همه چیز درباره فرآیند گندله سازی سنگ آهن (گندله آهن)

مجموعه: ابزار و ماشین آلات

نقش گندله آهن در صنعت

گندله آهن چیست و چه کاربردی دارد؟ 

گندله آهن چیست؟

سنگ آهن ماده ای است که مقدار معینی آهن و البته مقداری ناخالصی دارد. برای اینکه این سنگ آهن را در گندله سازی مورد استفاده قرار دهیم لازم است از آن کنستانتره آهن بسازیم. ساخت کنستانتره آهن به معنای حذف ناخالصی ها و فرآیند نرم کردن آهن است. این فرآیند با روش های مختلفی مانند خردایش انجام شده و کنستانتره ایجاد می شود. 

کنستانتره آهن ماده اصلی ساخت گندله آهن است اما به تنهایی مقاومت کافی ندارد به همین دلیل برای ساخت گندله مواد دیگری به این کنستانتره اضافه می شود. ( حدود 30 درصد کل مواد). موادی که اضافه می شود شامل: بنتونیت، دولومیت، آهک و شیر آهک و الیوین و مقدار معینی آب است. این مواد طی مراحل مختلفی ترکیب و در نهایت با پختن تشکیل گندله آهن را می دهند.

مراحل تولید گندله

اولین مرحله برای ساخت گندله ایجاد کنستانتره آهن از سنگ آهن است. ابتدا یک مرحله عملیات نرم کردن و خردایش سنگ آهن انجام می شود. معمولا سنگ آهن در مرحله اول به اندازه کافی نرم و خرد نمی شود که قابلیت استفاده در گندله سازی را پیدا کند؛ به همین جهت عملیات نرم کردن دو بار روی سنگ آهن انجام می شود. ذرات سنگ آهن باید به اندازه ای کمتر از 45 میکرون برسند تا در عملیات گندله سازی مورد استفاده قرار گیرد. 

دومین مرحله پس از آماده سازی کنستانتره مواد افزودنی مانند بنتونیت، آهک و شیر آهک و مواد دیگری مانند آب است که به مخلوط گندله اضافه می شود. افزودن هر کدام از این مواد در گندله سازی به دلیل خاصی صورت می گیرد. 

به عنوان مثال بعضی از این مواد برای بالا بردن خاصیت چسبندگی مواد به مخلوط اضافه می شود. بعضی مواد برای افزایش تخلخل در مخلوط گندله و برخی مواد برای افزایش مقاومت و استحکام آن اضافه می شوند. بعضی از مواد نیز برای حفظ رطوبت و جلوگیری از خشک شدن و شکست در محصول نهایی به آن اضافه می شوند. 

در مرحله بعدی مواد وارد مخروط گندله سازی یا دیسک گندله سازی می شوند. در گذشته بیشتر از مخروط استفاده می شد که به جهت معایبی که داشت کم کم استفاده از آن منسوخ شد و دیسک ها جای آن را گرفتند. 

در روش مخروط مواد وارد ظروف مخروطی شکل می شوند و حرکت دورانی ظروف باعث گرد شدن و ساخت اولیه گندله می شود. این حرکت دورانی منجر به ترکیب مواد افزوده شده مانند بنتونیت و آهک و ... با کنستانتره اولیه شده و کم کم گندله های دایره ای شکل در ابعاد مختلف تشکیل می شوند. در همین زمان آب برای افزایش چسبندگی بین مواد به مخلوط اضافه می شود. در نهایت گندله های تشکیل شده را از دستگاه خارج می کنند. 

اما روش کار دیسک گندله سازی دقیق تر از روش مخروط است. در این روش مواد خام را بر روی دیسک های ساخت گندله پخش می کنند. این دیسک ها دقت بالاتری نسبت به مخروط داشته و امکان تنظیم خواص مکانیکی و اندازه را دارند. به همین دلیل است که امروزه بیشتر از دیسک ها برای ساخت گندله استفاده می شود. 

گندله های ایجاد شده حتما باید وارد مرحله پخت شوند؛ زیرا مقاومت کافی برای استفاده در فرآیند تولید آهن  و فولاد و استفاده در کوره بلند را ندارند. پس مرحله بعدی ساخت گندله پخت است. پس از مرحله پخت گندله ها را خشک می کنند. پس از خشک کردن برای جلوگیری از ترک خوردگی تمام آن ها باید در دمای 1000 درجه پیش گرم شوند. در نهایت با دمای 50 درجه سانتی گراد پخت نهایی گندله انجام شود. 

روش تولید گندله آهن

نقش مواد اضافه شده به گندله آهن

همان طور که گفتیم مواد مختلفی که به مخلوط اولیه سنگ آهن و کنستانتره اضافه می شوند هر کدام نقشی در تشکیل گندله آهن با کیفیت و مرغوب دارند. در ادامه به اختصار نقش هر کدام از مواد را برایتان شرح داده ایم:

• بنتونیت یک ماده معدنی است که برای پیوند بهتر بین ذرات گندله در حدود نیم تا 1 درصد به مواد اضافه می شود. 

• شیر آهک ماده ای است که برای ایجاد چسبندگی بیشتر بین ذرات آهن در ماده اولیه ساخت گندله مورد استفاده قرار می گیرد. معمولا مقدار شیر آهک در مخلوط به میزان 5 درصد است و نباید از این میزان کمتر یا بیشتر شود. 

• سیمان نیز معمولا جزو ترکیبات گندله سرد است و به سخت تر و محکم تر شدن گندله کمک می کند. 

• آب که یکی از مهم ترین مواد تشکیل دهنده گندله است که به استحکام مکانیکی آن کمک می کند. میزان آب نیز باید به حد معینی بوده که اغلب افراد به شکل تجربی به آن پی خواهند برد. این میزان اگر کمتر یا بیشتر بشود می تواند نتیجه عکس داشته باشد. 

گندله آهن چه موادی دارد؟

کاربردهای گندله آهن در صنایع 

نقش اصلی گندله در صنایع تولید آهن خام و صنایع فولاد سازی است. گندله ها مواد مقاومی هستند که ماده اصلی تولید هر نوع محصول فولادی و آهنی هستند. پس گندله ماده اولیه در اکثر کارخانه های تولید آهن و صنایع فلزی و کارخانه های فولاد سازی است. از جمله کارخانه های ساخت اتوموبیل و ساخت هواپیما، در راه سازی و ساخت ریل و خط آهن، در ساختمان سازی، در کارگاه های کوچک آهن بری و فلز سازی و ... 

مزایای استفاده از گندله آهن

گندله آهن به شکل گلوله های فلزی کوچک و مقاوم و در عین حال بسیار سبکی تولید می شود. این گلوله ها مقاومت بسیار بالایی دارند زیرا در مراحل ساخت به خوبی پخته و سرد شده اند و هیچ نوع ترکی بر روی آن ها وجود ندارد.

هنگام حمل و نقل و جابه جایی گندله ها خرد و ریز نمی شوند و از تمام گندله های ارسال شده به کارخانه ها می توان استفاده کرد بدون اینکه مقداری از آن به جهت خرد شدن غیر قابل استفاده شود. همچنین گندله آهن به جهت سبکی حمل و نقل ساده ای دارد و به جهت کوچکی قابلیت استفاده ساده و راحتی دارد و هزینه ها را کاهش می دهد. 

از دیگر ویژگی های مثبت این محصول آن است که قابلیت نگه داری در فضای باز را دارد. گندله در برخورد با آفتاب یا هر نوع آب و هوایی تغییرات ساختاری نمی دهد و خاصیت آن تغییر نمی کند. همچنین در برخورد با آب و هوای مختلف دچار پوسیدگی و خرابی نمی شود و مدت زیادی بدون تغییر می توانید آن را در فضای باز نگه داری کنید. 

گندله آهن ماده اصلی فولاد سازی

انواع گندله آهن

همه گندله های آهن بر مبنای ترکیبات واحد و مشخصی تشکیل می شوند و نمی توان این محصول را بر مبنای نوع ترکیبات به انواع مختلف تقسیم کرد. در بازار کشور ما معمولا این محصول را بر مبنای سایز و ابعاد به 4 دسته مختلف تقسیم می کنند. در ادامه آن ها را معرفی کرده ایم:

• گندله ریز که همان طور که از نامش مشخص است ابعاد بسیار کوچکی دارد. این گندله ها معمولا در قطر 3 الی 8 میلی متری تولید می شوند. 

• گندله عادی که پر کاربردترین نوع گندله است و در اکثر صنایع فولاد کاربرد دارد در ابعادی بین 10 الی 15 میلی متری تولید می شود. 

• گندله بزرگ که در ابعادی بین 20 الی 30 میلی متری تولید می شود و در صنایع مختلف فولاد و صنعت سیمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد. 

• گندله اسفنجی که به آن آهن اسفنجی هم گفته می شود معمولا در صنایعی مورد استفاده قرار می گیرد که از آهن قراضه استفاده می کنند مانند صنعت ریخته گری که فلزات را ذوب می کنند و مورد استفاده مجدد قرار می دهند. این گندله در ابعاد مختلف و به شکل کروی تولید می شود. گندله اسفنجی را گاهی جدا از انواع گندله و در یک دسته بندی جدید با نام آهن اسفنجی معرفی می کنند. 

4 نوع گندله آهن وجود دارد

تفاوت آهن اسفنجی و گندله 

گندله به دو روش احیای مستقیم و کوره بلند ساخته می شود. در روش ساخت گندله به روش احیای مستقیم میزان عیار آهن بیشتر است و ناخالصی های موجود در گندله کمتر است. آهن اسفنجی در اصل همان گندله ای است که به روش احیای مستقیم به دست می آید. 

آهن اسفنجی طی مراحلی بدون ذوب سنگ آهن به وجود می آید و در این مراحل اکسیزن آهن از آن حذف می شود. برای ساخت آهن اسفنجی از سنگ آهن با عیار 67 درصد استفاده می شود و محصول نهایی یعنی آهن اسفنجی عیاری حدود 84 تا 95 درصد دارد. 

آهن اسفنجی از لحاظ ظاهری با گندله آهن تفاوت دارد و حالتی متخلل دارد. آهن اسفنجی علاوه بر خالص تر بودن هزینه تولید کمتری دارد و بهترین انتخاب برای صنایعی است که در تولید محصولات فولادی از ضایعات آهن استفاده می کنند. 

آهن اسفنجی نوعی گندله آهن است

تفاوت کلوخه با گندله آهن

کلوخه و گندله هر دو جزو مواد اولیه در ساخت فولاد هستند. در قسمت های قبلی با روش تولید گندله آشنا شدیم. کلوخه سنگ های ناهمواری هستند که مانند گندله کاملا کروی نیستند و لبه های ان ها مانند کلوخ سنگ ناهموار است. 

کلوخه آهن از طریق سوزاندن ضایعاتی که از کارخانه های تولید فولاد به دست می آید و در ترکیب این مواد با نرمه آهن ایجاد می شود. این عملیات و سوزاندن آهن به نرم شدن و اتصال بیشتر بین ذرات آن می انجامد و در نهایت در اثر چسبندگی ذرات یک محصول نهایی به نام کلوخه با ابعاد ناهموار از آهن تشکیل می شود؛ بنابراین ترکیبات کلوخه تا حدودی با ترکیبات گندله متفاوت است و کاربرد آن ها نیز در صنعت با هم فرق می کند. 

پس در تولید گندله از مواد بازیافت شده و ضایعات فلز استفاده نمی شود اما در تولید کلوخه از مواد بازیافتی استفاده می شود و همین امر در کاهش ضایعات و تبدیل آن  به یک محصول کاربردی موثر است. 

گندله آهن و کلوخه مواد اولیه صنایع فولاد

کلام پایانی 

در صنایع مختلف و کارخانه های تولید فلزات و فولاد از آهن به شکل های مختلفی استفاده می شود. تمام آهن های کاربردی از ماده ای به نام سنگ آهن به دست می آیند. سنگ آهن نیز خود انواع مختلف با نام های خاص خود را دارد. این سنگ ها از لحاظ کیفیت و ویژگی با یکدیگر متفاوت هستند. 

معمولا تمام انواع سنگ آهن در تولید محصولات اولیه ساخت فلزات مورد استفاده قرار می گیرند. منتها سنگ آهن به خودی خود نمی تواند کاربردی داشته باشد و باید طی عملیات خردایش، ذوب یا نرم کردن ناخالصی های آن جدا شود. 

گندله آهن یکی از محصولات مهم و پرکاربرد در صنعت فولاد است که ماده اولیه آن سنگ آهن است. طی مراحل مختلفی این سنگ آهن تبدیل به کنستانتره آهن و در نهایت تبدیل به گندله یعنی همان گلوله های فلزی کوچک می شود. 

گرد آوری: بخش دانش کسب و کار بیتوته