وقتی در بحث انواع مقاطع فولادی مانند پروفیل سبک یا پروفیل آهن به عقب برگردیم و مراحل تولید آن‌ها را بررسی کنیم، به ماده‌ای اولیه می‌رسیم به نام گندله که خودش از سنگ آهن ساخته شده است. هدف ما در این مقاله این است که درک جامعی از اینکه گندله دقیقاً چیست و چرا در صنایع مختلف از ارزش قابل توجهی برخوردار است به شما ارائه دهیم. چه اسم گندله را نشنیده باشید و چه به دنبال گسترش دانش خود درباره این ماده هستید با ما همراه باشید تا به بررسی کاربرد و روش تولید گندله بپردازیم.

گندله چیست؟

گندله (به انگلیسی pellet) را می‌توان به عنوان اشکال کوچک، استوانه‌ای یا کروی فشرده از مواد که از طریق فرآیندی به نام گندله سازی تولید می‌شوند تعریف کرد. آنها دارای ویژگی‌های خاصی هستند که آنها را همه کاره کرده و آنها در کاربردهای فراوان در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. گندله معمولاً با فشرده سازی مواد خام مانند زیست توده، مواد معدنی، پلاستیک و فلزات تولید می‌شوند. این فرآیند شامل قرار دادن مواد در معرض فشار زیاد است که باعث می‌شود آنها به هم بچسبند و شکل گندله مورد نظر را تشکیل دهند. گندله‌های حاصل از نظر اندازه، چگالی و ترکیب یکنواخت هستند و آنها را برای جابجایی، ذخیره سازی و حمل و نقل مفید می‌کند.

انواع گندله

انواع مختلفی از گندله وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند. به عنوان مثال در حوزه کشاورزی، گندله‌های خوراک دام برای ارائه یک رژیم غذایی متعادل از نظر تغذیه برای دام و طیور تولید می‌شود. این گندله‌ها با دقت فرموله شده‌اند تا نیازهای غذایی گونه‌های مختلف جانوری را برآورده سازند و رشد، سلامت و بهره وری آنها را افزایش دهند.

گندله‌های زیست توده در بخش انرژی به عنوان یک جایگزین پایدار برای سوخت‌های فسیلی به رسمیت شناخته شده‌اند. گندله‌های زیست توده که ساخته شده از مواد آلی مانند ضایعات چوب و بقایای کشاورزی هستند در نیروگاه‌های زیست توده و سیستم‌های گرمایش مسکونی استفاده می‌شود. محتوای انرژی بالا، یکنواختی و جابجایی آسان این ماده را به گزینه‌ای جذاب برای تولید انرژی‌های تجدیدپذیر تبدیل کرده است.

اما مهمترین و پرکاربردترین نوع گندله، معروف است به گندله آهن (iron ore pellet) که در صنعت فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. آنها در کوره‌های بلند یا کوره‌های احیا مستقیم برای تولید آهن استفاده می‌شوند. گندله‌ها بر اساس اندازه، شکل، و محتوای آهن طبقه بندی می‌شوند.

بر اساس اندازه

گندله‌های آهن بر اساس اندازه به دو دسته تقسیم می‌شوند:

  1. گندله‌های بزرگ: این گندله‌ها قطری بین 20 تا 30 میلی‌متر دارند.
  2. گندله‌های عادی: این گندله‌ها قطری بین 10 تا 15 میلی‌متر دارند.

بر اساس شکل

گندله‌ها بر اساس شکل به دو دسته تقسیم می‌شوند:

  1. گندله‌های کروی: این گندله‌ها شکلی کروی دارند.
  2. گندله‌های استوانه‌ای: این گندله‌ها شکلی استوانه‌ای دارند.

بر اساس محتوای آهن

گندله‌ها بر اساس محتوای آهن به دو دسته تقسیم می‌شوند:

  1. گندله‌های با محتوای آهن بالا: این گندله‌ها محتوای آهن بالایی دارند، معمولاً بیش از 65 درصد.
  2. گندله‌های با محتوای آهن متوسط: این گندله‌ها محتوای آهن متوسطی دارند، معمولاً بین 55 تا 65 درصد.

 

تفاوت گندله و کنسانتره

مهم است که بین گندله و کنسانتره تمایز قائل شویم چون کاربردهای متفاوتی دارند. گندله فرم‌های جامد و فشرده از مواد مختلف است اما کنسانتره به محصولاتی اطلاق می‌شود که درصد بالایی از اجزای ارزشمند استخراج شده از مواد خام را دارند. کنسانتره‌ها معمولاً در فرآیندهای معدنی و متالورژی که آنها تحت تصفیه یا استخراج بیشتر مواد معدنی یا فلزات ارزشمند قرار می‌گیرند استفاده می‌شوند.

CCS گندله چیست؟

هنگام بررسی موضوع گندله، ضروری است که خود را با اصطلاحات گندله سازی آشنا کنیم. یکی از این اصطلاحات CCS گندله است که مخفف فشرده سازی سرد گندله است. در این روش، خوراک گندله‌سازی در دماهای محیطی یا سرد فشرده می‌شود. فشرده سازی سرد چندین مزیت از جمله افزایش استحکام گندله، کاهش مصرف انرژی و بهبود انعطاف پذیری عملیاتی در کارخانه‌های گندله را ارائه می‌دهد.

گندله اکسیدی سنگ آهن

گندله اکسید سنگ آهن جایگاه برجسته‌ای در بازار جهانی دارد. این گندله‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود عمدتاً در صنعت فولاد استفاده می‌شوند. گندله‌های اکسید سنگ آهن دارای کیفیت متالورژیکی عالی هستند که آنها را برای عملیات کوره بلند ایده آل می‌کند. ویژگی‌های مطلوب گندله‌های اکسید سنگ آهن، تقاضای آن‌ها را در سطح جهانی افزایش داده است.

گندله در کوره بلند

ترکیبات گندله آهن

گندله آهن یکی از رایج ترین انواع گندله بوده و در درجه اول از ریزدانه‌های سنگ آهن، چسباننده‌ها و مواد افزودنی تشکیل شده اند. ریزدانه سنگ آهن به عنوان منبع اصلی آهن در گندله‌ها عمل می‌کند و مواد لازم برای تولید فولاد را فراهم می‌کند. چسباننده‌هایی مانند خاک رس بنتونیت یا بایندرهای آلی برای بهبود استحکام مکانیکی و یکپارچگی گندله در طول فرآیند گندله‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. افزودنی‌هایی مانند سنگ آهک یا دولومیت برای تنظیم ترکیب شیمیایی گندله و تسهیل واکنش‌های متالورژیکی مورد نظر ترکیب می‌شوند.

کیفیت ذرات سنگ آهن از جمله محتوای آهن، ناخالصی‌ها و توزیع اندازه ذرات، بر استحکام، کاهش پذیری و عملکرد متالورژیکی گندله اهن تأثیر می‌گذارد. انتخاب و دوز بایندرها و افزودنی‌ها بر جنبه‌هایی مانند استحکام، تخلخل و واکنش پذیری گندله حاصله تأثیر می‌گذارد.

تخلخل گندله چیست؟

تخلخل گندله به فضاهای خالی یا منافذ درون ساختار گندله اشاره دارد. تخلخل تا حد زیادی بر عملکرد گندله در مراحل مختلف مانند توانایی آن در جذب رطوبت در حین حمل و نقل و ذخیره سازی، انتشار گاز در فرآیند کاهش و انتقال حرارت در مرحله سفتی تأثیر می‌گذارد. بهینه سازی تخلخل گندله می‌تواند منجر به افزایش انتقال حرارت، جریان گاز و سینتیک کاهش شود که منجر به بهبود بهره وری و کیفیت در فرآیندهای فولادسازی می‌شود.

چگالی گندله آهن بر حجم، وزن و رفتار فیزیکی گندله در حین جابجایی، حمل و نقل و شارژ در کوره بلند یا فرآیندهای احیای مستقیم تأثیر می‌گذارد. گندله‌های متراکم در برابر شکستگی، سایش و تخریب مقاومت بهتری دارند اما گندله‌های با چگالی کم مزایایی از نظر توزیع جریان گاز و کاهش پذیری دارند.

تاریخچه گندله سازی

تکامل تکنیک‌های گندله سازی به قرن‌ها پیش برمی‌گردد و نبوغ و نوآوری بشر را در صنایع مختلف به نمایش می‌گذارد. مفهوم گندله‌سازی را می‌توان در تمدن‌های باستانی که اشکال اولیه گندله برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفتند جستجو کرد. داستان تکنیک‌های گندله سازی با مصریان باستان آغاز شد که ارزش گندله را به عنوان منبع سوخت کشف کردند. آنها مواد زیست توده مانند کاه و بقایای گیاهی را به گندله‌های کوچک فشرده می‌کنند تا به فرآیند احتراق کارآمدتر و کنترل شده دست یابند. این کار، پایه و اساس استفاده از گندله‌ها را به عنوان یک منبع انرژی قابل دوام بود.

به قرن بیستم می‌رویم و تولید گندله با معرفی اولین دستگاه گندله سازی شاهد پیشرفتی انقلابی بود. در سال 1928، دکتر رابرت هاپل اولین آسیاب گندله را توسعه داد که این فرآیند را مکانیزه کرد و امکان تولید مداوم را فراهم کرد. این اختراع راه را برای تولید انبوه گندله‌ها هموار کرد و فرصت‌هایی را در صنایع مختلف از جمله کشاورزی، جنگلداری و انرژی زیستی باز کرد.

کاربرد گندله چیست؟

گندله به دلیل تطبیق پذیری، راحتی و ویژگی‌های متمایزش، در صنایع متعددی مورد استفاده قرار گرفته است. کاربرد گندله آهن در حوزه انرژی به عنوان یک منبع سوخت تجدید پذیر اهمیت پیدا کرده است. گندله‌های زیست توده که تولید شده از مواد زائد آلی هستند به عنوان یک جایگزین پاک و پایدار برای سوخت‌های فسیلی عمل می‌کنند. این گندله‌ها در سیستم‌های گرمایشی منازل مسکونی، تولید برق و فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و به کاهش انتشار کربن و اثرات زیست محیطی کمک می‌کنند.

گندله‌های آهن نقشی محوری در صنعت فولاد بازی می‌کنند و با توجه به خواص استثنایی خود به عنوان ماده اولیه در کوره بلند و فرآیندهای احیای مستقیم استفاده می‌شوند. گندله‌های آهن به عنوان ماده اولیه برای تولید فولاد عمل کرده و منبع ثابت و باکیفیت آهن را فراهم می‌کنند. این مواد کاهش پذیری عالی، توزیع اندازه یکنواخت و ترکیب شیمیایی کنترل شده را نشان می‌دهند که تبدیل کارآمد به آهن مایع در کوره بلند را تسهیل می‌کند.

تبدیل گندله به آهن اسفنجی

تبدیل گندله به آهن اسفنجی که به عنوان فرآیند احیای مستقیم نیز شناخته می‌شود، فواید بی شماری را به همراه دارد. آهن اسفنجی یک شکل بسیار خالص و فلزی از آهن است که از گندله‌های آهن با حذف اکسیژن از طریق واکنش احیا تولید می‌شود. این فرآیند چندین مزیت از جمله مصرف انرژی کمتر، کاهش ردپای محیطی و افزایش انعطاف پذیری را در مقایسه با مسیرهای کوره بلند سنتی ارائه می‌دهد.

فرآیند گندله سازی

فرآیند گندله سازی

مراحل گندله سازی شامل یک رویکرد سیستماتیک با استفاده از تجهیزات کارخانه گندله سازی برای تبدیل مواد خام به گندله‌های فشرده با خواص خاص برای کاربردهای مختلف است. کارخانه گندله سازی مجهز به چندین جزء ضروری است که تولید گندله‌های باکیفیت را تسهیل می‌کند. یکی از تجهیزات کلیدی میکسر گندله سازی است، دستگاهی که مواد خام را به شکل گندله در می‌آورد. این دستگاه یک دیسک یا درام چرخان با پره‌های شیبدار یا شعاعی است که مواد را به هم می‌زند و به گندله‌های کروی یا استوانه‌ای تبدیل می‌کند. علاوه بر این، ممکن است یک بایندر برای افزایش استحکام و انسجام گندله اضافه شود.

بنتونیت در گندله سازی

بنتونیت که یک کانی رسی است نقشی حیاتی در فرآیند گندله سازی ایفا می‌کند. به عنوان یک عامل اتصال عمل می‌کند و استحکام و دوام گندله‌ها را افزایش می‌دهد. بنتونیت خاصیت جذب آب عالی دارد و به آن اجازه می‌دهد در صورت مخلوط شدن با آب، ماده‌ای ژل مانند ایجاد کند. این ماده ژل مانند به عنوان یک اتصال دهنده عمل می‌کند و به نگه داشتن گندله در طول فرآیند گندله سازی کمک می‌کند.

تولیدکنندگان گندله در ایران

تولیدکنندگان گندله در ایران نقش مهمی در بازار جهانی دارند. ایران به ذخایر غنی سنگ آهن خود شهرت دارد و به عنوان یک بازیگر برجسته در تولید گندله ظاهر شده است. تولیدکنندگان گندله ایرانی با بهره برداری از منابع طبیعی فراوان خود و اجرای تکنیک‌های پیشرفته گندله سازی کمک‌های قابل توجهی در این زمینه کرده اند.

نرخ جهانی گندله

یکی از عوامل اصلی تاثیرگذار روی قیمت جهانی گندله، عرضه و تقاضا در بازار بین المللی است. نوسانات در تولید فولاد، فعالیت‌های ساختمانی و توسعه زیرساخت‌ها نیز بر تقاضای گندله و در نتیجه بر قیمت آن تأثیر می‌گذارد. تغییرات در هزینه‌های مواد خام مانند سنگ آهن و قیمت انرژی، نقش مهمی در تعیین قیمت گندله ایفا می‌کنند.

جمع‌بندی

در این مقاله در مورد دنیای گندله، کاربردهای آن و روش‌های تولید این ماده صحبت کردیم. مقاله را با تعریف گندله شروع کردیم که واحدهای فشرده و کوچکی از مواد هستند که در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. این صنایع شامل کشاورزی، متالورژی، تولید انرژی و داروسازی می‌شود. با استفاده از پتانسیل گندله می‌توانیم به سمت آینده‌ای کارآمدتر و پایدارتر حرکت کنیم.

فولاد و آلیاژ, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 14 آبان 1402