد کنند. ذرات خرد شده ممکن است دوباره به سطح گندلههای پایدار و مرطوب بچسبند و بخشی از آنها شوند.
تأثیر نیروهای موئین بر مکانیسم پیوند
روشهای صنعتی گلولهسازی
در تمامی روشهای صنعتی، محفظهی محتوی بار گندله حول محور خود میچرخد و با اضافه شدن تدریجی آب، شرایط لازم برای تولید گندله فراهم میشود.
1. استوانه دوار (بشکه گویساز)
در این روش، مواد داخل یک استوانهی چرخان قرار میگیرند. با چرخش استوانه و افزودن آب، ذرات به یکدیگر میچسبند و گندلهها رشد میکنند. گندلههای تولیدشده پس از خروج از استوانه اندازههای متفاوتی دارند و بنابراین آنها را سرند میکنند.
عوامل مؤثر بر قطر گندله در استوانه دوار:
-
رطوبت: با افزایش رطوبت، قطر گندله بیشتر میشود.
-
شیب استوانه: افزایش شیب به افزایش قطر گندله منجر میشود.
-
سرعت چرخش: کاهش سرعت چرخش، قطر گندله را افزایش میدهد.
-
سرعت کاترها: افزایش سرعت کاترها قطر گندله را کاهش میدهد.
کاترها تیغههایی هستند که در جهت مخالف چرخش استوانه حرکت میکنند و مانع چسبیدن مواد به بدنه میشوند.
معایب روش استوانه دوار:
-
همراه گندله، مقداری نرمه و کلوخه خارج میشود.
-
محصول نهایی یکنواخت نیست و کنترل دقیق اندازه دشوار است.
-
تجهیزات موردنیاز فضای زیادی اشغال میکند.
2. دیسک دوار (بشقاب پلتساز)
رایجترین روش تولید گندله، استفاده از دیسک دوار است.دیسک دوار صفحه ای به قطر 4 تا 8 متر است و لبههای آن اندکی برامدگی دارد 40 تا 50 سانتیمتر عمق ایجاد میکند. زاویه دیسک با افق حدود 45 تا 55 درجه تنظیم میشود. امروزه حدود ۷۰٪ گندله جهان با این روش تولید میشود.
در این روش مخلوط مواد (کنسانتره، سنگآهن، چسب و آب) در محل مشخصی روی دیسک شارژ میشود و افشانکها نیز قطرات ریز آب را اضافه میکنند. ذرات پودر در اثر رطوبت و تماسی که با یک دیگر پیدا میکنند به یک دیگر چسبیده و با حرکتی چرخشی دیسک ذرات به سمت بالا حرکت میکنند و پس از برخورد به تیغه های پایین سرازیر میشوند و از حرکت غلتشی بزرگ شده و به یک گندله بزرگ تبدیل میشوند
