بررسی تاثیر اعمال افزودنی آهک هیدراته بر کیفیت گندله تر تولیدی از کنسانتره هماتیتی

از بین چسب های مطرح در فرآیند گندله سازی، بنتونیت یکی از چسب های معدنی مرسوم و پرکاربرد در فرآیند گندله سازی سنگ آهن است که به طور مطلوبی خواص فیزیکی مکانیکی و متالورژیکی گندله های آهن را بهبود می بخشد. با این حال مهم ترین محدودیت استفاده از بنتونیت وارد کردن ترکیبات و ناخالصی های اسیدی نظیر SiO۲ به گندله تولیدی است که این امر منجر به کاهش بازیسیته گندله، افزایش مقدار مصرف مواد سرباره ساز برای جبران بازیسیته در مرحله فولادسازی می شود. از آنجا که حذف کامل بنتونیت در گندله سازی امکان پذیر نیست و این ماده همچنان نقشی کلیدی در تامین استحکام گندله تر، خشک و پخت شده ایفا می کند، یافتن راهکارهای کاهش مصرف بنتونیت بدون افت استحکام تر و کیفیت نهایی گندله از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از راهکارهای امیدوارکننده در این زمینه، استفاده از افزودنی های کمکی مانند آهک هیدراته است. نتایج مطالعات نشان داده است که آهک هیدراته با افزایش ظرفیت نگهداشت رطوبت و تقویت چسبندگی موئینگی در فاز نیمه مایع موجب ارتقای معنادار استحکام تر از طریق پایداری بیشتر پل های موئین و بهبود آرایش ذرات می شود. علاوه بر این حضور این افزودنی قلیایی در مرحله پخت با شرکت در واکنش های دمای بالا و تشکیل فازهای پیوندی سرباره ای کلسیم فریک و سیلیکات های قلیایی شدت زینترینگ را افزایش داده و استحکام فشاری نهایی گندله را تقویت می کند. بر این اساس، آهک هیدراته می تواند گزینه موثری برای کاهش مصرف بنتونیت و در عین حال افزایش بازیسیته و کیفیت متالورژیکی گندله باشد. با وجود این مزایا تاکنون مطالعات بسیار محدودی تاثیر آهک هیدراته به عنوان افزودنی کمکی بر استحکام تر گندله را بررسی کرده اند که عمدتا بر پایه کنسانتره های مگنتیتی بوده است. در مقابل رفتار گندله های هماتیتی در حضور آهک هیدراته به طور خاص مورد مطالعه قرار نگرفته است. بنا بر این با توجه به کاهش تدریجی ذخایر مگنتیت و گرایش جهانی و داخلی صنعت فولاد به استفاده بیشتر از خوراک هماتیتی، بررسی امکان جایگزینی بخشی از بنتونیت با آهک هیدراته در گندله های هماتیتی از اهمیت راهبردی برخوردار است. در پژوهش حاضر به منظور ارزیابی اثر افزودنی آهک هیدراته بر کیفیت تر گندله تولیدی از کنسانتره هماتیتی، دو سری گندله تر با رطوبت ثابت ۹ درصد تهیه گردید. سری نخست حاوی ۱/۵ درصد بنتونیت بدون افزودنی آهک هیدراته و سری دوم با کاهش نیم درصدی بنتونیت به میزان ۱ درصد و جایگزینی آن با ۵ درصد آهک هیدراته. نمونه های گندله در فواصل زمانی مختلف از دیسک گندله سازی برداشت شده و شاخص استحکام تر آنها از طریق آزمون عدد سقوط (drop number) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون عدد سقوط نشان داد که در هر دو ترکیب مورد مطالعه با افزایش زمان گندله سازی استحکام تر گندله ها به طور یکنواخت افزایش می یابد؛ با این حال، گندله های حاوی ۵ درصد آهک هیدراته و ۱ درصد بنتونیت در تمامی زمان های گندله سازی عملکرد برتری نسبت به نمونه مرجع حاوی ۱٫۵ درصد بنتونیت از خود نشان دادند. به ویژه این ترکیب اصلاح شده توانست در مدت زمان کوتاه تری به حداقل عدد سقوط استاندارد صنعتی (۴) بار سقوط دست یابد و در ادامه نیز در تمام نقاط زمانی مقدار عدد سقوط بالاتری را حفظ کند. این رفتار بیانگر آن است که علی رغم کاهش نیم درصدی مصرف بنتونیت، حضور آهک هیدراته با ایجاد پیوندهای موئین پایدارتر و ارتقای یکپارچگی ساختاری گندله نقش موثری در بهبود استحکام تر ایفا کرده و حتی بازدهی بالاتری نسبت به بنتونیت تک جزئی فراهم آورده است. این نتایج نشان می دهد که جایگزینی بخشی از بنتونیت با آهک هیدراته نه تنها موجب افت خواص مکانیکی تر نمی شود بلکه می تواند راهکاری موثر برای بهبود کیفیت گندله در مرحله خام همراه با کاهش مصرف بنتونیت باشد.

کلیدواژه ها:

گندله سازی از کنسانتره ، هماتیتی ، آهک هیدراته ، کاهش مصرف بنتونیت ، استحکام تر (عدد سقوط) drop number