سنگ آهن چیست ؟ ویژگی‌ها و کاربردها …

سنک-آهن-ahanmadan

آهن فلزی است که از نظر فراوانی، چهارمین عنصر موجود در پوسته زمین است. به عبارتی؛ پوسته زمین حاوی 5‌% سنگ آهن است. آهن به صورت خالص در طبیعت وجود ندارد و به صورت کانی معدنی یا همان سنگ معدنی یافت می شود. رایج ترین ترکیبات آهن در طبیعت؛ به صورت آهن فرو (دو ظرفیتی) و آهن فریک (سه ظرفیتی) هستند. با توجه به موقعیت معادن آهن، سنگ آهن نیز ترکیبات گوناگونی دارد. سنگ هایی به عنوان سنگ آهن شناخته می شوند که در ترکیبشان بیش از 20% آهن وجود داشته باشد.

بیش از 300 نوع کانی وجود دارد که حاوی عنصر آهن است. در این میان؛ 5 کانی آهن به عنوان مهمترین سنگ های آهن شناخته می شوند. این 5 کانی عبارتند از: 1- مگنتیت 2- هماتیت 3- گوتیت 4- سدریت  5- پیریت.

از بین این 5 کانی؛ سنگ های هماتیت و مگنتیت بالاترین درصد آهن را دارند. سنگ آهن هماتیت، اکسید آهن نوع سه است و فرمول شیمیایی آن Fe2O3 می باشد. این کانی70‌% آهن دارد و به رنگ قرمز در طبیعت وجود دارد. رنگ مشاهده شده بعد از خوردگی آهن به دلیل تشکیل این نوع اکسید است.

آنچه در ادامه مطلب خواهید دید

انواع سنگ آهن

از نظر ساختار به 4 دسته تقسیم بندی می شود:

با توجه به موقعیت معادن؛ ترکیبات سنگ های معدنی آهن با یکدیگر متفاوت است. با توجه به این تفاوت ها؛ بیش از 300  نوع سنگ آهن وجود دارد. سنگ هایی که کمتر از 20‎% آهن در ترکیبشان وجود داشته باشد به عنوان سنگ آهن شناخته نمی شوند. برخی از سنگ های با عیار بالای آهن عبارتند از :

سنگ هماتیت

سنگ هماتیت، اکسید آهن نوع سه است و فرمول شیمیایی آن Fe2O3 می باشد. این کانی70‌% آهن دارد و به رنگ قرمز در طبیعت وجود دارد. رنگ مشاهده شده بعد از خوردگی آهن به دلیل تشکیل این نوع اکسید است. که در زیر نمونه آن را مشاهده می‌کنید.

سنگ_آهن-هماتیت-آهن-معدن

سنگ مگنتیک

مگنتیت نوعی از این محصول است که از ترکیب اکسید آهن نوع دو و اکسید آهن نوع سه تشکیل شده است و فرمول شیمیایی آن به صورت Fe3O4 می باشد. سنگ آهن مگنتیت به رنگ سیاه دیده می شود و 4/72% آهن دارد. البته اکسید آهن دو ظرفیتی (FeO) در طبیعت بسیار کمیاب است و به صورت ترکیب در کانی مگنتیت وجود دارد.

سنگ_آهن-مگنتیک-آهن-معدن

سنگ سیدریت

فرمول شیمیایی سنگ سیدریت FeCO3 است و 2/48‌% آهن در ترکیب آن وجود دارد. هرچند به اندازه مگنتیت و هماتیت غنی از آهن نیست ولی از دسته سنگ های خوب به شمار می آید.

مراحل فرآوری این محصول مگنتیت نسبت به هماتیت آسان تر است. همچنین هزینه فرآوری کمتری نسبت به فرآوری هماتیت دارد. به همین دلیل در بازارهای داخلی ایران مگنتیت بیشتر مورد تقاضا است. در ایران ذخایر مگنتیت بیشتر است بنابراین برای فرآوری هماتیت خیلی سرمایه گذاری نشده است. عیار آهن در هماتیت پایین تر از مگنتیت است و برای بالا بردن خلوص آن باید هزینه زیادی صرف شود. پایین بودن عیار هماتیت موجب می شود باطله زیادی تولید شود، در نتیجه راندمان تولید پایین می آید.

با وجود تمام این موارد، تقاضای صنعت به شدت در حال افزایش است. کارخانه های فولادسازی عمده ترین مصرف کننده سنگ آهن هستند؛ تقریبا 98‌% از سنگ آهن برداشت شده از معادن در کارخانه های فولاد به مصرف می رسند. این نیازهای روز افزون موجب شده تا ذخایر هماتیت نیز مورد توجه قرار گیرند. در برخی از کشورها که با کمبود منابع آهن روبرو هستند، حتی از سیدریت نیز استفاده می کنند.

شکل های مختلف سنگ آهن

با توجه به نیاز صنایع و موارد مصرف، سنگ آهن به شکل های گوناگونی تهیه می شود. این سنگ به شکل گندله, دانه بندی ، کنسانتره و آهن اسفنجی وجود دارد.

کنسانتره

یک روش برای فرآوری سنگ آهن مگنتیت؛ تولید کنسانتره سنگ آهن است. برای به دست آوردن سنگ آهن، ابتدا باید معادنی که درصد بالایی آهن دارند را شناسایی کرد. این کار توسط مهندسان معدن و متخصصان این رشته انجام می شود. سنگ معدن استخراج شده ابتدا خرد شده و سپس آسیاب می شود. در مرحله بعد الک می شود و همچنین عملیات شستشو روی آن انجام می گیرد. با روش فلوتاسیون و یا با استفاده از جداکننده های مغناطیسی عیار آهن افزایش می یابد. در مرحله بعد عناصر مزاحم مانند گوگرد و فسفر که موجب می شوند کیفیت کنسانتره پایین بیاید؛ حذف می شوند. آخرین مرحله آبگیری از کنسانتره و عملیات تصفیه پساب است. کنسانتره حاصل به شکل پودر سیاه رنگ است و از آن برای ساخت گندله آهن و آهن اسفنجی استفاده می شود.

سنگ دانه بندی

دومین روش برای فرآوری سنگ آهن، تولید سنگ دانه بندی شده است. برای تولید این نوع محصول از روش خشک استفاده می شود. سپس با کمک روش های مغناطیسی؛ آهن با خلوص بالا را از مواد زائد و آهن با خلوص پایین جدا می کنند. این نوع سنگ در دو نوع دانه ریز و دانه درشت وجود دارد. از سنگ های دانه بندی شده فقط در کوره های بلند استفاده می شود و در روش مستقیم کاربردی ندارند؛ زیرا خلوص آن پایین است. به دلیل اینکه قابلیت احیا پذیری کانی های دانه بندی شده کم است؛ مصرف این نوع سنگ کاهش یافته است.

گندله

پودر کنسانتره آهن با برخی مواد از قبیل آب، بنتونیت، سیمان، آهک، مواد آلی و شیر آهک مخلوط می شود. ترکیب حاصل وارد دستگاه گندله ساز شده و در نهایت گندله آهن خام تولید می شود. به منظور خشک شدن و سخت شدن گندله؛ آن را در اتمسفر اکسنده؛ تا دمای لازم برای نرم شدن سنگ حرارت می دهند. در این مرحله باید دقت شود که درجه تخلخل گندله پایین نیاید و همچنین در هنگام سرد شدن نیز ترک نخورد. گندله به شکل کروی و متخلخل است. از گندله بیشتر در کوره های بلند و نیز تولید آهن اسفنجی استفاده زیادی می شود.

گندله-آهن-ahanmadan

آهن اسفنجی

این نوع آهن محصول روش احیای مستقیم است. در روش مستقیم، بدون اینکه نیازی به ذوب سنگ آهن باشد آن را حرارت داده و طی فرایند اکسایش و کاهش می توان اکسیژن آن را حذف کرد. محصول تولید شده متخلخل است به همین دلیل آهن اسفنجی نام دارد. برای ساخت این نوع آهن از گندله با خلوص 67% استفاده می شود. در این روش از زغال سنگ (کربن عنصری) و یا گاز طبیعی (گاز کاهنده) به عنوان ماده احیا کننده استفاده می شود. آهن اسفنجی تولید شده عیاری حدود 84% دارد که از عیار گندله بیشتر است.

موارد مصرف سنگ آهن

از این محصول در صنایع بتن، سیمان و گل حفاری به عنوان واسطه سنگین استفاده زیادی می شود. همچنین در صنعت زغال سنگ نیز کاربرد دارد. از کانی هماتیت به علت دارا بودن رنگ قرمز، در صنایع مختلفی از قبیل رنگ سازی و تولید ضد زنگ به عنوان رنگدانه استفاده فراوانی می شود. عمده ترین مصارف کانی آهن در تولید آلیاژهای آهن است. سنگ معدن آهن به دو روش سنتی و مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد. روش سنتی؛ برای تولید آهن و فولاد در کوره های بلند کاربرد دارد اما روش مستقیم برای احیای آهن خالص استفاده می شود.

فولاد

آهن به صورت عنصر؛ بسیار ناپایدار است و به سرعت با اکسیژن واکنش داده و اکسید آهن تولید می کند و به اصطلاح زنگ می زند. آهن علاوه بر ناپایدار بودن، از استحکام بالایی نیز برخوردار نیست. برای رفع این معایب از ترکیب آهن با سایر مواد از جمله انواع فلزات، آلیاژهای مقاوم تولید می شود. فولاد مهمترین آلیاژ آهن است و تقریبا تمامی سنگ آهن استخراج شده در صنایع فولادی مصرف می شود. زیرا ماده اصلی تشکیل دهنده انواع مختلف فولاد،  است. فولاد نوعی آلیاژ آهن با کربن است (فولاد کربنی) که در بسیاری از صنایع مهم کاربرد دارد. از جمله این صنایع که بیشترین مصرف فولاد را دارند؛ می توان به صنعت خودروسازی، ساخت و ساز و معماری اشاره کرد. صنایع دیگری مانند پل سازی، سد سازی، ماشیت آلات سبک و سنگین، راه آهن، لوازم خانگی، کشتی سازی، صنایع دفاعی و … مصرف کننده آهن هستند.

کوره های بلند که به منظور تولید فولاد استفاده می شوند؛ آلودگی زیادی دارند. برای رفع این معضل از کوره قوس الکتریکی استفاده می شود. الکترود گرافیتی مهمترین جزء کوره قوس الکتریکی است و در صنایع فولاد و متالورژی نقش اساسی و مهمی دارد. این نوع الکترود از نوع الکترود مصرفی می باشد؛ به این معنی که بعد از مدتی باید تعویض شود.

ahanmadan
دیدگاه کاربران
3 دیدگاه
  • محمد 25 دی 1401 / 11:14 ق.ظ

    سلام عرض ادب و خسته نباشید
    اقا یه سوال داشتم چون دیدم سایت شما در مورد مطالب معدنی و فولاد مقالات زیادی داره اینو میپرسم
    چند نوع از این کانی‌های آهن در ایران موجود هست؟ منظورم اینه که این انواع سنگ آهن که در مقاله قرار دادید چه تعداد از این ها در ایران موجود هست؟ با تشکر

    • ahanmadan 25 دی 1401 / 5:14 ب.ظ

      سلام محمد عزیز وقت بخیر
      ایران به دلیل اینکه در بخش معادن فولاد بسیار غنی هست اغلب نوع‌های سنگ آهن رو در خودش داره که با قیمت های مختلف بر اساس درصد خلوص اونها فروخته می‌شوند که اتفاقا آهن معدن هم اغلب این نوع‌های سنگ آهن رو در مجموعه خود برای فروش داره که می‌توان به مشاوران ما در این مورد تماس گرفت و مشاوره درخواست کرد.

  • حامد کرمانیون 31 مرداد 1402 / 2:38 ق.ظ

    در طول سال‌های 2000 تا 2010 میلادی، تلاش‌های چین برای مدرن‌سازی اقتصاد و توسعه زیرساخت‌های آن کشور، با توجه به اهمیت و استراتژیک بودن کامودیتی فولاد، موجب شکل‌گیری تقاضای بزرگی برای محصولات فولادی شد که به‌دنبال آن، تقاضا برای سنگ‌آهن افزایشی بی‌سابقه یافت. این موضوع را در تغییرات قیمت سنگ‌آهن به‌خوبی می‌توان مشاهده کرد؛ به‌طوری که قیمت هر تن سنگ‌آهن، از سطوح 29 دلار در ژانویه 2000 تا 197 دلار در مارچ 2008 را تجربه کرده است. همزمان با نمایان شدن نشانه‌های آغازین رکود اقتصادی در سپتامبر 2008، قیمت سنگ‌آهن طی 3‌ماه با کاهش 64‌درصدی در نوامبر 2008 به 65 دلار رسید. با افزایش تولید فولاد توسط چین و در نتیجه افزایش تقاضا برای سنگ‌آهن، روند صعودی مجدد سنگ‌آهن آغاز شد و قیمت آن در فوریه سال 2011 به 187 دلار رسید، در نتیجه همزمانی کاهش نیاز چین به فولاد و افزایش عرضه سنگ‌آهن توسط تولیدکنندگان، قیمت سنگ‌آهن در دسامبر 2015 به 40 دلار در هر تن رسید که طی 11 سال پیش از آن بی‌سابقه بوده است.

    با وقوع پاندمی کرونا، گرچه در بدو امر کاهش قیمت سنگ‌آهن در نتیجه رکود اقتصادی قابل انتظار بود، اما تنش‌های سیاسی بین استرالیا به‌عنوان بزرگ‌ترین عرضه کننده این محصول و چین به‌عنوان بزرگ‌ترین متقاضی آن و همچنین تلاش چین برای بازیابی رشد اقتصادی خود – که تقاضای محصولات فولادی را به‌دنبال داشت- بازار سنگ‌آهن را با بالاترین قیمت‌های تاریخی خود مواجه کرد؛ به نحوی که سنگ‌آهن با عیار 62درصد در‌ ماه می‌ میلادی به رکورد تاریخی 237 دلار رسید. در ادامه اما چین به‌عنوان اصلی‌ترین مصرف‌کننده فولاد با هدف کنترل قیمت این محصول استراتژیک و همچنین کاهش هرچه بیشتر آلودگی هوا در فصل زمستان (به مناسبت بر‌گزاری المپیک زمستانی)، نسبت به ابلاغ برنامه کاهش تولید فولاد اقدام کرد. موضوعی که در کنار کاهش ارزش یوآن، عامل سقوط تاریخی قیمت سنگ‌آهن طی 4‌ماه شد، به گونه‌ای که در معاملات روز 20 سپتامبر سال 2021، قیمت سنگ‌آهن با عیار 62درصد CFR چین، قیمت 93 دلار را به خود دید.

    طی چند‌ماه گذشته یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان فولاد جهان با نام Evergrande با بحران املاک مواجه شد و به یکباره صنعت فولاد و ساختمان‌سازی را با بحران بزرگی روبه‌رو کرد. با این اتفاق قیمت فولاد از اوج خود فاصله گرفت و کاهشی شد. در حال‌حاضر به‌نظر می‌رسد که مشکل این شرکت تا حدودی رفع شده است و این مساله قیمت فولاد را بیشتر از این تحت‌تاثیر قرار نخواهد داد.

    در ماه‌های اخیر اسپرد تبدیل سنگ‌آهن به بیلت در حال کاهش بوده که به دلیل افزایش قیمت سنگ‌آهن در هفته‌های اخیر است. این موضوع ناشی از تداوم کمبود عرضه در سنگ‌آهن است و این در حالی است که تولید فولاد در چین بسیار کاهش داشته است. گرچه تجزیه و تحلیل‌های دولتی حاکی از آن است که روند عرضه و تقاضا برای سنگ‌آهن به‌طور کلی ثابت است و ذخایر داخلی در بالاترین میزان خود در سال‌های اخیر قرار دارند.

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *