با توجه به روند رو به رشد سرمایه‌گذاری برای احداث واحدهای فولادسازی و نیز احیای مستقیم در چند سال اخیر در ایران و نبود سرمایه‌گذاری متناسب برای تامین سنگ‌آهن کنسانتره و گندله به عنوان مواد اولیه این واحدها، تأمین گندله آنها نیازمند بررسی و تامل جدی است.
بررسی فنی و اقتصادی روش‌های تولید گندله در ایران می‌تواند چشم‌انداز مورد نظر در این صنعت را ترسیم کند در این زمینه با توجه به واحدهای گندله‌سازی مختلف در مجتمع‌های فولادی کشور و سایر روش‌های تولید در دنیا می‌توان روش‌های تولید گندله به لحاظ عوامل مختلف را در ایران و جهان مورد بررسی و ارزیابی قرار داد. در مقاله‌ای که از سوی سیدتقی نعیمی نگارش شده است، روش‌های مختلف تولید صنعتی گندله در ایران و جهان بررسی شده است. در گذشته دور تا سال‌های ۱۸۸۰م تولیدکننده‌های آهن و فولاد پی برده بودند که «بار کوره بلند» باید از نظر فیزیکی و شیمیایی و همچنین دانه‌بندی از ویژگی‌های خاصی برخوردار باشد تا مصرف ویژه انرژی (مقدار انرژی مصرفی برای تولید یک تن چدن) کاهش یافته و بازدهی تولید افزایش یابد. متخصصان متالورژی دریافته بودند که وجود ذرات ریز در «بار کوره بلند» موجب خفگی کوره می‌شود. متخصصان فنلاندی در سال ۱۸۹۹م نرمه‌های سنگ‌آهن را پس از مخلوط کردن با آب به صورت خشته یا ندوله در می‌آوردند. بعد از خشک شدن در فضای باز خشت یا ندول را همراه مواد آهن‌دار دیگر وارد کوره بلند می‌کردند که کاهش خفگی کوره را به دنبال داشت.
تکنیک‌های کلوخه کردن
در سال ۱۸۹۰م از تکنیک کلوخه کردن(زینتر) کانی‌ها استفاده شد. در سال‌های ۱۹۰۳ تا ۱۹۰۶م در مکزیک به وسیله ۲ نفر «دوایت ـ لوید» سیستم مداوم کلوخه کردن مس به صورت اولیه ابداع شد. در سال ۱۹۰۸م بهره‌برداری از نخستین دستگاه کلوخه‌سازی مداوم در مقیاس صنعتی برای تولید کلوخه (زینتر) از کانی‌های غیرآهنی و استفاده از این تکنیک متداول شد. نخستین ماشین تسمه‌ای (زنجیری) برای تولید زینتر (کلوخه) ازسنگ‌آهن در سال ۱۹۱۱م درامریکا شروع به تولیدکرد. با مصرف کلوخه در کوره بلند قسمت عمده مشکلات قبلی برطرف شده و با توجه به اینکه در مرحله پخت کلوخه در عمل بعضی از فعل و انفعالاتی (مانند تجزیه کربنات‌ها) که قبلاً در کوره بلند انجام می‌شد درمرحله پخت کلوخه خارج از کوره بلند، مواد آهن‌دار به انواع اکسید تبدیل می‌شوند. تبدیل کربنات‌ها به اکسید، گرماگیر بوده و با مصرف کلوخه در کوره بلند مصرف ویژه انرژی به ازای هر تن تولید چدن به علت کاربردی کردن نتایج تحقیقات مستمر، بسیار کاهش یافت.
عیار مواد آهن دار افزایش یابد
به مرور محققان دریافتند برای کاهش بیشتر انرژی مصرفی به ازای هرتن آهن خام مذاب در کوره بلند، عیار آهن مواد آهن‌داری را که وارد کوره بلند می‌شوند باید افزایش دهند. در جنگ جهانی دوم که سنگ‌آهن غنی معادن امریکا تمام شده بود، به علت جنگ واردات سنگ‌آهن مرغوب به امریکا برای تولید فولاد آسان نبود. در منطقه مرزی امریکا با کانادا معادنی از سنگ‌آهن وجود داشت که دانه‌بندی آنها بسیار ریز بود و به همین دلیل امکان استفاده از آنها در کوره بلند نبود. دولت امریکا در ارتباط با کاربرد این نوع سنگ‌آهن در کوره بلند هزینه تحقیقاتی زیادی متحمل شد به این ترتیب امریکا نخستین کشوری بود که با مخلوط کردن پودر سنگ‌آهن، آب و بنتونیت گندله‌هایی با قطر ۱۰ تا ۳۰ میلیمتر، از نرمه‌های سنگ‌آهن تولید کرده و در کوره بلند مصرف کرد. بعد از جنگ جهانی دوم فناوری تولید گندله برای مصرف در کوره بلند به علت فناوری تغلیظ سنگ‌آهن پیشرفت کرد. از دهه ۱۹۶۰ میلادی که احیای اکسید آهن با استفاده از انرژی گاز در خارج از کوره بلند (احیای مستقیم) در جهان گسترش یافت نیاز به مواد آهن‌دار با عیار بسیار بالا برای کاهش مصرف انرژی برق به ازای تن تولید فولاد از آهن اسفنجی مورد نیاز بود. امروزه تولیدکنندگان آهن خام مذاب در دنیا کوشش می‌کنند تا جایی که مقدور باشد درصد دانه‌بندی سنگ‌آهنی که وارد کوره‌های بلند می‌کنند با عیار بالای ۶۳ درصد باشد. در عمل نیز به طور میانگین حدود ۱۰درصد بار کوره‌های بلند دنیا در سال ۲۰۱۴م را سنگ‌آهن دانه‌بندی‌شده (با عیار آهنی حدود ۶۳درصد) و بقیه را مخلوطی ازگندله و زینتر تشکیل داده است.
اهداف تولید گندله
ـ افزایش عیار آهن کنسانتره به حدود ۷۰ درصد برای احیای مستقیم و حدود۶۷ درصد برای کوره بلند و تبدیل این کنسانتره به گندله (خرد کردن مواد آهن دار تا حدود ۵۰ میکرون و افزودن درصدی از مواد چسبنده به مواد آهن‌دار خرد شده) کاهش انرژی و هزینه حمل‌ونقل به‌ویژه در حمل مواد آهن‌دار از برزیل و استرالیا به چین، ژاپن، اروپا و موارد مشابه، با توجه به عیار بالای آهن و سادگی بارگیری و حمل‌ونقل گندله پخته شده.
ـ کاهش آلودگی محیط‌زیست در اثر استفاده بیشتر از گندله در فرآیند تولید فولاد
ـ کاهش میزان سرباره تولیدی به ازای هر تن تولید آهن خام مذاب در کوره بلند یا ذوب‌آهن اسفنجی در کوره قوس الکتریکی
ـ افزایش کارآیی کوره بلند و روش‌های مختلف احیای اکسیدآهن با گاز و ذوب آنها در کوره‌های قوس الکتریکی
ـ نگهداری و انبارداری آسان گندله سنگ‌آهن در فضای آزاد به مدت طولانی بدون تغییرخواص و کیفیت آن
ظرفیت جهانی تولید گندله انواع ترکیبات آهن‌دار در دنیا در سال ۲۰۰۷م حدود ۵۰۰ میلیون تن و تولید گندله از سنگ‌آهن در همین سال حدود ۳۲۵ میلیون تن گزارش شده است. تولید گندله اکسید آهن دنیا در سال ۲۰۱۴م حدود ۴۲۰ میلیون تن برآورد می‌شود. گندله مصرفی برای تولید آهن اسفنجی دنیا در سال ۲۰۱۴م حدود ۱۰۵ میلیون تن برآورد می‌شود، به عبارتی حدود۳۱۵میلیون تن گندله در کوره‌های بلند دنیا در سال ۲۰۱۴م مصرف شده است. مصرف انرژی به ازای هر تن تولید آهن خام مذاب معادل ارزش حرارتی حدود یک تن کک متالورژیکی و میزان سرباره تولیدی به ازای هر تن تولید خام مذاب حدود یک تن بود. در عمل کارآیی کوره بلند برای تولید آهن خام مذاب بسیار کم گزارش شده است.قبل از سال ۱۹۱۴م در عمل در دنیا پس از استخراج سنگ‌آهن و دانه‌بندی آنها برحسب نوع سنگ‌آهن استخراج شده به صورت میانگین با دانه بندی ۱۰ تا۳۰ میلیمتر به کوره بلند منتقل می‌شد و با توجه به عیار آهن سنگ‌های استخراج شده میزان سرباره تولیدی به ازای هر تن تولید آهن خام حدود وزن آهن خام مذاب بود. مصرف مواد آهن‌دار با عیار بیشتر در کوره بلند علاوه بر کاهش مصرف ویژه حامل‌های انرژی به ازای هر تن تولید آهن خام مذاب سبب کاهش سرباره تولیدی و افزایش بازدهی در کوره بلند شده است. برای افزایش هرچه بیشتر عیار آهن در کنسانتره به اجبار مواد آهن‌دار استخراج شده از معادن را برای جدایش بهینه برای افزایش عیارآهن باید زیر ۱۰۰ میکرون مواد آهن‌دار معدنی را خردایش کرد.خردایش بهینه مواد آهن‌دار معادن مختلف متفاوت است که با انجام آزمایش‌های لازم به‌طور تجربی مشخص می‌شود.مصرف کنسانتره با عیار بالای آهن که دانه‌بندی آن زیر ۱۰۰ میکرون باشد را نمی‌توان در کوره بلند، در احیای مستقیم، برای تولید آهن اسفنجی یا برای تولید زینتر استفاده کرد.
* سیدتقی نعیمی
کارشناس رسمی صنایع فلزی ایران
گسترش صمت