همه چیز در مورد سنگ آهن و خواص بینظیر آن

سنگ آهن یکی از محبوب ترین و کاربردی ترین مواد معدنی موجود می باشد

درباره سنگ آهن چه میدانید؟

سنگ آهن به اشکال مختلفی در بازار عرضه می‌شود تا تمام صنایع بتوانند مطابق با نیاز خود این ماده معدنی را تهیه کرده و مورد استفاده قرار دهند. سنگ آهن یکی از محبوب ترین و کاربردی ترین مواد معدنی موجود می باشد که کاربردهای مختلفی دارد. 

همه چیز درباره سنگ آهن

ایران با داشتن 70 نوع ماده معدنی و با بیش از 40 میلیارد تن ذخایر قطعی شناسایی شده جزء 10 کشور نخست جهان از نظر ذخایر معدنی است و روی کمربند مواد معدنی آهن، روی، سرب، مس و حتی فلزات گرانبهایی مثل طلا قرار دارد و می تواند حداقل تا 100 سال آینده برای تولید، مواد معدنی استخراج کند.

ذخایری که ارزشی معادل 770 میلیارد دلار دارند و می توانند به عنوان یکی از ارکان اقتصادی کشور باعث رشد صادرات غیرنفتی شوند، اما با این وجود تاکنون نتوانسته‌ایم برداشت مناسبی از این ذخایر غنی معدنی داشته باشیم و سهم صادرات مواد معدنی در تولید ناخالص داخلی کشور بسیار اندک است.

سنگ اهن چیست؟

سنگ آهن یکی از محبوب ترین و کاربردی ترین مواد معدنی موجود می باشد که می توان آن را در موارد مختلفی مورد استفاده قرار داد. آهن چهارمین عنصر موجود در پوسته زمین می باشد که میزان آن در پوسته زمین حدود 5 درصد می باشد و سنگ هایی که پیش از 20 درصد آهن داشته باشند، سنگ معدنی آهن نامیده می شوند. استخراج فلز آهن از سنگ آهن با یک عمل شیمیایی انجام می پذیرد.

ترکیبات موجود در سنگ آهن

در سنگ آهن دو کانی رایج با نام های هماتیت و مگنتیت وجود دارد

در سنگ آهن دو کانی رایج با نام های هماتیت و مگنتیت وجود دارد. سنگ آهن هماتیت که اصطلاحا به آن حدید و شادنه نیز گفته میشود، فرمول شیمیایی Fe2O3 را دارد. سنگ آهن  هماتیت حاوی حدود 70 درصد (Fe) و 30 درصد اکسیژن است. از این کانی در رنگ سازی و تولید ضد زنگ‌ها استفاده می‌کنند.

سنگ آهن مگنتیت با فرمول شیمیایی Fe3O4 حاوی 72 درصد آهن است که نام آن برگرفته از واژه‌ی یونانی به معنای آهنربا است. البته انواع دیگری از سنگ آهن وجود دارند که با نام کانی‌های سازنده‌ی آن‌ها، زئولیت، لیمونیت، سیدریت، گرینالیت، مارکالیت و... مشخص می‌شوند.

قدم اول برای استخراج سنگ آهن، شناسایی معادن غنی از این سنگ است که توسط مهندسان و کارشناسان حرفه‌ای معدن صورت می‌گیرد. پس از اینکه معادن بالقوه شناسایی شدند، سنگ آهن را استخراج و برای جدا کردن ناخالصی‌ها و بدست آوردن فلز خالص آماده می‌کنند.

آهن خالص به شکل یک پودر تیره رنگ است که در برابر اکسایش و ضربه بسیار آسیب پذیر است. آهن خالص برای اینکه تبدیل به سازه های فلزی مستحکم شود و در صنایع مختلف مانند ساختمان سازی مورد استفاده قرار بگیرد، ابتدا باید با عناصر دیگر ترکیب شود که به ترکیب آهن با عناصر دیگر که عموما کربن، نیکل و کروم هستند، آلیاژ می‌گویند.

از میان کشورهای جهان کشور چین بزرگترین وارد کننده و مصرف کننده‌ی سنگ آهن است. کشورهای استرالیا و برزیل نیز بزرگترین تولید کنندگان آهن در کل جهان به شمار می‌روند.

اشکال مختلف سنگ اهن 

سنگ آهن به اشکال مختلفی در بازار عرضه می‌شود

سنگ آهن به اشکال مختلفی در بازار عرضه می‌شود تا تمام صنایع بتوانند مطابق با نیاز خود این ماده معدنی را تهیه کرده و مورد استفاده قرار دهند.

- سنگ آهن دانه بندی شده

سنگ‌آهن دانه‌ بندی شده یکی از انواع سنگ آهن است که به دلیل خاصیت احیاپذیری کم در سال‌های اخیر استفاده از آن کاهش یافته است.

- کلوخه

متداول‌ترین روش استفاده از سنگ آهن، به حالت کلوخه است. به طور کلی در هر سال معادل 700 میلیون تن کلوخه تولید می‌شود و از آن در صنایع تولید آهن و فولاد بهره گرفته می‌شود.

- گندله

در حال حاضر 300 میلیون تن گندله تولید می‌شود که 80 درصد از آن در کوره بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد و 20 درصد باقی مانده نیز برای احیای مستقیم کاربرد دارد.

موارد مصرف سنگ آهن

سنگ آهن ماده اولیه برای تولید فولاد است. 98 درصد از سنگ آهنی که استخراج می شود در سطح جهانی به منظور تولید فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. صنایع خودرو سازی و ساخت و ساز بخش های اصلی مصرف کننده فولاد می باشند و به سبب همین امر میزان تقاضای فولاد در این بخش ها بر تقاضا و قیمت سنگ آهن تاثیرگذار می باشد.

فرایند خالص سازی سنگ اهن 

سنگ آهن ماده اولیه برای تولید فولاد است

سنگ آهن پس از استخراج در چندین مرحله که شامل خرد کردن، آسیاب کردن، سرند کردن و شست و شو است، آماده ی فرآوری و واردسازی به کوره می شود. در نهایت با استفاده از روش فلوتاسیون یا بهره‌گیری از جدا کننده‌های مغناطیسی عیار آن را تا حدود 65-60 درصد بالاتر می‌برند.

سپس سنگ‌های حاصل را به ابعاد 6 تا 25 میلیمتری در میاورند تا برای بارگزاری در کوره مناسب شود. سنگ آهن تغلیظ شده را همراه با سنگ آهک و زغال کک در کوره‌هایی با نام کوره‌های وزشی، در معرض گرما‌ی فراوان قرار می‌دهند.

سپس فلز مورد نظر بر اثر حرارت و جریان گازهای حاصل از سوخت کک، ذوب می‌شود. آهن مذاب و تفاله‌ی حاصل از ناخالصی‌های سنگ آهن، به مرور از کوره تخلیه می‌شود.

کوره بطور مداوم از قطعات جدید سنگ فلز شارژ می شود و آهن مذاب از آن تخلیه می شود. محصول فراوری در این کوره، چدن است که در برخی صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. سپس چدن را مجددا فراوری کرده تا از آن فولاد بسیار مقاوم به دست آورند. 

بازیافت سنگ آهن

فلز فولاد تولید شده از آهن صد در صد قابل بازیافت است و می توان آن را دوباره در میان مواد اولیه تولید کالاهای مصرفی و با همان کیفیت مواد خام اولیه، بارها و بارها استفاده کرد.

فرایند بازیافت می تواند تا حد زیادی در مصرف مواد خام و انرژی صرفه جویی کند. هر تن از فولاد بازیافت شده در مصرف بیش از ۱۴۰۰ کیلو گرم سنگ آهن، ۷۴۰ کیلوگرم ذغال سنگ کک و ۱۲۰ کیلوگرم سنگ آهک صرفه جویی کند.

همانطور که اشاره کردیم، سنگ آهن مصارف گسترده‌ای در تمامی صنایع و کشورها داشته و باید در مصرف آن به خوبی دقت کرد. از آن جا که منابع موجود سنگی از این فلز با وجود فراوانی در نهایت محدود است، بهتر است تا حد ممکن برای ساخت فولاد از قراضه‌های آهنی به جای سنگ خام استفاده نمود.

واردات و صادرات سنگ اهن توسط قطب اقتصاد جهان چین 

چین بزرگترین تولید کننده فولاد دنیاست

چین بزرگترین تولید کننده فولاد دنیاست و 44 درصد تولید جهان را در دست دارد و برای تامین نیاز سنگ آهن خود هم تولید دارد و هم واردات. میزان اهمیت تقاضای سنگ آهن چین بر بازار این ماده اولیه از آنجایی نمایان است که چین علاوه بر این که دومین تولید کننده سنگ آهن دنیاست، اولین وارد کننده این ماده اولیه مهم نیز به شمار می رود. در سال 2010 کل واردات چین 619 میلیون تن بوده که 5/1 درصد نسبت به سال 2009 افت داشته است.

قیمت سنگ آهن

معمولا در گذشته  قیمت سنگ آهن در نتیجه مذاکرت میان شرکت های معدنی بزرگ و فولاسازان تعیین می شده و قیمت تعیین شده در این مذاکرات به نوعی شاخص قیمتی برای کل صنعت فولاد بود.

ولی اخیرا این مکانیزم سالانه جای خود را به سیستم قیمت گذاری کوتاه مدت داده و سه شرکت معدنی بزرگ دنیا دیگر قرارداد سالانه منعقد نمی کنند. بسیاری از شرکت های معدنی استرالیا و برزیل به قراردادهای کوتاه مدت روی آورده اند.  در هند قیمت ها بیشتر نقدی است و برخی عرضه کنندگان بزرگ به استفاده از شاخص قیمت های متال بولتین و یا پلاتس تمایل نشان داده اند.

معادن سنگ آهن ایران 

اولین معدن سنگ‌آهن ایران، معدن سنگ‌آهن چغارت بافق یزد است

- معدن سنگ‌آهن چغارت

اولین معدن سنگ‌آهن ایران، معدن سنگ‌آهن چغارت بافق یزد است که این معدن تغذیه کننده شرکت ذوب آهن اصفهان در زمان تاسیس آن بوده محسوب می‌شود. بلوک معدنى بافق با ذخیره بیش از یک سوم سنگ آهن کشور به عنوان مهمترین زون آهن‌دار ایران شناخته شده است.

- معدن سنگ‌آهن چادرمل

معدن سنگ‌آهن چادرملو که در حال حاضر بزرگترین تولیدکننده کنسانتره سنگ‌آهن در کشور است با ذخیره قابل استخراج به مقدار 320 میلیون تن در قلب کویر مرکزی ایران واقع شده و در 180 کیلومتری شمال شرقی شهرستان یزد قرار گرفته است. عمر ذخایر سنگ‌آهن معدن چادرملو 10 سال دیگر به پایان می‌رسد.

گردآوری: بخش علمی