کنسانتره آهن چیست و چه کاربردی دارد؟ چگونه تولید می شود؟

ماده اولیه برای ساخت آهن و فولاد، سنگ‌آهن است که به علت افزایش تقاضای فولاد در سال‌های اخیر، در کشورهای درحال توسعه به وجود آمده است. سنگ‌آهن به دست آمده از معادن به‌تنهایی قابلیت استفاده در صنایعی چون تولید فولاد را ندارد، به همین دلیل آن را فرآوری و علاوه بر این جهت کاهش هزینه‌های ذوب، تصفیه، انرژی و آلودگی محیط از محصولات فرآوری شده سنگ‌آهن، مانند کنسانتره آهن استفاده می‌کنند که در این مقاله به شرح آن می‌پردازیم.

کنسانتره آهن چیست؟

کنسانتره آهن درواقع محصول خروجی از سنگ‌آهن است که طی مراحلی، خرد، آسیاب، جداسازی و فلوتاسیون (شناورسازی) شده و در نهایت جهت گندله‌سازی و کلوخه سازی و فرایندهای مشابه برای تولید فولاد استفاده می‌شود. این خروجی از سنگ‌آهن به شکل پودر و سیاه رنگ است که به اصطلاح در صنعت به آن کنسانتره آهن (Iron concentrate) گفته می‌شود.

بیشتر بخوانید: تیرآهن چیست؟ کاربرد انواع تیرآهن در ساختمان سازی

انواع روش فرآوری سنگ‌آهن

سنگ‌های آهن استخراج شده از معدن باتوجه به عیار و ناخالصی‌های موجود در آنها در دو گروه، سنگ‌آهن دانه‌بندی‌شده و کنسانتره سنگ‌آهن تقسیم می‌شوند. سنگ‌آهن دانه‌بندی‌شده درواقع فرآوری سنگ‌آهن به صورت خشک و بدون آب است.

 در این روش نیاز است که از سنگ‌آهن با عیار حدودی 50 درصد استفاده شود که در ادامه سنگ‌ها خرد شده و با استفاده از روش جداسازی مغناطیسی، سنگ‌های با عیار بالاتر جدا می‌شوند. این گروه محصول فرآوری شده، سنگ‌آهن دانه‌بندی‌شده، به علت نداشتن عیار بالا و کیفیت موردنظر قابل استفاده در احیای مستقیم نیست اما در کوره‌های بلند ذوب کاربرد دارد.

در گروه دوم، کنسانتره سنگ‌آهن، کارخانه ها در واقع با استفاده از روش‌هایی در یک مدار 4 مرحله‌ای، عیار آهن را افزایش داده و به اصلاح کنسانتره سنگ‌آهن تولید می‌کنند که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

بیشتر بخوانید: ورق گالوانیزه چیست و چه کاربردی دارد؟ تشخیص، ابعاد و انواع

مراحل تولید کنسانتره آهن

همان‌طور پیش‌تر به آن اشاره شد، بخش فرآوری سنگ‌آهن شامل چهار مرحله است که با کمک سایر واحدها چون تأسیسات، تأمین آب، حمل ونقل و غیره انجام می‌پذیرد.

مرحله نخست: خردکردن

این مرحله با ورود سنگ‌های استخراج شده از معدن به کارخانه جهت سنگ‌شکنی آغاز می‌شود. بدین صورت که ابتدا سنگ‌ها به قطعات ریز و ریزتر بین 20 و 25 تا 100 سانتی‌متر و حتی کوچک‌تر از 20 و 25 سانتی‌متر نیز شکسته می‌شوند. به‌منظور مشخص و ثابت بودن اندازه این سنگ‌ها، در ابتدای سنگ‌شکن، سرند ثابت گریزلی قرار داده شده که سوراخ‌های آن معادل اندازه خروجی سنگ‌ها است.

در این مرحله نیاز است سنگ‌ها در دو مرحله خرد شوند. این خرد شدن بیشتر به صورت خشک توسط سنگ‌شکن مخروطی انجام می‌شود که در آن ابعاد تا اندازه 30 میلی‌متر کوچک شده و توسط سیستم نوار نقاله یا شنی  انتقال داده شده وارد مرحله بعد می‌شوند.

بیشتر بخوانید: میلگرد حرارتی چیست و تفاوت آن با میلگرد معمولی چیست؟

مرحله دوم: آسیاب کردن

این مرحله به شکل تَر انجام می‌شود. بدین صورت که سنگ‌های خرد شده به وسیله آسیاب و فشار غلتکی آن تا اندازه 1 تا 0.5میلی‌متر ریز می‌شوند. سپس پس از آن وارد آسیاب‌های گلوله‌ای شده که بیشتر خرد و در آب شناور شوند. بعد از آن پمپ‌ها یک ترکیب از دوغاب (اسلاری) درست می‌کنند و مواد وارد مرحله بعدی می‌شوند. این خرد شدن به وسیله هیدرو سیکلون‌ها کنترل و هدایت می‌شود.

مرحله سوم: بالابردن عیار

در این مرحله بالابردن عیار مواد بدین‌گونه انجام می‌شود که مواد با خاصیت و عیار بالاتر با استفاده از جداکننده‌های مغناطیسی از دیگر مواد جدا می‌شوند. در طول مسیر حرکت مواد، از روی این جداکننده‌های مغناطیسی قوی، کانی‌های آهن‌دار به تیغه آن می‌چسبند.

سپس این مواد جداشده با عیار بالا از روی تیغه جمع شده و مابقی از ته ریز خارج می‌شوند. این جداکننده‌ها دارای شدت (پایین، متوسط، بالا) و گرادیان‌های متفاوت و قابل تنظیمی هستند که اساساً بر مبنی محصول خروجی تنظیم می‌شوند.

برای مثال اگر عناصری مانند گوگرد و فسفر در ترکیب موجود باشد، نیاز است از روشی غیر از جداکننده‌های مغناطیسی، چون روش فلوتاسیون برای جداسازی عناصر اضافی استفاده شود.

بیشتر بخوانید: آهن اسفنجی چیست و چگونه تولید می‌شود؟

مرحله چهارم: آبگیری

مرحله آبگیری که به اصلاح به آن جداکردن آب از کنسانتره نیز می‌گویند، مرحله آخر از کنسانتره است که این کار با استفاده از فیلترهایی برای خشک کردن آب اضافی انجام می‌شود. اینگونه که پس از آبگیری، کنسانتره با عیار بالا و رطوبت بین صفر تا ده درصدی به دست آمده، به انبار انتقال داده شده و در آنجا دپو می‌شود.

مواد مازاد به دست آمده طی این فرایند را نیز برای خشک‌کردن به تینکر می‌برند. در تینکر، مواد سنگین و ته‌نشین شده به همراه آب از بالای تینکر سرریز می‌شوند و پس از آن مواد جامد (برای افزایش سرعت ته‌نشینی از فلوکولانت استفاده می‌کنند) توسط بازویی در کف تیکر به سمت مرکز و بعد از آن با استفاده از پمپ به سد مواد زاید منتقل می‌شود.

سخن آخر

به‌طورکلی کنسانتره آهن یک محصول فرآوری شده بارزش و بسیار مفید است که از انواع سنگ مگنتیت و هماتیت استخراج می‌شود. سعی شد در این مقاله به یکی دیگر از محصولات پرکاربرد صنعت فولاد و ذوب‌آهن پرداخته شود تا اهمیت این موضوع و همچنین کاهش آلودگی محیط زیستی طی این پروسه به خوبی نشان داده شود.