آیا با کنسانتره‌ی آهن این ماده‌ی معدنی باارزش آشنایی دارید؟ در این مطلب از سری مطالب ماناماین، با کنسانتره آهن، نحوه‌ی تولید کنسانتره آهن، کاربردهای کنسانتره آهن و انواع عیار کنسانتره آن آشنا می‌شوید. پس تا انتها با ما همراه باشید.
کنسانتره آهن یک محصول خروجی از فرآوری سنگ آهن است که با خرد کردن، آسیاب کردن، جداسازی مغناطیسی و فلوتاسیون به دست می آید.کنسانتره سنگ آهن در فرآیند تولید گندله برای کوره بلند و بریکت استفاده میشود و محصولی غیر سمی، غیرقابل اشتعال و غیرقابل انفجار است.
ماده اولیه تولید کنسانتره آهن، سنگ آهن است. در سال های اخیر تقاضای آهن و فولاد افزایش چشم‌گیری داشته و در‌نتیجه بسیاری از منابع غنی سنگ آهن مورد استفاده قرار گرفته است و در حال حاضر سنگ آهن‌هایی با عیار کم در دسترس قرار دارد.
کنسانتره به عنوان کالای فله ای از طریق راه آهن یا از طریق دریا حمل می شود.
ماده خام درتولید فرآورده‌های پرکاربرد در صنایع فولادی، سنگ آهن است. برای تبدیل سنگ آهن به فولاد، لازم است که در ابتدا آن را به کنسانتره (Iron concentrate) و گندله و آهن اسفنجی و سپس به فولاد تبدیل کنند.
کنسانتره به معنی متراکم و فشرده است. ماده خروجی از فرآوری سنگ آهن کنسانتره نام دارد؛ که در نتیجه ی خرد کردن، آسیاب کردن، جداسازی مغناطیسی و فلوتاسیون به دست می‌آید. کنسانتره آهن به شکل پودر است و برای بالا بردن عیار سنگ آهن از آن استفاده میشود.
کنسانتره آهن از انواع سنگ آهن مانند هماتیت و مگنتیت به دست می‌آید. این ماده در فرآیند تولید گندله برای کوره بلند و بریکت استفاده میشود. کنسانتره آهن، غیرقابل اشتعال و غیرقابل انفجار است. کنسانتره آهن هیچ‌گونه مواد مضر و اضافی و آسیب زننده به محیط زیست ندارد، همچنین از لحاظ صرفه‌جویی در زمان و هزینه در تولیدات صنایع نقش مهمی را ایفا می‌کند.
کنسانتره آهن یکی از محصولات فرآوری شده از سنگ آهن مگنتیت است. این محصول، ماده‌ای فرآوری شده و غنی شده است که خرد و آسیاب میشود و پس از جداسازی عناصر اضافی، به محصولی با کیفیت بسیار بالا تبدیل میشود.اگر قصد سرمایه گذاری در معدن و صنایع معدنی دارید، کلیک کنید.
کنسانتره آهن، دانه بندی خیلی ریزی دارد، برای استفاده در صنایع مختلف مناسب نیست و به راحتی می‌تواند موجب ایجاد اختلال در عملکرد کوره‌های بلند شود. به همین دلیل کنسانتره آهن را قبل از مصرف، به محصول دیگری به نام گندله آهن تبدیل می‌کنند. به طور کلی موارد مصرف کنسانتره آهن شامل موارد زیر است:
در فرآیند تولید کنسانتره آهن، می‌توان عیار سنگ آهن را کنترل کرد و حتی افزایش داد، مواد مضر و ناخالصی‌های سنگ را کاملا حذف کرد، فرم ظاهری سنگ آهن را یکپارچه کرد، هزینه‌های ذوب و هزینه‌های انرژی را کاهش داد و همچنین هزینه تصفیه را به پایین‌ترین حد خود رساند؛ به همین دلایل، کنسانتره آهن یکی از پرمصرف‌ترین محصولات در صنعت ذوب به حساب می‌آید.
دلایل فرآوری سنگ آهن شامل موارد زیر است:
برای فراوری سنگ آهن دو مرحله وجود دارد. یکی تولید سنگ آهن دانه‌بندی شده و دیگری تولید کنسانتره سنگ آهن.
سنگ آهن دانه بندی شده
سنگ آهن دانه‌بندی شده از روش خشک تولید میشود. در این روش، با استفاده از آهنربا، آهن پرعیار از مواد زاید و کم عیار جدا میشود. در حالی که درتولید کنسانتره با استفاده از ریزتر کردن ابعاد سنگ، و جداکننده‌های مغناطیسی عیار سنگ آهن افزایش داده میشود. تولید سنگ آهن دانه بندی شده به روش مکانیکی و مغناطیسی است و در آن از آب استفاده نمی‌شود. سنگ آهن دانه بندی شده عیار بالایی ندارد و در سامانه‌های احیای مستقیم استفاده نمی‌شود؛ ولی در کوره‌های بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سنگ آهن از کانی‌های مختلفی تشکیل شده‌است که حاوی ترکیبات آهن‌دار هستند. در مرحله اول تولید کنسانتره، آهن موجود در سنگ آهن از بقیه مواد جدا میشود به صورتی که ابتدا کنسانتره آهن باید به درجه آزاد سازی مورد نظر برای بهتر جدا شدن باطله از کانی آهن برسد که معولاً دانه بندی آن زیر صد و پنجاه میکرون است وبیشتر به وسیله‌ی مجموعه عملیات فیزیکی و با استفاده از جدا کننده‌های مغناطیسی (آهنربا) این کار صورت می‌گیرد.
بر خلاف آهن دانه بندی شده، در تولید کنسانتره آهن از متدهای جدیدتر و پیشرفته‌تر استفاده میشود که عیار آهن را افزایش داده و به اندازه قابل قبولی می‌رسانند. در ادامه در مورد فرآیند فرآوری و نحوه تولید کنسانتره سنگ آهن به طور مفصل خواهیم پرداخت.
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 و کارایی آن را افزایش می‌دهد.
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 F80 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.
سپس سنگ‌هایی که در این مرحله خرد شده‌اند با استفاده از نوار نقاله به سنگ‌شکن و سرند راهی می‌شوند. 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 سنگ‌ها خرد شدند، به انبار منتقل می‌شوند. هدف از این مرحله اطمینان از فرآیند خرد کردن و به حداقل رساندن زمان خرابی یا اجازه دادن به تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده در سیستم خردکن بدون توقف و سایر مراحل بعدی است. اگر سنگ شکن خراب شود، ممکن است عملکرد کل کارخانه تحت تأثیر قرار گیرد.
آسیا کردن اولین مرحله تولید کنسانتره آهن است. جهت آسیا کردن، آهن دانه بندی شده از انواع آسیا بنا به شرایط استفاده میشود که در اینجا آسیا گلوله‌ای یا بالمیل شرح داده می شود.
سنگ آهن دانه بندی شده به همراه آب وارد بالمیل شده تا به ابعاد به زیر 0.5 میلی‌متر برسد. ماحصل این مرحله معمولا به شکل دوغاب می‌باشد. دوغاب خروجی از آسیا (Slurry) را پالپ می‌نامند. پالپ خروجی از آسیا وارد دستگاهی بنام هیدروسیکلون می شود. هیدروسیکلون یک جدا کننده ثقلی است که ذرات با ابعاد بزرگتر از ته‌ریز دوباره وارد آسیا شده تا به اندازه مجاز برسد و ذرات با ابعاد مجاز جهت پر عیار سازی از سرریز وارد مرحله بعدی می‌شوند.
کنسانتره ای که دارای غلظت آهن کمتر (مگنتیت) است، بنابراین باید غلیظ تر شود تا به غلظت ۶۵ درصد آهن مشتری برسد؛ بنابراین بلافاصله به یک مدار جداکننده مغناطیسی هدایت میشود.
درام‌های مغناطیسی مواد مغناطیسی را جمع آوری می‌کنند، بنابراین می‌توان آن را بیشتر متمرکز کرد. درام‌های مغناطیسی از نوع تر سه مدل دارند:
در مدل شدت بالا برای جداسازی اولیه باطله از کنسانتره استفاده میشود که معمولا ۲۰۰۰ گوس به بالا است و از شدت متوسط و شدت پایین بسته به نوع کنسانتره و عیار مورد نظر، برای بالاتر بردن عیار کنسانتره استفاده میشود.
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 مناسب 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 آهن 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.
بهترین توصیه در این فرآیند این است که از محصولاتی که مخصوص فرآوری سنگ آهن هستند استفاده گردد و سیکلون‌ها، مارپیچ‌ها، درام‌ها و سمپلرها حتماً با مشورت افراد و شرکت‌های متخصص تهیه گردند. لازم به ذکر است اگر کنسانتره دارای عناصری مانند فسفر و گوگرد باشد، برای جدایش مواد نامناسب و زائد از روش فلوتاسیون (Flotation) استفاده میشود.
خصوصیات ذرات کنسانتره آهن تحت تأثیر مراحلی که ذرات کنسانتره آهن تولید می‌شوند تعیین می‌گردند، به همین منظور مراحل تولید ذرات کنسانتره آهن بررسی میشود.
مرحله اول با نام خردایش شناخته میشود. در این مرحله سنگ آهن وارد دستگاه سنگ شکن میشود و به قطعات ۲۰ تا ۲۵ سانتی‌متر تا ۱۰۰ سانتی‌متر تبدیل می‌گردد. در این مرحله سنگ‌های کوچکتر کنار گذاشته می‌شوند و مجدد سنگ‌های آهن به قطعات ریزتر، ۳۰ میلی‌متر، خرد می‌شوند.
مرحله دوم آسیاب‌کنی نام دارد. در این مرحله مواد معدنی به وسیله آسیاب‌های مختلف نظیر آسیاب‌های غلتکی فشاری به ابعاد ۰ تا ۱/۵ میلی‌متر خرد می‌شوند. آسیاب کنی به صورت تر انجام می‌پذیرد، به این شکل که مواد در آب شناور می‌شوند و دوغاب ایجاد شده توسط آنها از طریق پمپ خارج میشود. در مرحله سوم که پرعیارسازی نام دارد، قطعات سنگ آهن برای جداسازی مواد با ارزش وارد دستگاه می‌شوند. در این مرحله کانی‌هایی که دارای آهن هستند به درام متصل می‌شوند و به وسیله یک تیغه گردآوری می‌شوند و کانی‌های دیگر از دستگاه خارج می‌شوند.
در این مرحله می‌توان شدت جداکننده مغناطیسی را تعیین کرد و کانی‌هایی که دارای عنصرهایی نظیر گوگرد و فسفر هستند را کنسانتره آهن جدا نمود. در مرحله نهایی که آبگیری نامیده میشود با فیلترهای مخصوص رطوبت سنگ آهن مرطوب تا ۱۰درصد کاهش پیدا می‌کند. پس از اتمام این مرحله محصول نهایی در انبارهای دپو میشود.
اخیرا میزان مصرف کنسانتره آهن در ایران بالا رفته است. برای دستیابی به میزان مصرف کنسانتره آهن در ایران باید میزان تولید این محصول را محاسبه کرد و پس از آن میزان محصولات ارسال شده به کشورهای دیگر را از مجموع تولید کسر کرد.
صنایع مختلف به دنبال حذف روش های هزینه‌بر مثل کنسانتره و گندله در تولید فولاد و سایر محصولات صنعتی هستند.
در حال حاضر با استفاده از کوره‌های تونلی می‌توان مرحله گندله سازی را از مراحل تولید حذف کرد. این روش می‌تواند تا حد زیادی هزینه ها را کم کند. از جمله روشهای جدید تولید کنسانتره می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: