سنگ آهن

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 عنصري است با عدد اتمي ۲۶ و وزن اتمي ۵۵٫۸۵ نقطه ذوب آن ۱۵۳۵ و نقطه جوش آن ۳۰۰۰ درجه سانتي گراد است. از نظر فراواني ، آهن چهارمين عنصر تشکيل دهنده پوسته جامد زمين بوده و ۴٫۲ درصد پوسته از اين عنصر تشکيل شده است. سنگ‌آهن يكي از فراوان‌ترين عناصر فلزي موجود در زمين است. اكسيد آن حدود ۵ درصد از پوسته زمين را شامل مي‌شود. معروفترين کاني هاي سنگ آهن، ترکيبات اکسيدي بويژه مگنتيت (Fe3o4) كه ۷۲ درصد آهن و هماتيت (Fe2o3) كه ۷۰ درصد آهن دارد، مي باشند. آهن دارای رنگ خاکستري تا زرد و قرمز مي باشد. کاني هاي عمومي ديگر مانند گوتيت و ليمونيت و کربناته مانند FeCo3 مي باشند.

بزرگ‌ترين معادن سنگ آهن در جهان در كشورهاي برزيل، استراليا، چين، هند و آمريكا قرار دارند. مهمترين ذخاير سنگ آهن جهان تحت عنوان سازند آهن نواری (Banded Iron Formation) شناخته شده اند. ذخاير ماگمايي همچنين مي توانند منبعي براي ذخاير بزرگ مگنتيتي باشند. ميزان موجود سنگ‌آهن در كل معادن جهان بالغ بر ۸۰۰ ميليارد تن تخمين زده مي‌شود كه حاوي ۲۳۰ ميليارد تن آهن است. ميزان كنوني ذخاير سنگ آهن در جهان كه آماده بهره‌برداري هستند بالغ بر ۱۶۰ ميليارد تن است.  سنگ‌آهن بر حسب ميزان عيار آهن و مقدار مواد تشكيل‌دهنده مطلوب يا زائد آن صرف‌نظر از آهن، در كيفيت‌هاي مختلف در بازار به فروش مي‌رسد.  از لحاظ خواص مكانيكي، كيفيت‌هاي مختلف سنگ‌آهن به خاكه يا ريز دانه (اندازه ذرات با قطر كمتر از ۷۵/۴ ميليمتر)، درشت دانه (Lumb) يا اندازه ذراتي با قطر بيشتر از ۷۶/۴ ميليمتر و گندله تقسيم‌بندي مي‌شوند. گندله‌ها از طريق فرآيند آگلومراسيون كاني‌هاي ريزدانه و كاني آهن تغليظ شده، توليد مي‌شوند و اندازه ذرات آنها ۵۵/۹ ميليمتر تا ۱۶ ميليمتر است. از سال ۲۰۰۳ به بعد ميزان تقاضاي جهاني براي سنگ‌آهن با نرخ سالانه بيش از ۱۲ درصد افزايش يافت كه از دلايل عمده آن افزايش در ميزان مصرف سنگ‌آهن چين است، در حالي‌كه نرخ افزايش تقاضا در ديگر كشورها روند آهسته‌تري 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

سنگ‌هاي آهن از نقطه ‌نظر ساختار و ترکيب شيميايي متفاوت و متنوع هستند. نظر به اينکه کوره‌هاي توليد آهن و فولاد، حداکثر بازده را با ترکيب ثابت مواد اوليه مي‌توانند داشته باشند لذا ضروري است که انواع مختلف سنگ‌هاي آهن تامين شده و نيز مواد جنبي به‌گونه‌اي وارد کوره شوند که خوراک از خواص فيزيکي ـ شيميايي و مکانيکي ثابت برخوردار باشد. توليد و دانه بندي سنگ آهن يکي از فرآيند‌هاي آماده‌سازي است که طي آن ذرات نرمه کاني آهن با عيار بالا تبديل مي‌شوند.

به‌طور کلي هدف از دانه بندي سنگ آهن در صنعت آهن و فولاد در کوره هاي بلند عبارتند از:

1. استفاده بهينه از سنگ آهن با عيار بالا براي مصرف در کوره‌هاي بلند احيا.
2. تهيه خوراکي مناسب براي ‏کوره‌هاي بلند احيا با خواص فيزيکي، شيميايي، مکانيکي و متالورژيکي مطلوب.
3. کاهش سرباره‌سازي، افزايش راندمان توليد.
4. کاهش هزينه‌هاي تصفيه در مراحل بعدي توليد آهن و فولاد (ذوب و تصفيه).

سنگ آهن به دليل گسترش فراوان بايد داراي درصد نسبتا بالايي از فلز باشد تا به عنوان منبع آهن در نظر گرفته شود. به عنوان مثال امروزه ذخايري با عيارکمتر از ۲۵% به عنوان منبع آهن در نظر گرفته نمي شود مگر اينکه گسترش ذخيره در حجم  وسيعي بوده و يا از فرآوري ارزان قيمتي برخوردار باشد. بنابراين ارزش سنگ آهن به چهار عامل زير وابسته است :  عيار ـ سهولت فرآوري ـ هزينه استخراج ـ حمل سنگ به بازار. سنگ آهني که در مجتمع هاي فولاد سازي و ذوب آهن براي توليد آهن خام و فولاد به کار برده مي شود بايد داراي مشخصات معيني از نظر درصد آهن و ساير عناصر موجود در آن باشد تا بتوان آن را در کوره هاي ذوب مصرف نمود. از اينرو در اکثر موارد براي دستيابي به مشخصات سنگ آهن مورد نياز صنايع فولاد سازي بايد سنگ آهن استخراج شده از معادن را فرآوري نمود. هدف از فرآوري سنگ آهن، افزايش عيار آهن و کاهش عيار عناصر مضر و مزاحم در آن است. علاوه بر عناصر مضر تعدادي از عناصر نيز وجود دارند که اگر مقدار آنها از حد معيني فراتر نرود سبب بهبود کيفيت فولاد و يا بهبود وضعيت توليد آن مي شوند.

با وبلاگ آهن یک مفید‌ترین مطالب را دنبال کنید.