سنگ آهن چیست و چه کاربرد هایی دارد؟
یکی از فراوان ترین سنگ های فلزات در زمین سنگ آهن است که حدود پنج درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد. این نوع سنگ پس از فرآوری و خالص سازی، برای تولید آهن آلات مورد نیاز در ساختمان سازی و سایر صنایع به کار می رود. کشورهای استرالیا و برزیل بزرگترین تولید کنندگان سنگ آهن و چین بزرگترین وارد کننده و مصرف کننده ی سنگ آهن در جهان هستند.
در این مقاله نیز سعی می کنیم اطلاعات بیشتری در خصوص سنگ آهن و کاربرد های آن خدمتتان ارائه کنیم. دعوت می کنیم در ادامه با فولاد نصر آذربایجان همراه باشید.
◾️سنگ آهن چیست؟
به سنگ های معدنی که بیش از ۲۰ درصد آن ها را آهن تشکیل داده باشد ؛ سنگ آهن یا Iron Ore می نامند. سنگ آهن، ماده اولیه تولید فولاد بوده و ۹۸ درصد استخراج این ماده در سطح جهان، برای تولید فولاد استفاده می شود.
فولاد نیز در صنایع مختلف ساختمان سازی، خودروسازی ، ساخت پل ها، راه آهن، ماشین آلات، لوازم خانگی و.. کاربرد گسترده ای دارد. از دیگر کاربردهای متفرقه ی سنگ آهن می توان به استفاده در تولید بتن و سیمان، گل حفاری، شست و شوی ذغال سنگ و تولید برخی رنگدانهها اشاره کرد.
سنگ آهن استخراج شده از معدن خالص نیست . همچنین عیار آن پایین بوده و دارای ترکیبات مضری است. به همین دلیل خالص سازی و فراوری می شود تا در مکان ها و فضاهای مختلفی به کار برده شود.این سنگ معدنی پس از فراوری به محصولات مختلف؛ سنگ آهن دانه بندی شده، کلوخه، کنسانتره و گندله تبدیل می شود تا کارخانجات مصرف کننده متناسب با نیاز خودشان این محصولات را تهیه نمایند.
◾️مراحل تبدیل سنگ آهن به آهن
استخراج آهن از سنگ معدن نیازمند فرایند های فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی ویژه ای است. برای این منظور ابتدا سنگ آهن از معدن استخراج و سپس طی چندین مرحله عملیات غربال گری، خرد ، آسیاب ، الک و شستشو داده شده و سپس با استفاده از جدا کننده مغناطیسی یا به روش فلوتاسیون تغلیظ شده و خالص سازی می شود.
سپس برای فرایند ذوب و احیا وارد کوره ی بلند با دمای ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد می شود و در نهایت پودر تیره رنگ نقره ای – قهوه ای آهن به دست می آید. این پودر آهن در برابر اکسایش و ضربه بسیار آسیب پذیر بوده و برای استفاده در سازههای فلزی مستحکم مانند ساختمان سازی ، ابتدا باید با عناصر دیگر مانند کربن، نیکل و کروم ترکیب شود تا به آلیاژ تبدیل شود.
لازم به ذکر است برای تولید یک تن آهن در یک کوره بلند به ۷۵/۱ تن سنگ آهن، ۷۵۰ کیلو زغال سنگ و ۲۵۰ کیلو سنگ آهک نیاز است.
◾️مزایای استفاده از سنگ آهن
از مزایای سنگ آهن که باعث گسترش استفاده از آن در صنایع مختلف شده است می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- فراوانی منابع و معادن اولیه
- استحکام
- سهولت در فرآوری و ذوب
- قیمت مناسب
◾️انواع سنگ آهن
انواع سنگ آهن را می توان در دو دسته ی کلی طبقه بندی نمود:
۱- انواع سنگ آهن از نظر شکل ظاهری :
شامل سنگ آهن دانه بندی شده، ، کنسانتره، گندله ،کلوخه می باشد.
سنگ آهن دانه بندی شده یا گرانول
سنگ آهن دانه بندی شده با روش خشک و بدون آب ، به دو صورت دانه ریز و دانه درشت تولید میشود.
به این صورت که سنگ آهن طی چند مرحله خرد میشود. دانههای سنگ آهن تا ۱۰ میلیمتر دانه ریز و ۱۰ تا ۳۰ میلیمتر دانه درشت هستند. عیار آهن دانهبندی شده در محدوده ۵۷ تا ۶۳ درصد میباشد. که بسیار پایین است به همین دلیل بیشتر در کوره بلند کاربرد دارد.
کنسانتره
ابعاد کنسانتره در حد میکرون است و برای تولید آن مراحل مختلف خرد ، آسیاب ، پرعیار سازی و آبگیری انجام میشود. در واقع سنگ آهن کم عیار را کنسانتره میکنند تا بتوانند از آن در تولید گندله استفاده کنند.
گندله
به گلوله های تولید شده از کنسانتره و سایر مواد افزودنی گندله می گویند. به این صورت که پس از آماده کردن کنسانتره، آن را با مواد مختلفی مثل بنتونیت، آهک، آب و سیمان مخلوط میکنند. در نهایت گلولهها آماده شده خام را میپزند. پس از پخت گندلهها باید به صورت کنترل شده خنک شوند تا ترک ایجاد نشود. ابعاد این گلولههای آهنی حدود ۹ تا ۱۶ میلیمتر میباشد.
حدود ۸۰ درصد گندله تولید شده در کوره بلند و برای ساخت سازههای فلزی مختلف از جنس چدن و فولاد و حدود ۲۰ درصد در احیای مستقیم به کار برده می شود.
کلوخه
رایج ترین روش استفاده از سنگ آهن تولید کلوخه است که سالانه صدها میلیون تن از آن تولید و در صنایع تولید آهن و فولاد مورد استفاده قرار می گیرد.
۲- انواع سنگ آهن از نظر نوع کانی:
شامل مگنتیت ،هماتیت، گوتیت ، لیمونیت، سیدریت می باشد.
سنگ آهن مگنتیت :
مگنتیت یا Magnetite یکی از انواع کانیهای آهن با فرمول شیمیایی Fe3O4 است که حاوی ۷۲ درصد آهن (Fe) می باشد. رنگ آن سیاه بوده و دارای خاصیت الکترومغناطیسی است، به همین دلیل از آن درساخت آهن ربا استفاده می شود.
این نوع سنگ آهن در کشورهایی مثل ایران ، آلمان، سوئد، اتریش، ایتالیا، برزیل، سوئیس، استرالیا، آمریکا، هند و مصر و…یافت می شود و از نظر اکتشاف و بهره وری هزینه ی مناسبی دارد.
سنگ آهن مگنتیت به دلیل معادن زیاد و هزینه ی کم بهره برداری ؛ نسبتا به سایر سنگ های آهنی بیشتر مورد توجه است.
سنگ آهن هماتیت
سنگ آهن هماتیت Hematite جزء با ارزش ترین سنگ هاست .فرمول شیمیایی آن به صورت Fe2O3 میباشد. وحدود ۷۰ درصد آن را آهن (Fe) و ۳۰ درصد آن را اکسیژن تشکیل می دهد. ظاهری فلس دار و دانه دانه دارد و به رنگ قرمز قهوه ای و به صورت صدفی و فلزی است.
از ویژگی های این نوع سنگ می توان به ضد زنگ بودن آن اشاره کرد.
هماتیت به وسیله آب و اسید کلریک تمیز می شود ، از این کانی در رنگ سازی و ضد زنگها استفاده می شود. این نوع سنگ بیشتر در آلمان، اتریش، ایتالیا، سوئد، انگلستان، کانادا، استرالیا، لیبریا، برزیل، روسیه و جزیره هرمز در ایران یافت می شود. البته هماتیت برای فرآوری، هزینه بیشتری به کارخانه های ذوب آهن تحمیل می کند.
سنگ گوتیت
گوتیت یا Goethite گروه دیگری از کانیهای آهندار است. که فرمول شیمیایی آن FeO(OH) بوده و دارای ۶۲.۹ درصد عنصر آهن میباشد. این سنگ آهن از اکسیداسیون و هیدراتاسیون سولفید آهن به وجود میآید.
سنگ آهن لیمونیت
لیمونیت یا Limonite از دیگر کانی های آهنی یافته شده در زمین است که فرمول شیمیایی آن به صورت FeO(OH)·n(H2O) بودع و دارای ۵۵ درصد عنصر آهن است.
سنگ آهن سیدریت
سیدریت یا siderite نوعی دیگر از کانی های آهنی است که فرمول شیمیایی آن به صورت FeCO۳ بوده و دارای ۴۸.۲ درصد آهن است. این نوع سنگ کمترین مقدار آهن را در میان کانیها دارد. به همین دلیل در کشورهایی که کمبود منابع سنگ آهن وجود دارد؛ در شرایط خاص برای استخراج آهن استفاده می شود.
◾️کاربرد های سنگ آهن
از مهم ترین کاربرد های سنگ آهن می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- سولفات آهن به عنوان قارچ کش
- آهن پودر شده که در ساخت نوع خاصی از فولاد، مگنت قطعات اتومبیل و کاتالیست ها
- آهن قرمز که در ساخت جوهر پرینت، رنگ های هنری ، کود ،لوازم آرایشی مانند سایه چشم و..
- آهن رادیواکتیو که در داروسازی و تحقیقات بیوشیمی و فلزکاری
- اکسید آهن سیاه که به عنوان رنگدانه در ترکیبات داروسازی، فلزکاری، ساخت جوهرهای مغناطیسی و…
- لیمونیت، گوتیت، هماتیت به عنوان رنگدانه و ساینده
- اگزالات آهن در توسعهی عکاسی
- کلرید و نیترات آهن به عنوان ماده خشک کننده و برای تولید انواع مختلف جوهر
- مگنتیت در تولید الکترودهای صنعتی و شستشوی زغال سنگ
- کربونیل آهن به عنوان کاتالیزور در بسیاری از واکنشهای شیمیایی استفاده می شود.
◾️قیمت سنگ آهن
قیمت سنگ آهن تحت تاثیر عوامل مختلفی چون قیمت جهانی سنگ آهن، قیمت دلار ، نفت خام، آلومینیوم، طلا، نرخ بهره، نرخ تورم،ارزش سهام و میزان عرضه و تقاضا قرار دارد.
◾️معادن سنگ آهن ایران
اولین معدن سنگ آهن ایران؛ معدن چغارت در بافق یزد می باشد .این معدن با اختیار داشتن یک سوم ذخیره آهن ایران، بزرگترین و مهمترین منطقه آهنی کشور محسوب میشود. شرکت ذوب آهن از جمله کارخانههایی است که در ابتدای کار خود از این معدن تغذیه میشده است. در حال حاضر این معدن رو به تمام شدن میباشد.
دومین معدن سنگ آهن کشور که در حال حاضر بیشترین استخراج آهن از آن صورت میگیرد، معدن چادرملو است. معادن گل گهر، فولاد صبا نور و سنگان از دیگر معادن آهنی کشور می باشند.
◾️سخن آخر
سنگ آهن از سنگ های با ارزشی است که با وجود فراوانی در نهایت محدود است و با مصرف بیش از اندازه ممکن است روزی به پایان برسد؛ و از آنجایی که آهن قابل بازیافت است ، بهتر است تا حد امکان برای ساخت فولاد از قراضه های آهنی به جای سنگ آهن استفاده شود.
بازیافت می تواند تا حد زیادی در مصرف سنگ آهن خام و انرژی صرفه جویی کند.
مطالعات علمی نشان می دهد هر تن از فولاد بازیافت شده در مصرف بیش از ۱۴۰۰ کیلو گرم سنگ آهن، ۷۴۰ کیلوگرم ذغال سنگ کک و ۱۲۰ کیلوگرم سنگ آهک صرفه جویی می کند .
