استخراج آهن

استخراج آهن ، سنگ آهن ، کنسانتره آهن ،گندله آهن ، آهن اسفنجی

 استخراج آهن : سنگ آهن متشکل از کانی های متفاوت محتوی آهن می باشد که در جدول مهم ترين آنها ذکر گرديده است اين کانی ها همراه با ناخالصی های مختلف مثل: اکسيد سيليسيم، کربنات کلسيم، گوگرد، منگنز، ترکيبات فسفردار و غيره وجود دارند. سنگ های محتوی کانی آهن پس از استخراج از معدن تا مرحله انتقال به کوره احياء بايد از نظر شرايط فيزيکی، دانه بندی و نيز زدودن بخش عمده ای از ناخالصی ها آماده شوند. لازم به ذکر است که ارزش سنگ معدن آهن بر اساس درصد کانی آهن موجود در آن و ترکيب مواد باطله همراه تعيين می شود.

استخراج آهن

آماده سازی سنگ آهن : آماده سازی سنگ آهن اولين مرحله از فرآيند استخراج آهن می باشد که درچند مرحله صورت می گيرد.

الف) غربال کردن: با توجه به اينکه در مرحله استخراج، سنگ های معدنی با ابعاد و اندازه های متفاوتی به دست می آيند بنابراين در اولين مرحله لازم است سنگ های درشت جهت خرد شدن جدا شوند که به اين جداسازی فيزيکی برحسب ابعاد سنگ، غربال کردن می گويند.

ب) خرد کردن : سنگ های معدنی بايد جهت اجرای عمليات تغليظ و افزايش عيار، خرد شده و به صورت پودر درآيند. اين کار برحسب جنس سنگ و درجه سختی آنها طی چندين مرحله توسط سنگ شکن ها و سپس آسياب کردن صورت می گيرد. سنگ شکن ها دارای انواع مختلفی می باشند.

ج) پرعيار کردن مواد معدنی: در اين مرحله هدف افزايش درصد کانی های محتوی آن در ماده معدنی خرد شده از طريق جداکردن مواد باطله و ناخالصی است که به روش های مختلفی صورت می گيرد. در خصوص سنگ آهن يکی از روش های بسيار متداول استفاده از ميدان مغناطيسی است. در اين روش کانی های مغناطيس شونده آهن جذب ميدان الکترومغناطيس شده و از مواد غيرمغناطيس جدا می شوند.

د) احياء: مواد معدنی پرعيار شده نسبت به کانی های محتوی آهن پس از انتقال به کارخانه های فولادسازی به طور معمول به يکی از دو روش زير احياء می شود.
1- احياء از طريق کوره بلند (احياء غيرمستقيم)
2- احياء به روش مستقيم

 فرآيند اِحياء سنگ آهن از طريق کوره بلند: سنگ آهن پرعيار شده با نسبت های معينی کک و آهک CaCO3 مخلوط می شود و از قسمت فوقانی کوره بلند به صورت يکنواخت وارد آن می شوند. مراحل احياء سنگ
آهن در کوره بلند را می توان به چهار منطقه به شرح زير تقسيم کرد. در کارخانه ذوب آهن اصفهان فرآيند احياِء سنگ آهن به اين روش صورت می گيرد.

الف) منطقه خشک کردن ( منطقه گرم کننده): اين قسمت که در ناحيه فوقانی قرار دارد در اثر عبور گازهای داغ از لابلای مواد ورودی به کوره رطوبت آنها تبخير می شود.
ب) منطقه احياء: در اين منطقه با افزايش دما، واکنش بين کانی های اکسيد آهن و ماده است (CO) احياء کننده که بيشتر مونوکسيد کربن شروع می شود. واکنش های اين منطقه را می توان بصورت ذيل نوشت.

٣Fe٢O٣ + CO → ٢Fe٣O٤ + CO٢↑
Fe٣O٤ + CO → ٣FeO + CO٢↑
FeO + CO → Fe + CO٢↑

ج) منطقه کربنيزه شدن: در اين منطقه که دما به حدود ١٠٠٠ درجه سانتيگراد می رسد قسمتی از آهن احياء شده ضمن حرکت به سمت پايين کوره با کک گداخته واکنش داده و ترکيب کاربيد آهن حاصل می شود.

٣Fe + C → Fe٣C

د) منطقه ذوب: در ناحيه نزديک به انتهای کوره که دما به حدود ١٤٠٠ ١٢٠٠ درجه سانتی گراد می رسد، باقی مانده اکسيد آهن احياء می شود؛ ضمن اينکه واکنش آهن با کربن نيز صورت می گيرد.

FeO + C → Fe + CO↑
Fe + C → Fe٣C

کوره بلند : محصول اصلی خارج شده از کوره بلند آهن خام نام دارد که دارای ٣ تا ٤ درصد کربن به اضافه عناصر ناخالصی مثل: سيليسيم، منگنز، فسفر و گوگرد است که برحسب مقدار عناصر همراه دو نوع آهن خام از کوره خارج می شود.

  • آهن خام سفيد: محتوی 3.5 تا 4 درصد کربن ، 0.1 تا 0.2 درصد سیلیسیم ، 1 تا 4 درصد منگنز، حدود 0.3 درصد فسفر و 0.04 درصد گوگرد است.
  • آهن خام خاکستری : محتوی 3.5 تا 4 درصد کربن ، 1.5 تا 3 درصد سیلیسیم ، حدود 1 درصد منگنز، حدود 0.3 تا 2 درصد فسفر و 0.06 درصد گوگرد است.

توليد آهن خام به روش احياء مستقيم: در اين فرآيند ابتدا مواد نرمه محتوی اکسيد آهن پس از اضافه کردن مقدار کمی آب، آهک و مواد افزودنی ديگر به وسيله سينی های بزرگ دوار به صورت گلوله های کوچکی تبديل می شوند که گندله آهن ناميده می شوند . در واحد احياء گندله آهن از قسمت فوقانی وارد کوره های احياء می شوند. در اين فرآيند به جای زغال سنگ ( کک متالورژی ) از گاز طبيعی برای احياء کانی های اکسيد آهن استفاده می شود. عمليات احياء بدون ذوب شدن سنگ آهن (گندله آهن ) صورت می گيرد و از انتهای کوره ، آهن اسفنجی با ٩٢ تا ٩٦ درصد آهن خارج می شود. در اين روش علاوه بر افزايش سرعت توليد، هزينه ها و تأسيسات جانبی کاهش می يابد. ضمن اينکه آلودگی های زيست محيطی و مصرف انرژی نيز کاهش می يابد. 

توليد فولاد از آهن خام

محصول خارج شده از کوره های احياء سنگ آهن (به صورت مستقيم يا کوره بلند) دارای مقدار زيادی کربن و عناصر ناخواسته و مضر ديگر نظير گوگرد و فسفر می باشد. چنين آلياژی قابليت شکل پذيری، چک ش خواری و جوشکاری ندارد. بنابراين لازم است عناصر اضافی و مزاحم به حد مناسبی کاهش يابند. اساس روش های کاهش عناصر اضافه و مزاحم، دميدن اکسيژن به مذاب آهن خام و سوختن عناصر مزاحم موجود در مذاب تا حد قابل قبول است. هر چند اين فرآيند در طول زمان از نظر سرعت، کارآيی و کم کردن هزينه پيشرفت نموده ولی اساس آن تغيير نکرده است.

عمليات تصفيه مذاب آهن خام و فولادسازی به طور عمده توسط يکی از روش های زير صورت می گيرد:
١) روش توماس بسمر
٢) روش زيمنس مارتين
٣) روش کوره قوس الکتريکی

در هر يک از فرآيندهای فولادسازی پس از تصفيه مذاب آهن خام و رساندن مقدار عناصر مضر يا اضافی به حد مطلوب، عناصر آلياژی موردنظر را به مذاب اضافه می کنند و اقدام به کار توليد فولاد آلياژی می نمايند.

توليد محصولات فولاد

مذاب آهن پس از تصفيه و رسيدن به ترکيب آلياژی از پيش تعيين شده به کمک روش های ريخته گری و شکل دهی به صورت نيم ساخته فلزی يا محصول نهايی به بازار عرضه می شوند. محصولات متداول شرکت های فولادسازی در نمودار زیر نشان داده شده است.

استخراج آهن

 

مطالب دیگری در این زمینه :

نظرات کاربران :

در حال پردازش ...
صرف نظر از پاسخ دهی (ارسال پاسخ برای نظر )
ورود / ثبت نام
درحال پردازش آگهی ...
iranzayeatlogoدرحال پردازش ...

بستنجستجوی پیشرفته آگهی