سنگ آهن چیست

سنگ آهن یکی از مواد اولیه اکثر محصولاتی فلزی است، در این راستا گروه بازرگانی آهن یک قصد دارد شما را با این ماده معدنی و انواع آن بیشتر آشنا کند. آهن عنصری است با عدد اتمی ۲۶ و وزن اتمی ۵۵.۸۵ نقطه ذوب آن ۱۵۳۵ و نقطه جوش آن ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد است. از نظر فراوانی ، آهن چهارمین عنصر تشکیل دهنده پوسته جامد زمین بوده و ۴.۲ درصد پوسته از این عنصر تشکیل شده است. سنگ‌آهن یکی از فراوان‌ترین عناصر فلزی موجود در زمین است. اکسید آن حدود ۵ درصد از پوسته زمین را شامل می‌شود. معروفترین کانی های سنگ آهن، ترکیبات اکسیدی بویژه مگنتیت (Fe3o4) که ۷۲ درصد آهن و هماتیت (Fe2o3) که ۷۰ درصد آهن دارد، می باشند. آهن دارای رنگ خاکستری تا زرد و قرمز می باشد. کانی های عمومی دیگر مانند گوتیت و لیمونیت و کربناته مانند FeCo3 می باشند.

بزرگ‌ترین معادن سنگ آهن در جهان در کشورهای برزیل، استرالیا، چین، هند و آمریکا قرار دارند. مهمترین ذخایر سنگ آهن جهان تحت عنوان سازند آهن نواری (Banded Iron Formation) شناخته شده اند. ذخایر ماگمایی همچنین می توانند منبعی برای ذخایر بزرگ مگنتیتی باشند. میزان موجود سنگ‌ آهن در کل معادن جهان بالغ بر ۸۰۰ میلیارد تن تخمین زده می‌شود که حاوی ۲۳۰ میلیارد تن آهن است. میزان کنونی ذخایر سنگ آهن در جهان که آماده بهره‌برداری هستند بالغ بر ۱۶۰ میلیارد تن است.  سنگ‌ آهن بر حسب میزان عیار آهن و مقدار مواد تشکیل‌دهنده مطلوب یا زائد آن صرف‌نظر از آهن، در کیفیت‌های مختلف در بازار به فروش می‌رسد.  از لحاظ خواص مکانیکی، کیفیت‌های مختلف سنگ‌آهن به خاکه یا ریز دانه (اندازه ذرات با قطر کمتر از ۷۵/۴ میلیمتر)، درشت دانه (Lumb) یا اندازه ذراتی با قطر بیشتر از ۷۶/۴ میلیمتر و گندله تقسیم‌بندی می‌شوند. گندله‌ها از طریق فرآیند آگلومراسیون کانی‌های ریزدانه و کانی آهن تغلیظ شده، تولید می‌شوند و اندازه ذرات آنها ۵۵/۹ میلیمتر تا ۱۶ میلیمتر است. از سال ۲۰۰۳ به بعد میزان تقاضای جهانی برای سنگ‌ آهن با نرخ سالانه بیش از ۱۲ درصد افزایش یافت که از دلایل عمده آن افزایش در میزان مصرف سنگ‌ آهن چین است، در حالی‌که نرخ افزایش تقاضا در دیگر کشورها روند آهسته‌تری را داشت.

انواع سنگ آهن

1.  مگنتیت
2.  هماتیت

مگنتیت

مگنتیت (Magnetite) با فرمول شیمیایی Fe3O4 از مجموعه کانی های آهن دار  و از واژه یونانی Magnec بمعنای آهن ربا گرفته شده‌است. به سختی در HCl حل می‌شود. میزان FeO در مگنتیت ۳۱/۰۳٪ و میزان Fe2O  برابر ۹۷/۶۷% و ۳% ادخال‌های Ti ,  Mg , Mn V , Cr , Al است. مگنتیت برای اولین بار در سوئیس کشف شد و از نظر شکل بلوری اکتائدر،  به رنگ سیاه، شفافیت آن کدر(اپاک)، شکستگی: صدفی، جلا: فلزی – مات – چرب، رخ: ناقص مطابق با سطح، سیستم تبلور: کوبیک (مکعبی) است. مگنتیت در رده‌بندی اکسید است و همچنین خاصیت مغناطیسی بسیار قوی و منشأ تشکیل آن ماگمایی – دگرگونی – دگرگونی مجاورتی – هیدروترمال میتواند داشته باشد. مگنتیت یک کانی رایج است که به صورت افشان فرعی در بیشتر سنگهای اذرین وجود دارد . در برخی از انواع سنگها از راه فرایند جدایش ماگمایی به عنوان یکی از سازاهای اصلی سنگ ، تشکیل شده و بنابراین توده های معدنی بزرگی را می سازد . این توده ها به شدت از تیتانیم غنی هستند. معمولا با سنگهای دگرگونی بلورین همراه بوده و لایه ها و عدسی های بزرگی می سازد. مگنتیت یک سازای رایج در سازند های اهن نواری رسوبی و دگرگونی پرکامبرین است و در این موارد احتمالاً منشا رسوبی شیمیایی دارد.

هماتیت

هماتیت (Hematite) با فرمول شیمیایی Fe2O3 از مجموعه کانی هاست و محلول در اسید کلریدریک تغلیظ شده – با آب و اسید کلریدریک تمیز می‌شود. Fe به میزان ۶۹/۹۴% و O به میزان ۳۰/۰۶% با انکلوزیون‌های Mn ,Al ,Ti برای اولین بار در سوئیس کشف شد و از نظر شکل بلور: فلسی ـ دانه‌ای ـ توده‌ای ـ نودولار و شعاعی، رنگ: قهوه ای ـ قرمز ـ خاکستری سیاه و سیاه، شفافیت: نیمه شفاف و کدر (اُپَک)، شکستگی: صدفی، جلا: فلزی و مات، رخ: ندارد، سیستم تبلور: رمبوئدریک و در رده ‌بندی اکسید است و منشأ تشکیل آن ماگمائی ـ هیدروترمال است. هماتیت فلز خاکستری اکسید آهن معدنی میباشد.

سنگ های آهن از نقطه نظر ساختار و ترکیب شیمیایی

سنگ‌های آهن از نقطه ‌نظر ساختار و ترکیب شیمیایی متفاوت و متنوع هستند. نظر به اینکه کوره‌های تولید آهن و فولاد، حداکثر بازده را با ترکیب ثابت مواد اولیه می‌توانند داشته باشند لذا ضروری است که انواع مختلف سنگ‌های آهن تامین شده و نیز مواد جنبی به‌گونه‌ای وارد کوره شوند که خوراک از خواص فیزیکی ـ شیمیایی و مکانیکی ثابت برخوردار باشد. تولید و دانه بندی سنگ آهن یکی از فرآیند‌های آماده‌سازی است که طی آن ذرات نرمه کانی آهن با عیار بالا تبدیل می‌شوند.

به‌طور کلی هدف از دانه بندی سنگ آهن در صنعت آهن و فولاد در کوره های بلند عبارتند از:

1. استفاده بهینه از سنگ آهن با عیار بالا برای مصرف در کوره‌های بلند احیا.
2. تهیه خوراکی مناسب برای ‏کوره‌های بلند احیا با خواص فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و متالورژیکی مطلوب.
3. کاهش سرباره‌سازی، افزایش راندمان تولید.
4. کاهش هزینه‌های تصفیه در مراحل بعدی تولید آهن و فولاد (ذوب و تصفیه).

سنگ آهن به دلیل گسترش فراوان باید دارای درصد نسبتا بالایی از فلز باشد تا به عنوان منبع آهن در نظر گرفته شود. به عنوان مثال امروزه ذخایری با عیارکمتر از ۲۵% به عنوان منبع آهن در نظر گرفته نمی شود مگر اینکه گسترش ذخیره در حجم  وسیعی بوده و یا از فرآوری ارزان قیمتی برخوردار باشد. بنابراین ارزش سنگ آهن به چهار عامل زیر وابسته است :  عیار ـ سهولت فرآوری ـ هزینه استخراج ـ حمل سنگ به بازار. سنگ آهنی که در مجتمع های فولاد سازی و ذوب آهن برای تولید آهن خام و فولاد به کار برده می شود باید دارای مشخصات معینی از نظر درصد آهن و سایر عناصر موجود در آن باشد تا بتوان آن را در کوره های ذوب مصرف نمود. از اینرو در اکثر موارد برای دستیابی به مشخصات سنگ آهن مورد نیاز صنایع فولاد سازی باید سنگ آهن استخراج شده از معادن را فرآوری نمود. هدف از فرآوری سنگ آهن، افزایش عیار آهن و کاهش عیار عناصر مضر و مزاحم در آن است. علاوه بر عناصر مضر تعدادی از عناصر نیز وجود دارند که اگر مقدار آنها از حد معینی فراتر نرود سبب بهبود کیفیت فولاد و یا بهبود وضعیت تولید آن می شوند.