گندله چیست و چه کاربردی در صنعت فولاد دارد؟
به زبان ساده، گندله، گوی‌های کوچکی (معمولاً در ابعاد ۸ تا ۱۶ میلی‌متر) از کنسانتره پودری سنگ آهن است که طی فرآیندی پیشرفته به نام “گندله‌سازی” (Pelletizing) ساخته می‌شود. سنگ آهن استخراج شده از معدن، پس از خردایش و فرآوری، به پودری بسیار نرم به نام “کنسانتره” تبدیل می‌شود. استفاده مستقیم از این پودر در کوره‌های بلند یا واحدهای احیای مستقیم غیرممکن است، زیرا هم مانع از عبور گازهای داغ احیاکننده می‌شود و هم حجم زیادی از آن با گاز از کوره خارج می‌گردد.
فراید گندله سازی :
۱. آماده‌سازی مواد:
در این مرحله کنسانتره نرم با مواد افزودنی (مانند بنتونیت به عنوان چسباننده) و آب مخلوط می شود.
۲. ایجاد گوی‌ها:
این مخلوط مرطوب وارد دیسک ها یا درام های چرخان بزرگی می شود. با چرخش دستگاه، ذرات به هم چسبیده و گوی های خامی (Green Pellets) با ابعاد مشخص شکل می گیرند.
۴. پخت و سخت‌سازی:
این گوی های خام، شکننده هستند و استحکام لازم را ندارند. بنابراین، آنها را به کوره های مخصوصی منتقل می کنند. در این کوره‌ها، گندله ها طی مراحل پیش گرمایش، پخت در دمای حدود ۱۲۵۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتی گراد و سپس خنک، سخت و مقاوم می شوند.
چرا گندله در فولادسازی مدرن حیاتی است؟
۱. احیای مستقیم: در روش احیای مستقیم که در ایران بسیار رایج است، به خوراکی باکیفیت و با خواص شیمیایی و فیزیکی یکنواخت نیاز دارد. گندله به دلیل تخلخل مناسب، اجازه نفوذ گازهای احیاکننده به مرکز گوی را می‌دهد و فرآیند احیا را کامل و بهینه می‌کند. همچنین انتخاب خوراک مناسب اولین و مهم‌ترین گام برای به حداکثر رساندن تولید آهن اسفنجی و فولاد مایع است.
۲. کاهش آلایندگی و صرفه‌جویی در انرژی: فرآیند گندله‌سازی نسبت به فرآیند زینترسازی (یکی دیگر از روش‌های آگلومراسیون)، آلاینده‌های زیست‌محیطی کمتری مانند دی‌اکسید گوگرد و گرد و غبار تولید می‌کند. همچنین، کیفیت بالای گندله به معنای نیاز به انرژی کمتر برای ذوب و احیا در مراحل بعدی است.
بهبود عملکرد کوره بلند (Blast Furnace): در روش کوره بلند نیز، استفاده از گندله باعث ایجاد یک ستون مواد با نفوذپذیری بالا می‌شود. این امر به توزیع یکنواخت گازهای داغ در سراسر کوره کمک کرده، مصرف کک (سوخت اصلی کوره) را کاهش می‌دهد و بهره‌وری تولید چدن مذاب را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد.
مشخصات یک گندله استاندارد
- عیار آهن بالا (High Fe Content): هرچه میزان آهن در گندله بیشتر باشد، حجم مواد زائد (سرباره) کمتر و بهره‌وری بالاتر خواهد بود.
- ناخالصی‌های کم (Low Gangue): عناصری مانند سیلیس (SiO₂) و آلومینا (Al₂O₃) باید در کمترین سطح ممکن باشند. این ناخالصی‌ها مصرف انرژی را بالا برده و کیفیت فولاد نهایی را تحت تأثیر قرار می‌دهند.
- استحکام مکانیکی عالی (High Crushing Strength): گندله‌ها باید آنقدر محکم باشند که در حین حمل‌ونقل و شارژ به کوره خرد نشوند. خرد شدن گندله‌ها مجدداً مشکل نفوذپذیری گاز در کوره را ایجاد می‌کند.
- ماومت در برابر تورم (Low Swelling Index): در حین فرآیند احیا، برخی گندله‌ها تمایل به افزایش حجم (تورم) دارند. تورم بیش از حد می‌تواند منجر به مشکلات عملیاتی جدی در کوره شود.
- خواص متالورژیکی یکنواخت: یکنواختی در اندازه، ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی در کل محموله، کلید یک عملیات پایدار و قابل پیش‌بینی در کارخانه فولاد است.
