بررسی روشهای متداول گندله سازی
بررسی روشهای متداول گندله سازی
مقدمه
گندله سازی یکی از مهمترین فرآیندها در آمادهسازی سنگآهن برای استفاده در کوره بلند و واحدهای احیای مستقیم است. در این فرآیند گندله سازی، نرمهها و ذرات ریز سنگآهن به شکلی تبدیل میشوند که قابل شارژ در کوره بوده و راندمان تولید فولاد را افزایش دهند. استفاده مستقیم از نرمههای سنگآهن در کورهها باعث اختلال در فرآیند، کاهش راندمان و ایجاد مشکلاتی همچون انسداد مسیر عبور گاز یا خروج ذرات بدون احیا میشود؛ به همین دلیل صنایع فولاد از فرآیند آگلومراسیون برای بهبود قابلیت شارژ مواد و افزایش بازدهی استفاده میکنند.
-
خشته (بریکتسازی)
-
زینترینگ(کلوخهسازی)
-
گندلهسازی
انواع روشهای آگلومراسیون
الف) خشته (بریکتسازی)
در این روش، کارخانهها کانیها را همراه با چسب و افزودنیها در پرس مکانیکی یا هیدرولیکی قالبگیری میکنند. گاهی اوقات قالبها پیش از استفاده حرارت داده میشوند.
مزایای این روش نسبت به کلوخهسازی و گندلهسازی شامل دمای کاری پایین، انعطافپذیری بالا، تولید کم پسماند، هزینه سرمایهگذاری پایین و آلودگی کمتر است. با این حال، ظرفیت تولید آن محدودتر است.
ب) زینترینگ (کلوخهسازی)
کارخانهها نرمههای سنگآهن را همراه با غبار کوره بلند، لجن کنورتور و مواد کمک ذوب به کلوخههای با کیفیت تبدیل میکنند. این کلوخهها از نظر تخلخل، احیاپذیری، مقاومت مکانیکی و ترکیب شیمیایی مناسب هستند.
با این حال، این روش باعث آلودگی زیستمحیطی میشود و نیاز دارد ذرات بزرگتر از یک میلیمتر باشند. بنابراین در صورتی که عیار سنگآهن پایین باشد، باید آنها را خرد کنیم تا عیار افزایش یابد، که در عمل کارایی روش کاهش مییابد.
ج) گندلهسازی
فرآیند گندلهسازی شامل سه مرحله اصلی است:
-
آمادهسازی مواد اولیه:کارخانهها مواد اولیه را خرد و جدا میکنند، سپس افزودنیهایی مانند بنتونیت، سنگآهک، دولومیت و الیوین اضافه و با یکدیگر مخلوط میکنند.
-
تشکیل گندلههای خام:اکثر کارخانهها از دیسکهای دوار برای تولید گندله خام استفاده میکنند. ذرات پودر در اثر رطوبت و تماس با یکدیگر به هم میچسبند و گلولهها تا قطر مورد نظر رشد میکنند، سپس از لبه دیسک خارج میشوند.
-
سخت کردن و پختن گندلهها:فرآیند حرارتی گندلهها شامل چهار مرحله است:
4. خشک کردن: کارخانهها ابتدا گندلهها را خشک میکنند. سرعت خشک شدن در سه مرحله تغییر میکند:
-
حذف رطوبت سطحی یا آب همراه
-
تبخیر رطوبت موئینه از سطوح خارجی
-
انتقال و تبخیر رطوبت ترکیبی یا معدنی از درون خلل و فرج به سطح
-
پیشگرم کردن: در ادامه خشک کردن، دما به صورت پیوسته از حدود 220 تا 1000 درجه سانتیگراد افزایش مییابد. در این مرحله رطوبت معدنی تبخیر میشود، هیدروکسید کلسیم تجزیه و گوگرد از پیریت جدا میشود و مگنتیت اکسید میشود.
-
-
پخت: در این مرحله، کارخانهها گندلهها را تا حدود 1300 درجه سانتیگراد گرم میکنند تا اتصال سرامیکی برقرار شود و خواص مکانیکی لازم ایجاد شود. در این فرایند، مگنتیت به هماتیت تبدیل و ساختار بلوری از مکعبی به هگزاگونال تغییر میکند.
-
سرد کردن: کارخانهها گندلههای داغ را آرام سرد میکنند تا گرمای تولید شده را بازیابی کنند و از تشکیل ترکیبات شیشهای و آسیب در گندله جلوگیری شود.
-
تکنولوژیهای پخت گندله
الف. کوره تنورهای قائم (Shaft Furnace): برای گندلههای مگنتیتی و ظرفیت پایین (1000 تا 2000 تن در روز) کاربرد دارد. گندلهها از دهانه وارد کوره میشوند و با حرکت گرانشی از مناطق حرارتی پایین میآیند و سپس سرد میشوند. این روش اکنون منسوخ شده است.
ب-کوره با بستر متحرک یا لورگی (Travelling Grate): هوا با دماي حدود 300 درجه از زير به داخل واگن دميده ميشود تا رطوبت گندلههاي خام تبخير شود. با پيشروی واگن در كوره پخت به تدريج هواي گرم از بالا دميده ميشود. پس از آنكه دمای گندلههای داخل واگن به حدود 1000 درجه رسید، براي پختن آنها از تعداد زيادي مشعل استفاده ميكنند. حرارت بهينه پخت گندله بر حسب كنسانترههاي مختلف متفاوت خواهد بود.
چنانچه گندلههاي خام موجود در واگنها مگنتيتي باشد، در دماي حدود 800 تا 1000 درجه مگنتيت به هماتيت تبديل و شكل كريستالي آن عوض ميشود. اين تغيير فاز حرارت زا است.
اما چنانچه گندلههاي خام موجود در واگنها هماتيتي باشند؛ بهعلت عدم تغيير آرايش اتمي كريستالها در محدوده حرارتي فوق براي پخت گندله انرژي بيشتري نياز است. گندله حاصل از این روش، دارای خلل و فرج بيشتري نسبت به دیگر روشها یوده و به آسانی قابل احياء میباشد.
ج-روش کوره و شبکه و یا آلیس چالمرز (Grate Kiln) Allis-Chalmers: این روش از سه بخش کوره طولی با بستر متحرک (Grate)، کورهی پخت دوار (Rotary Kiln) و سردکننده حلقوی (Annular Cooler) تشکیل شده است. گندلههای خام ابتدا روی شبکه یا بستر متحرک خشک شده و تا دمای 1000 درجه سانتیگراد پیشگرم میشوند، سپس در یک کوره دوار پخته و در قسمت زنجیرهای بعدی سرد میشود.