سنگ آهن و فرایند تولید آن

به گزارش خبرنگار پایگاه خبری اخبار ساخته ها؛ سنگ آهن که در انگلیسی Iron ore نامیده می‌شود حاوی رگه‌هایی از آهن (Fe) است که حدود ۵ درصد از پوسته‌ی زمین را به خود اختصاص داده است. بعد از استخراج از زمین و تفکیک ناخالصی‌ها از آن پودری به رنگ نقره ای – قهوه ای به دست می‌آید.

این عنصر به راحتی در مجاورت هوا اکسید می‌شود و از استحکام بالایی برخوردار نیست به همین دلیل هنگام استفاده از آن در ساخت سازه‌های فلزی یا در مصارف ساختمانی آلیاژ آن همراه با عناصر دیگری مانند نیکل و کروم تهیه می‌شود. استرالیا اصلی‌ترین تولید کننده سنگ آهن در جهان است و پس از آن چین و برزیل قرار دارند.

انواع سنگ آهن

– هماتیت: به انگلیسی معنی خون قرمز می‌دهد و نام خود را به دلیل رنگ مایل به قرمزی که دارد گرفته است. میزان آهن بسیار بالایی دارد اما در مقایسه با مگنتیت این میزان کمتر است. از کاربردهای هماتیت میتوان به استخراج کانی‌های دیگر، تولید ضد زنگ و رنگ سازی اشاره نمود.

– مگنتیت: از واژه انگلیسی Magnetite به معنای آهن‌ربا گرفته شده است و برای اولین بار در سوئیس کشف شد. مگنتیت نسبت به هماتیت از آهن بیشتری برخوردار بوده و به رنگ سیاه است.

– لیمونیت: از واژه یونانی لیموس limus به معنی گل و لجن گرفته شده است. فرمول شیمیایی آن FeOOH.nH2O بوده و مخلوطی از اکسیدهای آهن و هیدروکسیدها است. لیمونیت بیشتر در زون‌های اکسیدان به همراه ژیزمان‌های گوتیتی یافت می‌شود.

– گوتیت: نام گوتیت برگرفته شده از نام شاعر آلمانی گوته ‌است و از هوازدگی سنگ آهن اولیه مانند هماتیت یا مگنتیت ایجاد می‌شود.

– سیدریت: دارای فرمول شیمیایی FeCO3 است و نام آن از کلمه یونانی Sideros یعنی آهن گرفته شده و یک سنگ معدن خوب است.

– پیریت: نام پیریت از لغت یونانی پیر به معنی آتش اخذ شده‌ است و بر اثر برخورد آن با سنگ‌های دیگر، جرقه تولید می‌شود. این سنگ آهن رایج‌ترین سولفید آهن می‌باشد.

کاربرد سنگ آهن

این عنصر از فراوان‌ترین فلزات در زمین محسوب می‌شود. اصلی ‌ترین کاربرد سنگ آهن در صنعت ساختمان است که محصولات ساخته شده از آهن به ویژه فولاد، در تولید و ساخت سازه های سبک و سنگین از جمله ساختمان های شهری، ساخت کارخانه ها و سوله ها، ساخت سدها، راهسازی و به ویژه ساخت پل ها، راه آهن و کشتی و انواع ورق های فولادی مانند ورق گالوانیزه استفاده می شوند.

همچنین در صنایع مختلف از جمله ساخته لوازم خانگی، ماشین آلات سبک و سنگین، ادوات جنگی، و صنعت خودروسازی از محصولات ساخته شده از آهن استفاده می گردد.

فرآیند تولید سنگ آهن

فرآیند تولید سنگ آهن یکی از مهمترین  فرایند های صنعتی و معدنی می باشد.سنگ آهنی که به صورت خام از معادن آهن استخراج می شود، برای استفاده در فرایند آهن سازی و تولید فولاد باید فرآوری شود و محصول فرآیند فرآوری سنگ آهن، کنستانتره سنگ آهن یا سنگ آهن دانه بندی شده می باشد.

1. سنگ آهن دانه بندی شده

برای تولید سنگ آهن دانه بندی شده فرآیند فرآوری به صورت خشک و بدون آب صورت می پذیرد و معمولاً خوراک این فرآیند، سنگ آهن با عیار ۵۰ درصد است و محصول فرآیند نیز، سنگ آهن با عیار ۶۰ تا ۶۸ درصد در دو یا سه کلاس ابعادی می باشد. روند کار بدین صورت است که سنگ آهن ورودی به صورت خوراک وارد کارخانه شده و در دو یا سه مرحله خرد و سرند می ‌شود و به کلاس‌ های دانه بندی مختلف تقسیم می گردد.

در مرحله بعد با روش های عمدتاً مغناطیسی که به روش های جداسازی فیزیکی مشهور هستند، سنگ آهن با عیار بالا از موارد با عیار پایین جدا می شود و محصول این فرآیند سنگ آهن دانه بندی شده نام گذاری می گردد و در کوره بلند قابل استفاده است.

انواع سنگ آهن دانه بندی شده بر اساس ابعاد عبارتند از:

– سنگ آهن دانه ریز Fines:  این نوع از سنگ آهن دارای دانه های بسیار ریز با ابعاد بین ۰ تا ۱۰ میلیمتر می باشد.

– سنگ آهن دانه درشت یا کلوخه Lumps: این نوع سنگ آهن دارای دانه های درشت تری می باشد و اندازه آن ها بین ۱۰ تا ۳۰ میلی متر است.

به طور معمول عیار هر دو نوع سنگ آهن دانه بندی شده بین ۵۷ و ۶۳ درصد است. البته عیار ۴۲ درصد هم برای آن ها مشاهده شده است.

2. کنستانتره سنگ آهن

خوراک ورودی به کارخانجات تولید کنستانتره معمولاً عیار سنگ آهن پایین ‌تری دارند و باید با روش های پیچیده تری به پر عیار سازی آنان برای برای تولید کنسانتره اقدام شود. فرآیند فرآوری برای تولید کنسانتره سنگ آهن از واحدهای خردایش، آسیا کنی، پرعیارسازی، و آبگیری تشکیل می شود که البته واحدهای تکمیلی همچون تامین آب، حمل و نقل و تأسیسات نیز در فرآیند کار حضور دارند.

مراحل تولید کنستانتره

در تولید کنسانتره ماده خوراک معدنی در ابتدا به سنگ شکن وارد می شود و در این مرحله قطعات با اندازه ۲۵ تا ۱۰۰ سانتیمتر خرد شده و به ابعاد کوچکتر از ۲۰ تا ۲۵ سانتیمتر تبدیل می شوند.

مراحل سنگ شکنی

حال مواد معدنی خرد شده در مرحله قبلی، به وسیله نوار نقاله به مرحله بعدی سرند و سنگ شکن وارد می شوند که معمولاً از دو مرحله سنگ ‌شکنی خشک تشکیل شده و سنگ شکن مخروطی در این مرحله مورد استفاده قرار می گیرد.در این مرحله ابعاد مواد معدنی وارد شده تا ۳۰ میلیمتر کاهش پیدا می‌کند. حال که محصولی با ابعاد کمتر از ۳۰ میلیمتر به دست آمد، باید آن را وارد مرحله آسیا کنی نمایند که این مرحله با حضور آب و به صورت تر صورت می ‌گیرد.

در واقع در این مرحله مواد معدنی وارد شده توسط آسیای خودشکن یا نیمه شکن یا آسیای غلتکی فشاری خرد می شوند و ابعاد آن ها تا حدود ۰.۵ تا ۱ میلیمتر کاهش پیدا می ‌کند. در این هنگام ماده به دست آمده در این مرحله را به مرحله بعدی وارد می کنند تا در آنجا آسیاب های گلوله ای آنها را در محیط تر مورد خردایش قرار دهند.

این مرحله به طور کاملا شناور در آب صورت می پذیرد و ترکیبی به صورت دوغاب یا اسلاری ایجاد شده و هدایت آن توسط پمپ ها صورت می پذیرد و ابعاد خردایش توسط هیدروسیکلون ها مورد کنترل قرار می گیرد.

پمپ ها دوغاب یا اسلاری ایجاد شده را به مرحله جدایش مغناطیسی می فرستند که این مرحله نیز به صورت تر صورت می پذیرد. در واقع اسلاری از روی جدا کننده هایی به نام درام که خاصیت مغناطیسی دارند عبور داده می شود و در این حین کانی های دارای آهن به درام می چسبند و در انتهای درام یک تیغه آن ها را از روی درام جمع آوری می نماید و سایر کانی هایی که در دوغاب یا اسلاری وجود دارند از بخش دور ریز تجهیز خارج می ‌شوند.

انواع جدا کننده های مغناطیسی

جداکننده های مغناطیسی که در این بخش مورد استفاده قرار می گیرند، انواع مختلفی دارند که عبارتند از: جدا کننده با شدت پایین، جدا کننده با شدت متوسط، جدا کننده با شدت بالا، و جدا کننده با گرادیان بالا. بر اساس خواص مواد معدنی ورودی و تست های فرآوری که پیش از از انجام عملیات روی مواد معدنی صورت می پذیرد نوع جداکننده های مغناطیسی برای عملیات انتخاب می ‌شوند. همچنین اگر عناصری مانند گوگرد و فسفر در کنسانتره موجود باشد، روش فلوتاسیون برای جدایش مواد زائد در کنستانتره مورد استفاده قرار می گیرد.

مراحل آبگیری

اکثر مراحل عملیات ذکر شده به صورت تر انجام می گیرد و سنگ آهن پرعیار شده ی حاصل نیز حاوی آب می باشد و باید مرحله آبگیری و خشک کردن را بگذراند که در این مرحله رطوبت آن باید تا ۹ الی ۱۰ درصد کاهش پیدا کند. روند عملیات آبگیری و خشک کردن به این صورت است که سنگ آهن ها را روی فیلترهایی با ابعاد خاص قرار می دهند تا آب از آن ها جدا شود.

کنستانتره حاصله‏ پس از عملیات آبگیری، سنگ آهن پرعیاری است که می تواند به انبار جهت دپو شدن منتقل گردد. همچنین مواد اصطلاحاً باطله نیز که مواد غیر مطلوب در فرآیند محسوب می شوند، آبگیری شده و به تینکر منتقل می شود.

نکته مهم این است که خردایش چند مرحله ای بدین منظور انجام می شود که دانه بندی ها به خوبی کنترل شده و از خرد شدن بیش از حد مواد معدنی جلوگیری گردد. در واقع با مرحله مرحله انجام دادن عملیات خردایش، طوری عمل می شود که عملیات به صورت کنترل شده صورت گیرد و به یکباره و به صورت غیر کنترل شده، مواد معدنی بیش از اندازه خرد نشوند.

برای تولید سنگ آهن به منظور استفاده در روش احیای مستقیم و کوره های قوس می بایست فرآوری سنگ آهن از روش کنسانتره صورت گیرد و محصول به گندله سنگ آهن تبدیل شود و در نهایت به آهن اسفنجی مبدل گردد.

انتهای پیام/