تكوير خام الحديد: ما هي عملية إنتاج كريات خام الحديد؟

تلعب كريات خام الحديد دورًا حيويًا في إنتاج الصلب الحديث. ومع تنامي الطلب على مدخلات صناعة الصلب عالية الجودة والموفرة للطاقة والمستدامة بيئيًا، أصبحت الكريات هي المادة الأولية المفضلة في كل من أفران الصهر وعمليات الاختزال المباشر (DRI). وعلى عكس خام الحديد الملبد أو خام الحديد المقطوع، توفر الكريات حجمًا متسقًا ومحتوى أعلى من الحديد وأداءً أفضل للأفران.

تستكشف هذه المقالة عملية إنتاج كريات خام الحديد بالكامل، والعوامل التي تؤثر على نتيجة التكوير، وكيف تعزز مواد رابطة الكريات المتقدمة جودة الحبيباتوالقوة والكفاءة العامة في العمليات الصناعية واسعة النطاق.

ما هي كريات خام الحديد؟

كريات خام الحديد

كريات خام الحديد هي عبارة عن تكتلات صغيرة مستديرة مستديرة تستخدم خام الحديد الناعم كمادة خام، ممزوجة مع المجلدات وإضافات أخرى.

استخدام كريات خام الحديد: المستخدمة للصهر في الصهر في الفرن العالي وأستاذ الاختزال المباشر (DRI).

الكريات الخضراء: الكرات المكورة التي لم يتم تجفيفها وتصلبها.

الحجم القياسي لكريات خام الحديد: 8-16 مم في القطر، تختلف حسب الاحتياجات المحددة.

لماذا تكوير خام الحديد؟

تعتمد صناعة الحديد والصلب العالمية بشكل متزايد على كريات خام الحديد. وبالمقارنة مع اللبيد التقليدي أو الخام المقطوع، توفر كريات خام الحديد جودة متسقة ومسامية محسنة وإنتاجية أعلى.

مزايا كريات خام الحديد:

1. نسبة عالية من الحديد: 65-67% Fe في كريات خام الحديد، في حين أن 53-58% Fe فقط في خام التلبيد
2. حجم وشكل موحد: قابلية أفضل للاختزال، ومسامية أفضل لتحسين كفاءة الفرن
3. تأثير بيئي أقل: تقليل تصريف الغبار من أجل إنتاج أنظف
4. زيادة نسبة استخدام المواد الخام: تحويل المسحوق والناعم إلى تكتلات لتقليل النفايات
5. شوائب أقل: تحتوي كريات خام الحديد على شوائب أقل مثل الكبريت، والتي لن تزيد من محتوى الكبريت في الفرن مقارنة بخام التلبيد.

عملية تكوير خام الحديد: دليل شامل خطوة بخطوة

تنطوي عملية صنع كريات خام الحديد على التحضير المسبق، والطحن، والخلط، والتكوير، والغربلة، والاختبار على الكريات الخضراء، والتبريد (التجفيف، والتسخين المسبق، والتبريد، والتبريد)، والاختبار النهائي.

↓↓مشاهدة عملية إنتاج كريات خام الحديد↓↓↓↓

فيما يلي العملية الكاملة لتكوير خام الحديد:

الخطوة 1: التحضير

تحضير المواد الخام. عادةً ما تكون المواد الخام لكريات خام الحديد عبارة عن خامات خام الحديد الدقيقة المشتقة من خامات الحديد الثلاثة الأكثر شيوعًا: الهيماتيت والمغنتيت والليمونيت.

ملاحظة: قد يؤدي المحتوى المنخفض من SiO₂ في دقيق خام الحديد إلى انخفاض درجة حرارة تناقص الكريات. قد يؤدي محتوى SiO₂ من 4-5% يعتبر طبيعيًا. يمكن أن يتسبب ذلك في تشقق الحبيبات أثناء مرحلة التسخين المسبق وينتج عنه انخفاض قوة الانضغاط على البارد (CCS). في مثل هذه الحالات، يوصى بزيادة جرعة البنتونيت بشكل معتدل (يحتوي على SiO₂) أو ضبط درجة حرارة التصلب. 

الخطوة 2: التكسير والطحن

وبمجرد أن تصبح المواد الخام جاهزة، يتم سحق خام الحديد وطحنه إلى مساحيق دقيقة ذات حجم مناسب (يجب أن يمر 85% على الأقل من الغرامات عبر منخل 200 شبكة/ 0.2 مم، ويجب أن يكون رقم بلين المثالي (المقيس لنفاذية الهواء) بين 1500-1800 سم²/g.

ملاحظة: المواد الخام الأدق ليست دائمًا أفضل. فإذا كانت ناعمة للغاية، قد تصبح الكريات الخضراء كثيفة للغاية، مما يزيد من خطر التكسر أو التشقق أثناء عملية التصلب.

الخطوة 3: الخلط

يتم بعد ذلك خلط مساحيق خام الحديد الناعم بكمية محددة من المادة الرابطة والمواد المضافة الأخرى، مثل التدفقات، بناءً على متطلبات الإنتاج (على سبيل المثال، محتوى الحديد، والحبيبات والتكلفة).

هذه مرحلة حرجة حيث تساعد المواد الرابطة على التصاق الجسيمات الدقيقة ببعضها البعض.
تشمل المواد الرابطة الشائعة المستخدمة في تكوير خام الحديد ما يلي:

• مادة رابطة غير عضوية: طين البنتونيت
• المجلدات العضوية (على سبيل المثال، مادة رابطة دبس السكر، مادة رابطة عضوية من جيانجي)
• المجلدات المركبة (على سبيل المثال، مجلد الحبيبات عالي الكفاءة من جيانجي)

الخطوة 4: التكوير (التكوير) والغربلة

يتم تشكيل المادة المخلوطة إلى كريات خضراء باستخدام جهاز تكوير قرصي. يضاف الماء أثناء العملية للمساعدة في تكوين الكريات.
تتراوح أحجام الحبيبات المثالية من 8-16 مم. يتم غربلة الكريات التي تقع خارج نطاق الحجم المطلوب، ويتم تجميعها وإعادة فرزها وإعادتها إلى القرص لإعادة معالجتها.

العوامل المؤثرة في كريات الكريات:

الرطوبة:

أثناء عملية التكوير، يجب رش الماء كقطرات لتكوين الكريات الأولية، وكضباب للنمو التدريجي. يجب التحكم في محتوى الرطوبة لتجنب الجفاف المفرط أو الإفراط في الترطيب، وكلاهما يمكن أن يضر بجودة الكريات الخضراء. محتوى الرطوبة المثالي هو حوالي 8.5%.

معدل التغذية:

يجب التحكم بدقة في كمية المواد التي يتم تلقيمها في جهاز التكوير. تؤثر التغذية الزائدة أو غير الكافية على وقت الاحتفاظ في القرص وتؤثر على حجم الكريات وجودتها. قد لا تكون الكريات ذات الحجم الزائد غير متبلورة بالكامل، في حين أن الكريات صغيرة الحجم يمكن أن تسد منافذ العادم، مما يعطل الغلاف الجوي المؤكسد.

الوقت:

يؤثر وقت التكوير أيضًا على جودة الكريات ويجب تعديله بناءً على خصائص المواد الخام وظروف المعالجة. يجب أن تتطابق المدة مع حجم الكريات الخضراء المطلوبة.

الخطوة 5: الاختبار على الكريات الخضراء

ستخضع الحبيبات الخضراء للاختبار للتأكد من قوتها وجودتها وجاهزيتها للتشبع. وتشمل الاختبارات اختبارات الرطوبة، واختبارات القوة، واختبارات السقوط، وما إلى ذلك.

اختبار الرطوبة (البياض): اختبار الرطوبة في الكريات الخضراء، حوالي 8.5%.

اختبار الضغط: قم بضغط الكريات الخضراء لمعرفة القوة التي ستنكسر بها. تختلف القوة المؤهلة باختلاف المتطلبات الفعلية.

اختبار الخريف: إسقاط الكريات الخضراء من ارتفاع 0.5 متر لمدة 4-6 مرات لاختبار ما إذا كانت تتشقق أم لا.

درجة حرارة التحلل: يقيس درجة الحرارة التي تبدأ عندها الكريات الخضراء في التشقق أو التفكك أثناء التسخين.

الخطوة 6: التثبيط

ثم يتم بعد ذلك تجفيف الكريات الخضراء المؤهلة وتسخينها في قمائن متحرّكة وقمائن دوارة أو قمائن مستقيمة لتقويتها. وخلال هذه المرحلة، تخضع الكريات لسلسلة من التغييرات الفيزيائية والكيميائية التي تضفي عليها القوة وقابلية الاختزال والاستقرار الحراري.

(1) التجفيف

يتم تجفيف الكريات الخضراء لإزالة الرطوبة الحرة وتحسين القوة الميكانيكية.

(2) التسخين المسبق (950-1050 ℃)

يعمل التسخين المسبق على تهيئة الكريات للإشعال وتجنب التسخين السريع، مما قد يتسبب في تكسير الكريات أو انفجارها.

(3) التصلب (1200-1250 ℃)

في درجات الحرارة المرتفعة، تخضع الكريات لتلبيد وتفاعلات الحالة الصلبة التي تدمجها في أشكال قوية ومستقرة من الناحية المعدنية.

(4) التبريد (أقل من 950-1050 درجة مئوية)

يتم تبريد الكريات المقواة إلى درجة حرارة مناسبة للمناولة والنقل.

شارعالحلقة 7: الاختبار النهائي

يتم الآن ترسيخ كريات خام الحديد وتبريدها. سيتم اختبارها من أجل جودة الحبيباتمن خلال اختبارات مختلفة للتأهيل، مثل مؤشر التفكك المختزل (RDI)، والمسامية، ومؤشر الاختزال (RI)، وغيرها.

يجب أن تتوافق كريات خام الحديد المؤهلة مع ما يلي:

• الأداء البدني: قوة الضغط على البارد (CCS)، القوة الرطبة، القوة الجافة، القوة الحرارية، حجم الجسيمات
• أداء التركيب الكيميائي: محتوى الحديد، ومحتوى ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂)، ومحتوى الكبريت، ومحتوى الفوسفور، وتوزيع حجم الجسيمات
• الأداء المعدني: مؤشر القابلية للاختزال (RI)، مؤشر القابلية للاختزال في درجات الحرارة المنخفضة، مؤشر تمدد الاختزال، المسامية

هل تريد معرفة المزيد عن كيفية تقييم جودة كريات خام الحديد؟

اقرأ المقال كاملاً هنا.

المعدات المستخدمة في صناعة كريات خام الحديد

آلات التحبيب القرصية، والشبكات المتحركة، والقمائن الدوارة والقمائن المستقيمة هي معدات تستخدم في إنتاج كريات خام الحديد. تعمل الشبكة المستقيمة مثل الشبكة المتنقلة والفرن الدوار، والتي يمكنها توصيل الكريات وتثبيتها في جهاز واحد. فيما يلي شرح لأدوارها في الإنتاج.

التكوير:

آلة التحبيب القرصية: يُستخدم لتكتيل دقيق خام الحديد. جهاز التحبيب القرصي هو نوع من أجهزة التحبيب ذات القرص المستدير المبطن بالبلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية عالية القوة.

وتشمل مزاياها التحبيب المنتظم، ومعدل التحبيب العالي، والتشغيل المستقر، والمتانة لعمر خدمة طويل. إنها معدات التحبيب المثالية لتحبيب خام الحديد.

التثبيط:

الشبكة المتنقلة: بعد اكتمال التحبيب، يتم إرسال الكريات الخضراء المؤهلة إلى الشبكة المتنقلة للتجفيف والتسخين المسبق من خلال الناقل، ثم تدخل الفرن الدوار للتحميص والتصلب.

الفرن الدوّار: يتم ترسيخ الكريات وتبريدها في هذه المعدات.

شبكة مستقيمة: معدات أخرى للتحبيب. بعد اكتمال التحبيب، يتم إرسال الكريات الخضراء المؤهلة إلى الشبكة المستقيمة عبر حزام ناقل للتجفيف والتسخين المسبق والتحميص والتبريد.

ما هي مواد تجليد كريات خام الحديد؟

مادة رابطة كريات خام الحديد العضوية

أثناء عملية التكوير، تُعد المادة الرابطة عاملًا حاسمًا يؤثر على الإنتاج الناجح لكريات خام الحديد. حبيبات كريات خام الحديد الخام هي مواد تُضاف إلى حبيبات خام الحديد الدقيقة أثناء عملية الخلط للمساعدة في تكتل الجسيمات الدقيقة إلى كريات أكبر ومتماسكة. تساعد المواد الرابطة على ضمان أن الكريات تتمتع بالقوة الكافية لتحمل المناولة والنقل.

وعلاوة على ذلك، لا يؤثر اختيار المادة الرابطة على الخواص الفيزيائية والمعدنية للكريات فحسب، بل يؤثر أيضًا على الكفاءة الكلية لعملية التكوير. على سبيل المثال، طين البنتونيت هو مادة رابطة شائعة الاستخدام توفر مقاومة عالية للحرارة. ومع ذلك، فإنه يحتوي على الكبريت، وهو شوائب غير مرغوب فيها في كريات خام الحديد. ونظرًا لأن مصانع الصلب تهدف إلى تقليل محتوى الكبريت قدر الإمكان لتقليل ضغط إزالة الكبريت في الفرن، فغالبًا ما يُفضل اختيار مادة رابطة منخفضة الكبريت أو خالية من الكبريت (على سبيل المثال عضوي الموثق و المجلدات المركبة لكريات خام الحديد).

مزايا المجلدات في التكوير

تؤثر المواد الرابطة على خصائص الحبيبات وتجعلها أقوى من عدة نواحٍ.

• قوة السقوط وقوة الضغط على البارد

تضمن المجلدات الحفاظ على السلامة الهيكلية للكريات الخضراء أثناء المناولة والنقل والغربلة.

• الثبات الحراري أثناء التصلب

وخلال مرحلة التصلب، تتعرض الكريات الخضراء لدرجات حرارة عالية للغاية (تصل إلى 1250 درجة مئوية). وتساعد المواد الرابطة الكريات على الاحتفاظ بشكلها وقوتها الميكانيكية أثناء خضوعها للتلبيد وتفاعلات الحالة الصلبة والتمدد أو الانكماش الحراري.

•  النفاذية في الفرن

تشير نفاذية الفرن إلى مدى سهولة تدفق الغازات عبر قاع الحبيبات في الفرن العالي أو وحدة الاختزال المباشر. يمكن أن تؤدي الحبيبات الضعيفة الترابط أو شديدة الكثافة إلى إعاقة تدفق الغاز، مما يتسبب في تسخين غير متساوٍ أو اختزال غير كامل أو استهلاك المزيد من الطاقة. 

مادة رابطة حبيبات خام الحديد من جيانجي: مصمم هندسيًا لتحقيق القوة والكفاءة والإنتاج النظيف

إن المادة الرابطة لخام الحديد الخام Jianjie عبارة عن محلول رابط فعال يتكون من مزيج خاص من البوليمرات ذات الوزن الجزيئي العالي. توفر هذه التركيبة المتقدمة:

• قوة ترابط عالية
• القدرة على التماسك في درجات الحرارة المتوسطة إلى المنخفضة
• قابلية ممتازة للماء، والتعقيد، والالتصاق، والقدرة على التلبيد في درجات الحرارة المنخفضة، والمقاومة الحرارية

المزايا الوظيفية لموثق جيانجي:

تحسين مسامية الحبيبات: يحسن نفاذية غاز الفرن ويحسن الجو المؤكسد أثناء التحميص، وبالتالي زيادة مؤشر قابلية الاختزال (RI).

سطح كريات أكثر نعومة: يقلل من التصاق المسحوق على سطح الكريات، مما يؤدي إلى انخفاض توليد الغبار.

سرعة تكوير أسرع: يزيد من إنتاج الحبيبات وكفاءة تكوين الحبيبات الخضراء ومعدل الأعلاف - مما يعزز الإنتاج اليومي والكفاءة الاقتصادية لمصانع الصلب.

الحد من استخدام البنتونيت: يساعد على تقليل تلوث السيليكا والألومينا، مما يحسن من درجة الحديد في الحبيبات النهائية.

أداء مثبت:

تمكّن مادة Jianjie الرابطة Jianjie كريات خام الحديد من تلبية معايير الإنتاج والجودة الصارمة:

• يمكن أن تتحمل الكريات الخضراء أكثر من 5 قطرات من ارتفاع 0.5 متر دون أن تنكسر.
• تتجاوز قوة الانضغاط الجاف 40 N.
• بعد التصلب عند درجة حرارة 1250 درجة مئوية لمدة 25 دقيقة، تصل قوة الانضغاط إلى أكثر من 2000 N.

إن مادة الربط العضوية عالية الأداء من Jianjie ليست فقط بديلاً مثاليًا للبنتونيت التقليدي، بل إنها تمكّن مصانع الحبيبات من تحقيق إنتاجية أعلى وجودة أفضل للحبيبات وإنتاج أكثر استدامة ونظافة.

الملخص

كريات خام الحديد هي العمود الفقري لصناعة الصلب الحديثة. يمكن لعملية التكوير المحسّنة بشكل جيد - مدعومة بمواد رابطة متقدمة مثل تلك التي تنتجها شركة Jianjie - أن تعزز بشكل كبير من جودة الكريات والكفاءة التشغيلية والأداء البيئي.

شاهد المزيد من الفيديوهات عن التكوير

هل تبحث عن مادة رابطة عالية الجودة لتحسين عملية تكوير خام الحديد لديك؟ لا تتردد في اتصل بنا الآن واحصل على خدمة احترافية فردية احترافية.