خام الحديد هو المادة الخام الأساسية لإنتاج الصلب وأحد أهم المعادن في الاقتصاد العالمي. ومع تزايد الطلب على خام الحديد عالي الجودة، أصبحت طرق المعالجة الفعّالة أمرًا بالغ الأهمية.
يستكشف هذا الدليل الخطوات الرئيسية في معالجة خام الحديد ، من الاستخلاص إلى التكوير، ويسلط الضوء على المعدات الأساسية المستخدمة في كل مرحلة .
لماذا معالجة خام الحديد؟
يعتبر خام الحديد مادة أساسية في الصناعات الحديثة، حيث يستخدم حوالي 98% منه في إنتاج الحديد والصلب في البناء والبنية الأساسية والآلات. كما يستخدم مركّز الحديد لإنتاج أصباغ أكسيد الحديد والمواد المغناطيسية وعوامل معالجة المياه في الصناعات الكيميائية والطاقة والإلكترونية.
تشمل أكثر أنواع خام الحديد قيمةً اقتصاديًا ما يلي:
| نوع خام الحديد | محتوى الحديد |
| المغنتيت (Fe₃O₄) | ~72% |
| الهيماتيت (Fe2O2) | ~69.9% |
| ليمونيت (FeO(OH)·nH2O) | 40%–60% |
| سيدريت (FeCO₃) | ~48% |
الهدف الأساسي من معالجة خام الحديد هو زيادة محتواه من الحديد وإزالة الشوائب. وهذا يحسن كفاءة الصهر، ويقلل من استهلاك الطاقة، ويقلل من التأثير البيئي.
كيف تتم معالجة خام الحديد؟ (المعدات الموصى بها)
بعد استخراجه من المناجم المفتوحة أو تحت الأرض، يخضع خام الحديد لعدة خطوات معالجة في مصنع الخام لتلبية متطلبات إنتاج الصلب.
تتطلب الأنواع المختلفة من خام الحديد ( الهيماتيت ، والمغنتيت ، والليمونيت ، والسيدريت) طرق معالجة محددة بسبب تركيباتها المعدنية وخصائصها الفريدة.
تتضمن الخطوات الخمس الرئيسية في معالجة خام الحديد ما يلي: (1) السحق والطحن، (2) الاستفادة (فصل الخام)، (3) التكوير أو التلبيد، (4) الصهر والتكرير، و(5) الصب والدرفلة وما بعد المعالجة.
الخطوة 1: السحق والطحن
التكسير والطحن هما الخطوتان الأولى في معالجة خام الحديد. والهدف الرئيسي هو تقسيم خام الحديد إلى أحجام أصغر.
بشكل عام، تنقسم عملية التكسير إلى ثلاث مراحل: التكسير الأولي، والتكسير الثانوي، والتكسير الدقيق . تعمل مرحلة الطحن على تقليص الخام إلى جزيئات دقيقة، مما يحسن معدلات استرداد الحديد.
ما هي المعدات المستخدمة في مرحلة التكسير؟
كسارة الفك (السحق الأولي)
تُستخدم كسارة الفك بشكل أساسي في التكسير الأولي لخام الحديد. ويمكنها التعامل مع قطع كبيرة من خام الحديد بحجم تغذية أقصى يبلغ 1200 مم.
قدرة عالية : معالجة 5 طن/ساعة إلى 1500 طن/ساعة لكل وحدة.
نسبة تخفيض كبيرة : تصل إلى نسبة تخفيض تصل إلى 6:1؛ حجم إخراج قابل للتعديل (10 مم - 350 مم).
متين ومقاوم للتآكل : ألواح الفك مصنوعة من الفولاذ عالي المنغنيز أو الفولاذ السبائكي أو المواد المركبة لإطالة عمر الخدمة.
كسارة مخروطية (سحق ثانوي وسحق ناعم)
بعد التكسير الأولي، يتم استخدام الكسارة المخروطية للتكسير الثانوي والدقيق لخام الحديد. وهي مثالية للتعامل مع خام الحديد الصلب في مرحلة التكسير الثانوي.
التكسير الطبقي : يقلل من الجزيئات المتقشرة ويجعل حجم الناتج أكثر تناسقًا.
التحكم الذكي : تغيير حجم التفريغ بسرعة، مما يعزز الكفاءة بنسبة 15% - 25%.
النظام الهيدروليكي : مزود بحماية هيدروليكية وتزييت مزدوجة، مما يمنع التحميل الزائد ويقلل من وقت التوقف.
كسارة التأثير (التكسير الثانوي والدقيق)
بالإضافة إلى الكسارات المخروطية، تُستخدم الكسارات ذات التأثير أيضًا في التكسير الثانوي لخام الحديد. ومع ذلك، فهي أكثر ملاءمة لخام الحديد الأكثر ليونة إلى متوسط الصلابة .
فعّالة من حيث التكلفة : تحقق السحق في خطوة واحدة، مما يقلل من تكاليف الطحن.
مكونات عالية الجودة : مجهزة بمطارق مصنوعة من سبائك الكروم العالي لتعزيز مقاومة التآكل.
تصميم محكم : يقلل من الغبار والضوضاء، مما يضمن تشغيلًا أكثر أمانًا وصديقًا للبيئة.
ما هي المعدات المستخدمة في مرحلة الطحن؟ اتصل بمدير المبيعات لدينا
مطحنة الكرات هي أكثر معدات الطحن شيوعًا لخام الحديد. تقوم بطحن الخام إلى جزيئات بحجم الميكرون (بدقة تصل إلى 0.074 مم) من خلال تأثير وطحن الكرات الفولاذية .
تم تصميم مطحنة الكرات من شركة FTM Machinery لطحن خام الحديد على نطاق واسع، بسعة تصل إلى 208 طن في الساعة. وهي تدعم عمليات الطحن الجاف والرطب.
آلة طحن شائعة أخرى هي مطحنة القضبان، وهي الأفضل للطحن الخشن. وبالمقارنة مع مطحنة الكرات، فهي تقلل من الإفراط في الطحن وتعطي حجم جسيمات أكثر توازناً.
الخطوة 2: الاستفادة (فصل الخام)
تعد عملية الاستفادة من خام الحديد هي العملية الأساسية في معالجة خام الحديد. والهدف من ذلك هو فصل معادن الحديد عن الشوائب وزيادة جودة الخام. تتطلب الأنواع المختلفة من خام الحديد طرق استفادة مختلفة، بما في ذلك الفصل المغناطيسي والتعويم والفصل بالجاذبية.
الفصل المغناطيسي (للمغنتيت)
الفصل المغناطيسي هو فصل خام الحديد على أساس الاختلافات المغناطيسية. ويستخدم بشكل أساسي في فصل المغنتيت وغيره من خامات الحديد المغناطيسية .
يمكن لجهاز الفصل المغناطيسي من شركة FTM Machinery معالجة ما يصل إلى 280 طنًا في الساعة، ومعالجة جزيئات الخام التي يصل حجمها إلى 3 مم. كما أنه يفصل المواد الغنية بالحديد عن النفايات بكفاءة، مما يجعله مثاليًا للإنتاج على نطاق واسع.
التعويم (للهيماتيت والسيدريت)
تستخدم عملية التعويم الكواشف الكيميائية لجعل معادن الحديد تطفو وفصلها عن الشوائب. وهي مناسبة لخامات الحديد غير المغناطيسية مثل الهيماتيت والسيدريت.
تتمتع آلة التعويم من شركة FTM Machinery بسعة معالجة تبلغ 20 متر مكعب في الدقيقة. وهي تزيل بفعالية السيليكا والفوسفور من الخامات منخفضة الجودة وهي الأفضل للاستفادة المعقدة من خام الحديد. ومع ذلك، فهي غير مناسبة للجسيمات التي يقل حجمها عن 0.01 مم.
الفصل بالجاذبية (للهيماتيت والليمونيت)
يعتمد الفصل بالجاذبية على اختلاف الكثافة بين خام الحديد والشوائب. وهو الأفضل لخام الحديد الخشن .
- المزلق الحلزوني : الأفضل لخام الحديد الناعم (0.3 مم - 0.02 مم)، ذو كفاءة عالية.
- طاولة الاهتزاز : تستخدم للتكرير النهائي، فعالة لجزيئات خام الحديد التي تتراوح من 2 مم إلى 0.074 مم، مع كفاءة فصل تزيد عن 90%.
- فاصل الجيج : مناسب لخام الحديد المتوسط إلى الخشن، بسعة تتراوح من 5 إلى 50 طنًا في الساعة. وهو موفر للطاقة ومثالي لتخصيب خام الحديد منخفض الدرجة.
بعد الاستفادة، تتم معالجة مركز الحديد بشكل أكبر باستخدام مثخن لإزالة الماء الزائد، مما يزيد من محتوى الحديد للصهر.
فيما يلي توضيح للطرق والمعدات الرئيسية المستخدمة في استخلاص خام الحديد. يوضح الجدول أدناه طرق المعالجة النموذجية لأنواع مختلفة من خام الحديد :
| نوع الخام | طريقة الاستفادة | المعدات الرئيسية |
| المغنتيت | الفصل المغناطيسي | كسارة الفك، مطحنة الكرات، فاصل مغناطيسي رطب |
| الهيماتيت | الفصل بالتعويم/الجاذبية | كسارة الفك، فاصل الجيج، آلة التعويم |
| ليمونيت | التحميص بالفصل المغناطيسي/الفصل بالجاذبية | فرن دوار، فاصل مغناطيسي رطب، مجرى حلزوني |
| سيدريت | التحميص بالفصل المغناطيسي/التعويم | فرن دوار، فاصل مغناطيسي رطب، آلة تعويم |
الخطوة 3: التكوير والتلبيد
بعد تجهيز الخام، تتم معالجة مركّز الحديد من خلال التكوير أو التلبيد لصناعة الحديد في أفران الصهر. تتمتع الأنواع المختلفة من مركّز الحديد بخصائص متفاوتة، مما يحدد استخدامها.
- تعتبر تركيزات المغنتيت والهيماتيت ناعمة وغنية بالحديد، ومناسبة للتكوير أو التلبيد.
- تحتوي تركيزات الليمونيت والسيدريت على نسبة عالية من الرطوبة والشوائب، مما يجعلها غير مناسبة للتكوير المباشر وتتطلب التلبيد لتحسين أداء الصهر.
تتضمن عملية التلبيد خلط مسحوق خام الحديد والغرامات المرتجعة والمواد المضافة (مثل الحجر الجيري ومسحوق الكوك) والتلبيد في درجات حرارة عالية لتشكيل تلبيد قوي لأفران الصهر.
تستخدم عملية التكوير جهاز تكوير قرصي لخلط مسحوق خام الحديد مع المواد الرابطة (مثل البنتونيت والجير الحي) لتشكيل حبيبات موحدة، مثالية للمركزات الدقيقة .
تعد آلة التكوير القرصية أساسية في تكوير تركيز الحديد ، وذلك باستخدام قرص دوار ونظام رش قابل للتعديل لخلط المسحوق والمادة الرابطة في حبيبات، والتي يتم تحميصها بعد ذلك في فرن دوار قبل الاستخدام. اتصل بمدير المبيعات لدينا
مزايا آلة التكوير القرصية من شركة FTM Machinery:
- التكوير الموحد : يمكن التحكم في حجم التكوير (3 مم - 16 مم)، مع معدل تكوير يزيد عن 95%.
- تشغيل مرن : زاوية القرص قابلة للتعديل (35°–55°)، وهي مناسبة لمساحيق الخام المختلفة ومتطلبات العملية.
- موفر للطاقة وصديق للبيئة : يستهلك طاقة أقل ويقلل انبعاثات الغبار بنسبة 30% مقارنة بأجهزة التكوير الأسطوانية الدوارة.
الخطوة 4: الصهر والتكرير (صناعة الحديد وصناعة الصلب)
بمجرد معالجة خام الحديد وتحويله إلى سبيكة أو حبيبات، يمكن استخدامه في صناعة الحديد وصناعة الصلب.
الصهر (صناعة الحديد)
- عملية الفرن العالي: يتم خلط السبائك والحبيبات مع الفحم في الفرن العالي لإنتاج الحديد الخام من خلال تفاعل الاختزال. يمكن استخدام الخبث في صناعة الأسمنت وبناء الطرق.
- عملية الاختزال المباشر للحديد (DRI): يعمل الغاز الطبيعي أو الهيدروجين على اختزال الخام عند درجات حرارة منخفضة إلى متوسطة لإنتاج الحديد الإسفنجي.
بعد صناعة الحديد، يظل المنتج يحتوي على شوائب ويحتاج إلى مزيد من التكرير لإنتاج الفولاذ.
التكرير (صناعة الصلب)
- فرن الأكسجين الأساسي (BOF): يتم نفخ الأكسجين من خلال الحديد الزهر لإزالة الشوائب وتحويله إلى فولاذ منصهر.
- فرن القوس الكهربائي (EAF): مناسب لـ DRI أو خردة الفولاذ، حيث يتم استخدام الكهرباء لصهر المواد وتحويلها إلى فولاذ منصهر.
الخطوة 5: الصب والدرفلة والمعالجة اللاحقة
بعد التكرير، يتم صب الفولاذ المنصهر في شكل قضبان، ثم يتم دحرجته على الساخن أو البارد إلى منتجات نهائية مثل الألواح أو قضبان التسليح أو الأنابيب. يمكن استخدام عمليات أخرى مثل المعالجة الحرارية أو الجلفنة أو الطلاء لتعزيز القوة ومقاومة التآكل وقابلية التطبيق.
خاتمة
تشمل معالجة خام الحديد السحق والطحن والاستفادة والتكوير وغير ذلك، وكل ذلك يؤثر على جودة المنتج وكفاءة الإنتاج. تركز شركة FTM Machinery على توفير حلول معدات فعالة وموثوقة لهذه الصناعة.
يمكن لفريق الخبراء لدينا أن يوصي بآلات التكسير ومطاحن الكرات والمعدات الأخرى المناسبة بناءً على احتياجاتك، مع توفير الدعم الفني طوال مراحل المعالجة لتعزيز الكفاءة. اتصل بنا الآن
