کنسانتره سنگ آهن چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟
کنسانتره سنگ آهن، یک سنگ معدنی بسیار غنی است که حاوی مقدار زیادی آهن است، نوع اصلی مواد خام متالورژی، مواد خام سنگ آهن است که در متالورژی آهنی برای تولید آهن خام، آهن احیا شده مستقیم (DRI) و آهن بریکت شده داغ (HBI) استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که بشر در عصر آهن، حدود چهار هزار سال پیش، شروع به ساخت و استفاده از محصولات آهن کرد. در عصر حاضر نیز، سنگ آهن یکی از متداول‌ترین مواد معدنی مورد استفاده در بخش صنعتی بوده و بیش از 90 درصد این محصول در حوزه متالورژی آهنی به منظور تولید فولاد و آهن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آنچه در ادامه مقاله خواهسد خواند
نقش آهن در تولید فولاد
آهن فراوان‌ترین عنصر روی زمین است و سرشار از خواصی است که آن را به یک ماده خام عالی برای صنایع مختلف تبدیل می‌کند. امروزه صنایع متعددی همچون خودروسازی، صنایع فولاد، ماشین آلات و … برای عملکرد خود متکی به آهن می‌باشند. بر همین اساس انتخاب منبع سنگ آهن، فرآیند استخراج آهن، بررسی کیفیت و خالص سازی این ماده خام بسیار حیاتی است. لازم به ذکر است که از آنجایی که آهن جزء اصلی در تولید فولاد است، برخی از خواص مهم فولاد تولید شده( از مقاومت بالا در برابر حرارت)، از طریق این ماده خام به آن منتقل می‌شود.
ماهیت کنسانتره سنگ آهن
تولید فولاد از نظر تکنولوژیکی فرآیند ساده‌ای نبوده و از چند مرحله تشکیل شده است. یکی از مهمترین مراحل تولید فولاد، استفاده از افزودنی‌های مختلف همچون کنسانتره سنگ آهن می‌باشد. کنسانتره‌ها در متالورژی به مواد خام پودری غنی شده‌ای گفته می‌شوند که باید به حالت آگلومره برسند.
فرآیند تولید
در شرح نحوه تولید کنسانتره سنگ آهن، لازم به توضیح است که کنسانتره آهن از سنگ آهن مگنتیت در فرآیند بهینه سازی تولید می‌شود. هنگامی که سنگ آهن استخراج می‌شود، ابتدا توسط یک سنگ شکن خرد شده و پس از غربالگری اولیه، به یک سنگ شکن بزرگ چرخشی فرستاده می‌شود. سپس این مواد شکسته شده برای آسیاب، جداسازی و تغلیظ به دستگاه غلیظ کننده ارسال می‌شوند. در این دستگاه، با حذف ناخالصی‌هایی مانند سیلیس و ماسه، کنسانتره آهن تولید می‌شود. بنابراین کنسانتره آهن را می‌توان به عنوان یک سنگ آهن غلیظ نیز در نظر گرفت.
به عبارتی، کنسانتره سنگ آهن در واقع یک سنگ معدنی بسیار غنی است که حاوی مقدار زیادی آهن است. بسیاری از کارخانه‌های معدن و فرآوری می‌‌توانند کنسانتره‌هایی با غلظت 85 و حتی 90 درصد آهن را تولید کنند. با این حال در بازار عرضه و توزیع کنسانتره آهن، معمولا سنگ معدن‌هایی با محتوی 60 یا 65٪ آهن فروخته می‌شوند.
انواع آن
انواع کنسانتره را از نظر میزان آهن موجود در آن می‌توان به سه گروه تقسیم کرد:
- کنسانتره با محتوای آهن کمتر از 63 درصد.
- کنسانتره با محتوای آهن 65-69.5 درصد.
- کنسانتره با محتوای آهن بیش از 69.5 درصد.
ترکیب کنسانتره سنگ آهن
کنسانتره سنگ آهن، به محصولاتی گفته می‌شود که در کارخانه‌های استخراج و فرآوری سنگ آهن، تولید می‌شود. این محصول، یک ماده خام سنگ معدنی و دارای ارزش ویژه است. زیرا حاوی مقدار زیادی آهن است که غلظت آن می‌تواند به 90٪ برسد. ترکیب گرانولومتری کنسانتره آهن یک توده ریز آسیاب شده به شکل پودر است که اندازه ذرات آن تقریبا 0.7 میلی متر است.
شایان ذکر است که از آنجایی که در تولید کنسانتره آهن از هیچ عملیات تولید دیگری به جز خرد کردن و سورتینگ مغناطیسی استفاده نمی‌شود، محصول تولیدی ممکن است ترکیب متفاوتی داشته باشد. کنسانتره تولیدی بیشتر کارخانه‌ها، می‌تواند حاوی آهن خالص (تا 65٪) و اکسیدهای آن تا 63٪ باشد. قطعا ناخالصی‌هایی مختلفی در تمام انواع کنسانتره‌های تولیدی وجود دارد که از آن جمله می‌توان به اکسیدهای منیزیم، منگنز، کلسیم، سیلیکون، پتاسیم و سدیم اشاره داشت.
در نظر داشته باشید که در کنسانتره تولیدی، آهن و عناصری که کیفیت آن را بهبود می‌بخشند، به عنوان ناخالصی مثبت ارزیابی می‌شوند. با این حال، وجود مس، روی، سدیم، سیلیکون، کلسیم، آلومینیوم، منیزیم کیفیت کنسانتره را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند. به عنوان مثال، در صورت وجود مس در کنسانتره، آهن ذوب شده، قرمز و شکننده خواهد بود. وجود روی در ترکیب نیز موجب می‌شود که فرایند ذوب زمان‌برتر شود. و از طریفی سیلیکون، کلسیم، منیزیم نیز به نوبه خود به افزایش تشکیل ضایعات متالورژیکی (سرباره) منجر می‌شوند. لازم به توضیح است که از آنجایی که کنسانتره آهن برای ذوب فولاد در نظر گرفته می‌شود، ترکیب کانی شناسی آن باید الزامات خاصی را برآورده کند.
ویژگی‌های کنسانتره سنگ آهن
در ادامه به برخی از مهمترین ویژگی‌های آن که در پخت کوره بلند و تولید گندله‌های آهن استفاده می‌شود، اشاره می‌شود:
- کسر جرمی بالای آهن در کنسانتره، راندمان تولید محصولات متالورژی را افزایش می‌دهد.
- رطوبت کنسانتره آهن می تواند تا 15 درصد باشد. لازم به ذکر است که رطوبت و توزیع اندازه ذرات می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر چگالی ظاهری و همچنین شرایط ذخیره سازی و حمل و نقل داشته باشد.
- حمل کنسانتره آهن فقط در واگن‌هایی که مخصوص این منظور است، بایستی انجام پذیرد.
- برای حمل کنسانتره آهن باید از حجم بارگذاری ویژه آن اطلاع داشت. از آنجایی که این نوع ماده خام سنگ معدن به صورت فله حمل می‌شود، برای محاسبه حجم بارگیری خاص آن، باید متوجه شد که وزن کنسانتره سنگ 1 تن چقدر است. مرسوم است که از حجم بارگیری خاص به عنوان حجم اولیه برای انتخاب وسیله مکانیزاسیون پیچیده بارگیری مجدد محموله و شرایط حمل و نقل آن استفاده شود.
شایان ذکر است که امروزه کارگاه‌های تولیدی متعددی در داخل کشور در حوزه تولید کنسانتره سنگ آهن فعالیت دارند و توانسته‌اند مواد اولیه بسیاری از کارخانه‌های تولید فولاد و کارخانه‌های تولیدی گندله آهن و آهن اسفنجی را تامین نمایند. مزیت رقابتی اصلی محصولات تولیدی داخل کشور، کیفیت بالا و عدم وجود ناخالصی های مضر است.
کاربردهای این محصول
در بیان کاربرد این محصول، لازم به ذکر است که این محصول، اساس و پیش فرض تولید گندله‌های آهن با کیفیت بالا است. همچنین، کنسانتره سنگ آهن برای تولید گلوله‌های فولادی برای کوره بلند و زینتر استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که محتوای بالای آهن در کنسانتره سنگ آهن، راندمان تف جوشی و متعاقب آن تولید کوره بلند را بهبود می‌بخشد. به بیانی دیگر، کنسانتره سنگ آهن به عنوان یک محصول تجاری عرضه می‌شود و به عنوان یک محصول نیمه تمام برای تولید گلوله‌های کوره بلند و گلوله‌های متالیزاسیون استفاده می‌شود و همچنین می‌توان از آن برای تولید بریکت‌های حاوی آهن استفاده کرد.
مزایای کنسانتره سنگ آهن
از مهمترین مزایای کنسانتره سنگ آهن می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- دارای مقدار زیادی آهن و ناخالصی کم بوده و همچنین غیر سمی، غیر قابل اشتعال و غیر قابل انفجار است. بنابراین از پایداری بسیار خوبی برخوردار است.
- همچنین دارای عملکرد خوب، کیفیت پایدار، خروجی بالا، هزینه کم و مصرف انرژی کمتر است.
- یکی دیگر از مزایای آن، محتوای کم SiO2 است.
- همچنین حمل و نقل آن آسان است. به عبارتی ، تا زمانی که کنسانتره سنگ آهن به درستی نگهداری شود (عدم اختلاط با مواد دیگر و یا تضمین عدم نشت محموله)، این محصول را می‌توان با هر وسیله حمل و نقلی، جا به جا کرد.
قیمت آن
کنسانتره آهن از محصولات تجاری رایجی است که در صنعت ذوب فولاد استفاده می‌شود. غلظت آهن در کنسانتره نه تنها ارزش و قیمت آن را تعیین می‌کند، بلکه بر فرآیند ذوب و کیفیت محصولات ذوب نیز تاثیر می‌گذارد. به عبارتی، قیمت کنسانتره سنگ آهن، بسته به محتوای آهن موجود در کنسانتره، متفاوت است.
