گندله چیست و چگونه تولید می‌شود؟

اینکه ذرات با اندازه‌های کوچک وارد دستگاه شوند و از آن طرف ذرات با اندازه‌های بزرگتر ساخته شوند را آگلومراسیون می‌نامند که در صنعت متالورژی نیز مانند صنایع دیگر کاربردی است. گندله آهن نیز با کمک آگلومراسیون تولید می‌شود تا برای به کارگیری در کوره‌ها مناسب باشند. 

گندله به عنوان ماده اولیه در صنایع فولادی نقش کلیدی بر عهده دارد. در این مقاله ساختار این محصول، انواع روش‌های تولید، تفاوت آن با دیگر محصولات فلزی مشابه و همچنین شاخص‌های موثر در فرآیند قیمت گذاری مورد بررسی قرار خواهد گرفت. پس لطفا ادامه مطلب را دنبال نمایید.

گندله چیست؟

توپ‌های کوچک از جنس سنگ آهن (Fe) که در ساخت فولاد مصرف می‌شوند را گندله یا pellets iron ore می‌گویند. در گذشته تصور بر این بود که پودرهایی که در استخراج سنگ آهن به وجود می‌آید زاید و بدون استفاده است اما با ابتکار تولیدکنندگان توانستند که از پودر و گرد حاصل شده گندله تولید کنند.

برای ساخت این محصول از کنسانتره سنگ آهن که با روش خرد و نرم کردن ناخالصی‌های آن کاهش پیدا کرده و به تبع آن عیار آهن آن افزایش یافته، استفاده می‌شود که اندازه ذرات کنسانتره به کار گرفته شده نباید از ۴۵ میکروهن بیشتر باشد.

در فرآیند ساخت این محصول موادی مثل شیر آهک، آهک، سیمان،‌ بتنتونیت، مواد آلی و آب نیز اضافه می‌شود که افزون بر نقش پیوند فیزیکی و چسبانندگی بین اجزا، در افزایش استحکام، ایجاد سرباره، افزایش تخلخل موثر در آماده‌سازی و تسهیل فرآیند گندله سازی می‌شود. از این ماده در کوره‌های بلند و کوره‌های احیای مستقیم استفاده می‌شود.

مشخصات و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی گندله 

ابعاد این محصول بیشتر در سایز بین ۹ تا ۱۶ میلیمتر است ولی بعضا در ابعاد کمتر از ۵ میلی‌متر هم یافت می‌شود. چگالی گندله آهن، ۲ تن بر متر معکب است و میزان تخلخل و کاهش پذیری آن به ترتیب ۲۰ و ۶۰ درصد است. متوسط مقاومت در برابر ضربه حالت سرد ۲۵۰ ضریب غلظتش ۹۲ درصد و ضریب سایش ۶ درصد را به همراه دارد. در فصل‌های بارانی میزان رطوبت ۶ درصد است و این در حالی است که در فصل‌های کم بارش این مقدار به حدود ۴ درصد کاهش می‌یابد.

درباره ترکیبات شیمیایی این محصول فلزی نیز می‌توان گفت که حدود ۶۴ درصد آن از Fe، حدود ۸ درصد از اکسید آلومینیوم به همراه دی اکسید سیلیسیم، ۲ درصد از اکسید کلسیم و اکسید منگنز، ۰٫۵۰ درصد از اکسید آهن، ۰٫۴۵ درصد از فسفر، ۰٫۲۰ درصد از دی اکسید تیتانیوم، و حدود ۲۰ درصد آن از سایر مواد تشکیل یافته است. ضمنا این ماده از لحاظ اسیدی بازی خنثی نیست و ۰٫۳ خاصیت قلیایی دارد. ویژگی‌های ذکر شده بیشتر در کوره‌های بلند استفاده می‌شود.

آشنایی با انواع گندله

محصولات این بخش موجود در بازار را بر اساس قطر آن‌ها می‌توان به دسته‌های مختلف تقسیم کرد. نوع بزرگ آن دارای قطر ۲۰ میلی‌متر تا ۳۰ میلی‌متر هستند، نوع عادی ۱۰ تا ۱۵ میلی‌متر قطر دارند و قطر نوع ریز آن ۳ تا ۸ میلی متر است.

نرمه گندله چیست؟

نرمه گندله که معمولا در شکل دایره‌ای و رنگ قهوه‌ای و سایز کمتر از ۶ یافت می‌شوند با آسیاب کردن و اضافه کردن به کنسانتره آهن می‌توان از آن‌ها گندله ساخت. به دلیل پتانسیل بالای این محصول می‌توان در زنجیره ساخت مقاطع فولادی از این محصول مجددا بهره برد.

کاربرد و مزایای گندله چیست؟

کاربرد گندله به عنوان ماده اولیه برای ساخت آهن اسفنجی و سایر مشتقات فولادی بعدی مثل میلگرد و تیرآهن است. برای کارخانه های فولاد ایران قیمت مناسب و دسترسی پذیری زیاد این محصول از مزایای گندله آهن شمرده می‌شود.

تفاوت کلوخه و گندله

کلوخه تکه‌های جامد استخراج شده از سنگ آهن است که مراحلی را پشت سر می‌گذارد ولی همانگونه که ذکر شد گندله از پودر آهن درست می‌شود. هر دو به عنوان مواد اولیه در صنعت تولید فولاد نقش ایفا می‌کنند.

تفاوت گندله و آهن اسفنجی

از لحاظ ساختار تولید می‌توان گفت که آهن اسفنجی و به تبع آن سایر مقاطع فولادی از گندله ساخته می‌شوند. هر دو ترکیبات شیمیایی مشابهی دارند ولی میزان خلوص و درصد مواد به کار رفته در آن‌ها فرق دارد. آهن اسفنجی حداقل ۸۳ درصد Fe دارد ولی این رقم در گندله ۶۵ درصد گزارش شده است.

با توجه اینکه این محصول در مراحل تولید مقاطع فلزی محصول ابتدایی‌تر و آهن اسفنجی محصول پیشرفته‌تر و پیچیده‌تری است طبیعتا به میزان تکنولوژی و انرژی مصرف شده در فرآیند تولید آن دارای قیمت بیشتری است.

هر دوی این مقاطع فولادی جز اعضای زنجیره تولید هستند و حضور آن‌ها ضروری و اجتناب ناپذیر است.

فرایند تولید گندله چگونه است؟

به طور خلاصه برای ساخت گندله مواد خام را با هم مخلوط می‌کنند، به شکل گلوله درمی‌آورند و به وسیله حرارت و پختن کره‌های سخت و محکم به دست می‌آورند. که دو روش مخروطی و دیسکی برای این امر انجام می‌شود. جهت تولید این ماده ۲ روش کلی استفاده می‌شود که به توضیح و بررسی هر یک می‌پردازیم:

روش دیسکی

دیسک‌های صنعتی مورد استفاده در ساخت، دارای قطر ۶ الی ۷٫۵ متر و ظرفیت تولیدی ۹۰ تن تا ۱۲۰ تن در ساعت هستند. مواد خام بر روی سطح دیسک دوار ریخته می‌شود و دیسک با خط زاویه ۴۵ درجه می‌سازد با سرعت ۶ الی ۸ دور در دقیقه می‌چرخد و تقریبا ۷۰ درصد سطح دیسک در ساخت موثر واقع می‌شود.

در این روش اندازه دوار کره‌ها برابر بوده و می‌توان تنظیم خاصیت مکانیکی آن‌ها را در دست گرفت و کنترل کرد.

در ویژگی‌های محصول تولید شده عواملی مانند سیکل حرکتی دیسک، زاویه انحراف از سطح افق و دوران دیسک موثر است و در خواص نهایی اثر گذار می‌گردد.

روش مخروطی

استوانه‌های تولید در سایزهای صنعتی دارای قطری بین ۳ تا ۳٫۶ متر و طولی در بازه ۹ الی ۱۱ متر هستند و قادرند با ظرفیت تولید ۹۰ تن تا ۱۲۰ تن کره در ساعت کار کنند.

استوانه با افق زاویه ۶ تا ۱۰ درجه می‌سازد و دیواره صاف آن به کمک ذرات مربوط روی سطح آن به قدرت چسبندگی بیشتری دست می‌یابد. برای کنترل ارتفاع مخلوط نیز اسکرپرهای دوار بهره گرفته می‌شود.

مخلوط مواد اولیه از بالای استوانه به داخل وارد می‌گردد و در طول استوانه آب به داخل اسپری می‌شود که به شکل یافتن گندله‌ها کمک می‌کند و بر اساس مواردی نظیر مقدار ماده اولیه، سرعت چرخش، طول و شیب در اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند. البته ابعاد بزرگتر در داخل خرد شده و مجدد به داخل فرستاده می‌شود تا ابعاد کوچکتر ساخته شود. که این موضوع را می‌توان از محدودیت‌های روش استوانه‌ای مخروطی دانست.

در هر دو روش برای به دست آوردن استحکام لازم بایستی کارهایی نظیر پیش‌گرم کردن، پخت، خشک کردن و سرد نمودن را قبل از فرستادن به کوره انجام داد.

عوامل تاثیرگذار بر قیمت گندله آهن

شاید در خصوص عامل‌های اثرگذار بر قیمت گندله بتوان سه مورد را به عنوان اصلی نام برد: نوسانات قیمت آهن، قیمت انرژی و هزینه تکنولوژی‌های به کار رفته برای استخراج.

قیمت آهن نیز مانند سایر فلزات نظیر طلا و نقره به نوبه خود در بازار معاملات جهانی بر حسب عرضه و تقاضا و سایر پارامترهای تکنیکال و بنیادی نوسانات قیمتی را تجربه می‌کند که گندله فولاد نیز تحت تاثیر آن قرار دارد.

از زمان استخراج در معادن تا پخته شدن در کوره‌ها، حمل و نقل‌های صورت گرفته در این بین همگی با مصرف انرژی صورت می‌گیرد. تا جایی که این مورد وابسته به سوخت‌های فسیلی مثل نفت و گاز باشد می‌تواند به شدت تحت تاثیر اخبار باشد در حالی که انرژی‌های تجدیدپذیر مثل تولید برق از نور خورشید با کمک سلول‌های خورشیدی می‌تواند در کاهش قیمت‌ها اثرگذار باشد.

در صنایع پژوهشگران سعی می‌کنند تکنولوژی‌ها و روش‌های جدیدی را به عنوان راه حل برای بخشی از فرآیند تولید یا همه آن طراحی و ابداع کنند. اهداف مختلفی در این حوزه دنبال می‌شود که سرعت، زمان، کیفیت و قیمت از این جمله هستند و بهترین حالت بهبود همه موارد هست ولی شده که چند مورد بهبود و چند مورد کاهش یافته باشد که همه این موارد در قیمت گندله آهن تاثیر بر جای می‌گذارد.

اختراع روش ساخت این مورد باعث شد تا تولید کنندگان آهن آلات به پودر استخراج شده در کنار سنگ آهن که آن را ماده‌ای اضافی و دورانداختنی تصور می‌کردند؛ دیدگاه تازه‌ای پیدا کنند و بهینه‌تر از این منابع استفاده کنند.