بخشی از مقاله
چکیده
خواص مکانیکی، فیزیکی و متالورژیکی گندلهها تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله نوع و مقدار چسب، دانه بندی کنسانتره مصرفی، درصد رطوبت و دمای پحت میباشد. استحکام فشاری و تخلخل از جمله خواص بسیار مهم گندلههای سنگ آهن برای استفاده در کوره بلند و همچنین کورههای شافتی برای تولید آهن اسفنجی میباشند. در این تحقیق، خواص گندله تولید شده از کنسانتره مگنتیتی گل گهر با دانه بندیهای مختلف کنسانتره مصرفی در مقدار ثابت بنتونیت مورد بررسی قرار گرفته است. استحکام فشاری تر و عدد افتادن گندلههای خام تولید شده، اندازه گیری شد و سپس گندلههای خام در یک کوره موفلی در دمای 1300 C پخته شدند و استحکام فشاری، چگالی حقیقی و میزان تخلخل گندلههای پخته شده تعیین گردید. نتایج نشان داد که عدد افتادن گندلههای خام تاثیر پذبری چندانی از دانه بندی ندارد درحالیکه استحکام فشاری تر و پخته گندلهها افزایش یافت. تخلخل گندلههای پخته شده با افزایش دانه بندی بدلیل فشردگی بیشتر ذرات کاهش یافت که نشان دهنده افزایش چگالی حقیقی گندلههای پخته شده میباشد.
واژهای کلیدی: گندله، بنتونیت، استحکام فشاری، تخلخل، دانه بندی.
مقدمه
برای دستیابی به آهن خالص، سنگ معدن آهن را پس از استخراج از معدن به منظور حذف ناخالصیها و انجام عملیات تغلیظ، مورد خردایش قرار میدهند. خردایش برای بدست آوردن خواص بالینگ مورد نیاز در کارخانه گندله سازی نیاز میشود. ذرات ریز سنگ آهن به دلیل مشکلات مربوط به حمل و نقل و همچنین تولید گرد و غبار زیاد هنگام استفاده در کورههای احیاء مستقیم و کوره بلند به دلیل دمیده شدن گاز احیایی از پایین کوره با شدت بالا به شکل پودر قابل استفاده نمیباشد. به همین دلیل این نرمهها را به صورت گندله در میآورند - سعیدی و ستوده، . - 1385 در گندله سازی ترکیبی از سنگ آهن، آب و چسب - معمولا بنتونیت - روی یک استوانه یا دیسک مکانیکی به صورت گلوله در میآیند. گندلههای خام یک فرایند حرارتی را پشت سر میگذارند که شامل مراحل خشک کردن 250-400 - درجه سانتیگراد - ، پیشگرم 900 -1100 - درجه سانتیگراد - و پخته شدن 1200 -1300 - درجه سانتیگراد - میباشند و در نهایت گندلههای پخته بدست میآیند . - Sivrikaya and Arol, 2011 - گندله ماده اولیه برای تولید آهن خام بوده و لذا باید در کورههای احیا خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی مطلوبی داشته باشد.
پارمترهایی نظیر دانه بندی سنگ آهن مصرفی، نوع و مقدار چسب مصرفی بر ویژگیهای مکانیکی، فیزیکی و متالورژیکی گندلهها تاثیر گذار خواهند بود - توحیدی و وقار، . - 1376 بطور کلی مشخصههای گندلههای تولیدی سنگ آهن با اندازه گیری استحکام فشاری تر1، مقدار رطوبت، عدد افتادن2، استحکام فشاری خشک3، استحکام فشاری پخته4، تخلخل و احیاء پذیری ارزیابی میشوند. ریزی مواد خام در گندله سازی با استفاده از سطح ویژه با روش نفوذ پذیری بلین توضیح داده میشود. مقادیر بلین با واحد cm2/gr میباشند. روش دیگری که برای تعیین سطح ویژه استفاده میشود بر حسب cm2/cm3 میباشد. مقادیر سطح ویژه و بلین یک ارتباط خطی را نشان میدهند. مقادیر سطح ویژه میتوانند با تقسیم بر دانسیته ذرات به بلین تبدیل شوند. بسته به اندازه خردایش کنسانتره سنگ آهن خواص گندله تولیدی میتواند تحت تاثیر قرار گیرد. یک توزیع اندازه کم دامنه در گندلههای خام، یک معیار مهم برای کیفیت گندله است، چراکه قابلیت نفوذ پذیری بالا در بستر گندله، برای فرایند تولید گندله مفید میباشد. بسته به سایز ذرات، توزیع اندازه ذرات، حفرات درونی ذرات، زبری سطح و قابلیت تر شوندگی ذرات مقدار بهینه رطوبت تعیین میگردد . - Forsmo, 2007 -
اثر جایگزینی اندازه ذرات سنگ آهن در طول فرایند سینترینگ بررسی شده است . - Debrincat, Loo , Hutchen, 2004 - آنها دریافتند که قابلیت همگون سازی ذرات ریز بیشتر از ذرات درشت است زیرا مناطق سطحی زیادی برای واکنش با ذرات ریز وجود داشته و نرخهای بالای واکنش را نتیجه میدهد که به غلظتهای بالاتر مذاب و افزایش ویسکوزیته مذاب منجر میشود، که سبب کاهش سیالیت مذاب میشود. حجم فاز مذاب نقش مهمی در سینترینگ ایفا میکند. حجم مذاب زیاد یک نوع همگنی در ساختار شیشهای ایجاد میکند و افزایش استحکام فشاری سرد را نتیجه میدهد و سبب کاهش تخلخل و در نتیجه احیا پذیری گندلهها میشود. غلظت خیلی پائین مذاب منجر به استحکام ناکافی سینترینگ میشود که افزایش مقدار برگشتی نرمهها را نتیجه میدهد. هنگامی که ذرات درشت در بستر سینترینگ جایگزین میشوند در اطراف ذرات فازهایی با چگالی پایین شکل میگیرند. بدلیل افزایش قابلیت نفوذ پذیری بستر سینترینگ، نرخ جریان گاز عبوری اطراف ذرات درشت نسبت به ذرات ریز سریعتر میباشد. اثر توزیع اندازه ذرات بر چگالی تراکم گندههای فشرده شده نیز مطالعه شده است که در طول فشرده شدن، ذرات جامد میتوانند به نزدیکی هم حرکت کنند که باعث تعداد تماس بالا بین ذرات شده و یک چگالی تراکم بالا - تخلخل پائین - را نتیجه میدهد.
