hamid_metallic
عضو جدید
سولفید آهن(پیرایت) و صنعت فولاد
اما ، با شروع قرن بیستم پیرایت را برای تولید دی اکسید سولفور حرارت می دهند و سپس آن را شستشو داده و از صافی می گذرانند تا فلزات با ارزش بازیافت شده و یک کانه ی ارغوانی رنگ برجای می ماند که در فرآیند چدن ریزی مورد استفاده قرار می گیرد.
تنوع فرآیندها برای بدست آوردن دی اکسید سولفور به طور خاص برای سوزاندن پیرایت توسعه یافته بود. اکسید آهن بعد از سوزاندن پیرایت طبق واکنش زیر بدست می آید:
Fe S2+1/2 O2 4SO2 + Fe2O3
محصول واکنش سرباره پیرایت شده نام دارد که به دلیل وجود عناصر ناخالص در آن نمی تواند به صورت مستقیم برای چدن ریزی صنعتی به کار رود.
W Longmaid در سال 1844 میلادی روشی را برای تصفیه ی سرباره و در همان زمان برای بازیافت فلزات غیر آهنی موجود به ثبت رسانید. این فرآیند اولین بار در سال 1859 توسط William Hendrson اسکاتلندی به کار گرفته شد. در این فرآیند سرباره پیرایت شده به همراه کلرید سدیم سوزانده و سپس برای بازیافت کلرید های فلزات غیر آهنی با آب شستشو داده شد.این تکنولوژی در کشور آلمان به عنوان فرآیند DK و در مدت یک قرن از سال 1876 تا 1989 در کارخانه ی Duisburger Kupferhutte در شهر دویسبورگ مورد استفاده قرار می گرفت. در این کارخانه ، پیرایت از سرتاسر دنیا توسط شرکت صادر شده و به کارخانه های اسید سازی در کشور آلمان فروخته می شد با این توافق که اکسید آهن(سرباره) که محصول سوختن پیرایت می باشد برای عملیات بیشتر برای بازیافت فلزات غیر آهنی ، فلزات گرانبها و آهن فلزی به دویسبورگ بازگردانیده شود.
کانه ی ارغوانی ته نشین شده بعد از صاف کردن کلرید های محلول دارای کانی آهن مرغوب است که شامل 61 تا 63% آهن بوده. این کانه اگلومره شده و سپس به کوره ی بلند بازگردانیده می شده. از آن جایی که سرب و نقره از کلرید های نامحلول در طول فرآیند سوختن می باشند، در کانه ی ارغوانی باقی می مانند. وقتی کانه ی ارغوانی آگلومره شده به کوره ی بلند شارژ می شود ، آلیاژ نقره – سرب تشکیل می گردد. این آلیاژ در آهن نامحلول بوده و با چگالی بیشتر در کف کوره قرار می گیرد. در زیر کوره دریچه هایی تعبیه شده بود و یک بار در هفته آلیاژ نقره- سرب در سطحی پایین تر از آهن مذاب تخلیه می شد.
باتوجه به موفقیت کارخانه ی Duisburger Kupferhutte تولیدکنندگان اسید سولفوریک در اروپا ، ژاپن و ایالات متحده امریکا علاقمند به بازاریابی اکسید آهن تولید شده در صنعت فولاد به شدند. با وجود این که گندله سازی اکسید آهن در سال 1912 در کشور سوئد ابداع گردید اما 30 سال بعد از آن برای صنعت سنگ آهن به کارگرفته شد. هنگامی که کوره های قوس الکتریکی شروع به کار کردند و نیاز مبرم برای مصرف گندله شده احساس شد این فرآیندجایگاه خود را بدست آورد . این امر باعث ایجاد عامل محرکی برای تولید کنندگان فرآورده های اسیدی شد تا سرباره پیرایت سرباره شده ی خود را بهبود بخشند و با کیفیت بهتری به صنایع فولاد سازی ارائه کنند. در نتیجه در 1960 میلادی فرآیندهای بسیاری برای رفع مشکلات رشد یافتند که از آن قبیل می توان به موارد زیر اشاره نمود:
فرآیند Seiko-Kowa : این فرآیند یک فرآیند ژاپنی می باشد در شرکت Kitakyushu ابداع گردیده که در آن سرباره با کلرید کلسیم مخلوط شده ، به صورت گندله در آمده و سپس برای تبخیر کلریدهای غیر آهنی در کوره ی دوار تا 1100 درجه ی سانتیگراد حرارت داده می شود. سپس برای خروج گازها و بازیافت فلز آنها را در آب یا سایر محلول ها شستشو می دهند. این فرآیند در کشور پرتقال و دیگر کشورها نیز به کار می رفته است.
فرآیند Bethlehem Steel : در کارخانه ای واقع در Sparrows Point در ایالت مریلند ، کبالت بدست آمده از سرباره توسط فرآیندی بر اساس کنترل درجه حرارت دقیق در طول سوزاندن پیرایت بازیافت می شد. اگر درجه حرارت در 550 درجه ی سانتیگراد نگه داشته شود ، کبالت موجود در پیرایت می تواند به سولفات تبدیل شود و بنابراین می تواند به طور مستقیم از سرباره توسط آب شسته شود (جدا شود). پیرایت سرباره شده ی داغ با استفاده از آب سرد می شود و لجنی شامل 6-8% جامدات بدست می آید. هنگامی که این جامدات از صافی گذرانده می شوند میزان حلالیت کبالت به 20 -25 گرم بر لیتر می رسد که برای بازیافت فلز ، تحت فرآیندهای بیشتری قرار می گیرد. نسبت آهن به کبالت در سرباره ، 50 به 1 می باشد که در محلول این نسبت برابر ( 1 به 1 )می شود. این کارخانه تنها منابع داخلی کبالت در ایالات متحده را تأمین می کرد.
فرآیند Outokumpu : درکشور فنلاند در کارخانه ی Outokumpu در سال 1979 در شهر Pori یک فرآیند مشابه انجام شد که سرباره سولفاته شده ی پیرایت در آن شامل 8-9% کبالت و دیگر فلزات غیر آهنی بود. سپس توسط آب شستشو داده شد تا یک محلول اسیدی با PH برابر با 1.5 و محتوی 20 گرم بر لیتر کبالت ، 6 تا 8 گرم بر لیتر نیکل ، 7 تا 8 گرم بر لیتر مس ، 10 تا 12 گرم بر لیتر روی و مقدار بسیار کمی آهن که برای بازیافت فلز فرآیندی روی آن انجام می شود، حاصل گردد.
انحطاط صنعت پیرایت
به هر حال ،تولید پرایت به تدریج مقارن با پایان قرن نوزدهم میلادی و بعد از اکتشاف روش های اقتصادی برای بازیافت سولفور ازتپه های سولفوری در خلیج مکزیک رو به انحطاط کشیده شد . همچنین یک افزایش بزرگی در فعالیت های پالیش نفت خام بعد از جنگ جهانی دوم به وجود آمد که موجبات ایجاد مقدار زیادی از گازهای پالایشگاهی سولفوردار و نیاز به بازیافت این سولفور برای اجتناب از آلودگی محیط توسط گاز 2SO را پدید آورد. همچنین دسترسی به حجم وسیعی از گازهای طبیعی محتوی سولفید هیدروژن در Lacq در جنوب فرانسه در دهه 1950 و در Alberta کشور کانادا در دهه 1970 ، عواملی بودند برای کاهش تقاضای پیرایت.
سولفید آهن(پیرایت) که به نام " طلای ابلهان " نیز مشهور است از زمان باستان شناخته شده بوده که توسط تاریخ نویسان یونانی به آن اشاره شده است. پرایت یکی از رایج ترین کانی های معدنی سولفیدی است و در بسیاری از موارد به همراه کانی های سولفیدی دیگر یافت می شود. این کانی مدتی دارای اهمیت استراتژیک بسیاری بوده به دلیل این که زمانی مهمترین ماده ی خام برای تهیه ی عنصر حیاتی سولفور برای تولید باروت ( پودر تفنگ) و ساخت دی اکسید سولفور برای تهیه ی اسید سولفوریک بوده است. به هر حال هنگامی که دیگر منابع ارزان قیمت عنصر سولفور در دسترس قرار گرفتند ، پرایت نه تنها اهمیت خود را از دست داد بلکه به عنوان عاملی مزاحم برای صنایع متالورژیکی به حساب می آمد که این امر به دلیل مشکلات ناشی از دفع آن می باشد.
اما ، با شروع قرن بیستم پیرایت را برای تولید دی اکسید سولفور حرارت می دهند و سپس آن را شستشو داده و از صافی می گذرانند تا فلزات با ارزش بازیافت شده و یک کانه ی ارغوانی رنگ برجای می ماند که در فرآیند چدن ریزی مورد استفاده قرار می گیرد.
تنوع فرآیندها برای بدست آوردن دی اکسید سولفور به طور خاص برای سوزاندن پیرایت توسعه یافته بود. اکسید آهن بعد از سوزاندن پیرایت طبق واکنش زیر بدست می آید:
Fe S2+1/2 O2 4SO2 + Fe2O3
محصول واکنش سرباره پیرایت شده نام دارد که به دلیل وجود عناصر ناخالص در آن نمی تواند به صورت مستقیم برای چدن ریزی صنعتی به کار رود.
W Longmaid در سال 1844 میلادی روشی را برای تصفیه ی سرباره و در همان زمان برای بازیافت فلزات غیر آهنی موجود به ثبت رسانید. این فرآیند اولین بار در سال 1859 توسط William Hendrson اسکاتلندی به کار گرفته شد. در این فرآیند سرباره پیرایت شده به همراه کلرید سدیم سوزانده و سپس برای بازیافت کلرید های فلزات غیر آهنی با آب شستشو داده شد.این تکنولوژی در کشور آلمان به عنوان فرآیند DK و در مدت یک قرن از سال 1876 تا 1989 در کارخانه ی Duisburger Kupferhutte در شهر دویسبورگ مورد استفاده قرار می گرفت. در این کارخانه ، پیرایت از سرتاسر دنیا توسط شرکت صادر شده و به کارخانه های اسید سازی در کشور آلمان فروخته می شد با این توافق که اکسید آهن(سرباره) که محصول سوختن پیرایت می باشد برای عملیات بیشتر برای بازیافت فلزات غیر آهنی ، فلزات گرانبها و آهن فلزی به دویسبورگ بازگردانیده شود.
کانه ی ارغوانی ته نشین شده بعد از صاف کردن کلرید های محلول دارای کانی آهن مرغوب است که شامل 61 تا 63% آهن بوده. این کانه اگلومره شده و سپس به کوره ی بلند بازگردانیده می شده. از آن جایی که سرب و نقره از کلرید های نامحلول در طول فرآیند سوختن می باشند، در کانه ی ارغوانی باقی می مانند. وقتی کانه ی ارغوانی آگلومره شده به کوره ی بلند شارژ می شود ، آلیاژ نقره – سرب تشکیل می گردد. این آلیاژ در آهن نامحلول بوده و با چگالی بیشتر در کف کوره قرار می گیرد. در زیر کوره دریچه هایی تعبیه شده بود و یک بار در هفته آلیاژ نقره- سرب در سطحی پایین تر از آهن مذاب تخلیه می شد.
باتوجه به موفقیت کارخانه ی Duisburger Kupferhutte تولیدکنندگان اسید سولفوریک در اروپا ، ژاپن و ایالات متحده امریکا علاقمند به بازاریابی اکسید آهن تولید شده در صنعت فولاد به شدند. با وجود این که گندله سازی اکسید آهن در سال 1912 در کشور سوئد ابداع گردید اما 30 سال بعد از آن برای صنعت سنگ آهن به کارگرفته شد. هنگامی که کوره های قوس الکتریکی شروع به کار کردند و نیاز مبرم برای مصرف گندله شده احساس شد این فرآیندجایگاه خود را بدست آورد . این امر باعث ایجاد عامل محرکی برای تولید کنندگان فرآورده های اسیدی شد تا سرباره پیرایت سرباره شده ی خود را بهبود بخشند و با کیفیت بهتری به صنایع فولاد سازی ارائه کنند. در نتیجه در 1960 میلادی فرآیندهای بسیاری برای رفع مشکلات رشد یافتند که از آن قبیل می توان به موارد زیر اشاره نمود:
فرآیند Seiko-Kowa : این فرآیند یک فرآیند ژاپنی می باشد در شرکت Kitakyushu ابداع گردیده که در آن سرباره با کلرید کلسیم مخلوط شده ، به صورت گندله در آمده و سپس برای تبخیر کلریدهای غیر آهنی در کوره ی دوار تا 1100 درجه ی سانتیگراد حرارت داده می شود. سپس برای خروج گازها و بازیافت فلز آنها را در آب یا سایر محلول ها شستشو می دهند. این فرآیند در کشور پرتقال و دیگر کشورها نیز به کار می رفته است.
فرآیند Bethlehem Steel : در کارخانه ای واقع در Sparrows Point در ایالت مریلند ، کبالت بدست آمده از سرباره توسط فرآیندی بر اساس کنترل درجه حرارت دقیق در طول سوزاندن پیرایت بازیافت می شد. اگر درجه حرارت در 550 درجه ی سانتیگراد نگه داشته شود ، کبالت موجود در پیرایت می تواند به سولفات تبدیل شود و بنابراین می تواند به طور مستقیم از سرباره توسط آب شسته شود (جدا شود). پیرایت سرباره شده ی داغ با استفاده از آب سرد می شود و لجنی شامل 6-8% جامدات بدست می آید. هنگامی که این جامدات از صافی گذرانده می شوند میزان حلالیت کبالت به 20 -25 گرم بر لیتر می رسد که برای بازیافت فلز ، تحت فرآیندهای بیشتری قرار می گیرد. نسبت آهن به کبالت در سرباره ، 50 به 1 می باشد که در محلول این نسبت برابر ( 1 به 1 )می شود. این کارخانه تنها منابع داخلی کبالت در ایالات متحده را تأمین می کرد.
فرآیند Outokumpu : درکشور فنلاند در کارخانه ی Outokumpu در سال 1979 در شهر Pori یک فرآیند مشابه انجام شد که سرباره سولفاته شده ی پیرایت در آن شامل 8-9% کبالت و دیگر فلزات غیر آهنی بود. سپس توسط آب شستشو داده شد تا یک محلول اسیدی با PH برابر با 1.5 و محتوی 20 گرم بر لیتر کبالت ، 6 تا 8 گرم بر لیتر نیکل ، 7 تا 8 گرم بر لیتر مس ، 10 تا 12 گرم بر لیتر روی و مقدار بسیار کمی آهن که برای بازیافت فلز فرآیندی روی آن انجام می شود، حاصل گردد.
انحطاط صنعت پیرایت
به هر حال ،تولید پرایت به تدریج مقارن با پایان قرن نوزدهم میلادی و بعد از اکتشاف روش های اقتصادی برای بازیافت سولفور ازتپه های سولفوری در خلیج مکزیک رو به انحطاط کشیده شد . همچنین یک افزایش بزرگی در فعالیت های پالیش نفت خام بعد از جنگ جهانی دوم به وجود آمد که موجبات ایجاد مقدار زیادی از گازهای پالایشگاهی سولفوردار و نیاز به بازیافت این سولفور برای اجتناب از آلودگی محیط توسط گاز 2SO را پدید آورد. همچنین دسترسی به حجم وسیعی از گازهای طبیعی محتوی سولفید هیدروژن در Lacq در جنوب فرانسه در دهه 1950 و در Alberta کشور کانادا در دهه 1970 ، عواملی بودند برای کاهش تقاضای پیرایت.
سولفید آهن(پیرایت) که به نام " طلای ابلهان " نیز مشهور است از زمان باستان شناخته شده بوده که توسط تاریخ نویسان یونانی به آن اشاره شده است. پرایت یکی از رایج ترین کانی های معدنی سولفیدی است و در بسیاری از موارد به همراه کانی های سولفیدی دیگر یافت می شود. این کانی مدتی دارای اهمیت استراتژیک بسیاری بوده به دلیل این که زمانی مهمترین ماده ی خام برای تهیه ی عنصر حیاتی سولفور برای تولید باروت ( پودر تفنگ) و ساخت دی اکسید سولفور برای تهیه ی اسید سولفوریک بوده است. به هر حال هنگامی که دیگر منابع ارزان قیمت عنصر سولفور در دسترس قرار گرفتند ، پرایت نه تنها اهمیت خود را از دست داد بلکه به عنوان عاملی مزاحم برای صنایع متالورژیکی به حساب می آمد که این امر به دلیل مشکلات ناشی از دفع آن می باشد.
