- القيمة التطبيقية الواسعة النطاق للبنتونيت المعدل عالي الكفاءة والموفر للطاقة
صناعة الصلب مستهلك رئيسي للطاقة ومصدر كبير للملوثات الجوية، مما يجعلها محورًا رئيسيًا لجهود الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات. في مواجهة القيود المتزايدة على الموارد والبيئة، أصبحت التنمية الخضراء المسار الوحيد القابل للتطبيق لصناعة الصلب. وباعتبارها قطاعًا نموذجيًا للتصنيع العملي، سيستمر إنتاج الصلب في الاعتماد على عمليات أفران الصهر لفترة طويلة. لذلك، فإن استكشاف ابتكارات العمليات - مثل استبدال التلبيد بالتكوير لتحسين هياكل أفران الصهر - له أهمية كبيرة لمواصلة خفض استهلاك الطاقة، وخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والملوثات، والنهوض بالتصنيع الأخضر. تشمل منتجات البنتونيت المستخدمة في التكوير المعدني البنتونيت القائم على الصوديوم، والبنتونيت المركب، وبنتونيت التكوير المعدل، من بين منتجات أخرى. تتميز هذه المنتجات بخصائص ربط ممتازة، وتكوين كريات موحد، وكفاءة تكوير عالية، مما يجعلها مناسبة لأنواع مختلفة من مركزات خام الحديد. حاليًا، يُعدّ البنتونيت المُعَدَّل للتحبيب الأكثر استخدامًا في الإنتاج، حيث يجمع البنتونيت مع مواد رابطة عضوية. يُقلّل هذا البنتونيت المُعَدَّل من جرعة المادة الرابطة مع تحسين جودة الحبيبات، مما يجعله الطريقة الأكثر فعالية حاليًا لتحسين جودة الحديد في خام الحبيبات.
دور البنتونيت في تكوير خام الحديد
يتطلب تكوير مُركّز خام الحديد الماء والمواد الرابطة، ويُعدّ البنتونيت أكثر المواد الرابطة شيوعًا واستخدامًا عالميًا. يتميز البنتونيت بثلاث خصائص رئيسية: قابلية البلل (امتصاص عالٍ للماء)، والتمدد (قدرة انتفاخ كبيرة)، والخصائص الغروانية (تأثيرات ربط قوية). تُمكّن هذه الخصائص البنتونيت من أداء ثلاث وظائف أساسية في عملية التكوير:
1. تعزيز قوة الحبيبات الخضراء والجافة والنهائية
تسمح المساحة السطحية النوعية العالية للبنتونيت وقابليته للتشتت له بالارتباط بإحكام بجزيئات تركيز الحديد أثناء عملية التكوير والتجفيف والتحميص، مما يقلل المسافات بين الجزيئات ويحسن القوة.
2. زيادة مقاومة الصدمات الحرارية للحبيبات الخضراء
يُبطئ البنتونيت تبخر الماء أثناء التجفيف، ويُعزز قوة الحبيبات الجافة بسرعة، مما يُحسّن بشكل ملحوظ مقاومة الحبيبات الخضراء للصدمات الحرارية. إلا أن مدى التحسن يختلف باختلاف جودة البنتونيت ونوع مُركّز الحديد المُستخدم.
3. قمع التورم الناتج عن التخفيض والتدهور الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة للحبيبات النهائية
تُظهر الكريات المصنوعة من مركز الحديد والبنتونيت عادةً مسامية أقل بنسبة 1%–2% وقوة أعلى، مما يقلل قليلاً من قابلية الاختزال ولكنه يساعد في التخفيف من التورم الناتج عن الاختزال والتدهور الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة.
التأثيرات السلبية للبنتونيت على جودة الحبيبات
المكونات الكيميائية الأساسية للبنتونيت هي ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) وأكسيد الألومنيوم (Al₂O₃). يُظهر التحليل الإحصائي لـ 24 عينة بنتونيت من تسع مقاطعات في الصين أن متوسط محتوى ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) يبلغ 62.39% (69.64% بعد خصم فاقد الاشتعال) ومحتوى ثاني أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) يبلغ 16.55% (18.475% بعد الخصم). ونظرًا لأن صناعة الحديد في أفران الصهر تهدف إلى إنتاج مواد عالية الجودة وقليلة الخبث، يسعى منتجو الكريات إلى تقليل استخدام البنتونيت. وتشمل الآثار السلبية للبنتونيت على جودة الكريات ما يلي:
1. تقليل درجة الحديد في الحبيبات النهائية
تُقلل إضافة البنتونيت 1% من جودة الحديد بحوالي 0.6%. على سبيل المثال، عند إنتاج كريات من مُركّز الحديد 64%-68%، فإن كل زيادة في جرعة البنتونيت بمقدار 1% تُقلل من جودة الحديد بمقدار 0.62%-0.66%.
2. زيادة محتوى SiO₂ وAl₂O₃ في الحبيبات النهائية
كل إضافة 1% من البنتونيت ترفع محتوى SiO₂ بمقدار ~0.7% ومحتوى Al₂O₃ بمقدار ~0.185%، مما يؤدي إلى تدهور جودة الكريات وإضعاف الأداء المعدني في أفران الصهر.
3. انخفاض القيمة الاقتصادية للحبيبات النهائية
مع جرعة متوسطة من البنتونيت في الصين تبلغ حوالي 2.0%، فإن الكريات المصنوعة من تركيز الحديد 66% تشهد انخفاضًا في درجة الحديد بمقدار 1.28%، وزيادة بمقدار 1.39% في SiO₂، وارتفاعًا بمقدار 0.37% في Al₂O₃.
تحليل التطبيق العملي للبنتونيت المعدل
من خلال اختيار مواد خام البنتونيت عالية الجودة بعناية ومعالجتها بالبثق الرطب وتنشيط الصوديوم، والتجفيف، والتعديل، والطحن المُشحم، طُوِّرت مجموعة متنوعة من المواد المساعدة الجديدة. تُستخدم هذه المواد بشكل رئيسي للأغراض التالية: تحسين قابلية اختزال كريات خام الحديد، وتعزيز قوة الكريات الخضراء، والعمل كعوامل مضادة للانفجار لزيادة الاستقرار الحراري ودرجة حرارة الانفجار أثناء التجفيف، والعمل كمكثفات لتحسين قوة الكريات ومعدل التحبيب، وزيادة المسامية الدقيقة فيها، وتعزيز قابلية الاختزال، وتعزيز جو الأكسدة للوقود، والعمل كعوامل مُثرية للأكسجين لتعزيز تفاعل الوقود، ورفع جو الأكسدة في منطقة التحميص، وزيادة درجة حرارة الاختزال-التليين للكريات، وتقصير وقت التحميص.
تعمل كعوامل تدفق لتحسين البنية الدقيقة للحبيبات، والتحكم في تكوين المراحل الزجاجية، وقمع التحولات الشبكية غير المرغوب فيها، والتوسع الاختزالي غير الطبيعي، والتباطؤ الاختزالي؛ تعمل كمشتتات لتنظيم الرطوبة في المواد الخام، وضمان تكوين حبيبات موحد، وتمكين الجمع مع البنتونيت القائم على الصوديوم للتكوير، ومنع التصاق الحبيبات الخضراء أثناء النقل؛ وتثبيت مكونات البنتونيت المعدل مع منع التحلل والتبلور في درجات الحرارة العالية لـ Fe₂O₃ في الحبيبات، وبالتالي زيادة الإنتاج وتقليل استهلاك الطاقة.
توفير استخدام البنتونيت
عند خلطها مع البنتونيت بنسب محددة، يمكن لهذه الإضافات المتخصصة أن تقلل بشكل كبير من كمية البنتونيت المطلوبة. تُظهر النتائج العملية أنه بإضافة البنتونيت المعدل بنسبة تتراوح بين 1.2 و1.6%، يمكن تحقيق نفس أداء البنتونيت التقليدي القائم على الصوديوم بنسبة تتراوح بين 2.5 و3.5%. يمكن لإضافة البنتونيت المعدل أن تُحسّن بشكل واضح من قوة الحبيبات الخضراء، وتعزز الاستقرار الحراري، وتُخفّض جرعة البنتونيت، وتُخفّض معدل الغرامات المرتجعة، وتزيد من جودة الحديد في الحبيبات المحروقة. بناءً على عمليات التحبيب الحالية وتدفقات الإنتاج، فإن استبدال البنتونيت التقليدي القائم على الصوديوم بالبنتونيت المعدل يُخفّض جرعة البنتونيت من حوالي 3.2% إلى أقل من 1.8%، مما يُحقق فوائد إجمالية كبيرة. يُقدّم الجدول 1 تحليلًا مُفصّلًا للفوائد الاقتصادية المُحدّدة.
| الجدول 1 مقارنة بين رابط البنتونيت المعدل والبنتونيت التقليدي القائم على الصوديوم | ||
| مقياس التقييم | البنتونيت التقليدي القائم على الصوديوم | رابط البنتونيت المعدل |
| الجرعة (%) | 3.2 | 1.8 |
| الاستهلاك (كجم/طن حبيبات) | 3.3 | 1.9 |
| تحسين الغلة (%) | – | 4–6 |
| تقليل العودة الرطبة (%) | – | 3-4 |
| تخفيض العودة الجافة (%) | – | 1-2 |
| خفض تكاليف المعالجة (%) | – | 3 |
| زيادة درجة الحديد في الكريات | – | ~0.77 نقطة تقييم |
| الفائدة الاقتصادية من زيادة الدرجة (يوان صيني/طن حبيبات) | 0 | 13.09 |
| سعر السوق قبل الضريبة (يوان صيني/طن) | 327 | 720 |
| تكلفة الطن من الكريات (يوان صيني/طن من الكريات) | 10.79 | 13.68 |
| الفائدة الاقتصادية الشاملة (يوان صيني/طن حبيبات) | 0 | 10.2 |
وفقًا للنتائج المتوقعة بناءً على كمية رابط البنتونيت المُعدّل المُضافة ومؤشرات أداء الحبيبات النهائية، فإن استبدال البنتونيت الأصلي المُصنّع من الصوديوم بالبنتونيت المُعدّل يُمكن أن يُخفّض نسبة البنتونيت من 3.2% الحالية إلى أقل من 1.8% تقريبًا. يُمكن أن يُحقق هذا التعديل فوائد اقتصادية شاملة تُقدّر بحوالي 10.5 يوان لكل طن من الحبيبات (10.2 يوان + 0.3 يوان). بناءً على إنتاج سنوي كامل الطاقة يبلغ 2.4 مليون طن من الحبيبات، يُمكن أن يُوفّر هذا للشركة حوالي 25.2 مليون يوان، مما يُحقق فوائد اقتصادية وبيئية كبيرة.
مزايا روابط البنتونيت المعدلة
1. تحسين قابلية التشتت والاستقرار الحراري ومعدل التبلور.
2. يعزز قوة الحبيبات الخضراء ومقاومة الصدمات الحرارية.
3. يقلل جرعة البنتونيت بمقدار 50%–75%، مما يزيد من درجة الحديد ويخفض محتوى SiO₂.
4. يقلل من وقت التحميص في درجات الحرارة العالية، مما يعزز الإنتاج ويقلل من استخدام الطاقة.
5. دعم استراتيجية الصين لتطوير الصلب الأخضر وعالي الجودة وفقًا للمبادئ التوجيهية للمؤتمر الوطني التاسع عشر.
شركة Epic Powder Machinery - شريكك المتطور في معالجة المساحيق
آلات مسحوق ملحمة شركة رائدة في تصنيع معدات معالجة المساحيق عالية الكفاءة لصناعات التعدين والكيماويات ومواد البناء. بخبرة تزيد عن 20 عامًا، تُقدم أنظمة تعديل المساحيق الذكية الحاصلة على براءة اختراع لدينا 30% كفاءة إنتاج أعلى مع تقليل استهلاك الطاقة بمقدار 15%، مما يساعد العملاء العالميين على تعظيم الربحية.
