گندله آهن
به گلوله‌های تولید شده از سنگ آهن به همراه سایر مواد افزودنی گندله آهن(Pellets iron ore) می‌گویند. این مواد در ابتدا خام بوده و پس از پخت، سخت می‌شوند. گلوله‌های سنگ آهن کره‌هایی با ابعاد ۶ تا ۱۶ میلی‌متر هستند و به منظور احیا به روش سنتی برای تولید آهن در کوره بلند یا دیگر روش‌های احیای مستقیم استفاده می‌شوند. آنها معمولاً حاوی ۶۴ تا ۷۲ درصد آهن و مواد اضافی مختلف هستند که ترکیب شیمیایی و خواص متالورژیک گلوله‌ها را تنظیم می‌کنند. به طور معمول سنگ آهک، دولومیت و الیوین اضافه و بنتونیت به عنوان چسب استفاده می‌شود. گندله کردن سنگ آهن به دلیل خواص فیزیکی و متالورژیکی عالی گلوله‌های سنگ آهن انجام می‌شود.
گندله آهن
برای تولید آهن خام از گندله بعنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. کانه‌های آهن دانه ریز قابل استفاده نیستند زیرا میزان تراوایی گاز را در بار کوره بلند را به شکل ناموزونی کم می‌کنند و باعث ایجاد اختلال در عملکرد کوره می‌شوند. به همین دلیل آنها به گندله تبدیل می‌شوند.
گندله مورد استفاده در روش احیای مستقیم در مقایسه با گندله کوره بلند از درصد آهن بیشتر و ناخالصی کمتری برخوردار است. گندله‌های کوره بلند باید بزرگتر و استحکام بیشتری داشته باشند که به اندازه کوره نیز بستگی دارد. همچنین احیا پذیری آهن به سطح تماس، تماس جامد گاز و درجه تخلخل وابسته است.
به منظور تولید گندله آهن، سنگ آهن آسیاب شده به اندازه بین صفر و صد میکرون بعنوان منبع تغذیه گندله در نظر گرفته می‌شود. گندله سازی حلقه‌‌ی میان معادن سنگ آهن و کارخانه‌های تولید فولاد است.
تولید گندله
فرآیند گندله سازی ترکیبی از اختلاط مواد خام، تشکیل گلوله و عملیات حرارتی پخت و تبدیل آن به کره‌های سخت است. مواد خام را به شکل یک گلوله می‌غلطانند، سپس در یک کوره یا در توری پخته می‌شوند تا ذرات را در یک کره سخت تف جوشی کنند.
پیکربندی گلوله‌های سنگ آهن به صورت کره‌های بسته بندی شده در کوره بلند باعث می شود هوا بین گلوله ها جریان داشته باشد و مقاومت در برابر هوایی را که در طی ذوب از طریق لایه های مواد به بالا جریان می یابد، کاهش می دهد. پیکربندی پودر سنگ آهن در کوره بلند فشرده تر است و جریان هوا را محدود می کند. به همین دلیل است که سنگ آهن به صورت گلوله ای به جای ذرات ریزتر ترجیح داده می شود. کیفیت گلوله های سنگ آهن به عوامل مختلفی شامل اندازه ذرات، مقدار آب مصرفی، سرعت چرخش دیسک می باشد. زاویه شیب ته دیسک، زمان ماندن در دیسک و همچنین کیفیت و کمیت چسب(های) استفاده شده بستگی دارد.
نرمه سنگ آهن به ابعاد ۴۵ میکرون به همراه آب و مواد افزودنی دیگر مانند آهک، هیدرواکسید کلسیم، بنتونیت و و انواع چسب‌های آلی و معدنی با یک نسبت مشخص در دستگاه گندله سازی ترکیب شده تا گندله‌ها ساخته شوند. آنالیز گندله شامل اکسید فلزاتی مثل منگنز، کلسیم، تیتانیوم، آلومینیوم، منیزیم، سیلسیم، وانادیوم، گوگرد و فسفر است.
افزودن این مواد باعث بهبود خواص متالوژیکی و مکانیکی می‌شوند. مراحل کلی تولید گندله آهن به شرح زیر است:
تهیه مواد اولیه
مواد اضافی به سنگ آهن اضافه می‌شود تا نیازهای گلوله‌های نهایی را برآورده کند. این کار با قرار دادن مخلوط در پلت ساز که می‌تواند انواع سنگ معدن و مواد افزودنی را در خود جای دهد و مخلوط کردن برای تنظیم ترکیب شیمیایی و خواص متالورژیک گلوله‌ها انجام می‌شود.
استفاده از مخروط گندله سازی
امروزه برای تولید گندله از دیسک‌هایی در مقیاس صنعتی استفاده می‌شود این دیسک‌ها می‌توانند با پاشش آب رطوبت مورد نیاز برای تولید گندله را فراهم کنند.
پختن گندله خام
آب و کنستانتره سنگ آهن گندله خام، از قسمت قبل به دست می‌آید اما برای قرار گرفتن در کوره بلند باید مقاومت کافی را داشته باشد زیرا ممکن است خرد شود و مشکلاتی را ایجاد نماید. بنابراین گندله خام باید پخته شود.
خشک کردن گندله سبز
گندله پخته شده با نام گندله سبز شناخته می‌شود. در این مرحله رطوبت آنها باید حذف شود.
پیش گرم کردن
در این قسمت گندله‌های خشک شده در معرض ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد قرار می‌گیرند تا گرم شوند.
پخت گندله
گندله‌ها در این مرحله با حرارت ۵۰ درجه سانتی گراد پخته می‌شوند. این مراحل از ترک و خورد شدن گندله جلوگیری کرده و باعث افزایش مقاومت آن می‌شود.
انواع دستگاه‌های گندله سازی
دیسک گندله ساز
دیگواره گندله ساز
کوره پخت
اهداف تولید
هدف از تولید گندله افزایش عیار آهن کنسانتره برای احیای مستقیم در حدود ۷۰ درصد، برای کوره بلند به میزان ۶۷ درصد و تبدیل کنستانتره به گندله است. دیگر اهداف تولید گندله عبارتند از:
– کاهش هزینه و انرژی حمل و نقل
ـ کاهش آلودگی محیط زیست
– افزایش کارآیی روش‌های مختلف احیای اکسید آهن و کوره بلند
– کاهش میزان سرباره تولیدی به ازای هر تن تولید آهن
– نگهداری و انبارداری آسان
کاربرد گندله آهن
یکی از مهم‌ترین کاربردهای گندله آهن استفاده از آن در تولید فولاد است. همچنین خوراک کوره‌های احیای مستقیم و کوره‌های بلند هستند.
