سنگ آهن چیست

سنگ آهن چیست و انواع آن کدامند؟

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.

سنگ آهن چیست؟

سنگ آهن (به انگلیسی: Iron ore)سنگی است که ۵ درصد از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. با استخراج سنگ آهن خام از پوسته زمین و تفکیک ناخالصی‌ها، پودر تیره رنگ نقره ای – قهوه ای آهن به حاصل می‌شود. این عنصر به راحتی اکسیده می‌شود و به تنهایی خیلی محکم نیست و برای افزایش استحکام آن جهت به‌کارگیری در بخش‌هایی چون ساختمان سازی، آلیاژ آن با استفاده از عناصر بسیاری تهیه می‌شود. این عناصر متفاوت هستند و متداول‌ترین آن‌ها نیکل و کروم است.

منبع: ویکی پدیا

آشنایی با بزرگترین معادن سنگ آهن

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.

معرفی سنگ آهن

کیفیت سنگ‌آهن و تأثیرات تقاضای جهانی بر تولید

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.  سنگ آهن مگنتیت

• مگنتیت (Magnetite) با فرمول شیمیایی Fe₃O₄ یکی از کانی‌های آهن‌دار است که نام آن از واژه یونانی “Magnec” به معنای آهن‌ربا گرفته شده است. این ماده به سختی در HCl حل می‌شود. مقدار FeO در مگنتیت برابر با ۳۱/۰۳٪ و مقدار Fe₂O₃ معادل ۹۷/۶۷٪ است. همچنین، شامل ۳٪ ناخالصی‌هایی مانند Ti، Mg، Mn، V، Cr و Al می‌باشد.
• مگنتیت برای نخستین بار در سوئیس کشف شد و از نظر شکل بلوری به صورت اکتائدر با رنگ سیاه و شفافیت کدر (اپاک) است. ویژگی‌های آن شامل شکستگی صدفی، جلا فلزی-مات-چرب، و رخ ناقص مطابق با سطح است. سیستم تبلور مگنتیت مکعبی (کوبیک) است و در رده‌بندی اکسیدها قرار دارد. این کانی خاصیت مغناطیسی بسیار قوی دارد و منشأ تشکیل آن می‌تواند ماگمایی، دگرگونی، دگرگونی مجاورتی یا هیدروترمال باشد.
• مگنتیت یک کانی رایج است که به صورت پراکنده در اکثر سنگ‌های آذرین یافت می‌شود. در برخی انواع سنگ‌ها، از طریق فرآیند جدایش ماگمایی به عنوان یکی از اجزای اصلی تشکیل شده و بنابراین می‌تواند توده‌های معدنی بزرگی را ایجاد کند. این توده‌ها به طور قابل توجهی غنی از تیتانیوم هستند. مگنتیت معمولاً با سنگ‌های دگرگونی بلورین همراه است و لایه‌ها و عدسی‌های بزرگی را تشکیل می‌دهد. این کانی به عنوان یک سازه رایج در سازندهای آهن نواری رسوبی و دگرگونی پرکامبرین شناخته می‌شود و در این موارد احتمالاً منشأ رسوبی شیمیایی دارد.

1.  سنگ آهن هماتیت

• هماتیت (Hematite) با فرمول شیمیایی Fe₂O₃ یکی از کانی‌ها است که در اسید کلریدریک غلیظ حل می‌شود و برای پاکسازی آن می‌توان از آب و اسید کلریدریک استفاده کرد. هماتیت شامل ۶۹/۹۴٪ آهن و ۳۰/۰۶٪ اکسیژن است و شامل ناخالصی‌هایی مانند Mn، Al و Ti می‌باشد. این کانی برای اولین بار در سوئیس کشف شد و از نظر شکل بلوری به صورت فلسی، دانه‌ای، توده‌ای، نودولار و شعاعی وجود دارد.
• رنگ آن می‌تواند قهوه‌ای، قرمز، خاکستری، سیاه و یا کاملاً سیاه باشد. هماتیت دارای شفافیت نیمه شفاف و کدر (اپاک) است و شکستگی آن به صورت صدفی است. جلا آن فلزی و مات بوده و دارای رخ مشخصی نیست. سیستم تبلور آن رمبوئدریک است و در رده‌بندی اکسیدها قرار دارد. منشأ تشکیل هماتیت می‌تواند ماگمائی یا هیدروترمال باشد و به عنوان یک منبع مهم اکسید آهن معدنی با فلز خاکستری شناخته می‌شود.

سنگ های آهن از نقطه نظر ساختار و ترکیب شیمیایی

سنگ‌های آهن از نظر ساختار و ترکیب شیمیایی دارای تنوع و تفاوت‌های زیادی هستند. از آنجایی که کوره‌های تولید آهن و فولاد به حداکثر بازدهی با ترکیب ثابت مواد اولیه نیاز دارند، ضروری است که انواع مختلف سنگ‌های آهن تأمین شده و مواد جانبی به گونه‌ای وارد کوره شوند که خوراک دارای خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی یکسان باشد. تولید و دانه‌بندی سنگ آهن یکی از مراحل آماده‌سازی است که طی آن ذرات ریز کانی آهن با عیار بالا به شکل مناسب 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 چگونه ارزش‌گذاری می‌شود؟

سنگ آهن به دلیل وجود گسترده، باید دارای درصد نسبتاً بالایی از فلز باشد تا به عنوان منبع آهن شناخته شود. به عنوان مثال، امروزه ذخایری با عیار کمتر از ۲۵٪ معمولاً به عنوان منبع آهن در نظر گرفته نمی‌شوند، مگر اینکه حجم ذخیره به‌طور قابل توجهی بزرگ باشد یا از فرآوری ارزان‌قیمتی برخوردار باشد. بنابراین، ارزش سنگ آهن به چهار عامل زیر وابسته است: عیار، سهولت فرآوری، هزینه استخراج و حمل و نقل سنگ به بازار.

• سنگ آهن در صنایع فولادسازی
  

سنگ آهنی که در مجتمع‌های فولادسازی و ذوب آهن برای تولید آهن خام و فولاد استفاده می‌شود، باید دارای مشخصات خاصی از نظر درصد آهن و سایر عناصر موجود باشد تا بتوان آن را در کوره‌های ذوب به کار برد. به همین دلیل، در اکثر موارد برای دستیابی به مشخصات مورد نیاز صنایع فولادسازی، سنگ آهن استخراج شده از معادن باید فرآوری شود.

هدف از فرآوری سنگ آهن افزایش عیار آهن و کاهش عیار عناصر مضر و مزاحم در آن است. علاوه بر عناصر مضر، برخی عناصر نیز وجود دارند که اگر مقدار آنها از حد معینی فراتر نرود، می‌توانند کیفیت فولاد را بهبود بخشند یا وضعیت تولید آن را ارتقا دهند.

کاربردهای سنگ آهن:

سنگ آهن به دلیل اینکه منبع اصلی فلز آهن است از این رو کاربرهای فراوانی دارد که به برخی از آنها در زیر اشاره نموه ایم:

• تولید فولاد: سنگ آهن به کوره‌های ذوب آهن وارد می‌شود تا آهن خام و فولاد تولید شود.
• ساخت مصنوعات فولادی: در تولید تیرآهن، میلگرد و ورق‌های فولادی استفاده می‌شود.
• ساخت سازه‌های ساختمانی: فولاد برای ساخت ساختمان‌ها، پل‌ها و زیرساخت‌ها کاربرد دارد.
• صنعت خودرو: استفاده در ساخت بدنه خودرو و قطعات وابسته به خودرو.
• تجهیزات صنعتی: فولاد حاصل از سنگ آهن در تولید ماشین‌آلات و ابزارآلات صنعتی استفاده می‌شود.
• کشتی‌سازی: در ساخت کشتی‌ها و شناورها کاربرد دارد.
• صنعت انرژی: در تولید دکل‌های برق و تجهیزات انرژی تجدیدپذیر به کار می‌رود.
• لوازم خانگی: در تولید یخچال‌ها و ماشین لباسشویی استفاده می‌شود.
• صنعت دفاعی: در ساخت و تولید تجهیزات نظامی و سلاح‌ها کاربردهای فراوانی دارد.
• تولید سیمان: در فرآیند تولید سیمان یک ماده اولیه محسوب می‌شود.

سخن پایانی در رابطه با سنگ آهن :

سنگ آهن یکی از مهم‌ترین منابع معدنی است که به عنوان ماده اولیه برای تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به افزایش تقاضا برای فولاد در صنایع مختلف، به‌ویژه در ساخت و ساز و تولید ماشین‌آلات، اهمیت سنگ آهن در اقتصاد جهانی رو به افزایش است.از طرفی، فرآوری سنگ آهن و استخراج آن تأثیرات محیط زیستی زیادی دارد، از جمله تخریب زیستگاه‌ها و آلودگی آب و هوا. بنابراین، توجه به روش‌های پایدار استخراج و استفاده بهینه از منابع، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

در نهایت، پیشرفت‌های تکنولوژیکی در زمینه‌های استخراج و فرآوری سنگ آهن، می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و بهبود بهره‌وری کمک کند و در عین حال، چالش‌های زیست‌محیطی را کاهش دهد. به همین دلیل، سنگ آهن نه تنها به عنوان یک منبع معدنی بلکه به عنوان یک عامل کلیدی در توسعه پایدار نیز مطرح می‌شود.