۱۸ شهریور ۱۳۹۹ ادمین ۰
به اشتراک‌ گذاری

آهن خام چگونه تولید می‌شود؟

آهن خام از احیا و ذوب سنگ معدن تغلیظ شده در کارخانه های تولید کننده فولاد، تولید می‌شود. دومین فلز فراوان در پوسته زمین پس از آلومینیوم، آهن است. میل ترکیب شدن آهن با اکسیژن بسیار بالا است و به همین دلیل عنصر آهن خالص در طبیعت یافت نمی‌شود. کشف اولین سازه آهنی در مصر و بین النهرین، مردم آن سرزمین را به عنوان اولین کاشفان آهن معرفی کرد. آهن در ابتدا فلزی ارزشمند بود و حتی قیمتی بیشتر از طلا داشت.

برخلاف طلا و مس، به دلیل شرایط جغرافیایی مختلف، تمام ساکنان کره زمین هم‌ زمان موفق به کشف آهن نشدند و قاره آمریکا با مهاجرت اروپاییان به آن منطقه آخرین نقطه‌ای از جهان بود که با کشف آهن مواجه شد. البته باید به این نکته هم توجه کرد که وجود منابع غنی مس در آمریکا، ساکنان آن منطقه را بی نیاز از کشف فلز جدید می‌کرد. با افزایش تولید آهن خام، قیمت آن کاهش یافت. این مسئله باعث خروج آهن از گروه فلزات با ارزش شد. با افت قیمت تولید آهن و مشکل تامین قلع، برای تولید ابزارآلات و سلاح های جنگی از آهن خام استفاده شد.

شهاب سنگ آهن که به طور عمده متشکل از آلیاژ آهن و نیکل است، در ساخت سازه‌های فلزی اولیه کاربرد داشت. به دلیل کمیاب بودن و گرانی، تولیدابزارآلات آهنی هزینه زیادی داشت. با گذشت زمان بشر به این نکته پی برد که با حرارت دادن زیاد سنگ معدن با زغال سنگ، می‌تواند آهن خام تولید کند. به دنبال این اتفاق و استفاده از کوره روباز، بشر قدم های مهمی در تولید آهن خام برداشت. شما می‌توانید نمودار قیمت آهن را در سایت آیرومارت مشاهده نمایید.

سنگ معدن آهن

آهن از فلزات مهم برای کشورهای توسعه یافته محسوب می‌شود. تشکیل سنگ آهن سال‌های طولانی زمان می‌برد. شکل سنگ آهن‌های استخراج شده از معادن مختلف با هم متفاوت است. انواع کانی‌های آهن اکسیدی، کربناتی، سولفیدی و سیلیکاتی در طبیعت یافت می‌شود. عمده سنگ معدن‌هایی که آهن خام از آن استخراج می‌شود شامل اکسیدهای آهن مثل مگنتیت و هماتیت با ۲تا ۲۰ درصد ناخالصی شامل سیلیکات و آلومینات است. ناخالصی‌های همراه سنگ آهن به صورت سرباره در کوره ازآهن خام جدا می‌شود. سنگ آهن استخراج شده پس از تصفیه و تغلیظ، به صورت پودر یا دانه‌های ریز در اندازه ۶تا ۲۵ میلیمتر برای تهیه مذاب آهن خام وارد کوره می‌شود.

مهم‌ترین کانی‌های مورد استفاده در تولید آهن خام مگنتیت و هماتیت است. مگنتیت با فرمول  و هماتیت با فرمول ، به ترتیب از ۷۲ و ۷۰ درصد آهن تشکیل شده‌اند. اندازه مناسب دانه بندی سنگ آهن برای استفاده در کوره بلند حداقل ۱۰میلی‌متر است.

استخراج سنگ معدن آهن

استخراج سنگ آهن از معدن شامل چهار مرحله حفاری، انفجار، بارگیری و باربری است. دریل‌واگن‌های با قطر ۱۰تا۲۵ سانتی‌متر و عمق ۶ تا ۲۰ متر، در حفاری معادن کاربرد دارد. برای منفجر کردن معادن و خرد کردن سنگ آهن از مواد منفجره مثل امولسیون و آنفو استفاده می‌شود. به مخلوط نیترات آمونیوم و بنزین، آنفو گفته می‌شود.

اگرچه نیترات آمونیوم خود یک ماده منفجره است، اما به دلیل کم بودن حساسیت به آن نفت، بنزین یا گازوئیل می‌افزایند. امولسیون نیز ماده منفجره‌ای است که از نمک های محلول و مواد اکسید کننده مثل نیترات‌آمونیوم تشکیل شده‌است. برای بارگیری سنگ آهن‌ از ماشین‌آلات‌صنعتی مثل شاول یا بیل مکانیکی با ظرفیت بارگیری ۲ تا ۱۰مترمکعب استفاده می‌شود. درنهایت سنگ آهن‌های خردشده با استفاده از کامیون‌های معدنی با ظرفیت ۱۰۰ تن به کارخانه منتقل می‌شوند.

ماده اولیه تولید آهن خام

آهن به صورت‌های سنگ‌های هماتیت، مگنتیت، زئولیت، لیمونیت و سیدریت از معادن استخراج می‌شود. سنگ آهن را نمی توان به طور مستقیم استفاده کرد. ابتدا باید در کارخانه، سنگ آهن را فرآوری کنیم. سنگ آهن‌های فراوری شده شامل سنگ آهن دانه بندی شده، کنسانتره و گندله هستند. سنگ  آهن گرانول یا دانه بندی شده به دو صورت دانه ریز(تا۱۰میلیمتر)  و دانه درشت (۱۰تا۳۰ میلیمتر) تولید می شود. سنگ آهن کنسانتره بسیار ریز دانه است. گندله با بنتونیت و برخی مواد دیگر ترکیب شده اغلب کروی شکل و به طور مستقیم به آهن اسفنجی تبدیل می شود. شما می توانید با کلیک بر روی گندله سازی و کنسانتره آهن این مراحل فرآوری سنگ معدن را مشاهده کنید.

روش های تولید آهن خام

روش کوره بلند

بیشتر فولاد جهان به این روش تولید می‌شود. مجموعه سنگ آهن کلوخه شده، آهک و کک با نسبت‌های معین و از بالا به صورت لایه لایه وارد کوره می‌شود. آهک در اینجا به عنوان فلاکس اضافه می‌شود و کک، در واقع تامین‌کننده انرژی در این کوره‌ها است. به این صورت که در دمای حدود ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، کک با دمش هوا و اکسیژن می‌سوزد و گرمای لازم برای ذوب سنگ آهن و احیای آهن را تامین می‌کند. با افزایش درجه حرارت و تاثیر گاز منواکسید کربن آزاد شده از احتراق ناقص کک، آهن احیا می‌شود. آهن خام تولیدی ۳ تا۴ درصد کربن با نقطه ذوب حدود ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد دارد. برای مطالعه بیشتر در مورد کوره بلند روی لینک مشخص شده کلیک کنید.

روش قوس الکتریکی

روش قوس الکتریکی برای تولید آهن خام در مقایسه با کوره بلند قدمت چندانی ندارد. این روش بر پایه استفاده از آهن اسفنجی و قراضه فولاد است. آهن اسفنجی از احیای مستقیم اکسید آن در کوره‌های احیا مستقیم تولید می‌شود. در احیا مستقیم با تجزیه گاز طبیعی به گازکربن مونواکسید و هیدروژن سنگ آهن در حالت جامد به آهن اسفنجی احیا می‌شود. آهن اسفنجی با ۷.۱ درصد کربن و عیار بالای ۹۲ درصد آهن، ساختاری متخلخل دارد. برای فولادسازی، آهن اسفنجی یا آهن قراضه به همراه آهک، کک و بنتونیت وارد کوره قوس شده و پس از حذف ناخالصی‌ها به عنوان ماده اولیه برای تولید شمش فولاد به واحد ریخته‌گری ارسال می‌شود. برای مطالعه بیشتر تولید آهن اسفنجی کلیک کنید.

انواع آهن خام

سفید:

اگر آهن خام مذاب سریع سرد شود، گرافیت تشکیل نمی‌شود. آهن خام تولیدی به این روش، که آهن خام سفید نام دارد، در فولاد سازی کاربرد دارد. مقدار سیلیسیم نوع سفید کم و جنس آن سخت و ترد است.

خاکستری:

هرگاه آهن مذاب به آهستگی سرد شود، کربن به شکل گرافیت درمی‌آید. سیلیسیم بالای این آهن، که آهن خام خاکستری نام دارد، باعث تردی می‌شود.

نیمه خاکستری:

آهن خام نیمه خاکستری خواصی مابین دو نوع قبلی دارد و در تولید فولاد و چدن استفاده می‌شود.

 معادن سنگ آهن ایران

اولین معدن سنگ ‌آهن ایران، معدن سنگ ‌آهن چغارت بافق یزد است. شرکت ذوب آهن اصفهان در زمان تاسیس از این معدن تغذیه می کرد. این معدن با ذخیره بیش از یک سوم سنگ ‌آهن کشور به عنوان مهم‌ترین معدن سنگ آهن ایران شناخته شده‌است.

معدن سنگ ‌آهن چادرملو در حال حاضر بزرگترین تولیدکننده کنسانتره سنگ‌ آهن درکویر مرکزی ایران واقع شده‌است. ذخیره قابل استخراج این معدن مقدار ۳۲۰ میلیون تن می‌باشد. عمر ذخایر سنگ ‌آهن معدن چادرملو ۱۰ سال دیگر به پایان می‌رسد.

معدن سنگ‌ آهن گل گهر در شهرستان سیرجان با ذخیره احتمالی یک میلیارد تن و ذخیره قطعی ۲۱۹ میلیون تن برزگترین معدن شناخته شده سنگ‌ آهن خاورمیانه است. تولیدات درحال حاضر این معدن به صورت گندله، کنسانتره و سنگ‌ دانه ‌بندی شده‌ استخراج می‌شود.

۱۸ شهریور ۱۳۹۹ ادمین ۰
به اشتراک‌ گذاری
چند مطلب مرتبط:
نظرات کاربران