سنگ آهن چیست؟ انواع، خواص و کاربردهای سنگ آهن
هزاران سال است که از این سنگ برای تولید ابزار، سلاح و زیرساخت استفاده می‌شود. امروزه سنگ‌آهن عنصر کلیدی برای تولید فولاد است و امکان تولید انبوه فولاد را برای ساخت‌وساز و حمل‌ونقل فراهم می‌کند. بدون سنگ‌آهن، پل‌ها، ماشین‌ها، کشتی‌ها و دستگاه‌هایی که رشد اقتصادی و استانداردهای بالای زندگی را ممکن می‌سازند، نخواهیم داشت.
در این مقاله مروری تخصصی از خواص سنگ‌آهن ، فرآوری و کاربرد نهایی آن ارائه خواهیم کرد. شما خواهید آموخت که این سنگ چگونه به فلزات و آلیاژها تبدیل می‌شود. همچنین از ترکیب و انواع سنگ‌آهن گرفته تا روش‌های استخراج معادن و نقش اساسی سنگ آهن در صنایع را پوشش می‌دهیم.
سنگ آهن چیست؟
سنگ آهن به سنگ‌ها و کانی‌هایی گفته می‌شود که می‌توان از آن‌ها آهن فلزی استخراج کرد. سنگ آهن از اکسیدهای آهن و هیدروکسیدهای مخلوط با سیلیکات‌ها و کربنات‌ها تشکیل شده است. مهم‌ترین انواع سنگ‌های آهن شامل هماتیت ، مگنتیت ، لیمونیت و سیدریت هستند. هماتیت و مگنتیت دارای محتوای آهن بالایی هستند و بیشترین مواد معدنی آهن‌دار را در خود دارند.
سنگ آهن حاوی اکسیژن ترکیب شده با آهن در ترکیبات اکسیدی مانند FeO، Fe2O3 و Fe3O4 است. انواع مختلف اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن بیشتر توده سنگ را تشکیل می‌دهند و 20 تا 70 درصد آهن دارند. محتوای آهن در سنگ معدن‌های حاوی هماتیت و مگنتیت بیشتر است. اگرچه سنگ‌های آهن حاوی اکسیدهای آهن و هیدروکسیدهای نسبتاً خالص هستند، اما تقریباً همیشه مخلوط با سیلیکات‌ها و کربنات‌ها یافت می‌شوند. گنگ به ناخالصی‌های ناخواسته یا مواد معدنی بی ارزش مخلوط با سنگ‌آهن اشاره دارد که ممکن است حاوی کوارتز، فلدسپات و کلسیت و همچنین مواد معدنی رسی باشد.
بیشتر ذخایر مهم سنگ‌آهن جهان از دو فرآیند اصلی رسوب‌گذاری و دگرگونی تشکیل‌شده‌اند. سنگ معدن رسوبی آهن از طریق تجمع ترکیبات آهن از فرسایش، هوازدگی و رسوب مواد معدنی تشکیل شده‌است. آهن به‌تدریج در طول زمان متمرکز شده و رسوبات هماتیت، مگنتیت یا سیدریت با عیار بالا را تشکیل می‌دهد. سنگ‌های آهن در اصل نهشته‌های رسوبی بوده‌اند که به‌دلیل قرار گرفتن در معرض دما و فشار بالا در پوسته زمین، دچار تبلور شده‌اند.
خواص سنگ آهن
سنگ آهن حاوی ترکیبات آهنی مانند هماتیت، مگنتیت، لیمونیت و سیدریت است. ترکیب و خواص سنگ‌آهن به‌شدت به این بستگی دارد که کدام مواد معدنی آهن و سایر ناخالصی‌ها در آن وجود داشته باشد.
مرجع قیمت سنگ آهن روز و بازار فروش و خرید سنگ آهن
اگر به دنبال خرید و فروش سنگ آهن در ایران می باشید میتوانید به سادگی از سایت تجارتگرام کمک بگیرید و با ثبت درخواست خرید و یا درج میزان موجودی برای فروش بدون واسطه و مستقیم معلملات خود را انجام دهید. با استفاده از سایت تجارتگرام ، شما میتوانید به‌طور آسان و مطمئن در خرید و فروش سنگ آهن و محصولات مرتبط مانند کنسانتره‌های سنگ آهن شرکت کنید. این سایت به عنوان یک پلتفرم تجاری آنلاین، امکان معامله با فروشندگان و خریداران معتبر را فراهم می‌کند. شما میتوانید محصولات خود را به آسانی آگهی کنید و به دنبال معاملات متناسب با نیازهایتان بگردید. از امکانات متنوعی که تجارتگرام ارائه می‌دهد برای بررسی و مقایسه قیمت‌ها و شرایط مختلف استفاده کنید تا تصمیم بهتری برای خرید یا فروش داشته باشید.
ترکیب شیمیایی سنگ آهن
ترکیب شیمیایی سنگ‌آهن عمدتاً از اکسیدهای آهن و هیدروکسیدها تشکیل شده‌است. میزان آهن در بیشتر سنگ‌های آهن بین 20 تا 70 درصد است و به عنوان سنگ آهن عیار بالا شناخته می‌شود، در حالی که سنگ‌آهن با عیار پایین حاوی 15 تا 20 درصد آهن است.
مواد معدنی اصلی آهن‌دار در سنگ‌آهن شامل هماتیت، مگنتیت، گوتیت و لیمونیت هستند. هماتیت 70 درصد آهن دارد و فراوان‌ترین نوع سنگ آهن است. مگنتیت با 72 درصد آهن حاوی هر دو اکسید آهن و فلز آهن است. لیمونیت حاوی اکسید آهن هیدراته است که می‌تواند حاوی 40 تا 60 درصد آهن باشد. مواد معدنی ناخالصی مانند کوارتز، کلسیت، فلدسپات و خاک رس می‌توانند بر عیار سنگ‌آهن تأثیر بگذارند.
خواص فیزیکی سنگ آهن
سنگ‌های آهن بسته به ترکیب معدنی خود طیف رنگی خاکستری تیره، زرد روشن، بنفش تیره یا قرمز را دارند. رگه‌های رنگی به‌رنگ پودر معدنی اشاره دارد و یک راه کلیدی برای تشخیص سنگ‌آهن است. هماتیت دارای رگه‌های قهوه‌ای مایل به قرمز است، در حالی که مگنتیت و لیمونیت دارای رگه‌هایی مایل به سیاه هستند.
میزان سختی به شناسایی سنگ معدن آهن کمک می‌کند مثلا هماتیت دارای سختی 5.5-6.5 است. مگنتیت نیز با سختی 6-6.5 بسیار سخت است. ساختار کریستالی نیز بر اساس نوع کانی متفاوت است، هماتیت دارای کریستال‌های لوزی بوده و مگنتیت دارای بلورهای مکعب است.
خواص مکانیکی سنگ آهن
خواص مکانیکی سنگ آهن توسط ویژگی‌های پیوند و ساختار مواد معدنی کلیدی موجود تعیین می‌شود. خواص مکانیکی مهم شامل سختی، استحکام کششی و شکنندگی هستند.
سنگ آهن هماتیت کاملاً شکننده است و به‌راحتی می‌شکند. این می‌تواند منجر به مشکلاتی در حین استخراج، خرد کردن و حمل‌ونقل شود که احتمال شکستگی بسیار محتمل است. با این حال، سنگ‌آهن مگنتیت استحکام و سختی بالاتری دارد که مقاومت بهتری در برابر شکست دارد. سنگ‌آهن تاکونیت بسیار نرم و از نظر استحکام ضعیف است زیرا از دانه‌های فشرده تشکیل شده‌است.
درک رفتار مکانیکی انواع مختلف سنگ آهن برای انتخاب تکنیک‌های استخراج و فرآوری بهینه بسیار مهم است. سنگ معدن‌های آهن بسیار شکننده مانند هماتیت و لیمونیت برای جلوگیری از شکستن و تولید ضایعات بیش از حد نیاز به کنترل و خرد کردن بیشتری دارند. مگنتیت نیز با استحکام بالاتر برای فرآیندهای مربوط به خرد شدن و تجهیزات سنگ شکن مناسب‌تر است.
به‌طور کلی، تنوع گسترده در خواص مکانیکی بین ذخایر مختلف سنگ آهن به‌طور مستقیم بر روش‌ها و تجهیزات مورد استفاده برای استخراج مؤثر و فرآوری سنگ آهن تأثیر می‌گذارد.
خواص حرارتی سنگ آهن
اکسیدهای آهن و سایر فازهای معدنی در سنگ آهن ویژگی‌های حرارتی منحصر به فردی را نشان می‌دهند که به ترکیب و ساختار بلوری بستگی دارد. خواص حرارتی تعیین می‌کند که سنگ‌آهن هنگام گرم شدن یا سرد شدن چگونه رفتار کند.
خواص حرارتی کلیدی شامل نقطه ذوب، نقطه‌جوش، هدایت حرارتی و انبساط حرارتی می‌شود. به‌عنوان مثال، هماتیت در حالت خالص دارای نقطه ذوب در حدود 1566 درجه سانتیگراد است در حالی که نقطه ذوب مگنتیت نزدیک به 1538 درجه سانتیگراد است. هدایت حرارتی میزان انتقال گرما را از طریق سنگ‌آهن اندازه گیری می‌کند. هماتیت رسانایی نسبتاً بالایی دارد در حالی که این مقدار در مگنتیت بسیار کمتر است.
درک رفتار حرارتی به انتخاب تکنیک‌های مناسب برای فرآوری سنگ‌آهن کمک می‌کند. فرآیندهای دمای بالا مانند ذوب به روش‌های حرارت دادن خاص، برای جداسازی و تصفیه مؤثر آهن مذاب از مواد معدنی ناخالص متکی هستند. کنترل اثرات حرارتی در هنگام سرد شدن و انجماد پس از ذوب برای تولید محصولات آهن و فولاد با کیفیت بسیار مهم است.
موارد استفاده از سنگ آهن
سنگ آهن برای تولید فولاد و چدن ضروری است. این دو آلیاژ اصلی زیربنای ساخت‌وساز، حمل‌ونقل، تولید و انواع دیگر بخش‌های صنعتی هستند. سنگ‌آهن همچنین در چندین فرآیند متالورژی دیگر برای تولید آهن خام، آهن فرفورژه و آلیاژهای دیگر استفاده می‌شود.
تولید آهن و فولاد سنگ آهن
اکثریت جامع سنگ آهن استخراج شده برای تولید فولاد استفاده می‌شود. آهن خام از ذوب سنگ آهن تولید می‌شود و این ماده اولیه تمام محصولات مبتنی بر آهن و فولاد را تشکیل می‌دهد. کارخانه‌های فولادسازی برای دستیابی به بهره‌وری بالا و کیفیت مورد نیاز به سنگ معدن آهن هماتیت و مگنتیت با عیار بالا متکی هستند.
فولاد در صنایع مختلفی از جمله ساخت‌وساز، خودروسازی، لوازم‌خانگی، حمل‌ونقل و بسیاری از محصولات مصرفی حیاتی است. برای تطبیق‌پذیری، استحکام و یک‌نواختی فولاد، به سنگ‌آهن با کیفیت پایدار برای ذوب و تولید کارآمد نیاز است.
سایر فرایندهای متالورژی
فراتر از فولادسازی ، سنگ‌آهن برای تولید آهن خام، فرفورژه، چدن و سایر آلیاژها استفاده می‌شود. آهن خام برای تولید محصولات فولادی و چدنی به حد بیشتر از استاندارد معمول پردازش و تصفیه می‌شود. آهن فرفورژه با گرم کردن مجدد آهن خام و دفع کربن اضافی تولید می‌شود. این فرایند یک آهن فیبری و با استحکام سخت تولید می‌کند که برای کاربردهای مختلف که نیاز به استحکام بالا دارند مناسب است.
آلیاژهای مختلف آهن از استحکام، دوام و کارایی این سنگ کانی بهره می‌برند و هر کدام دارای قوات و خاصیت‌های برتر خاص به خود هستند؛ فولادهای آلیاژی مانند فولاد منگنز برای استفاده در قطعات سنگین، سختی و مقاومت سایشی بالایی دارند، چدن اجازه می‌دهد تا قطعات قالب‌گیری و ریخته‌گری با ماشین کاری خوب ساخته شوند.
کاربردهای صنعتی
سنگ آهن علاوه بر مصارف متالورژیکی، کاربردهای صنعتی و تجاری مهمی دیگری نیز دارد:
رنگ‌دانه‌ها - اکسیدهای آهن مانند هماتیت و لیمونیت، رنگ‌دانه‌های قهوه‌ای مایل به قرمز، زرد و سایر رنگ‌ها را برای رنگ‌ها، پوشش‌ها، لوازم آرایشی و مصالح ساختمانی فراهم می‌کنند.
جداسازی متراکم - پودرهای سنگ‌آهن ریز و آسیاب شده برای جداسازی الماس و سایر سنگ‌های قیمتی از مواد ناخالص استفاده می‌شود.
ذرات مغناطیسی - پودرهای سنگ‌آهن حاوی مگنتیت در دستگاه‌های الکتریکی به‌کار می‌روند. خواص مغناطیسی امکان ضبط مغناطیسی روی هارد دیسک‌ها را امکان‌پذیر می‌کند.
محافظت در برابر تشعشع - بتن هماتیت حاوی سنگدانه آهن، محافظ مؤثری در برابر تشعشعات گاما از رآکتورهای هسته‌ای و آزمایشگاه‌های فیزیک با انرژی بالا است.
تغذیه آهن - مشتقات سنگ‌آهن را می‌توان به‌عنوان مکمل غذایی برای مبارزه با کمبود آهن به غذاها و کودهای گیاهی اضافه کرد.
جواهرات - اجزای جواهرات مانند حلقه‌های هماتیت، گردنبند مگنتیت ، آویزهای تاکونیت و سایر قطعات تزئینی از محصولات مصرفی سنگ آهن هستند.
جمع‌بندی
به‌طور کلی، سنگ‌آهن پایه و اساس صنایع آهن و فولاد را تشکیل می‌دهد و زیربنای توسعه هر کشوری است. با پیشرفت جوامع، آهن و فولاد همچنان مواد ضروری در بخش‌های حمل‌ونقل، ساخت‌وساز، تولید و فناوری هستند که با زندگی مدرن عجین شده‌اند. آشنایی با انواع سنگ آهن و خواص هرکدام، دانش ضروری برای بهبود فرایند فرآوری سنگ آهن و استفاده بهینه از آن برای تبدیل به محصول بادوام و با استحکام کافی است.
ارسال نظر