کاربرد دولومیت کلسینه در صنایع آهن و فولاد

کاربرد دولومیت کلسینه در صنایع مختلف برای افرادی که در حوزه صنعت و معدن فعالیت می‌کنند، امری واضح و مبرهن است. دولومیت کلسینه که از فراوری کلسیناسیون به دست می‌آید، کاربردهای بسیار فراوانی در صنایع مختلف دارد. هدف ما در این مقاله بررسی کاربردهای سنگ دولومیت پخته در صنایع مختلف بالاخص صنعت آهن و فولاد برای افراد علاقه‌مند و فعال در حوزه صنعت و معدن است. پس جهت آشنایی بیشتر توصیه می‌کنیم ادامه این مقاله کاربردی را از دست ندهید.

کمی بیشتر درباره دولومیت کلسینه

دولومیت کلسینه را می‌توان ماده معدنی کلسیم و منیزیم کربنات نامید که در آن یون های کلسیم و منیزیم در لایه‌های متوالی در یک ساختار بلوری منظم قرار گرفته‌اند. سنگ دولومیت خام در حالتی که از معدن استخراج می‌شود، کاربرد چندانی ندارد؛ زیرا ناخالصی‌هایی دارد که در فرایندهای صنعتی باعث اتلاف هزینه و انرژی مصرفی می‌شوند؛ به همین دلیل با فرایندی به نام کلسیناسیون این ناخالصی‌ها را از سنگ دولومیت جدا می‌کنند. کلسیناسیون نیز فرایندی است که در آن با دادن حرارت، رطوبت و گازهای فرار از ماده اولیه جدا می‌شوند.

دولومیت کلسینه تهیه شده از این فرایند را گاهی با نام‌های آهک پخته و دولومیت پخته نیز در بازار می‌شناسند. به‌طورکلی در فرایندهایی که در کنار کلسیم به منیزیم هم نیاز داریم جایگزین مناسبی به نام دولومیت کلسینه وجود دارد.

کاربرد دولومیت کلسینه در صنایع مختلف

با توجه به کاربردهای بسیار زیاد دولومیت کلسینه در صنایع مختلف قصد داریم که حدالمقدور اکثر آن کاربردها را با شما در میان بگذاریم. اما چون می‌خواهیم از هدف اصلی این مقاله که بررسی کاربرد این سنگ در صنایع آهن و فولاد است فاصله نگیریم، به ارائه خلاصه‌ای از بقیه کاربردها بسنده می‌کنیم.

کاربرد دولومیت کلسینه در کشاورزی

کاربرد اصلی دولومیت کلسینه در کشاورزی، در تصفیه خاک از فلزات سنگین و سمی برای حفظ سلامت گیاهان و خاک است. دولومیت کلسینه می‌تواند با اسیدهای خاک نیز واکنش داده و در ایجاد محیطی خنثی و ایده‌آل برای کشاورزی نقش مفیدی داشته باشد.

کاربرد دولومیت کلسینه در تصفیه آب و فاضلاب

به دلیل محدودیت در منابع آبی کشور همواره نیاز به تصفیه و استفاده مجدد از آب های مصرف شده وجود دارد. فاضلاب‌هایی کشاورزی و صنعتی غالباً دارای فلزات سنگین همچون آمونیوم و فسفات هستند. این فلزات برای محیط زیست بسیار مضر بوده و استفاده مجدد از آب بدون تصفیه از آنها را غیرممکن کند. با به‌کارگیری فیلترهای حاوی دولومیت کلسینه امکان جداسازی آمونیوم و فسفات از آب و فاضلاب‌ها و تصفیه آن‌ها وجود دارد.

کاربرد دولومیت کلسینه در دامپروری

خوراک دام و طیور برای افزایش بهره‌وری در تولید محصولات دامی بایستی همواره حاوی ویتامین‌ها و مواد معدنی ضروری باشد. دو مورد از ضروری‌ترین مواد معدنی موردنیاز برای جانوران، کلسیم و منیزیم است. خاصیت روان کنندگی دولومیت کلسینه برای روان سازی یا خوراک علوفه خشک دام نیز بسیار مفید است.

کاربرد دولومیت کلسینه در تولید سوخت‌های زیستی

گرمایش جهانی و افزایش حجم آلاینده‌ها نگرانی‌های زیادی را در کل جهان در پی داشته و باعث شده تا شرکت‌ها و کمپانی‌های پیشرو در پی تولید سوخت‌های زیستی باشند. گازوئیل زیستی یکی از انواع سوخت‌های زیستی است که از روغن برخی گیاهان تهیه می‌شود. محققان این حوزه از دولومیت کلسینه به‌عنوان کاتالیزور در فرایند تهیه این سوخت زیستی استفاده می‌کنند. بیوگاز نیز یکی دیگر از سوخت‌های زیستی است که از تخمیر فاضلاب توسط باکتری‌ها ایجاد می‌شود. کاربرد دولومیت کلسینه در این صنعت به‌عنوان یک فیلتر برای تصفیه گاز خام تولیدی است.

کاربرد دولومیت کلسینه در صنایع تولید و فراوری آهن و فولاد

صنایع تولید و فراوری آهن و فولاد از جمله صنایع پیشرو و حیاتی هر کشوری محسوب می‌شوند، اما همه کشورها توانایی و تکنولوژی این کار را ندارند. کشور ما در کنار منابع خدادادی سنگ‌آهن توانایی فراوری و تولید فولاد را نیز دارد.  فرایند تبدیلسنگ‌آهن خام به فولاد فراوری شده، مسیری بسیار طولانی و نیازمند انواع و اقسام تجهیزات و مواد دیگر است. یکی از موادی که در کل این فرایندها مهم است، کاربرد دولومیت کلسینه است‌ که به طور مفصل به دو نوع از کاربردهای این ماده معدنی فراوری شده در این صنعت می‌پردازیم.

استفاده از دولومیت کلسینه شده جهت کاهش مصرف ماده نسوز در کوره‌های قوس الکتریکی

در صنعت تولید فولاد از کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌شود. در داخل این کوره‌ها مواد نسوزی بر پایه کانی کربناته منیزیت به طور گسترده به کار می‌رود. جنس این مواد نسوز منیزیم اکسید است. در‌ کف کوره، لایه یا فیلم‌های کوبشی از جنس منیزیم اکسید و در دیواره‌های کور از نسوزهای کربن منیزیت استفاده می‌شود. مشکلی که وجود دارد این است که در طی فرایند ذوب‌آهن اسفنجی در کوره، منیزیم اکسید جهت رسیدن به تعادل ترمودینامیکی در سرباره دچار انحلال شیمیایی می‌شود. این ماده که جزو دیواره کوره به‌حساب می‌آید، دچار خوردگی می‌شود و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را بسیار بالاتر می‌برد.

بررسی کارشناسان حوزه متالورژی نشان داده است که استفاده از دولومیت کلسینه می تواند از بروز خوردگی نسوز در کوره قوس الکتریکی جلوگیری کند. علت این امر این است که منیزیم موجود در دولومیت کلسینه به‌جای همان ترکیب در ماده نسوز در سرباره حل می‌شود. به دلیل اینکه تهیه منیزیم اکسید از طریق دولومیت پخته بسیار ارزان‌تر از خرید مجدد ماده نسوز است، خرید دولومیت کلسینه برای صنایع آهن و فولاد بسیار افزایش‌یافته و باعث افزایش بازار فروش دولومیت کلسینه شده است.

مکانیزم انحلال دولومیت کلسینه در سرباره کوره قوس الکتریکی

همانطور که پیشتر اشاره کردیم، هدف تزریق دولومیت کلسینه داخل کوره، حل شدن در سرباره کوره و جلوگیری از حل شدن سایر اجزای کوره در سرباره است. در این قسمت به مکانیسم انحلال این ماده در سرباره می‌پردازیم. با توجه به اینکه دولومیت کلسینه حاوی دو قسمت اصلی کلسیمی و منیزیمی است هر یک با مکانیسم جداگانه در سرباره حل می‌شوند.

انحلال کلسیم

برای انحلال کلسیم موجود در دولومیت کلسینه فیلمی از دی کلسیم سیلیکات 2CaO.SiO2 در سطح مواد مذاب تشکیل می‌شود. فیلم در حمام سرباره مذاب راکت باعث جلوگیری از انحلال آهک می‌شود. در ادامه درحالی‌که حمام سرباره به حالت مذاب مغشوش می‌رسد، به‌راحتی شکسته شده و به درون سرباره مذاب وارد می‌شود.

انحلال منیزیم

انحلال منیزیم موجود در دولومیت کلسینه در طی انحلال محلول جامد اکسید آهن و منیزیم (Fe,Mg)O در سطح سرباره انجام می‌گیرد. کلسیم و منیزیم وارد شده از طریق دولومیت کلسینه ممکن است در تعادل با دی کلسیم سیلیکات و اکسید آهن و منیزیم قرار داشته باشند.

نکته

نکته‌ای که در اینجا وجود دارد این است که وجود کلسیم اکسید موجود در آهک پخته چه در سرباره مذاب راکد و چه در سرباره مذاب مغشوش، خللی در فرایند ایجاد نمی‌کند. در سرباره مذاب راکد، کلسیم اکسید به دلیل اختلاف در ساختار کریستالی از منیزیم اکسید به‌راحتی از سطح دولومیت جدا می‌شود. در سرباره مذاب مغشوش غنی از آهن نیز، اکسید آهن به درون درزها وارد می‌شود و محلول جامد اکسید آهن و منیزیم نیز روی سطح دولومیت پخته شده قرار می‌گیرد. در مدل مذاب مغشوش هم کلسیم اکسید وارد سرباره می‌شود و سطح دولومیت با محلول جامد اکسید آهن و منیزیم پوشیده می‌شود.

آشنایی با وظایف سرباره

تا اینجا به کرات درباره سرباره فولادسازی صحبت کردیم، سرباره فولادسازی نقش‌های بسیار مهمی در روند ذوب‌آهن اسفنجی و تولید فولاد مذاب دارد. این نقش‌ها عبارت‌اند از:

• حل کردن مواد اضافی فرایند در خود
• جلوگیری از انحلال گازهای موجود در کوره در داخل فولاد
• کاهش تلفات حرارتی و جلوگیری از انتقال حرارت از فولاد به محیط اطراف
• حفاظت از نسوز کوره در برابر حرارت شدید فولاد مذاب
• فراهم‌آوردن شرایط محیطی ایده آل برای تولید فولاد

اثر شارژ دولومیت کلسینه بر دو پارامتر مهم و اساسی در رابطه با سرباره

معیارهای مختلفی بر کیفیت سرباره تأثیر دارند. از جمله آنها می‌توان به درجه بازی سرباره و میزان پفکی شدن سرباره اشاره نمود. این دو معیار به شرح زیر است:

تأثیر شارژ دولومیت کلسینه شده بر بازیسیته سرباره

مهم‌ترین معیار و پارامتر بررسی کیفیت سرباره تولید شده، درجه بازی سرباره است. برای اندازه گیری درجه بازی سرباره می‌توان از روابط زیر استفاده کرد.

هر دو رابطه بالا نشان می‌دهند که افزایش درصد منیزیم اکسید باعث افزایش درجه بازی سرباره خواهد شد. در ترکیب شیمیایی سرباره اکسیدهای مختلفی می‌تواند وجود داشته باشد. از جمله این اکسیدها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

در لیست بالا خاصیت بازی از چپ به راست و خاصیت اسیدی که باعث خوردگی نسوز می‌گردد، از راست به چپ در حال افزایش است. آهک، عامل اصلی تولید سرباره‌های بازی و سیلیس، عامل اصلی تولید سرباره‌های اسیدی است.

برای نشان‌دادن درجه بازی فاکتور خاصی وجود دارد. زمانی که مقدار منیزیم اکسید و آلومینیوم اکسید در سرباره کم باشد، باید از معیار بازیسیته دوتایی استفاده کرد. همچنین در زمانی مانند شارژ دولومیت به درون کوره بایستی از اندیس بازیسیته چهارتایی به‌عنوان شاخص سرباره استفاده کرد.

تأثیر شارژ دولومیت کلسینه شده بر پفکی شدن سرباره

پفکی شدن سرباره مزایای بسیاری دارد که در ادامه به چند مورد از آنها اشاره می‌کنیم:

• کاهش مصرف انرژی
• کاهش نیاز به الکترودها
• کاهش مصرف ماده نسوز
• کاهش میزان آهن در سرباره
• کاهش اتلاف وقت به دلیل کاهش زمان بین دو تخلیه
• کاهش میزان سرباره تولیدی به‌ازای هر تن فولاد
• افزایش راندمان حرارتی

سرباره را زمانی پفکی می‌گویند که حجم گاز حل شده در آن نسبت به حجم سرباره مذاب درون آن بیشتر باشد. پارامتر مهم دیگر هم این است که این گاز حل شده درون سرباره به‌راحتی به داخل لایه مذاب نفوذ نکند که این امر مستلزم بالا بودن لزجت یا ویسکوزیته سرباره است.

در کنار ویسکوزیته، عامل کشش سطحی سرباره هم نقش مهمی در این امر دارد. به‌گونه‌ای که هرچه کشش سطحی سرباره بیشتر باشد، زمان عبور کربن مونوکسید از درون سرباره طولانی تر می‌شود. این امر خود باعث پفکی تر شدن سرباره می‌شود. حضور منیزیم اکسید در سرباره باعث افزایش کشش سطحی خواهد شد. در بین این دو عامل اشاره شده تأثیر ویسکوزیته به دلیل افزودن دولومیت کلسینه بیشتر از تأثیر کشش سطحی است.

سخن پایانی

در این مقاله به بررسی کاربرد دولومیت کلسینه در صنایع مختلف بالاخص صنایع آهن و فولاد پرداختیم. کیفیت مواد اولیه و مصرفی از مهم‌ترین عوامل در راندمان و تولید محصول ایده آل است، از عوامل مؤثر در کیفیت دولومیت کلسینه می‌توان به حداقلی بودن میزان ناخالصی‌های آن اشاره کرد. شرکت مهندسی صنایع دیرگداز اصفهان با بیش از ۲۰ سال سابقه از تولیدکنندگان دولومیت پخته و آهک کلسینه است. این شرکت محصولات خود را با تکنولوژی روز دنیا در دانه‌بندی‌های مختلف و با بهترین کیفیت برای استفاده‌های داخلی و بین‌المللی تولید و عرضه می‌کند. جهت ارتباط با عاملین فروش، راه‌های ارتباطی در قسمت تماس با ما در سایت قرار دارد.