گندله آهن چیست؟

گندله آهن محصولی میانی در چرخه تولید فولاد است که از ترکیب نرمه آهن یا کنسانتره آهن با مواد چسبنده و یک مرحله خشک کردن با حرارت، حاصل می‌شود. از این فرآورده به عنوان خوراک کوره‌های بلند (BF) و احیای مستقیم (DRI) استفاده می‌شود.  گندله به صورت کروی و معمولاً در ابعاد بین 8 تا 18 میلی متر تولید می‌شود.

مزایای استفاده از گندله آهن در کوره‌های بلند

به طور کلی استفاده از گندله نسبت به سایر فرآورده‌های میانی آهن در کوره‌های بلند  و مستقیم مزیت‌هایی بسیاری دارد که در ادامه به چند مورد اشاره می‌کنیم.

1. انعطاف پذیری در حمل و نقل: به دلیل ساختار فیزیکی، گندله معمولاً در مقابل رطوبت و سایر عوامل طبیعی که طی عملیات حمل و نقل ممکن است بر مواد اولیه تأثیر منفی بگذارد، مقاوم‌تر بوده و میزان گرفتگی آن در قیف و مخازن ذخیره بسیار کمتر است.

2. تخلخل بهینه:  تخلخل موجود در گندله واکنش‌ها و فرآیندهای درون کوره را بهبود بخشیده و به شکل قابل توجه‌ای باعث افزایش راندمان می‌گردد.

3. درصد بالاتر آهن: با توجه به اینکه گندله نسبت به آهن کلوخه یا آگلومره (سایر فرآورده‌های آهن پس از مرحله پیش پخت) از درصد آهن بالاتری برخوردار است، موجب افزایش راندمان و کاهش هزینه‌های تولید در کوره می‌گردد.

اگر قصد خرید، فروش و یا سرمایه گذاری در معدن را دارید، شرکت بازرگانی ماناماین در کنار شما خواهد بود. با کارشناسان ما در ارتباط باشید. 03591090535

از سایر محصولات میانی زنجیره تولید فولاد می‌توان به آهن اسفنجی و آهن کلوخه یا آگلومره اشاره کرد. به دلیل مقرون به صرف تر بودن گندله، معمولاً از آن به عنوان خوراک کوره‌های بلند و احیای مستقیم استفاده می‌شود.

مشخصات و ویژگی‌های گندله آهن

معمولاً گندله از کنسانتره آهن با عیار بالا تولید می‌شود و درصد آهن آن بین 62 تا 68 درصد متغییر است. همچنین میزان سیلیس (SiO2) آن کمتر از 2 درصد است.
گندله تخلخل بسیار کمی دارد به همین دلیل باعث کاهش فاز جامد_گاز در کوره‌ها شده و راندمان را افزایش می‌دهد.
میزان FeO در گندله بسیار پایین است (معمولاً زیر 1 درصد) اما میزان سایر ترکیبات آهن دار مانند Fe2O3و Fe3O4 در آن زیاد است. این نسبت در ترکیب های سازنده گندله باعث می‌شود واکنش احیاء به خصوص در دماهای بالا (1200 درجه سانتیگراد) به خوبی صورت گیرد.
به دلیل شکل یکنواخت گلوله‌های گندله و استحکام بسیار بالا در مقابل نیروهای فشاری (2800 تا 3600 نیوتن) در فرآیند حمل و نقل بسیار انعطاف پذیر خواهد بود.
به دلیل اینکه گندله در یک محیط اکسیدی قوی و تحت حرارت تولید میشود معمولاً درصد گوگرد آن نیز به شدت کاهش پیدا میکند.
از آنجایی که گندله حین تولید دچار انبساط گرمایی معکوس میشود معمولاً به کمک کاتالیزگرهایی مانند K20, Na20, این فرآیند را کنترل می‌کنند.
با اینکه دمای نرم شده گندله در کوره بسیار پایین است با این وجود در این خصوص نسبت به سایر فرآوردهای میانی آهن یا سنگ معدن آهن با عیار بالا، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.

نمایی از حمل و نقل گندله آهن

آنالیز چند نمونه گندله مربوط به تولیدکنندگان داخلی

انواع گندله آهن

گندله آهن با توجه به محل مصرف به دو گروه کلی BF (مخصوص کوره های بلند) و DRI (مخصوص احیای مستقیم) تقسیم بندی می‌شوند. هر یک از این گروه‌ها باید ویژگی‌های خاصی داشته باشند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

گروه BF

کیفیت بالا و ثابت
بازدهی بالا
مصرف انرژی پایین
دارای افزودنیهای ضروری جهت بهینه سازی واکنش های درون کوره
قابلیت استفاده همراه با آهن اسفنجی
وجود Cao در ترکیبات آن مجاز است

گروه DRI

مقدار کم سیلیس و آلومینا (کمتر از 0.9 %)

تجزیه پذیری پایین

خاصیت چسبندگی پایین

خاصیت قلیایی بالا

وجود Cao در ترکیبات آن مجاز نیست

به طور کلی در گندله آهن نوع BF ویژگی‌هایی مانند کاهش پذیری (حذف اکسیژن) و شاخص تورم بسیار مهم است اما در گندله نوع DRI خاصیت تجزیه بسیار مهم است.

برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های گندله نوع BF و DRI

روش تولید گندله آهن

متداول‌ترین روش تبدیل ذرات ریز کنسانتره آهن به کلوخه (انباشته‌سازی) گندله‌سازی است. برای تولید گندله، ترکیبی از آهن پرعیار، آب و مواد چسبنده در یک دیسک یا درام مکانیکی برای تولید آگلومراها (کلوخه) با هم مخلوط شده و به چرخش در می‌آیند. در نهایت گلوله‌های نسبتاً هم اندازه تولید می‌شود که به مرحله خشک کردن منتقل می‌شوند.
فرآیند گندله‌سازی شامل فرآیندهای اصلی و فرعی متعددی است. در ادامه تنها به مراحل اصلی تولید گندله آهن اشاره می‌کنیم.

1-ابتدا آهن پرعیار (کنسانتره آهن با رطوبت کمتر از 9 درصد)، آب، مواد چسبنده (بنتونیت یا یک بایندر آلی) و سایر افزودنی‌ها با هم ترکیب شده و وارد درام می‌شوند.

2-بر اثر چرخش درام گلوله‌های نسبتاً یکدستی تشکل می‌شود. گلوله های با ابعاد خیلی کوچک یا بزرگتر جهت بازیابی مجدداً به درام برگشته و گلوله های با ابعاد استاندارد به خروجی درام هدایت می‌شوند.

3-گلوله‌های با سایز استاندارد روی یک نوار نقاله به واحد خشک کردن منتقل می‌شوند، جایی که با جریان هوای داغ گلوله‌های گندله خشک می‌شوند.

4-به گلوله‌ها شوک حرارتی با دمای 1250 تا 1300 درجه سانتی گراد وارد شده سپس تا 200 درجه سانتی گراد خنک می‌شوند.

دیافراگم تولید گندله آهن

تفاوت گندله با آهن اسفنجی

آهن اسفنجی و گندله آهن دو ماده اولیه محبوب مورد استفاده در تولید آهن هستند. آهن اسفنجی که به عنوان آهن احیا شده نیز شناخته می شود، با تبدیل سنگ آهن به شکل گلوله با استفاده از زغال سنگ غیر کک در یک کوره دوار تولید می شود. 
تفاوت اصلی بین آهن اسفنجی و گندله آهن در فرآیند تولید، ترکیب و خواص آنها نهفته است. آهن اسفنجی شکل خالص تری از آهن با محتوای کربن کمتر در مقایسه با گندله آهن است. نقطه ذوب بالاتری دارد، در برابر اکسیداسیون مقاوم‌تر است و شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. از سوی دیگر، گندله شکننده تر، محتوای کربن بالاتری دارند و خلوص کمتری دارند. یکی دیگر از تفاوت های گندله و آهن اسفنجی هزینه آنهاست. تولید آهن اسفنجی ارزان‌تر است زیرا نیازی به کک ندارد که یک ماده خام گران قیمت است که در فرآیند تولید گندله استفاده می‌شود. با این حال، گندله آهن نقطه ذوب پایین تری دارند که ریخته گری و شکل دادن به اشکال مختلف را آسان‌تر می‌کند.

مطلب پیشنهادی: چگونه معدن ثبت کنیم؟

تصویری از گندله آهن و آهن اسفنجی فشرده (بریکت)

قیمت گندله و عوامل تأثیر گذار بر قیمت آن

قیمت گندله آهن تابع عوامل مختلفی مانند کیفیت و نوع گندله، ترکیبات شیمیایی گندله، قیمت روز سنگ معدن آهن، نوسانات نرخ ارز، وضعیت عرضه و تقاضا در بازار، سیاست گذاری های دولت و هزینه تولید با توجه به نوع فناوری استفاده شده، می‌باشد. از سال 2013 تا 2022 میلادی، به طور میانگین حجم بازار تجاری گندله 175 میلیون تن در سال بوده است. با توجه به نمودار زیر میزان تولید گندله در سال‌های اخیر کاهشی بوده است به طوریکه از 186 میلیون تن در سال 2013 به 152 میلیون تن در سال 2022 رسیده است. بزرگ‌ترین صادرکنندگان گندله جهان در این بازه زمانی کشورهای آفریقای جنوبی، برزیل و سوئد بودند.

نمودار تجارت جهانی گندله از سال 2013 تا 2022