گندله آهن / آهن اسفنجی

گندله آهن/ آهن اسفنجی

در دو دهه اخیر در اغلب کشورهائی که گاز طبیعی ارزان در اختیار دارند، مجتمع های متعددی برای تولید آهن و آهن با گاز طبیعی و سپس ذوب و پالایش آن بوسیله کوره ي فولاد بر اساس روش های احیاي مستقیم کانه های قوس الکتریکی، احداث شده است.

در این روش، احیای سنگ آهن بدون ذوب انجام می شود و آهن خامی که از این نوع کوره ها به دست می آید، آهن اسفنجی نام دارد.

آهن اسفنجی محصول عملیات احیاي مستقیم سنگ آهن است که داراي عیـار بـالاي آهـن بوده، جایگزین مناسبـی بــراي قراضه جهت ذوب است تولید آهن اسفنجی از سنگ آهن عموماً بـه دو روش گازي یا استفاده از زغال سنگ براي احیاي آهن صورت می پذیرد.

معمولاً در کشورهایی که داراي ذخـایر گاز هستند، از روش گازي استفاده می گردد در ایران نیز به طور مثال فولاد مبارکه از گاز به عنوان ماده احیـا کننده استفاده می کنند.

در صنایع فولاد اهواز برای تولید آهن اسفنجی در حالت جامد به روش های احیاي مستقیم، از گاز طبیعی برای احیاء و تامین حرارت استفاده می شود. در صنایع فولاد اهواز، آهن اسفنجی تولید شده در واحدهای احیاي مستقیم همراه آهن قراضه ذوب شده و سپس پالایش می شود و فولاد تولید شده بصورت شمشال و تختال  بطور مداوم ریخته گری می شود.  دلیل استفاده از آهن قراضه در شارژ کوره قوس الکتریکی جلوگیری از تلاطم شدید مذاب در اثر سوختن کربن باقیمانده در آهن اسفنجی می باشد.

سنگ‌های آهن مهم‌ترین و عمده‌ترین مواد اولیه را برای تولید گندله تشکیل می‌دهند. گندله؛ یعنی گلوله‌های تولید شده از نرمه سنگ‌آهن و سایر مواد افزودنی که نخست خام و سپس پخته شده و سخت می‌شود و برای احیا به روش سنتی تولید آهن در کوره بلند یا روش‌های متعدد احیای مستقیم به کار می‌رود. در واحدهای احیاي مستقیم، گندله های سنگ آهن توسط گازهای حاصل از اکسایش جزئی گاز طبیعی به روش های میدرکس، پروفر و یا HYL احیا می شوند.

در روش میدرکس، گندله های سنگ آهن پخته و سرند شده و توسط نوار نقاله به مخزن قیف مانند بالای کوره منتقل می شوند.

 در این مخزن، در مسیر انتقال گندله به کوره، گازی خنثی دائما جریان دارد.

گندله ماده اولیه برای تولید آهن خام است و باید در کوره‌های احیا ویژگی مکانیکی شیمیایی و حرارتی مطلوبی را داشته باشد.

برای تولید گندله خام، نرمه سنگ‌آهن شامل مواد افزودنی است که با محلول‌های ترکننده مانند آب برای دستیابی به شکل کروی، در دستگاه‌های گندله ساز به چرخش درآورده می‌شوند تا گندله خام تولید شود. در هنگام تولید گندله خام ممکن است مواد افزودنی و چسبنده مانند هیدروکسید کلسیم برای افزایش کیفیت و ویژگی متالورژیکی مکانیکی گندله به آن اضافه شود. در این مرحله گندله با ابعاد مطلوب و استحکام مکانیکی کافی تولید و برای حمل‌ونقل تا دستگاه سخت کردن یا پخت ارسال می‌شود.

در مرحله دوم گندله‌های خام، به منظور سخت شدن در اتمسفر اکسیدکننده تا زیر دمای نرم شدن سنگ‌آهن در دستگاهی حرارت داده می‌شوند تا خشک و پخته شوند. در این حین درجه تخلخل گندله های خام نباید کاهش پیدا کند. در این مرحله با پیوند بین ذرات سنگ‌آهن و مواد دیگر بار گندله، ساختار بلوری سنگ تغییر پیدا می‌کند و واکنش‌هایی بین مواد سرباره ساز و اکسیدهای آهن نیز انجام می‌شود. در این مرحله نخست مواد با یکدیگر مبادله شده و ترکیبات خنثی یا بازی بین دانه‌های اکسیدهای آهن تشکیل می‌شوند. در پایان پخت، سرد کردن گندله داغ باید به گونه‌ای انجام شود که ترک در آنها ایجاد نشود.

ویژگی گندله ها

• توزیع یکنواخت ابعاد به طور عمده از 9 تا 16 میلی متر
• تخلخل زیاد و یکنواخت
• استحکام مکانیکی زیاد و یکنواخت
• مقاومت به سایش
• و ...

مراحل مختلف تبدیل کنسانتره آهن به گندله آهن

انتقال مواد خام

آسیاب و خردایش مواد اولیه

مخلوط سازی مواد اولیه

تولید گندله خام

کوره پخت گندله

غبارگیری

تامین آب خنک کننده

انتقال محصول نهایی

سیستم تصفیه آب

تولید هوای فشرده