کنسانتره

همه چیز درباره کنسانتره آهن، کاربرد و ساخت آن

سنگ آهن ماده خام تولید فرآورده‌های پرکاربرد در صنایع، مانند فولاد است. برای تبدلیل سنگ آهن به فولاد، آن را ابتدا به کنسانتره (Iron concentrate) و گندله و سپس فولاد تبدیل می‌کنند. این مقاله به آنچه درباره کنسانتره و مراحل ساخت آن و کاربرد آن باید بدانید می‌پردازد.

کنسانتره آهن چیست؟

برای پرعیارسازی سنگ آهن بی‌کیفیت از کنسانتره که یکی از محصولات ثانویه ساخته شده از سنگ آهن است، استفاده می‌شود.

کنسانتره پودری است که از سنگ آهن استحصال می‌کنند. این محصول کاملا سیاه و در صنایع ذوب آهن کاربرد دارد، و برای تولید انواع گندله آهن، آهن اسفنجی و یا سایر محصولات فلزی استفاده می‌شود.

کنسانتره آهن به دلیل اینکه مواد مضر و زائد ندارد، از جهت صرفه‌جویی در هزینه و زمان در تولیدات صنایع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

بیشتر بخوانید: همه چیز درباره گندله آهن، کاربرد و مراحل ساخت آن

چرا سنگ آهن فرآوری می‌شود؟

دلایل فرآوری سنگ آهن شامل موارد زیر است:

• کنترل و افزایش عیار آهن موجود در سنگ
• حذف و پاکسازی عناصر مضر و ناخالص سنگ
• یکپارچه سازی فرم ظاهری و داخلی سنگ

کاربرد کنسانتره

کاربرد کنسانتره

از اوایل انقلاب صنعتی در اروپا، یکی از بخش‌های مهم صنایع، تولید فولاد شد. با افزایش تولید فولاد و در واقع مصرف سنگ آهن، تولید کنسانتره نیز افزایش پیدا کرد.

فرآوری سنگ‌آهن براساس محصول تولیدی به دو نوع زیر طبقه‌بندی می‌شود.

• تولید سنگ‌آهن دانه‌بندی شده : انجام این فرآیند بدون آب و خشک صورت می‌پذیرد. طی این فرآیند، با روش‌های مختلف، سنگ‌های پرعیار و بی کیفیت از هم جدا شده( روش مغناطیسی)، و به این محصول نهایی سنگ آهن دانه‌بندی می‌گویند. سنگ آهن دانه‌بندی کیفیت پایینی دارد و در سیستم احیای مستقیم قابل استفاده نیسا اما در کوره بلند کاربرد دارد.
• تولید کنسانتره سنگ‌آهن : برای ساخت کنسانتره، عیار متسطو سنگ آهن پایین است و برای بالا بردن این عیار، از روش‌های مختلف مدرن و پیچیده استفاده می‌شود.

فواید فرآوری سنگ آهن

فرآوری سنگ آهن برای استفاده در صنایه از مزایای مختلفی برخوردار است که در ادامه به برخی از این مزایای اشاره می‌کنیم.

• کاستن هزینه ذوب و انرژی
• کاهش هزینه تصفیه
• کم کردن آلودگی

تولید کنسانتره سنگ آهن

تولید کنسانتره سنگ آهن

بخش فرآوری سنگ آهن در صنایع مخصوص آن، از 4 مرحله برای فرآوری سنگ آهن استفاده می‌کنند که در ادامه می‌بینید.

• خردایش
• آسیاب‌کنی
• پرعیارسازی
• آبگیری

همچنین در کنار این واحدها، حمل‌ونقل، تامین آب، تاسیسات و… به‌عنوان واحدهای جانبی کاربرد دارند.

 مرحله اول، خردایش

خردایش در زمان ورود ماده معدنی به سنگ‌شکن در کارخانه آغاز می‌شود. قطعات سنگ آهن که در ابعاد تا 100 سانتی‌متری وارد شده، باید به قطعات کوچکتر در ابعاد کوچکتر از ۲۵-۲۰ سانتی‌متر شکسته ‌شوند. در این مرحله، برای ثابت بودن اندازه‌های محصول، در ورودی سنگ‌شکن سرند ثابت گریزلی تعبیه شده که سوراخ‌های آن معادل با اندازه محصول خارج شده از سنگ‌شکن هستند. برای انتقال قطعات به مرحله بعدی از نوار نقاله استفاده می‌شود و قطعات را به قسمت بعد سنگ‌شکن و سرند منتقل می‌شوند. در این مرحله با توجه به اندازه مواد، ممکن است که سنگها در دو مرحله سنگ شکنی خشک، شکسته شوند. روش مورد استفاده برای سنگ شکنی خشک، سنگ‌شکن مخروطی است که اندازه مواد معدنی تا اندازه ۳۰ میلی‌متر کمتر می‌شود. برای جلوگیری از خردایش بیش از اندازه و کنترل دانه‌بندی، خردایش چند مرحله‌ای انجام می‌شود.

مرحله دوم، آسیاب‌کنی

در مرحله آسیاب کنی، مواد و قطعات معدنی کوچکتر از ۳۰ میلی‌متر، به سبب خردایش بیشتر به مرحله آسیاب‌کنی می‌روند تا به صورت تر شکسته شوند. در این مرحله با استفاده از آسیاب خودشکن یا نیمه خودشکن یا غلتکی فشاری خرد شده و به ابعاد ۱-۰/۵ میلی‌متر می‌رسند. این قطعات کوچک در مر حله بعدی به ابعاد کوچکتری خرد و شکسته شده که این عمل با آسیاب گلوله‌ای انجام می‌شود. محیط خرد شدن این قطعات در این مرحله مرطوب و تر بوده و اندازه خردایش به وسیله هیدروسیکلون کنترل می‌شود. به ترکیب نهایی که قطعات خرد شده در آن شناورند، دوغاب یا اسلاری می‌گویند که توسط پمپ ها منتقل می‌شوند.

مرحله سوم، پرعیارسازی

پس از مرحله آسیاب کنی، قطعات که به اندازه مورد نظر رسیده و به قدر کافی ریز و خرد و کوچک شده‌اند، برای تفکیک مواد با ارزش از مواد باطله در اسلاری به این مرحله وارد می‌شوند. همانطور که گفته شد اسلاری به وسیله پمپ به این مرحله که به آن جدایش مغناطیسی می‌گویند، منتقل می‌شود. دستگاه‌های جداکننده مغناطیسی این مرحله تر و از نوع درام هستند، به این صورت که اسلاری بر روی این درام‌ها که دارای خاصیت مغناطیسی است عبور کرده، و به این ترتیب کانی‌های دارای آهن به درام می‌چسبد و با یک تیغه جمع آوری می‌شوند، و سایر کانی‌ها از ته ریز دستگاه خارج می‌شوند. با توجه به ویژگی‌ها و خواش مواد معدنی و آزمایش‌های انجام شده، نوع جداکننده مغناطیسی انتخاب می‌شود که دارای انواع زیر هستند.

• شدت کم
• شدت متوسط
• شدت زیاد
• گرادیان (کمیت عدد) بالا

به عنوان مثال، اگر کنسانتره حاوی عناصری مانند  فسفر و گوگرد باشد، برای جدایش مواد نامناسب و زائد از روش فلوتاسیون استفاده می‌شود. 

مرحله چهارم، آبگیری

در این مرحله آبگیری روی سنگ انجام شده و سنگ پرعیار می‌شود. سنگ پرعیار در خود آب ذخیره دارد که باید خشک و آبگیری شود، که این کار ( جدا کردن آب از کنسانتره به دست آمده) با استفاده از فیلترهایی انجام می‌شود. رطوبت مناسب برای سنگ پرعیار 9 الی 10 درصد رطوبت است. پس از جداسازی و خشک کردن آب کنسانتره، آن را برای انبار کردن و ذخیره به انبار محصول منتقل کرده و در آنجا دپو می‌کنند. پس از ذخیره کردن کنسانتره آبگیری شده، باطله را برای آبگیری به تجهیزات دیگری که به آن تینکر می‌گویند، می‌برند. در تینکر، 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. فرآوری سنگ آهن در روش‌های مختلف، از جهات مختلف مانند اینکه برای خرد کردن سنگ روش‌های مختلفی وجود دارد، با هم تفاوت دارند. روش‌های خرد کردن سنگ با توجه به نوع سنگ، اندازه سنگ، روش و دستگاه انتخاب می‌شود، به طوری که فرآیند کلی تولید را بهبود دارده و منجر به افزایش کارایی و بهره‌وری شود.