فرآیند گندله سازی

شرح کلی فرآیند
کنسانتره مورد نیاز توسط نوار نقاله به واحد گندله سازی انتقال می یابد که هدف اصلی از کارخانه گندله سازی، تبدیل کنسانتره سنگ آهن به گوی های کروی سخت شده بنام گندله می باشد و از آنجایی که ظرفیت پیش بینی شده در تامین سنگ آهن 5 میلیون تن در سال است، نیاز به تولید 2.5 میلیون تن گندله در سال می باشد.
روش کوره دوار grate kiln (سيستم دوار يا چرخشي) بر اساس بررسی های انجام شده به عنوان روش منتخب تولید می باشد. این فرآیند تولید با توجه به تضمین کیفیت محصول و نهایتاً هزینه های عملیاتی قابل قبول به عنوان گزینه منتخب می باشد.

مخلوط سازی
در فرآیند مخلوط سازی کنسانتره و بنتونیت در چند میکسر به صورت موازی کاملاً با یکدیگر مخلوط می گردند. سنگ آهن تغلیظ شده مگنتیتی و سنگ آهن هماتیت به همراه مواد افزودنی (بنتونیت و در صورت نیاز سنگ آهک) که در مخازن مربوط به خود نگهداری می شوند. كنسانتره‎ ‎توسط نقاله‎‎ هايي ‎‎از ‎‎سيلوهاي ‎‎مربوطه ‎‎گرفته ‎‎شده ‎‎و ‎‎با ‎‎نوار ‎‎نقاله ‎‎و توسط تجهیزات مخصوص به مخلوط کن ها (Mixer) هدایت می شوند.
لجن تیکنر و آب پروسس نیز جهت تنظیم میزان رطوبت مواد به میکسر اضافه می شود. این رطوبت جهت شکل گیری گندله خام بسیار ضروری می باشد. بعلاوه محلول هیدروکسیدسدیم (NaOH) که در شکل گرفتن گندله و تسهیل در اتصال ذرات (پودرسنگ آهن و بتونیت) مهم می باشد، می توان به میکسر اضافه نمود.
مقدار کنسانتره مگنتیت، هماتیت و همچنین بنتونیت که به میکسرها اضافه می شوند از طریق نوار نقاله مجهز به توزین، اندازه گیری می شوند. لازم به ذکر است مواد ‎‎برگشتي یا (بازیافتی) نیز از انبار مربوطه‎ ‎توسط‎ ‎نوار نقاله ‎‎وزن‎‎كننده‎‎اي ‎(Weigh Feeder)‎‏ از‎‎ سيلو ‎‎مربوطه ‎‎گرفته ‎‎شده ‎‎و ‎‎براي‎ ‎انتقال ‎‎به ‎‎دستگاه‎‎ مخلوط‎‎ساز، ‎بر‎‎ روي‎‎ اين‎‎ نوار‎ ‎نقاله ‎‎مي‎‎ريزد‎.‎‏ ‏
در مرحله مخلوط ‌سازی مواد نرم شده با مواد چسبنده مثل بنتونيت (حدود7/0 تا 1%) جهت شکل گیری گندله خام به مخلوط سنگ آهن اضافه می شود و ‏موادي مثل ‏سنگ آهک، اليوين و دولوميت (حدود 1 تا 5%) مخلوط شده و رطوبت این ‏مواد بسته به نوع و ‏ویژگی‌های کانسنگ آهن در حدود 9% تنظیم می‌شود. اين مواد، به ‏گندله خواص فيزيکي و ‏متالورژيکي لازم براي مراحل بعدي را مي‌دهد. مواد مخلوط شده قابل ارسال براي واحد توليد گندله خام از ميكسر خارج مي شوند و براي انجام مراحل بعدي يعني توليد گندله خام، توسط نوارنقاله به آن واحد منتقل مي گردند.

تولید گندله خام (گوی سازی)
در مقياس صنعتي گندله‌هاي خام در ديسک‌ها يا استوانه‌هاي گندله‌سازي تهیه مي‌شوند. در ‏تمامی طرح‌ها یا کارخانه‌های در حال کار در کشورمان، از دیسک‌های دوار برای گندله‌سازی استفاده ‏شده است. در این دیسک‌ها ذرات پودر در اثر رطوبت و تماسی که با یکدیگر پیدا مي‌کنند به ‏یکدیگر چسبیده و پس از اینکه قطر گلوله‌های شکل گرفته به ‌اندازه کافی رشد کرد، از لبه دیسک ‏خارج مي‌شوند.
عواملی همچون کیفیت ذرات پودر، میزان رطوبت، شیب و سرعت چرخش دیسک ‏در اندازه گندله‌های شکل گرفته موثر هستند. گندله‌های دارای سایز نامناسب، جدا شده و مجدداً ‏به ديسک‌هاي گندله‌سازي برگشت داده مي‌شوند. درصد برگشت مواد بستگي به خصوصيات ‏مواد اوليه دارد. دانه‌بندي و سايز گندله‌هاي تشکيل شده با تغيير در زاويه ديسک و سرعت آن ‏و همچنين ميزان ورودي مواد يا درصد رطوبت آن قابل تنظيم است.‏‎‎
نقش ‎‎اين‎‎ واحد ‎‎به ‎‎هم‎‎ چسباندن ‎‎موادي‎‎ است ‎‎كه ‎‎به‎‎ دستگاه ‎‎توليد‎‎ گندله‎‎ خام ‎‎ميرسد ‎(Balling Disks)‎‏ و ‎‎توليد‎‎ گلوله‎‎ هايي از‎‎ مواد ‎‎و‎ ‎سپس‎ ‎جدا ‎‎نمودن ‎‎گندله ‎‎هاي ‎‎مرغوب ‎‎از‎‎ گندله ‎‎هاي ‎‎نامرغوب‎‎ توسط ‎‎دستگاه‎‎ جداكننده ‎‎غلطكي (‏Roller Classifier‏) و ‏‎‎انتقال ‎‎گندله‎‎ هاي‎‎ يك دست ‎‎و ‎‎با ‎‎اندازه مناسب ‎‎به ‎‎واحد ‎‎سخت‎‎ سازي ‎‎است‎.‎
در این ناحیه با توجه به طراحی خط دیسک هائی با مشخصات کاملاً یکسان وجود دارد و خمیر تولید شده در ناحیه خمیرسازی توسط نوارنقاله ها به مخازن بالای دیسک ها منتقل می شود. خمیر موجود در دیسک در اثر گردش دیسک ها و تحت تاثیر پارامترهای مانند سرعت دوران و زاویه دیسک و… به شکل گلوله هایی با سایزهای مورد نظر به نام گندله خام در می آید.
روند کار در این ناحیه بدین گونه است که نوار‎‎ نقاله ‎‎بر‎‎ سر ‎‎راه‎‎ خود ‎‎به‎‎ تيغه‎‎ پارو‎‎ مانند ‎‎بر‎‎خورد ‎‎مي كند و‎‎ مواد ‎‎دريافتي ‎‎از‎‎ واحد ‎‎مخلوط ‎‎سازي ‎‎را‎‎ به ‎‎داخل ‏سيلوي ‎‎ذخيره‎‎ اين ‎‎مواد ‎‎مي ريزد‎.‎ در‎‎ بالاي ‎‎هر ‎‎دستگاه ‎‎گندله ‎‎ساز‎‎ نوار ‎‎نقاله‎‎اي ‎‎وجود ‎‎دارد ‎‎كه‎‎ مواد ‎‎تخليه‎‎ شده ‎‎از‎‎ سيلوي ‎‎مواد ‎‎را ‎‎با ‎‎مقدار‎‎ معين‎‎ و‎‎ از ‎‎پيش تعيين‎‎ شده ‎‎بر ‎‎روي ‎‎ديسك هاي ‏‎دستگاه‎‎ گندله ساز ‎‎مي‎‎ريزد. ‎اين ‎‎نوارها‎‎ مجهز‎‎ به ‎‎سيستم ‎‎توزين‎‎ هستند‎. مواد ‎‎پس از‎‎ ريزش‎‎ بر‎‎ روي ‎‎ديسك هاي ‎‎در‎‎ حال ‎‎دوران، ‎‎به ‎‎يكديگر‎‎ چسبيده ‎‎و تشكيل‎‎ اجرامي ‎‎كروي ‎‎شكل ‎‎را‎‎ مي‎‎دهند.گوی هاي‎‎ حاصله ‎‎از‎‎ دوران‎‎ ديسك هاي ‎‎مزبور ‎‎بر ‎‎روي‎‎ مجموعه ‎‎اي ‎‎از ‎‎غلطك هاي ‎‎جداساز Roller Classifier‏ مي ريزند ‎‎تا ‎‎گوی ‎هاي‎‎ مرغوب ‎‎از‎‎ گلوله‎‎ هاي‎‎ ريز (زير ‎‎‏9 ‏‎‎ميليمتر) يا‎‎ درشت (بالاي‎‎‏16‏‎‎ميليمتر) جدا ‎‎شوند‎.‎گندله های خام ‎‎از ‎‎اين‎‎ دستگاه های ‎‎جدا ساز‎‎ خارج‎ و ‎بر‎‎ روي ‎يك ‎‎نوار‎‎ نقاله ‎‎رفت ‎‎و ‎‎برگشت (‏Reciprocating Conveyor Belt‏) ريخته‏‎‎ مي شوند‎.‎‏ ‏اين ‎‎نوار‎‎ نقاله ‎‎با‎‎ حركت‎‎ رفت ‎‎و ‎‎برگشتي‎‎ كه‎‎ دارد گلوله ‎‎هاي‎‎ خام ‎‎دريافتي ‎‎را‎‎ بر ‎‎روي ‎‎يك ‎‎نوار‎‎ عريض ‎‎پهن ‎‎مي كند‎ سپس ‎‎گلوله‎‎ ها ‎‎از ‎‎اين ‎‎نوار ‎‎عريض ‎‎بر ‎‎روي ‎‎رولر‎‎فيدر (‏Roller Feeder‏) ريخته ‏‎‎مي شوند ‎.
گلوله ‎‎هايي ‎‎كه ‎‎توسط ‎‎جدا كننده‎‎ غلطكي و‎‎ دستگاه‎‎ رولر‎‎فيدر به‎ ‎دليل ‎‎زياد ريز ‎‎بودن ‎‎يا ‎‎زياد ‎‎درشت‎ ‎بودن،‎ ‎جداسازي ‎‎شده، ‎توسط نوار‎‎ نقاله ه‎‎اي ‎‎جداگانه ‎‎جهت ‎‎استفاده‎‎ مجدد ‎‎در‎‎ توليد ‎‎گلوله خام‎‎ به‎‎ داخل ‎‎سيلوهاي ‎‎ذخيره ‎‎مواد‎‎ بازيافتي ‎‎مستقر ‎‎در‎‎ واحد ‎‎مخلوط‎‎ سازي‎‎ بر ‎‎مي گردند. مقدار کل گندله خام تولید شده در دیسک ها و مقادیر گندله های خام نامطلوب (درشت و ریز دانه) تولید شده به منظور مشخص کردن نرخ تغذیه گندله خام بر روی پالت ها اندازه گیری می شود‎.‎

شکل-سیستم عملکردی در فرآیند تولید گندله

-مرحله سخت کردن و پخت گندله جهت رسیدن به مشخصات فیزیکی مورد نظر:
در این سیستم گندله‌های خام، در 4 مرحله متمایز سخت و پخته مي‌شوند که عبارتند از: خشک کردن، پیش گرمایش، پخت و خنک‌کننده مرحله خشك نمودن گلوله هاي مواد و پيش گرمايش آنها در اين مرحله گندله ها در منطقه پيش حرارتي به درجه حرارت بين 850 تا 900 درجه سانتيگراد رسيده اند و به داخل كوره در حال دوران مي ريزند.

مرحله سخت سازي
سخت سازي گندله ها در يك كوره دوار(Rotary Kiln ) صورت مي گيرد. در قسمت انتهاي خروجي مواد از كوره يك مشعل بزرگ قرار گرفته كه حرارتي حدود 1300 درجه سانتيگراد را در كوره ايجاد مي كند.
بازيافت حرارت و فرآيند خنك شدن گندله ها
بازيافت حرارت و فرآيند خنك شدن گندله هاي سخت شده توسط دستگاه خنك كننده گردان موسوم به انولار كولر انجام مي شود. اين دستگاه گرد به سه بخش تقسيم شده و گندله ها را پس از دريافت از كوره براي خنك كردن در اين سه بخش خود جاي مي دهد. هواي برخاسته از گندله هاي داغ در بخش خنك شوندگي اوليه از دو طريق به داخل كوره جريان دارد. يكي از طريق دهانه بين منطقه بارگيري و ديگري از طريق يك كانال كه سقف منطقه خنك شوندگي اوليه را به محفظه عمودي جلوي كلاهك آتش (Firing Hood) كوره وصل كرده است. هواي دريافتي از بخش خنك كننده ثانويه توسط كانالهايي جهت استفاده در بخش پيش گرمايش سخت كننده مجموعه دستگاه تراولينگ گريت بازيافت مي شود.