دستگاه تست چسبندگی
دستگاه تست چسبندگی (Clustering Test) برای ارزیابی تمایل گندله‌های سنگ‌آهن به چسبیدن و تشکیل خوشه‌ها در شرایط احیای مستقیم طراحی شده است. این آزمایش بر اساس استاندارد ISO 11256:2015 انجام می‌شود که روش تعیین شاخص چسبندگی گندله‌های سنگ‌آهن را مشخص می‌کند.در عملیات کوره بلند، یک «آزمایش خوشه‌بندی» برای آهن اسفنجی (همچنین به عنوان آهن کاهش‌یافته مستقیم یا DRI شناخته می‌شود) تمایل گلوله‌های آهن کاهش‌یافته را به چسبیدن یا تف جوشی به هم ارزیابی می‌کند و خوشه‌هایی را تشکیل می‌دهد که می‌توانند مانع جریان گاز و کاهش راندمان کوره شوند.
خوشه بندی چیست؟
در زمینه عملکرد کوره بلند، خوشه‌بندی به پدیده‌ای اطلاق می‌شود که گلوله‌های آهن فلزی، تولید شده از طریق احیای مستقیم سنگ آهن، تف جوشی یا چسبیدن به یکدیگر، تشکیل خوشه‌ها را می‌دهند.
چرا تست چسبندگی اهمیت دارد؟
این خوشه‌ها می‌توانند جریان گازهای کاهنده (مانند مونوکسید کربن و هیدروژن) را از طریق بستر کوره مختل کنند که منجر به کاهش نابرابر، کاهش ظرفیت کوره و حتی ناپایداری کوره شود.
تست چسبندگی چگونه انجام می شود؟
شبیه سازی شرایط کوره بلند: این آزمایش ها با هدف تکرار دما، ترکیب گاز و محیط کاهش یک کوره بلند انجام می شود.
کاهش و کربوهیداسیون گلوله ها: گلوله ها کاهش یافته و سپس در شرایط کنترل شده کربوره می شوند (در معرض کربن) قرار می گیرند و فرآیندها را در کوره بلند شبیه سازی می کنند.
شاخص چسبندگی و خوشه: برخی از آزمایش‌ها، مانند آزمایشی که توسط TenarisSiderca و IAS ایجاد شده است، شاخص چسبندگی و خوشه‌ای را اندازه‌گیری می‌کند که تمایل گلوله‌ها را برای تشکیل خوشه‌ها کمیت می‌دهد.
آزمایش‌های کاهش‌پذیری: آزمایش‌های دیگر، مانند آزمایش‌های کاهش‌پذیری، سرعت کاهش گلوله‌های سنگ آهن را در شرایط کوره بلند اندازه‌گیری می‌کنند.
عوامل موثر بر چسبندگی
کیفیت گلوله: کیفیت گلوله های سنگ آهن، از جمله اندازه، استحکام و ترکیب شیمیایی آنها، به طور قابل توجهی بر تمایل آنها به خوشه تأثیر می گذارد.
شرایط کوره: دما، ترکیب گاز و وجود ریزدانه ها (ذرات کوچک) در بستر کوره می تواند بر خوشه بندی تأثیر بگذارد.
تخریب مکانیکی: تخریب مکانیکی گلوله ها به دلیل شکستگی یا سایش نیز می تواند به خوشه بندی کمک کند.
اهمیت تست چسبندگی
ارزیابی مواد خام: این آزمایش ها به ارزیابی مناسب بودن گلوله های سنگ آهن برای عملیات کوره بلند کمک می کند.
بهینه‌سازی فرآیند: نتایج آزمایش‌های خوشه‌بندی می‌تواند برای بهینه‌سازی عملیات کوره بلند، مانند کنترل دما، ترکیب گاز و کیفیت گلوله مورد استفاده قرار گیرد.
پیش‌بینی عملکرد: آزمایش‌های خوشه‌بندی می‌توانند نحوه رفتار گلوله‌ها در شرایط کوره بلند را پیش‌بینی کنند و امکان آماده‌سازی و مدیریت بهتر فرآیند ذوب را فراهم کنند.
تست های دیگر
علاوه بر تست خوشه‌ای، تست‌های دیگری مانند تست‌های واکنش‌پذیری نیز برای ارزیابی رفتار مواد احیا یافته در طول ذخیره‌سازی و پیش‌بینی مسائل بالقوه مانند اکسیداسیون مجدد خشونت‌آمیز استفاده می‌شوند.
فرآیند Midrex
فرآیند Midrex، یک روش رایج برای تولید آهن احیا شده مستقیم (DRI) یا آهن اسفنجی، از "خوشه شکن" یا "بار تغذیه کننده" برای به حداقل رساندن تشکیل خوشه و اطمینان از تماس خوب گاز و جامد استفاده می کند.
پوشش
گاهی اوقات گلوله ها را با موادی مانند آهک، سیمان یا بوکسیت می پوشانند تا چسبندگی آنها احیا یابد و بهره وری بهبود یابد.