35060 - 031

آهن خام چگونه تولید می شود؟

روش های تولید آهن و چدن در ایران
کد خبر: 2175 امتیاز شما:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars شما هم به این مطلب امتیاز دهید
Loading...
۰۲:۱۰ ۳۰ بهمن ۹۶


در این مقاله ما به بررسی روش های تولید آهن ( روش کوره بلند و روش کوره قوس الکتریکی ) ، فرایند مورد نیاز برای جدا سازی اهن از سنگ ، سوخت و مواد مکمل جهت استخراج آهن و بیان ویژگی های آنان خواهیم پرداخت.


در مقاله قبلی به معرفی آهن و خواص شیمیایی و فیزیکی آن پرداختیم آهن خام ماده اولیه صنعتی ساخت همه ی محصولات آهنی و فولادی می باشد .آهن خام را از ذوب کردن و تفکیک و جدا سازی سنگ اهن و آهن قراضه و آهن اسفنجی به دست می آید .در ادامه ما به معرفی روش های تولید و تفکیک آهن خواهیم پرداخت.

روش های تولید آهن و چدن

آهن و چدن به صورت کلی به دو روش تولید می گردد

  • کوره بلند یا احیای غیر مستقیم
  • روش کوره قوس الکتریکی و یا احیای مستقیم
  • کوره بلند

    بیشتر فولاد خام جهان به وسیله کوره های بلند تولید می شود.در روش احیای غیر مستقیم که در ذوب آهن نیز مورد استفاده قرار می گیرد سنگ آهن را به همراه کک و آهک از بالای کوره کرده و آهن خام بدست می آید سپس آهن را به فولاد تبدیل کرده و پس از جدا کردن ناخالصی، فولاد خام تولید می شود

    روش کوره قوس الکتریکی

    روش احیای مستقیم آهن نسبت به کوره بلند برای تولید فولاد توجیح پذیر تر می باشد. در روش کوره قوس الکتریکی از قراضه آهن و یا آهن اسفنجی استفاده می شود .در ایران به دلیل کمبود قراضه از آهن اسفنجی بیشتر استفاده می شود.مجتمع فولاد جنوب از این روش برای تولید فولاد خام استفاده می کند .اکثر فولاد تولیدی ایران از این روش می باشد .

    در کوره قوس الکتریکی به دلیل استفاده از آهن قراضه سرعت تولید بالاتر است و از نظر هزینه ی ساخت کوره بسیار کم هزینه تر نسبت به کورهی بلند می باشد .از نظر زیست محیطی نیز کوره های قوس الکتریکی آلودگی به مراتب کمتری دارند.در ضمن آهن اسفنجی عیار بالاتر و جابه جایی راحتری دارد.

سوخت کوره

عمل ایجاد گرما و عمل احیا کنندگی دو عمل در سوخت کوره بلند می باشد و به دو دسته عمده طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند. برخی از سوخت‌های طبیعی مانند زغال سنگ آنتراسیت و زغال سنگ قیری و لینیت ، بیشتر جنبه تاریخی دارند تا جنبه اقتصادی و از بین سوخت های مصنوعی کک اهمیت زیادی نسبت به زغال چوب داشته و در اکثر کارخانه ها بکار می‌رود.

کک دارای مزایای از قبیل تخلخل ، سختی ، فراوانی ، قابلیت احتراق بیشتر و ارزانی می‌باشد. برای تهیه کک باید چند نوع زغال سنگ را که مواد فرار موجود در آنها متفاوت می‌باشد، با یکدیگر مخلوط و در کوره‌های مخصوص به کک تبدیل نمود. که این مرحله را کربنیزاسیون می‌نامند. ترکیب شیمیایی کک عبارت است از ۹۴-۸۵ درصد کربن و مابقی شامل مواد فرار ، خاکستر ، گوگرد و رطوبت می‌باشد.

شستشوی زغال

شستشوی زغال به دلیل ماهیت وپیچیدگی خاص خود، با فرآوری دیگر مواد معدنی بسیار متفاوت است نه تنها در مراحل شناسایی وتعیین هویت، بلکه در به کار گیری از روشهای مختلف شستشو وطراحی فلوشیتهای زغال شویی نیز نمی توان این روشهای موجود فرآوری در مورد سایر مواد معدنی ، استفاه کرد. به همین دلیل باید روش های مخصوص شستشوی زغال سنگ را مورد بررسی قرار داد تا بتوان بهترین نتیجه را به دست آورد در مورد شستشوی زغال سنگ در معادن زرند نیز متخصصین بعد از مطالعه فراوان ،روشهایی را برای شستن زغال سنگ در معادن انتخاب کردند که جهت آگاهی از ان روش ها اقدام به تهیه مطلبی هر چند کوتاه گردید .که به شرح ذیل می باشد.

یکی از مهمترین اهداف شستشوی زغال سنگ، بهبود کیفیت زغال در تهیه کک متالوژی به منظور تولید فولاد است. در تهیه کک متالوژی، شستشو زغال جایگاه ویژه ای دارد. به عنوان مثال وجود خاکستر وعناصر مضر مشکلاتی را پدید می آورد.که شامل موارد زیر می باشد:

  • خاکستر موجود در زغال سنگ مصرف مواد را بیش از حد افزایش می دهد.
  • با افزایش یک درصد خاکستر زغال کک شو ، تولید فولاد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
  • خاکستر زیاد حجم سر باره را افزایش می دهد.
  • اکسایش کک افزایش می یابد.
  • حساسیت وکارآیی کوره کاهش می یابد.
  • وجود گوگرد بیش از حد استاندارد،باعث تردی وشکنندگی آهن می شود وخوردگی فولاد را نیز افزایش می دهد.

تهیه کک متالوژی با شرایط فنی قابل قبول بدون عملیات شستشو امکان پذیر نمی باشد.به همین دلیل باعث احداث کارخانه زغالشویی در زرند که به روش مکانیزه استخراج می گردد شد. عملیات شستن زغال وتهیه کک به دوروش شستشو به روش واسطه سنگین وفلوتاسیون زغال انجام خواهدگرفت .

کوره آهن
    با توجه به مطالعات انجام شده نتایج زیر به دست آمده است.

  • متوسط خاکستر در حدود ۳۰ درصد
  • متوسط گوگرد در حدود ۵/۳ درصد
  • حدود ۲۰ درصد گوگرد موجود در زغال ماهیت آلی وبقیه ماهیت پیریتی دارد
  • متوسط میزان فسفر حدود۰۱۶/۰ درصد
  • حدود ۲۵ درصد بار اولیه را ذرات ۵/۰ میلیمتر به خود اختصاص می دهد و طراحی مدار فلوتاسیون دو مرحله ای را مشخص می سازد.
  • طراحی مدار شستشو برای ذرات درشت تر از ۵/۰ میلیمتر با روش واسطه سنگین امکان پذیر است.
  • دستیابی به کنسانتره با خاکستر ۱۰ درصد وگوگرد ۱/۱ درصد وبازیابی حدود ۷۵ درصد امکان پذیر است.
    زغال کک شو در تجارت بین المللی زغال سنگ باید مشخصات زیر را داشته باشد:

  • خاکستر :۶درصد
  • رطوبت : ۵ درصد
  • گوگرد : ۱ درصد
  • مواد فرار : ۲۳ درصد
  • دانه بندی : زیر ۲۳ میلیمتر

ایران از نظر ذخایر زغال سنگ مقام سی وپنجم واز دید گاه تولید، رتبه سی وهفتم را دارد. اکتشاف ، استخراج وشستشوی زغال سنگ در ایران به منظور تولید کک متالوژی است وبه دلیل وجود نفت وگاز فراوان ، اهمیت سوختی ندارد.
ایران یکی از واردکنندگان زغال کک شو از کشورهایی مانند آلمان واسترالیا می باشد.

خورد کردن زغال

زغال سنگ پس از خارج شدن از معدن شماره یک بوسیله کنویر از اسلوپ شماره ۳ به سمت زغال شویی ویا در شرایط اضطراری به سمت دپوی موقت حمل می گردد .

زغال سنگ ابتدا وارد قسمت سنگ شکن می شود . سنگ شکن این زغال شویی از نوع چرخشی (برادفورد) می باشد این سنگ شکن از یک سیلندرخارجی تشکیل شده است که سیلندر مشبک دیگری در داخل آن می چرخد. بار اولیه از یک قسمت وارد شده وبر اثر چرخش دستگاه ، ضربه های ناشی از قطعات دیگر وپرتاب ناشی از تاثیر نیروی ثقل ، خرد می شوند. سرعت دستگاه معمولاً ۱۲ تا ۱۸ دور در دقیقه می باشد. سیلندر مشبک دستگاه ، چشمه هایی در حدود ۳۸ میلیمتر دارد که زغال پس از خردشدن ، از چشمه ها عبور می کند وبه نوار نقاله ، انتقال پیدا می کند. مواد سخت تر از زغال که درشت تر از چشمه ها باشند از انتهای دستگاه خارج می شوند . و از طریق نوار نقاله به دپوی مواد باطله هدایت می شود.

دانه بندی

زغال سنگ خرد شده بعد از این مرحله وارد قسمت دانه بندی می گردد. یکی از مهمترین مراحله ها دانه بندی است که در کلیه عملیات استخراج وشستشو کاربردی وسیع دارد وشامل جدایش ترکیبی از مواد ناهمگن به دو گروه ابعادی درشت وریز است.

    اهداف این مرحله شامل موارد زیر می باشد.

  • از ورود ذرات بسیار ریز موجود در بار اولیه زغال به منظور افزایش ظرفیت وبازدهی وکاهش خفگی در محفظه دستگاه و از خرد شدن مجدد ذرات جلوگیری می کند.
  • دانه بندی زغال پس از مراحل خردشدن به منظور تهیه بار اولیه دستگاه های ثقلی مانند واسطه سنگین ،جیگ وغیره.
  • بازیابی ذرات تشکیل دهنده واسطه سنگین ( مانند ذرات منیتیت ) از دو بخش کنسانتره وباطله زغال.
  • دانه بندی زغال به ابعادی که قابل فروش باشد.
  • آبگیری از زغال.
  • طبقه بندی به منظور سنگ جوری قطعات ناخالص باقی مانده بر روی سرند.

    • سرندهایی که در صنایع شستشوی زغال به مورد استفاده قرار می گیرند به شش گروه تقسیم می شوند.

    • سرندهای جدا کننده (per wet screen) برای جداکردن ناخالصی ها از نرمه های زغال قبل از عملیات خردایش.
    • سرندهای آماده ساز، برای طبقه بندی زغال به رده های مختلف به منظور شستشو با وسایل مختلف ( واسطه سنگین ، فلوتاسیون)
    • سرندهای ابتدایی تر، برای حذف نرمه های زغال قبل از جداشدن مکانیکی ذرات زغال.
    • سرندهای واسطه سنگین ، به منظور بازگرداندن واسطه سنگین واستفاده مجدد آن در مدار شستشو.
    • سرندهای نرمه گیری ، برای نرمه زدایی زغال.
    • سرندهای آبگیری، برای جدایش آب از زغال.

کک :

از زغال سنگ کک بدست می اید و در اثر تقطیر با سلول های مخصوص کک سازی در دمای ۱۰۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد تهیه می شود.

    نقش کک در فرآیند تولید آهن و فولاد:

  • احیاء کردن سنگ آهن
  • تأمین کننده حرارت
  • ذوب کردن آهن
  • در فرایند فولاد سازی کربن حل شده در چدن خام می سوزد و چدن به فولاد تبدیل می شود.

خصوصیات شیمیایی کک :

  • کربن ۹۶٫۵-۹۷٫۵………………………….. C
  • هیدروژن ۰٫۸-۰٫۵……………………………. H
  • اکسیژن ۰٫۳-۰٫۴……………………………. o
  • نیتروژن و گوگرد……………………………..خیلی کم
  • مواد فرار …………………………………….۰٫۷ -۱٫۱
  • خاکستر
    خصوصیات فیزیکی کک : )اندازه های دانه بندی(

  • استفاده در آگلومراسیون …………………………. ۰ – ۵ میلی متر
  • استفاده صنعتی………………………….. ۵-۱۵ میلی متر
  • بارگیری به منظور صادرات………………………….. ۱۵ -۲۵ میلی متر
  • استفاده در کوره بلند ………………………………۲۵ – ۸۰ میلی متر
  • جهت خرد شدن …………………………………..۸۰ میلی متر به بالا

دانه بندی کک :

کک حاصل شده از واحد کک سازی و کک وارداتی به منظور دانه بندی به محوطه مخصوص سرند ها وارد می شود و توسط دو دستگاه سرند ویبراتوری که هریک مجهز به یک فیدر و سه نوار نقاله می باشند به دانه بندی مورد استفاده برای کوره و استفاده در واحد آگلومراسیون تفکیک می شوند.

آگلومراسیون :

برای استفاده و کاربردی کردن سنگ آهن و کک ریز دانه و به منظور ایجاد ترکیب شیمیایی مناسب در کوره آنها را به همراه مواد مفید دیگری با حرارت به هم دیگر زینتر کرده تا ترکیبی مناسب با دانه بندی مطلوب برای خوراک کوره بلند ایجاد گردد که به این فرایند آگلومراسیون گفته می شود.

روشهای مختلفی برای آگلومراسیون وجود دارد که روش کلوخه سازی در ذوب آهن اصفهان مورد استفاده قرار می گیرد.

6+
دسته بندی :

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

  • قراضه 343 (%1.39)
  • اسلب 560-656 (%3/43)
  • شمش 385-395 (%1.3)