سنگ آهن یا Iron Ore یکی از مواد معدنی محبوب و پرکاربرد و از فراوان ترین سنگ‌های موجود روی زمین می‌باشد که حدود 5 درصد از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. این سنگ که در واقع حاوی رگه‌های از آهن می‌باشد از معادن استخراج میشود و پس از فرآوری و خالص‌سازی، برای تولید انواع سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار میگیرد. در این مقاله قصد داریم به بررسی چگونگی استخراج، فرآوری و کاربردهای آن پرداخته و توضیحاتی خدمت شما ارائه دهیم.
سنگ آهن چیست؟
سنگ آهن به عنوان ماده اولیه تولید فولاد شناخته میشود و حدود 98 درصد از استخراج این ماده در جهان به منظور تولید فولاد انجام میشود. فلز فولاد تولید شده نیز کاملا قابل بازیافت می‌باشد و میتوان از آن به عنوان مواد اولیه تولید محصولات فولادی با همان کیفیت اولیه استفاده کرد. این عنصر به راحتی اکسید میشود و از آلیاژ آن که با استفاده از عنصر‌های مختلف به خصوص نیکل و کروم تهیه میشود جهت افزایش استحکام ساختمان و موارد دیگر استفاده میشود. این سنگ معدنی در حدود 50 کشور جهان استخراج میشود و کشور‌های استرالیا و برزیل به عنوان بزرگترین صادرکننده‌های این محصول و کشور چین به عنوان بزرگترین واردکننده آن شناخته می‌شوند. جهت مشاهده انواع شمش فولادی به سایت برنافولاد مراجعه کنید.
کاربرد سنگ آهن
همانطور که اشاره کردیم کاربرد اصلی سنگ آهن در تولید فلز آهن و می‌باشد. از فولاد نیز در ساخت ماشین آلات، ، ، مانند راه‌آهن، لوکوموتیو و کشتی، مبلمان و غیره استفاده میشود. به جز موارد فوق از آهن پودر شده در ساخت انواع خاصی از فولاد‌ها، مگنت‌ها، کاتالیست‌ها، از آهن رادیواکتیو در داروسازی تحت عنوان یک عنصر ردیاب در تحقیقات بیوشیمی و فلزکاری، از اکسید آهن سیاه در فلزکاری، استفاده به عنوان رنگدانه در ترکیبات پولیش، ساخت جوهر‌‌های مغناطیسی در صنعت الکترونیک و از آهن قرمز برای استفاده در جوهر پرینت، لوازم آرایشی و رنگ‌های نقاشی استفاده میشود. آهن قراضه نیز کاربردهای خاص خود را دارد که در ادامه به آن می پردازیم.
استخراج آهن از سنگ آهن
برای استفاده از سنگ آهن، خالص‌سازی آن ضروری می‌باشد. استخراج آهن از سنگ معدن آهنی( به سنگ‌هایی که بیشتر از 20 درصد آهن داشته باشند سنگ معدن آهنی گفته میشود) به وسیله فرایند‌های فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی ویژه انجام میشود که در فرایند شیمیایی، سنگ های اکسیدی آهن توسط کربن احیا و عنصر آهن آزاد می شود. قرن‌ها از زغال چوب برای احیا استفاده می‌شد ولی از اوایل قرن نوزدهم کک جایگزین زغال چوب میشود و مورد استفاده قرار میگیرد. برای تولید و خالص کردن سنگ‌آهن باید فرایند ذوب و احیا در کوره‌ها انجام گیرد. روش‌های مختلفی برای انجام این فرایند موجود است ولی کوره بلند به عنوان اصلی ترین روش‌های جداسازی آهن از سنگ معدنی آن به کار برده میشود.
فرآوری سنگ آهن
با توجه به پایین بودن عیار سنگ آهن، خالص نبودن آن‌ها، داشتن ترکیبات مضر و همچنین راحت تر کردن استفاده از آن در مکان‌های مختلف، عملیات فرآوری انجام داده میشود. پس از فرآوری، سنگ آهن از لحاظ ظاهری به صورت شکل‌های مختلفی از جمله دانه‌بندی شده، گندله، کلوخه و کنسانتره تولید می گردد و مصرف کنندگان با توجه به نیاز خود این محصول را تهیه کرده و از آن استفاده می‌کنند. در ادامه به بررسی این اشکال می‌پردازیم.
سنگ آهن دانه‌بندی شده
برای تولید سنگ آهن دانه‌بندی شده از روش بدون آب و خشک استفاده میشود. این نوع کانی به دلیل داشتن عیار پایین در سیستم احیا قابل استفاده نمی‌باشد و به دلیل خاصیت احیا پذیری پایین کمتر مورد استفاده قرار میگیرد.
کنسانتره : برای تولید کنسانتره از آب استفاده میشود و مراحل فرآوری آن شامل خرد کردن، آسیاب کردن، پرعیارسازی، آبگیری می‌باشد. کنسانتره به دلیل داشتن عیار مناسب در مصارف مختلفی قابل بهره برداری می‌باشد.
کلوخه : کلوخه رایج ترین روش استفاده از سنگ آهن می‌باشد و سالانه صد‌ها میلیون تن از آن تولید میشود و مورد استفاده قرار میگیرد.
گندله: گندله از نرمه و سایر مواد افزودنی تولید میشود، به شکل گلوله بوده که در ابتدا خام می‌باشد، سپس پخته و سخت میشود و جهت احیا، به روش سنتی تولید آهن در کوره بلند یا روش احیای مستقیم به کار می رود.
انواع سنگ آهن
سنگ آهن‌ها دارای انواع مختلفی می‌باشند و در دو دسته قابل طبقه‌بندی می‌باشند.
- از لحاظ شکل ظاهری: شامل دانه‌بندی شده، گندله، کلوخه و کنسانتره که درباره آن‌ها توضیح داده شد.
- از لحاظ نوع کانی: شامل هماتیت، مگنتیت، زئولیت، لیمونیت، سیدریت.
هماتیت و مگنتیت در حال حاضر به عنوان با ارزش‌ترین سنگ آهن‌های موجود شناخته می‌شوند و درصد آهن آن‌ها حدود 70 درصد می‌باشد. در ادامه به بررسی این دو سنگ خواهیم پرداخت.
هماتیت: به انگلیسی معنی خون قرمز می‌دهد و نام خود را به دلیل رنگ مایل به قرمزی که دارد گرفته است. میزان بسیار بالایی دارد اما در مقایسه با مگنتیت این میزان کمتر است. از کاربردهای هماتیت میتوان به استخراج کانی‌های دیگر، تولید ضد زنگ و رنگ سازی اشاره نمود. هماتیت یکی از کانی‌های سنگ آهن می‌باشد. هماتیت به وسیله اسید کلریک و آب تمیز شده و به عنوان رنگدانه نیز استفاده میشود. دانه دانه بودن و فلس داشتن از ویژگی‌های ظاهری این محصول می‌باشد و قابلیت تغییر رنگ از نقره استیل تا قهوه‌ای مایل به قرمز را دارد. غیرمغناطیسی و ضدزنگ بودن از ویژگی‌های هماتیت می‌باشد.
مگنتیت: به رنگ سیاه بوده و مغناطیسی بودن خاصیت ویژه آن به شمار می‌آید. از مگنتیت به خاطر ویژگی مغناطیسی بودن در موارد مختلف به خصوص تولید آهن‌ربا استفاده میشود. در کشور ایران ذخایر مگنتیت بیشتر بوده و به دلیل فرآوری راحت‌تر نسبت به هماتیت، تمایل بازار داخلی به این نوع سنگ آهن بیشتر می‌باشد.
این عنصر به راحتی در مجاورت هوا اکسید میشود و از استحکام بالایی برخوردار نیست به همین دلیل هنگام استفاده از آن در ساخت سازه‌های فلزی یا در مصارف ساختمانی آلیاژ آن همراه با عناصر دیگری مانند و تهیه میشود. استرالیا اصلی‌ترین تولید کننده سنگ آهن در جهان است و پس از آن چین و برزیل قرار دارند.
– لیمونیت: از واژه یونانی لیموس limus به معنی گل و لجن گرفته شده است. فرمول شیمیایی آن FeOOH.nH2O بوده و مخلوطی از اکسیدهای آهن و هیدروکسیدها است. لیمونیت بیشتر در زون‌های اکسیدان به همراه ژیزمان‌های گوتیتی یافت میشود.
– گوتیت: نام گوتیت برگرفته شده از نام شاعر آلمانی گوته است و از هوازدگی سنگ آهن اولیه مانند هماتیت یا مگنتیت ایجاد میشود.
– سیدریت: دارای فرمول شیمیایی FeCO3 است و نام آن از کلمه یونانی Sideros یعنی آهن گرفته شده و یک سنگ معدن خوب است.
– پیریت: نام پیریت از لغت یونانی پیر به معنی آتش اخذ شده است و بر اثر برخورد آن با سنگ‌های دیگر، جرقه تولید میشود. این سنگ آهن رایج‌ترین سولفید آهن می‌باشد. جهت استعلام قیمت انواع سنگ آهن و قیمت شمش فولادی می توانید به سایت های مرجع مراجعه کنید.
کاربرد سنگ آهن
این عنصر از فراوان‌ترین فلزات در زمین محسوب میشود. در سطح جهان حدود ۹۸ درصد از سنگ آهن استخراج شده در صنعت تولید فولاد مصرف میشود. صنایع خودرو سازی و ساخت و ساز بیشترین مصرف فولاد را به خود اختصاص داده‌اند.
فرایند تولید
پس از استخراج سنگ آهن، باید مراحلی مانند خرد کردن، آسیاب کردن، سرند کردن و شست‌وشو طی شود. سپس با استفاده از روش‌های تلغیظ، غلظت آن را تا 65 درصد افزایش می‌دهند در نهایت وارد کوره می‌شوند. سپس در کوره بلند به همراه سنگ آهک و زغال کک در معرض حرارت بالا قرار میگیرد. در آخر آهن مذاب با تفاله‌ی حاصل از ناخالصی‌های سنگ آن از کوره تخلیه میشود.