همه چیز درباره کنسانتره آهن
معنای کنسانتره آهن چیست؟
معنای تحت الفظی کنسانتره در زبان فارسی ” متراکم یا فشرده شدن ” است، علت این نامگذاری ، وجود چندین ترکیب غنی در این فرآورده می باشد .کنسانتره آهن، یکی از محصولات ثانویه ساخته شده از سنگ آهن است که به شکل پودری بوده و به منظور بالا بردن عیار سنگ آهن از آن استفاده میشود .
مشخصات عمومی کنسانتره سنگ آهن
کنسانتره آهن به رنگ سیاه بوده و در صنایع ذوب آهن برای تولید انواع گندله آهن، آهن اسفنجی و یا سایر محصولات فولادی از آن بهره گرفته میشود. کنسانتره آهن به علت نداشتن مواد مضر و اضافی و آسیب زننده به محیط زیست، از لحاظ صرفه‌جویی در زمان و هزینه در تولیدات صنایع نقش مهمی را ایفا می‌کند. لازم به ذکر است که کنسانتره آهن به عنوان محصولی غیرسمی، غیرقابل اشتعال و غیرقابل انفجار به صورت فله‌ای از طریق راه آهن یا از طریق دریا قابل حمل و نقل است.
اهمیت تولید کنسانتره سنگ آهن
یکی از اصلی ترین چالش های پیش رو این است که روز به روز درخواست محصولات فولادی رو به افزایش است، اما کیفیت سنگ آهن استخراجی روبه کاهش است . از این سو تولید کنسانتره آهن اولین و حائز اهمیت ترین قدمی است که برای فراوری سنگ آهن برداشته میشود.چرا ؟
به این علت است که سنگ آهن از انواع کانی هایی تشکیل شده است که همه آنها ترکیبات آهن را دارند .
به دو روش می توان سنگ آهن را فرآوری کرد :
- اولی تولید سنگ آهن دانه بندی شده
- دومی تولید کنسانتره سنگ آهن
1. تولید سنگ آهن دانه بندی شده
در این روش با استفاده از فرآیندهای مغناطیسی ، آهن پر عیار را از مواد زاید و کم عیار جدا میکنند و به صورت سنگ آهن دانه بندی شده (به شکل خشک) تولید میشود .
در کل تولید سنگ آهن دانه بندی شده به روش مکانیکی و مغناطیسی امکان پذیر است که در آن از آب استفاده نمی‌شود.
معایب :
سنگ آهن دانه بندی شده عیار بالایی نداشته و در سامانه‌های احیای مستقیم کاربردی ندارد .
کاربرد :
در کوره‌های بلند می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
2. تولید کنسانتره سنگ آهن
بر خلاف آهن دانه بندی شده، برای تولید کنسانتره آهن از متدهای به روزتر و پیشرفته‌تر استفاده میشود که عیار آهن را افزایش داده و به اندازه قابل قبولی می‌رساند.
مزایای کنسانتره آهن چیست؟
از اوایل انقلاب صنعتی در اروپا، تولید فولاد یکی از اصلی ترین بخش صنایع شد که با افزایش تولید فولاد(در واقع مصرف سنگ آهن)، تولید کنسانتره نیز افزایش پیدا کرد.
یکی از مزایای استفاده از کنسانتره آهن، کاهش در هزینه تمام شده ذوب و انرژی که در طی فرآیند تولید فولاد است که بسیار موثر است. از فواید دیگر کنسانتره آهن میتوان به پایین آوردن هزینه تصفیه و کاهش آلودگی اشاره کرد.
نحوه تولید کنسانتره آهن
- خرد کردن و انبارش
قبل از مرحله خرد کردن، از سنگ شکن برای جدا کردن ذرات ریز استفاده میشود. بدین صورت که یک صفحه استاتیک برای منحرف کردن ذرات ریز برای خرد کردن به کار گرفته میشود. این مرحله از اضافه بار سنگ شکن جلوگیری می‌کند .
ذرات ریز باعث کاهش کارایی سنگ شکن میشود و نیروی کششی را برای خرد کردن چنین ذرات کوچکی افزایش می‌دهد که باعث افزایش کیلووات ساعت در هر تن می گردد. غربالگری و انحراف ذرات ریز به طور قابل توجهی عملکرد سنگ شکن را افزایش می‌دهد.
این مرحله شامل شکستن سنگ آهن برای به دست آوردن اندازه آسیاب، قبل از آسیاب میشود. این مرحله اولین مرحله از فرآیند فرآوری سنگ آهن است. در این مرحله موادی که از نظر ابعادی دارای طولی مابین ۲۰ تا ۱۰۰ هستند، توسط سنگ‌شکن به اندازه های کوچکتر از ۲۰-۲۵ سانتی‌متر شکسته می‌شوند.
جهت جلوگیری از ورود سنگ‌های ریز به درون سنگ‌شکن، یک سرند در تغذیه سنگ شکن تعبیه میشود. سنگ‌هایی که ابعاد آن ها از خروجی سنگ‌شکن کوچکتر است از آن عبور کرده و وارد سنگ‌شکن نمی‌شوند و به این ترتیب از بیشتر خرد شدن آنها جلوگیری به عمل می‌آید.
با توجه به ابعاد و خصوصیات سنگ آهن فرآیند خرد کردن در چند مرحله ادامه پیدا می‌کند. در فرآوری سنگ آهن و تولید کنسانتره سنگ آهن معمولاً از سنگ‌شکن مخروطی استفاده میشود.
هنگامی که سنگ ها از معادن سنگ آهن خرد شدند، به انبار منتقل میشود. هدف از این مرحله اطمینان از فرآیند خرد کردن و به حداقل رساندن زمان خرابی در صورت خرابی یا اجازه دادن به تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده در سیستم خردکن بدون توقف و سایر مراحل بعدی است.
- آسیاب کردن
آسیاب اولیه، مواد را قبل از” جداسازی مارپیچی گرانشی “آسیاب می‌کند. آسیاب کارآمد به این معنی است که حداقل مواد چرخشی از یک خوشه سیکلون یا غربالگری پس از آسیاب وجود خواهد داشت که باعث کاهش کیلووات ساعت در هر تن سنگ آهن ورودی میشود.
در این مرحله از تولید کنسانتره سنگ آهن، سنگ آهن‌هایی که ابعادی کمتر از ۳۰ میلی‌متر دارند جهت خردایش بیشتر، این مرحله را پشت سر می‌گذارند. مرحله آسیاب کردن به صورت تر و با استفاده از آسیاب غلطکی فشاری انجام شده و ابعاد سنگ آهن بین ۰٫۵ تا ۱ میلی‌متر کاهش داده میشود.
نتیجه ی این مرحله معمولا به شکل دوغاب (Slurry) می‌باشد. در واقع این مرحله شامل نگهداری مواد در داخل آسیاب برای یک زمان خاص است که به کمک Bond’s Work Index، محاسبه فرآیند به دست می‌آید. این شاخص سختی سنگ آهن و اندازه خوراک، سرعت آسیاب، گردش مجدد مواد، ظرافت مورد نظر و غیره را در نظر می‌گیرد.
هنگامی که سنگ آهن از آسیاب خارج میشود، با استفاده از سیکلون‌ها (Cyclone) یا صفحه‌های ارتعاشی که ذرات ریز و درشت را جدا میکنند طبقه بندی میشود. ذرات بزرگ دوباره به داخل سنگ شکن منحرف شده و ذرات ریز تحت فرآیند جداسازی گرانش مارپیچی قرار می‌گیرند.
جداسازی گرانشی مارپیچی
محدوده تغذیه جداسازی گرانشی تقریباً ۳۰٪ غلظت جامد است. آب برای کمک به فرآیند جداسازی استفاده میشود. سنگین ترین ذرات با نیروی گریز از مرکز از ذرات ریزتر جدا می‌شوند. یک جمع کننده در پایین هر مارپیچ، کنسانتره سنگین (کنسانتره هماتیت) را جمع آوری می‌کند و ذرات ناخواسته سبک تر (محصول با عیار متوسط (Middling) و دنباله (Tail) را از بین می‌برد. این مرحله بسته به میزان آزادسازی و غلظت آهن مورد نظر دو یا سه بار تکرار میشود.
جداسازی مغناطیسی
کنسانتره جمع‌آوری‌شده از محصول با عیار متوسط و دنباله‌ها پس از جداسازی مارپیچی گرانشی دارای غلظت آهن کمتر (مگنتیت) است، بنابراین باید بیشتر غلیظ شود تا به غلظت ۶۵ درصد آهن مشتری برسد. بلافاصله به یک مدار جداکننده مغناطیسی هدایت میشود.
درام‌های مغناطیسی مواد مغناطیسی را جمع آوری میکنند، بنابراین میتوان آن را بیشتر متمرکز کرد. ذرات سبک‌تری که در مرحله جداسازی مارپیچی گرانشی از هم جدا شده اند، به شکل توپ‌هایی (ترکیب با بنتونیت یا یک عامل اتصال دهنده مشابه) در یک کوره القایی پخته می‌شوند.
این فرآیند به عنوان گندله‌سازی (Pelletizing) شناخته میشود. مواد مغناطیسی رد شده به منطقه دفع پسماند منحرف می‌شوند. بسته به سختی و اندازه ذرات و نتایج خرد کردن، ممکن است چندین مرحله خرد کردن، آسیاب و جداسازی مواد معدنی وجود داشته باشد.
- آبگیری، آخرین مرحله در تولید کنسانتره سنگ آهن
در این مرحله از تولید کنسانتره سنگ آهن، روی سنگ آهن آبگیری صورت گرفته و سنگ آهن پرعیار میشود. سنگ آهن پرعیار در خود آب ذخیره دارد که باید خشک شود و این خشک کردن ( جدا کردن آب از کنسانتره سنگ آهن) با استفاده از فیلترهای مخصوصی انجام میشود. برای یک سنگ پرعیار رطوبت ۹ الی ۱۰ درصدی یک مقدار مناسبی است . پس از خشک کردن کنسانتره سنگ آهن، آن را برای انبار کردن و ذخیره به انبار محصول منتقل کرده و در آنجا دپو میکنند.
پس از ذخیره کردن کنسانتره آبگیری شده، باطله را برای آبگیری به تجهیزات دیگری که به آن تینکر می‌گویند، انتقال می‌دهند.
بدین صورت که مواد سنگین و جامد ته نشین شده و آب از بالای تینکر سرریز میشود و مواد جامد به کمک بازویی که در کف تینکر وجود دارد به سمت مرکز و سپس با کمک پمپ به سد باطله منتقل می‌شوند. برای افزایش سرعت ته نشینی مواد جامد، از ماده شیمیایی پلیمری به نام فلوکولانت استفاده میشود که سرعت چسبیدن ذرات را افزایش داده و باعث سقوط آنها میشود.
انواع آسیاب‌های صنعتی در تولید کنسانتره آهن چیست؟
آسیاب گلوله‌ای یکی از انواع آسیاب‌هایی است که در تولید کنسانتره سنگ آهن استفاده میشود و به شکل یک استوانه و معمولاً از متریال فولادی سخت ساخته میشود. آسیاب گلوله‌ای به این شکل کار می‌کند که با چرخیدن حول یک مرکز می‌تواند سنگ آهن را خرد کند.
بهره‌گیری از آسیاب گلوله‌ای برای تولید کنسانتره سنگ آهن در سراسر دنیا بسیار رایج است. یکی به این خاطر که تناژ بسیار زیادی از سنگ آهن را در طول روز آسیاب کند و دیگری آنکه کافی است سنگ آهن به درون دستگاه ریخته شده و کلید استارت دستگاه زده شود.
یکی دیگر از آسیاب‌های مورد استفاده در تولید کنسانتره سنگ آهن، آسیاب‌های مخروطی هستند که این نوع آسیاب‌ها می‌توانند بهره‌وری را بالا برده و در خرد کردن ثانویه سنگ آهن و دیگر مواد معدنی بسیار کمک کننده باشند.
آسیاب گلوله ای
کنسانتره خشک سنگ آهن خوراکی چیست؟!
ممکن است شنیده باشید که در برخی مناطق با وجود کم آبی نیاز به تولید کنسانتره آهن وجود دارد. در چنین شرایطی پیشنهادی که داده میشود اصطلاحا این است که از روش کنسانتره خشک سنگ آهن باید استفاده شود. در این روش با کمک برخی فناوری ها میتوان مقدار آب مصرفی در فرایند غربالگری به کمترین حد خود کاهش داد.