فرآوری گندله سازی

سنگ آهن ماده اولیه مهمی در دنیای امروزه است.ماده ی پایه در صنعت فولاد که از بعضی مواد اولیه گرفته تا برخی لوازم، وابسته به وجود آن هستند.به لطف سنگ آهن ، فولاد بخش اصلی اکثر لوازم اطراف ما را تشکیل میدهد.

تولید فولاد از سنگ آهن با روش گندله سازی با توجه به مزایای بسیاری که شامل میشود یک گزینه جذاب در بازار است.

در ادامه نگاهی به این فرآیند می اندازیم…

آماده سازی سنگ آهن برای گندله سازی

سنگ آهن قبل از گندله شدن باید مراحل پردازش طولانی را طی کند،مجموعه ای از مراحل که اغلب برای بهره برداری و تمرکز بر روی  سنگ های معدنی کم ارزش استفاده میشوند.

این فرآیند بسته به منبع استخراج سنگ معدن ممکن است متفاوت باشند، اما به طور معمول این مراحل شامل خرد کردن و کوبیدنِ سنگ آهن برای کاهش اندازه ی آن میشوند. سپس از تکنیک های جداسازی مانند جداسازی مغناطیسی یا شناور سازی مواد اضافی برای تفکیک مواد زائد از آهن استفاده میکنیم.

این عملیات برای تبدیل سنگ آهن خام به پودری غلیظ و مناسب برای گندله اجرا می شود.

علاوه بر سنگ آهن معدنی ، منابع دیگر آهن مانند گرد وغبار ناشی از دودکش و کوره های انفجار جمع آوری شده نیز تبدیل به گندله میشوند تا از هدر رفت جلوگیری شود.

روند گندله سازی

تولید گندله های سنگ آهن از مراحل اولیه تا رسیدن به محصول نهایی می تواند براساس عوامل مختلفی دچار تغییر شود.لذا با توجه به این موارد در نظر داشته باشید که فرایندی که در اینجا شرح داده شده است رویکردی کلی است که گزینه های مختلف را در نظر میگیرد.

در کل ، گندله سازی سنگ آهن شامل سه مرحله اصلی میشود:

۱) مخلوط کردن/نو ترکیبی

مرحله مخلوط کردن باعث ایجاد ترکیبی میشود که به یکنواختی گندله سنگ نهایی بسیار کمک میکند.

به منظور کنار هم نگه داشتن خرده سنگ های موجود در ترکیب یک گندله سنگ ،به یک فاکتور نیاز داریم که مانند چسب این تکه ها را کنار هم نگه دارد. انتخاب این ماده بسته به اهداف منحصر به فرد پروژه می تواند متغیر باشد ، اما خاک رُس بنتونیت یک انتخاب متداول است ،همچنین مواد افزودنی دیگری نیز ممکن است برای بهبود عملکرد در کوره حرارتی همراه با مواد اولیه باشند.

مرحله مخلوط کردن سنگ آهن ، چسباندن و اضافه کردن هرگونه مواد افزودنی را به طور کامل شامل میشود تا با کمک این مواد اولیه گندله  یکنواخت تهیه شود.

۲) گندله سازی

مواد موجود در میکسر بطور مداوم به همراه مایع چسبنده به درون دستگاه گندله ساز منتقل میشوند. مایع چسبنده باعث چسبندگی ذرات می شود؛ برای مثال زمانی که ذرات در دستگاه شروع به چرخیدن میکنند جذبندگی بیشتری را بین مواد مختلف پدید می آورد  که این پدیده با عنوان “یک پارچگی” شناخته می شود.

گندله ها باید استاندارد های زیادی را شامل باشند که بسیاری از آنها را می توان در طی فرآیند گندله سازی کسب کرد. این موارد ممکن است شامل استفاده از مواد افزودنی برای تنظیم آرایش شیمیایی یا خاصیت متالورژیکی گلوله ها ، یا تنظیم فاکتورهایی در این فرآیند که برای کنترل خصوصیات مادی گندله مانند استحکام در برابر خرد شدن یا توزیع مناسب اندازه ذرات باشند.

پس از رسیدن گلوله ها به اندازه دلخواه، آنها از دستگاه گندله ساز خارج شده و به مرحله بعدی منتقل می شوند (اکثر مواقع یک مرحله غربالگری لازم است). در این مرحله،گندله ها را با عنوان “گندله های سبز” میشناسند.

ضایعات درجه یک

سالانه انواع مختلفی از وسایل آهنی یا وسایلی که در قسمتی از آن‌ها فلز آهن به کار برده شده، توسط مردم و صنایع مصرف می‌شود. پس از مدتی این ابزار فرسوده یا خراب شده و به ناچار با تجهیزات جدیدتر جایگزین می‌گردند. اما سوال اینجاست که این قطعات آهنی دور ریز چه سرنوشتی خواهند داشت؟ مقصود از ضایعات درجه یک، کدام نوع است؟

قطعات مورد بحث ما که به انواع ضایعات آهن نیز موسوم هستند، در صورت دفع یا دفن شدن در طبیعت مشکلات زیست محیطی و اکولوژیکی جدی به همراه خواهند آورد. بنابراین تنها راهکار منطقی و صحیح برای مدیریت این حجم از زباله‌ی فلزی در کشور، بازیافت یا فراوری مجدد قراضه‌ها خواهد بود. در این متن ضمن معرفی یک تقسیم بندی مختصر برای انواع ضایعات آهن، با خصوصیات و کاربردهای آن‌ها بیشتر آشنا می‌شوید.

 

 

 

ضایعات آهن چگونه به وجود می‌آیند؟

در پاسخ به این سوال که این قطعات دور ریز چگونه حاصل می‌شوند، به موارد متعددی می‌توان اشاره کرد. برای مثال، در کارخانجات و صنایع وابسته به فلز آهن که متریال و محصولات فلزی یا آلیاژها را تولید می‌کنند، تمام مواد خروجی فراورده‌های مفید نیست. بلکه قسمتی از تولیدات در نهایت کیفیت لازم برای ادامه‌ی فرایند را نداشته و به عنوان ضایعات دور ریز معرفی می‌شوند. با تمهیدات خاص هر کارخانه یا کوره‌ی تولید کننده، در نهایت این قطعات به واحدهای جمع آوری قراضه های فلزات تحویل داده می‌شوند.

از طرفی زمانی که عمر مفید برخی وسایل که در آن‌ها از قطعات آهنی استفاده شده است، به پایان برسد، به عنوان قطعات دور ریز تحویل برخی مراکز شده و قطعات آهن آن جداسازی می‌شود. قطعات آهنی بلااستفاده در واقع همان انواع ضایعات آهن هستند که مراکز خرید و فروش ضایعات مشتری آن هستند. نکته‌ی اصلی اینجاست که تمامی این قراضه‌ها با وجود این که قراضه‌ی آهن نامیده می‌شوند، یکسان نبوده و از لحاظ ترکیب شیمیایی، خصوصیات و در نتیجه قیمت متفاوت خواهند بود. برای مثال ضایعات درجه یک آهنی قیمت بالاتری نسبت به دیگر انواع قراضه داراست.

از این قطعات معمولا برای تولید فولاد و شمش‌های فولادی استفاده می‌کنند. بدین منظور می‌بایست قطعات قراضه را به کوره‌های مخصوص با دمای بسیار بالا وارد کرده و ذوب نمایند. البته بدین منظور از کوره‌ها و فرایندهای مختلفی استفاده می‌شود که شرح آن‌ها در مقاله‌های دیگر این وب سایت، آورده شده است. اما به طور کلی در طی همگی این روش‌ها، قراضه‌ها را با وارد کردن به کوره ذوب و افزودن عناصری به آن‌ها تغییر می‌دهند تا مقاومتشان افزایش یافته و به عبارتی فراوری شوند.

 

 

سنگ آهن چیست؟

در صنایع مختلف امروزی از انواع فلزات استفاده می‌شود. اما بدون شک یکی از مهم‌ترین اقسام فلزات مورد استفاده، آهن است. سنگ آهن را از معادن شناسایی شده استخراج کرده و پس از فرآوری و خالص سازی، برای تولید انواع سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. صنایع و تمدن‌های پیشرفته‌ی امروزی تا حدود زیادی به سازه‌های فولادی و چدن حاصل از این سنگ نیازمندند. در این مقاله ما برایتان شرح می‌دهیم که سنگ آهن اساسا چیست و بشر چگونه از آن بهره‌مند می‌شوند. هم چنین در نهایت متوجه خواهید شد که چرا استفاده از ضایعات آهن برای تولید فولاد، بر بکارگیری سنگ های معدنی اولویت دارد.

 

سنگ آهن چیست؟

سنگ آهن (Iron ore) نوعی سنگ معدنی حاوی رگه‌هایی از آهن (Fe) است که برای مورد استفاده قرار گرفتن، باید خالص سازی شود. برای خالص کردن این سنگ، باید فرایند ذوب و احیا در کوره‌ها به شکل متداول امروزی، انجام شود. این سنگ از فراوان‌ترین سنگ‌های فلزات در زمین است، بصورتی که می‌توان گفت حدود 5 درصد از کل پوسته‌ی زمین را اکسید آهن تشکیل داده است.

ترکیبات موجود در سنگ آهن

دو کانی رایج در ترکیب سنگ آهن با نام‌های هماتیت و مگنتیت مشخص می‌شوند. هماتیت، نوعی کانی با فرمول شیمیایی Fe₂O₃ و نام‌های معادل حدید و شادنه است. این کانی حاوی حدود 70 درصد (Fe) و 30 درصد اکسیژن است. از این کانی در رنگ سازی و تولید ضد زنگ‌ها استفاده می‌کنند.

کانی دیگر با نام مگنتیت، برگرفته از واژه‌ی یونانی به معنای آهنربا است. فرمول شیمیایی کانی مگنتیت به صورت Fe₃O₄ بوده و حاوی 72 درصد Fe است. البته انواع دیگری از سنگ آهن وجود دارند که با نام کانی‌های سازنده‌ی آن‌ها، زئولیت، لیمونیت، سیدریت، گرینالیت، مارکالیت و... مشخص می‌شوند. قدم اول در بدست آوردن منابع خام سنگ آهن، شناسایی معادن غنی از این سنگ است که توسط مهندسان و کارشناسان حرفه‌ای معدن صورت می‌گیرد.

پس از شناسایی معادن بالقوه، سنگ آهن را استخراج و برای جدا کردن ناخالصی‌ها و بدست آوردن فلز خالص آماده می‌کنند. آهنی که خالص شده به صورت پودری تیره رنگ حاصل می‌شود که در برابر اکسایش و ضربه بسیار آسیب پذیر است. در حقیقت برای اینکه جهت استفاده در سازه‌های فلزی مستحکم در صنایع مختلف مانند ساختمان سازی مناسب شود، ابتدا می‌بایست با عناصر دیگر ترکیب شود. به ترکیب آهن با عناصر دیگر که عموما کربن، نیکل و کروم هستند، آلیاژ می‌گویند.

کشور چین بزرگترین وارد کننده و مصرف کننده‌ی این سنگ در بین بقیه‌ی کشورهاست. کشورهای استرالیا و برزیل نیز بزرگترین تولید کنندگان آن در کل جهان به شمار می‌روند.

[caption id="attachment_1557" align="aligncenter" width="1080"] تصویر 1- نمونه‌ای از سنگ آهن استخراج شده از معادن آهن[/caption]

فرایند خالص سازی

همانطور که گفتیم، سنگ آهنی که از معادن به دست می‌آید، عیار پایینی داشته و باید خالص شود. پس از استخراج سنگ آهن، ابتدا طی چندین مرحله آن را آماده‌ی فراوری و وارد سازی به کوره می‌کنند. این مراحل شامل خرد کردن، آسیاب کردن، سرند کردن و سپس شست‌وشو هستند. در نهایت با استفاده از روش فلوتاسیون یا بهره‌گیری از جدا کننده‌های مغناطیسی عیار آن را تا حدود 65-60 درصد بالاتر می‌برند.

سپس سنگ‌های حاصل را به ابعاد 6 تا 25 میلیمتری در میاورند تا برای بارگزاری در کوره مناسب شود. در کوره‌هایی با نام کوره‌های وزشی، سنگ آهن تغلیظ شده را همراه با سنگ آهک و زغال کک در معرض گرما‌ی فراوان قرار می‌دهند. در ادامه، فلز مورد نظر بر اثر حرارت و جریان گازهای حاصل از سوخت کک، ذوب می‌شود. آهن مذاب و تفاله‌ی حاصل از ناخالصی‌های سنگ آن، به مرور از کوره تخلیه می‌شود.

در این سیستم، کوره بطور مداوم از قطعات جدید سنگ فلز شارژ شده و آهن مذاب از آن به وجود می‌آید. محصول فراوری در این کوره، چدن است که در برخی صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما اکثر سازه‌های فلزی و صنایع وابسته به فراوری فلزات، نیاز به فرمی بسیار مقاوم به نام فولاد دارند. به همین دلیل، چدن را مجددا فراوری کرده و از آن فولاد مورد نیاز را به دست می‌آورند.

دمای کوره به 1925 درجه‌ی سانتیگراد نیز می‌رسد و خروجی کوره آهن مذاب همراه با گازهای مونوکسید کربن است. واکنش درون این کوره‌ها به احیای مستقیم نیز معروف است. منظور، واکنشی است که طی آن سنگ آهن اولیه توسط مواد احیا کننده‌ی جامد یا گازی، احیا می‌شود. در نهایت، محصول حاصل از این واکنش، بسته به درصد کربن موجود در آن، چدن یا فولاد نامیده می‌شود.

[caption id="attachment_1558" align="aligncenter" width="1080"] تصویر 2- استفاده از سنگ آهن برای خالص سازی و ساخت فراورده‌های آهنی[/caption]

مصرف سنگ آهن

سنگ آهن‌هایی که اکنون در بازار یافت می‌شوند، شکل‌های متفاوتی دارند. علاوه بر تفاوت فرمولاسیون شیمیایی در بین آنها، به شکل‌های فیزیکی مختلف از جمله دانه بندی شده، کنسانتره و گندله نیز دیده می‌شوند. از این سنگ‌ها برای ساخت سازه‌های فلزی مختلف از جنس چدن و فولاد استفاده خواهد شد. تمدن‌های امروز و پیشین همگی از این فلز بیشترین استفاده را نسبت به دیگر انواع فلزات می‌کرده‌اند.

استحکام قابل توجه، فراوانی منابع و معادن اولیه، سهولت در فراوری و ذوب و قیمت مناسب از دلایل عمده‌ی رواج استفاده از سنگ آهن است.  با این حساب، از فراوری این سنگ برای تولید هر آنچه نیازمند فلزات است، استفاده می‌شود. عمده ترین موارد مصرف، شامل ساخت پل‌ها، ماشین آلات، راه آهن، تجهیزات ساختمان سازی، لوازم خانگی ، و انواع تجهیزات مختلف صنعتی است.

هم چنین در صنعت خودرو سازی و ساخت ابزار و ادوات جنگی نیز از اشکال مختلف آهنی استفاده می‌شود. بر اساس اطلاعات حاصل از آمارها، حدود 98 درصد از سنگ آهنی که در کل جهان استخراج می‌شود، به منظور تولید فولاد و ساخت سازه‌های فولادی بهره برداری می‌شود.

کاربردهای متفرقه و پراکنده‌ای نیز از سنگ آهن گزارش شده است. ازجمله بکارگیری در تولید بتن و سیمان، گل حفاری، شست و شوی ذغال سنگ و برخی رنگدانه‌ها.

[caption id="attachment_1559" align="aligncenter" width="1080"] تصویر 3- کوره‌های مورد استفاده برای خالص سازی و ذوب منابع سنگی[/caption]

کاربردهای سنگ آهن

استفاده اصلی آن، تولید فلز آهن است. بیشترین مقدار آهن تولید شده هم در ساخت فلز فولاد استفاده می شود. فلز فولاد هم ساخت ابزارها و تجهیزات زیادی مثل اتومبیل ها، لوکوموتیوها، کشتی ها، تیرچه های ساختمانی، مبلمان، گیره های کاغذی، دوچرخه و هزاران وسیله کوچک و بزرگ دیگر استفاده می شود. این فلز درواقع پرمصرف ترین فلز هم در حجم مصرفی و هم در کاربرد مصرفی است.

استفاده اصلی از این سنگ یعنی همان ۹۸ درصد برای ساخت فلز فولاد و باقیمانده آن یعنی ۲ درصد دیگر برای زمینه های دیگر که در موارد زیر بیان شده، است.

سایر کاربردهای سنگ آهن

• آهن پودرشده: استفاده در ساخت انواع خاصی از فولاد ها، مگنت ها، قطعات اتومبیل و کاتالیست ها؛
• آهن رادیواکتیو ( آهن ۵۹) : استفاده در داروسازی به عنوان یک عنصر ردیاب در تحقیقات بیوشیمی و فلزکاری.
• اکسید آهن سیاه: استفاده به عنوان رنگدانه در ترکیبات پولیش، استفاده در فلزکاری، داروسازی، ساخت جوهرهای مغناطیسی و فریت ها ( هیدرواکسید آهن) در صنعت الکترونیک؛
• آهن قرمز: برای استفاده در نقاشی ها، جوهر پرینت، لوازم آرایشی ( مثل سایه چشم)، رنگ های هنری، پلاستیک ها، کود و مراحل نهایی صنعتی.

سنگ های آهن، مواد خام طبیعی برای تولید آهن ریخته گری در کوره های ذوب است. مگنتیت در صنعت نفت به عنوان یک عنصر وزن گیری خاک رس شناور استفاده می شود.

سنگ های آهن مناسب برای فلزکاری باید علاوه بر خصوصیات ویژه فیزیکی دارای ترکیب شیمیایی و معدنی خاصی باشند. حداقل آهن موجود در سنگ های خام مناسب برای بهره گیری و استفاده در تولید، مقدار ۲۵ تا ۳۰ درصد است. سنگ های مغناطیسی تیتانیوم می تواند با یک میانگین ۱۵ تا ۱۷ درصدی از آهن موجود برای استخراج تیتانیوم و وانادیوم از آنها به کاربرده شود.

حداقل آهن موجود در سنگ های مورد استفاده در کوره های ذوب در محدوده های مختلفی مشخص می شود و این محدوده ها بستگی به نوع سنگ های معدنی دارد. برای سنگ مگنتیت و هماتیت، حداقل آهن موجود باید بین ۴۵ تا ۵۰ درصد باشد. سنگ های با سطح آهن کمتر توسط فرایندهای جداسازی الکترومغناطیسی، مغناطیسی، شست و شو و برداشت غنی سازی می شوند. ویژگی های مهم فیزیکی آن عبارتند از: چگالی، سختی، بافت و بدنه.

بازیافت

فلز فولاد تولید شده از آهن صد در صد قابل بازیافت است و می توان آن را دوباره در میان مواد اولیه تولید کالاهای مصرفی و با همان کیفیت مواد خام اولیه، بارها و بارها استفاده کرد. فرایند بازیافت می تواند تا حد زیادی در مصرف مواد خام و انرژی صرفه جویی کند. هر تن از فولاد بازیافت شده در مصرف بیش از ۱۴۰۰ کیلو گرم سنگ آهن، ۷۴۰ کیلوگرم ذغال سنگ کک و ۱۲۰ کیلوگرم سنگ آهک صرفه جویی کند.

همانطور که اشاره کردیم، این سنگ مصارف گسترده‌ای در تمامی صنایع و کشورها داشته و باید در مصرف آن به خوبی دقت کرد. از آن جا که منابع موجود سنگی از این فلز با وجود فراوانی در نهایت محدود است، بهتر است تا حد ممکن برای ساخت فولاد از قراضه‌های آهنی به جای سنگ خام استفاده نمود.

 

 

منبع

تولید فولاد به روش احیا

تولید فولاد یک صنعت فراگیر در همه‌ی جهان است که به دلیل کاربرد گسترده در اکثر صنایع حساس و مهم، خود نیز صنعت مهم و حیاتی به شمار می‌آید. اینکه یک کشور خود به ساخت فولاد بپردازد یا آن را از کشورهای دیگر تهیه کند، فرق زیادی در سرنوشت اقتصاد کشور خواهد داشت. خود کفایی و پویا بودن صنعت ساخت فولاد، موفقیت و پویایی صنایع وابسته را نیز در بر خواهد داشت. در این متن ما شما را در مورد روش‌های رایج در تولید فولاد به ویژه تهیه‌ی فولاد از روش احیا راهنمایی خواهیم کرد.

 

روش‌های تولید فولاد

صنعت فولاد سازی را می‌توان به جرات یک صنعت مادر برای بسیاری صنایع وابسته و مصرف کننده دانست. اقتصاد و رفاه صنایع و مردم با تولید فولاد گره خورده و بی شک خود کفایی یک کشور در این زمینه، به شکوفایی سایر عرصه‌ها نیز کمک خواهد کرد. در بین کشورهای مختلف، سرانه‌ی مصرف فولاد در زمینه‌های مختلف، میزان صنعتی و پیشرفته بودن آن کشورها را نشان می‌دهد.

اولین کارخانه‌ی ایران برای ساخت فولاد،  در اواخر سال 1350 تحت عنوان کارخانه‌ی ذوب آهن اصفهان تاسیس شد. این کارخانه، حدود 550 هزار تن در سال ظرفیت داشته و به دنبال بهبود وضع اقتصادی کشور و بالا رفتن تقاضای کارخانجات دیگر برای تامین فولاد، بنا گردید.

به طور کلی، روش‌های اصلی در تولید فولاد را به دو دسته می‌توان طبقه بندی نمود:

1- روش‌های بر پایه‌ی سنگ معدن:

در این روش‌ها، نیاز به استخراج و در اختیار داشتن سنگ آهن خام (اکسید آهن) یا Iron ore وجود دارد که از طریق معادن سنگ آهن بدست می‌آید. اکسید آهن را طی واکنش‌های مخصوصی در کوره خالص کرده و برای بدست آوردن آهن با عیار بالا، آن را احیا می‌کنند. پس از واکنش احیای سنگ آهن، نمونه‌ی غیر مقاومی از آهن به دست می‌آید که در برابر اکسید شدن و ضربه خوردن کاملا آسیب پذیر است. بنابراین برای تبدیل آن به فولاد مستحکم مورد نیاز در صنایع، کربن و تعدادی عنصر دیگر بر ترکیب آن اضافه کرده و فولاد را تولید می‌کنند.

2- روش‌های برپایه‌ی قراضه و ضایعات آهن:

در این روش، با استفاده از ذوب قطعات قراضه‌ی آهن و فولاد در کوره، ناخالصی‌ها را حذف کرده و مجددا از مواد مذاب، فولاد می‌سازند.

 

تصویر 1- روش های تولید فولاد

آهن گالوانیزه و ضایعات گالوانیزه چیست؟

آهن و فولاد، دو فلز بسیار پر کاربرد در وسایل و ابزار متداول در زندگی انسان هاست. تمامی قسمت‌های تکنولوژی، صنایع، ابزار و تجهیزات ساختمان‌ها و بسیاری اجزای دیگر در زندگی ما وابسته به آنها است. اما خطر خوردگی و اکسایش این مواد فلزی را تهدید و آسیب پذیر کرده است. از این رو بشر به فکر ابداع راه‌های مختلفی برای محافظت از این محصولات افتاده است. نتیجه‌ی تحقیقات و تلاش‌ها به ساخت نوعی آهن روکش‌دار موسوم به آهن گالوانیزه انجامیده است. با ما همراه باشید تا خصوصیات این ماده و ضایعات گالوانیزه را برای شما شرح دهیم. ضایعات گالوانیزه را در بین ضایعات آهن در مراکز جمع‌آوری و خرید قراضه‌ها، انبار و آماده‌ی فراوری می‌کنند.

 

آهن گالوانیزه چیست؟

به یک ورقه‌ی آهنی یا فولادی که با روکشی از جنس روی پوشانده شده باشد، گالوانیزه می‌گویند. فایده‌ی استفاده از این روکش، محافظت لایه‌های زیرین و جلوگیری از زنگ زدگی آن است. بصورتی که حتی اگر پوشش آن بعد از مدتی به هردلیلی از بین برود، لایه‌ی زیری زنگ نمی‌زند. بنابراین پوششی مناسب برای لوله‌های آب و مانند آن هستند.

برای تولید گالوانیزه، ورقه‌های نازکی از جنس آهن را در مخزنی حاوی روی مذاب فرو می‌برند تا سطح آن را بپوشاند. سپس آن را بیرون می‌آورند و آهن گالوانیزه  یا آهن سفید تشکیل می‌شود. ویژگی حائز اهمیت در این محصول، حفظ ساختار ماده در برابر افساد و به بیان بهتر زنگ زدن است که در طول مدت کوتاهی فلز را شکننده و آسیب پذیر خواهد کرد.

به عملیات تولید ورق‌های گالوانیزه، گالوانیزاسیون یا آبکاری گالوانیزه سرد و گرم گفته می‌شود. این نام، دو روش کلی برای تولید این محصول را توضیح می‌دهد. در روش آبکاری گالوانیزه‌ی گرم، قطعه‌ی آهنی و فولادی مورد نظر را وارد مخزنی حاوی روی مذاب می‌کنند. دمای این مایع، تا 460 درجه‌ی سانتی گراد نیز می‌رسد. این روکش روی، با اکسیژن و کربن واکنش داده و یک لایه‌ی بسیار مقاوم را ایجاد می‌کند.

در آبکاری گالوانیزه‌ی سرد، باید روی را به صورت نمک، در درون یک محلول اسیدی یا آبی حل کنند. سپس محلول حاصل را به قطعه‌ی آهنی یا فلزی مورد نظر اسپری می‌کنند.

ضخامت لایه‌ی روی، بر روی قطعه آهنی یا فولادی در آبکاری گرم حدود 4 تا 5 برابر روش دیگر است. بنابراین قطعاتی که با آبکاری گرم ساخته می‌شوند، بیشتر برای بکارگیری در محیط‌های باز و خارج ساختمانی مفید هستند. زیرا مقاومت این محصولات در برابر خوردگی بسیار بیشتر است.

 

 

تصویر1- گالوانیزاسیون یا عملیات تولید آهن گالوانیزه چیست؟

 

استفاده از کوره‌های القایی بدون هسته در بازیافت ضایعات فلزی

ضایعات و زباله‌ها، از ابتدای زندگی بشر، جزء جدا نشدنی زندگی‌ها بوده‌اند و سالانه خیل عظیمی از این ضایعات در سراسر جهان تولید و به زباله‌دانی‌ها سپرده می‌شوند. این مساله آلودگی کره‌ی زمین و منابع طبیعی را بیش از پیش در معرض خطر قرار می‌دهد. علاوه بر آن، میزان منابع و معادنی که برای این ساخت مواد مصرف می‌شوند، محدود بوده و نیازمند دقت در تولید زباله‌ها و ضایعات فلزی است. مساله‌ای که امروزه برای رفع این مشکلات مطرح شده و بسیاری از جوامع جهانی به خوبی از آن استقبال کرده‌اند، بحث بازیافت زباله‌ها و ضایعات فلزی است. در این مطلب به چگونگی بازیافت ضایعات  توسط کوره‌های القایی بدون هسته خواهیم پرداخت.

معرفی کوره‌های القایی بدون هسته

این کوره‌ها از انواع کوره‌های مختلفی هستند که برای ذوب و استفاده‌ی مجدد از ضایعات فلزی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. وجود ویژگی‌های خاصی در این نوع کوره‌ها، استفاده‌ی گسترده‌تر از آن‌ها را نسبت به دیگر انواع موجود، توجیه می‌کند.

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد در این کوره‌ها، حرکت حمام فلزی نامیده می‌شود، بدین معنا که مواد مذاب در درون کوره حرکت‌های حلقوی خاصی را تحت اثر میدان مغناطیسی موجود، خواهند داشت. این حرکت، در اساس به قدرت کوره و فرکانس عملیاتی آن بستگی دارد.

اما چرا این ویژگی برای بازیافت ضایعات به نحو مطلوب اهمیت دارد؟ زیرا حرکت حمام سبب می‌شود تا گدازه‌های درون کوره، چه از نظر ترکیب و چه از نظر دمای آزاد شده، به خوبی همگن و یکنواخت شوند. این حرکت درست مانند یک همزن برقی عمل کرده و در زمانی که ضایعات فلزی اندازه‌ی ریز داشته یا از جنس‌های متفاوت هستند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

فناوری‌های جدیدتر در ساخت کوره‌های القایی بدون هسته، این امکان را فراهم آورده‌اند تا یک کوره‌ی القایی با فرکانس قابل تنظیم در دسترس باشد. تغییرات فرکانس عملکردی کوره سبب می‌شود در انتخاب قدرت گرمایش کوره و تنظیم شدت حرکت حمام آزادی عمل بیشتری داشته باشیم.

مزیت این کوره‌های جدید ورود مستقیم گرما به فلز است، در شرایطی که وجود حرکت حمام نیز از جهش قابل توجه دمایی در بخش‌های مختلف کوره جلوگیری می‌کند. با وجود قابلیت کنترل دقیق دما و فرایند ذوب، می‌توان موارد دیگری را به عنوان مزیت برای آن‌ها برشمرد. از جمله: تلفات ذوب کم، کاهش آلودگی محیط زیست و محیط کار، آنالیزهای بسیار پایدار و دقیق و راندمان انرژی بالادر بازیافت ضایعات فلزی.

حتی می‌توان از مبدل فرکانس پیشرفته در کنار کوره‌های با فرکانس متوسط استفاده کرد و تا حد زیادی با کنترل دیجیتالی این کوره‌ها، به مهندسی فرایند به نحو دلخواه در بازیافت ضایعات پرداخت.

 

چرا باید ضایعات فلزات را بازیافت کنیم؟

سالانه میزان قابل توجهی از منابع و هزینه‌های در دسترس یک کشور صرف ساخت محصولات مورد نیاز مردم و صنایع می‌شود. اگر بخواهیم همه‌ی این منابع را فقط یک بار مصرف کنیم، علاوه‌بر اختصاص هزینه‌ی زیاد، باید بگوییم شدت مصرف منابع به حدی زیاد خواهد شد که در آینده با کمبود منابع مورد نیاز و محدودیت‌های فراوانی که به دنبال دارد، روبرو می‌شویم.پس یک الزام حتمی در استفاده از سرمایه‌های ملی و تجدید ناپذیر کشور، از جمله فلزات، برنامه‌ریزی برای استفاده‌ی مجدد از آن‌هاست. چیزی که در چندین سال اخیر با نام بازیافت، دغدغه‌ی خیلی از کشورهای قرن حاضر شده است. طبیعی است که کشور ما هم از این قائده مستثنی نبوده و برنامه‌ریزی‌های خاصی برای بازیافت ضایعات فلزی و غیر فلزی در نظر گرفته است.

بازیافت و جمع‌آوری قراضه‌ های مورد نیاز برای فراوری مجدد، نیازمند تجهیزات و آگاهی‌بخشی موثر در این زمینه است. در این مقاله سعی می‌کنیم شما را تا حدودی با روندی که باید در مسیر بازیافت ضایعات فلزی در پیش گرفت، آشنا کنیم. این اطلاعات به شما کمک می‌کند تا در پیشرفت کشور خود و صرفه‌جویی در منابع مصرفی به طرز موثری سهیم باشید!

مرحله اول: جمع‌آوری ضایعات

اولین اقدام در راه بازیافت یا فراوری مجدد مواد فلزی، جمع‌آوری قراضه‌ های فلزیست. قراضه به بیان ساده به قطعات فلزی غیر قابل استفاده گفته می‌شود که قبلا برای ساخت محصولات متعدد در کارخانه‌ها به کار گرفته شده است. این مواد را می‌توان از طریق همان کارخانه‌ها، صنایع مرتبط، یا حتی خانه‌های مردم دوباره جمع‌آوری کرد.

این گردآوری در ادامه نیازمند تفکیک قراضه‌ های فلزی به انواع جنس‌های مختلف است، به این معنا که ضایعات آلومینیوم، آهن و مس باید از هم جدا شوند. همین مساله برای سایر فلزات و آلیاژهای فلزی نیز صدق می‌کند. جداسازی لازمه‌ی بازیافت هر ماده‌ای برای استفاده‌ی بهینه در مراحل بعدی است.

 

عکس 1- جمع آوری ضایعات فلزی

مصرف قراضه در ذوب نسبت به آهن اسفنجی چه مزیتی دارد؟

در مقاله‌های قبلی به چیستی آهن اسفنجی، چگونگی تولید آن و کاربردهایش پرداختیم. هم‌چنین به این مساله اشاره کردیم که استفاده از آهن اسفنجی در ذوب و تولید فولاد مزایای متعددی دارد. اما سوال اینست که با وجود مزایا چرا در برخی کشورها همچنان استفاده از قراضه‌ برای تولید فولاد رواج دارد؟ آیا مصرف قراضه و ضایعات آهنی در ذوب مزیت خاصی نسبت به آهن اسفنجی دارد؟
 

تمام این سوالات ذهن مخاطب را به خود درگیر خواهد کرد. با ما در این مقاله همراه باشید تا این موضوع را به طور مختصر برایتان شرح دهیم.

 

بکارگیری قراضه برای تولید فولاد

کارخانه‌های ذوب مختلف از مواد متفاوتی برای ذوب و فراوری جهت تولید فولاد استفاده می‌کنند. از جمله‌ی این مواد اولیه می‌توان سنگ آهن خام، قراضه‌های آهنی یا آهن اسفنجی را نام برد. هرکدام از آن‌ها شرایط خاص خود و کوره‌ها و فرایندهای ویژه‌ی خود را نیاز دارند.

اما آنچه بدیهی است، این است که مصرف قراضه‌ آهن و یا آهن اسفنجی بر سنگ آهن خام مزیت دارد. زیرا هم مصرف منابع اولیه‌ی محدود را کاهش می‌دهد و هم به بازیافت ضایعات و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند. به علاوه در استفاده از این دو منبع، عملیاتی که در کوره صورت می‌پذیرد از سهولت بیشتری برخوردار است.

به همین دلایل، اکثر کشورهای دنیا از این دو منبع برای تولید فولاد مورد نیاز در کارخانجات مختلف استفاده کرده‌اند. البته هر یک از کشورها با توجیهات خاص خود از یکی از این دو منبع اولیه بیشتر استفاده می‌کنند. این توجیهات کاملا به منابع موجود در کشورها، کوره‌های در دسترس و تکنولوژی موجود در دست آن‌ها بستگی دارد. بطور مثال با اینکه استفاده از آهن اسفنجی در کشور ما موجه‌تر است، اما در کشوری مانند ترکیه، استفاده از قراضه‌های آهنی بهتر به نظر می‌رسد.

[ عکس 1- استفاده از قراضه‌ها برای تولید فولاد