ابزار کاربر

ابزار سایت


سنگ_آهن

تفاوت‌ها

تفاوت دو نسخهٔ متفاوت از صفحه را مشاهده می‌کنید.

پیوند به صفحه‌ی تفاوت‌ها

سنگ_آهن [2017/01/25 07:49] (فعلی)
maleki ایجاد شد
خط 1: خط 1:
 +====== سنگ آهن چیست؟ ======
 +
 +
 +امروزه آهن و فولاد، یکی از اساسی‌ترین پایه‌های فعالیت‌های اقتصادی و صنعتی هر کشور را تشکیل می‌دهند و این به سبب نیاز مبرمی است که انسان برای پیشبرد مقاصد خود در زندگی دارد. با بررسی کارآیی این مواد حیاتی، می‌توان به نقش سازنده آنها پی‌ برد؛ زیرا علاوه بر کاربرد آنها در امر ساختمان‌سازی، پل‌سازی و…، این مواد از عناصر اساسی در صنایع اتومبیل‌‌سازی، کشتی‌سازی و لوکوموتیوسازی به‌شمار می‌روند و بصورت آلیاژهای مختلف، اساس تکنولوژی ماشین‌آلات را تشکیل می‌دهند.
 +
 +
 +==== ویژگی‌های فلز آهن ====
 +
 +
 +نام آهن (Iron) از واژه آنگلاساکسون ( iron & iren) به معنی فلز مقدس گرفته شده و نماد Fe از واژه لاتین (Ferrum) به معنای آهن اقتباس شده است. این عنصر،‌ یکی از رایج‌ترین عناصر زمین است که تقریبا 5 درصد پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و دهمین عنصر فراوان در جهان به‌شمار می‌رود.
 +
 +آهن فلزی است اصلی به رنگ سیاه یا خاکستری و بیش از 300 کانی آهن در طبیعت یافت می‌شود که مهم‌ترین آنها عبارتند از: منیتیت Fe3O4، هماتیت Fe2O3، گوتیت FeOOH، لیمونیت Fe2O3.nH2O، سیدریت FeCO3، شاموزیت FeSiO4، مارتیت و ماگهمیت.
 +
 +سنگ معدن‌هایی که آهن از آن استخراج می‌شود نیز بیشتر بصورت اکسیدهای آهن، مانند مگنتیت یا هماتیت هستند که با 2 تا 20 درصد ناخالصی همراهند. این ناخالصی‌ها در کوره از آهن جدا می‌شوند.
 +
 +
 +==== ویژگی های سنگ آهن ====
 +
 +
 +آهن (Fe) یکی از فراوان ترین عناصر شکل دهنده سنگ است که حدود ۵ درصد از پوسته زمین را تشکیل داده است. آهن چهارمین عنصر فراوان بعد از اکسیژن، سیلیس و آلومینیوم است و بعد از آلومینیوم فراوان ترین و گسترده ترین فلز توزیعی است. آهن برای تمدن مدرن ضروری است و انسان مهارت خود را در استفاده از آن برای بیش از ۳۰۰۰ سال است که به دست آورده است. البته استفاده از آن در قرن چهاردهم متداول شد هنگامی که کوره های ذوب شروع به کار کردند.
 +
 +سنگ آهن سنگ هایی از نوع آهن فلزی هستند که می توانند به طور اقتصادی استخراج شود. این سنگ ها معمولا در فرم هماتیت (Fe2O3) یا ماگنتیت (Fe3O4) هستند. حدود ۹۸ درصد از آهن جهان برای ساخت آهن به فرم فولاد استفاده می شود. به طور نمونه آهن پایه یکی از مهم ترین صنایع صادراتی استرالیاست.
 +
 +امروزه بیشتر معادن سنگ آهن شامل عناصر اکسید آهن هماتیت Fe2O3 (70 درصد آهن)، گوتیت (ژئوتیت) Fe2O3s H2O (63 درصد آهن)، لیمونیت مخلوطی از اکسید هیدراته آهن (دارای ۶۰ درصد آهن) و ماگنتیت Fe3O4 (72 درصد آهن) است.
 +
 +بیشتر منابع مهم سنگ آهن جهان در سنگ های رسوبی غنی از آهن هستند که به عنوان آرایش آهن نواری (BIFs) است که تقریبا به طور ویژه ای به عصر پرکامبرین برمی گردد (بیش از ۶۰۰ میلیون سال پیش). این آرایش در همه قاره ها وجود دارد. در بسیاری از موارد آنها به عنوان سنگ آهن استخراج می شوند اما مهم تر آنها سنگ های منبع برای بیشتر غلظت های با درجه زیاد ​ و بزرگی از آهن هستند که اخیرا در سرتاسر جهان استخراج شده اند.
 +
 +سنگ آهن اصطلاحی است که به غلظت های مشخصی از ترکیبات معین آهن گفته می شود. ترکیبات آهن دارای سولفات آهن، ژئوتیت آهن، هماتیت آهن، کلرید آهن، کربونیل آهن و مگنتیت آهن است. غالبیت با رسوبات هماتیت در تولید جهانی است.
 +
 +
 +
 +سنگ آهن معمولا برای تولید آهن خام (آهن فلزی) ذوب می شوند که برای ساختن فولاد استفاده می شوند. این احتمالا دلیلی است بر اینکه آهن یکی از مهمترین فلزات در اقتصادهای توسعه یافته و در حال توسعه هستند. آهن کار شده (اهنی که کمتر از سه درصد ذغال دارد و خیلی سخت و چکش خور است)، چدن (در غیر این صورت به عنوان آهن خام شناخته می شود) و ورق های ساختاری آهن چین دار است. آهن خالص به شدت مگنتیک است و در دمای ۱۵۲۸ درجه سانتی گراد ذوب می شود. سنگ مگنتیک (منیزیت) برای حذف ناخالصی ها در شستشوی زغال سنگ استفاده می شود و مگنتیک این شرایط را دارد که بازیابی شده و دوباره مورد استفاده قرار گیرد.
 +
 +گرچه آهن در فرم قالبی استفاده های بسیار ویژه ای (مانند لوله، اتصالات، بلوک های موتوری) دارند اما استفاده اصلی آن در تولید فولاد است. فولاد از مهم ترین فلزات استفاده شده است که ۲۰ برابر بیش از دیگر اتصالات کاربرد دارد. فولاد قوی، مقاوم و نسبتا چندکاره است.
 +
 +بسیاری از انواع فولاد تقریبا به طور کامل آهن به علاوه میزان کمی کربن (معمولا کمتر از یک درصد) دارندو فلزات دیگر به فرم آلیاژهای مختلف (مانند فولاد ضدزنگ) هستند. آهن خام نسبتا نرم است اما با افزودن میزان کمی کربن به آن به طور معنی داری سخت تر و قوی تر می شود. بیشتر عناصر افزودنی در فولاد عمدا در فرآیند فولادسازی افزوده می شوند (مانند کروم، منگنز، نیکل، مولیبدن). با تغییر میزانی از این عناصر افزودنی ممکن است فولادی مناسب برای استفاده های مختلف به دست آید.
 +
 +خواص مطلوب فولاد و هزینه نسبتا کم  آن است که فلز را به عنوان ساختار اصلی در پروژه های مهندسی و ساختمانی می باشد که در حدود ۹۰ درصد از کل فلز در هر سال است. حدود ۶۰ درصد از محصولات آهن و فولاد در ساخت وساز و حمل و نقل استفاده می شوند و ۲۰ درصد در تولید ماشین آلات و مابقی در قوطی و ظروف، در صنایع نفت و گاز و لوازم مختلف و تجهیزات دیگر استفاده می شوند.
 +
 +
 +==== تاریخچه فلز آهن ====
 +
 +نخستین نشانه‌های تاریخی استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان بازمی‌گردد. براین اساس، بشر تقریبا 4000 سال قبل از میلاد، با آهن کشف‌شده از شهاب‌سنگ‌ها، اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیورآلات می‌ساخته است. تعداد فزاینده‌ای از اشیای ساخته شده با آهن مذاب در بین‌النهرین، آسیای صغیر و مصر كه در عصر حاضر از هزاره دوم تا سوم قبل از میلاد كشف شده‌اند، نیز حاكی از آن است كه در این دوران، ظاهرا تنها در تشریفات از آهن استفاده می‌شد و آهن فلزی گرانبها و حتی با ارزش‌تر از طلا محسوب می‌شد.
 +
 +براساس اعلام باستان‌شناسان، انسان در آغاز از آهن طبیعی که بصورت سنگ معدن آهن با درجات خلوص متفاوت حاصل می‌شد، استفاده می‌کرده است. بر این اساس، انسا‌ن‌های پیشین، آهن خالص‌تر را از شهاب‌سنگ‌ها به‌دست می‌آوردند و استفاده از آهن خالص، حدود 1300 سال پیش از میلاد امکان‌پذیر شد. حدس باستان‌شناسان بر آن است كه بشر به‌طور تصادفی، بر اثر حرارت ‌دادن زیاد صخره‌های کانی با استفاده از زغال‌سنگ، آهن خالص به‌دست آورده است.
 +
 +در چین نیز نخستین‌‌بار از آهن شهاب‌سنگی استفاده شد. حدود 550 قبل از میلاد در چین، به سبب پیشرفت زیاد تکنولوژی کوره، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد. ساخت کوره‌های بلندی که توانایی حرارت‌های بالا را داشت، موجب تولید آهن خام یا چدن توسط چینی‌ها شد.
 +
 +از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه، جابه‌جایی سریع در تبدیل ابزار و سلاح‌های برنزی به آهنی صورت گرفت. این دوره جابه‌جایی که در زمان‌ها و مناطق مختلفی از جهان روی داد، دوره‌ای از تمدن به نام «عصر آهن» را رقم زد. همزمان با جایگزینی آهن به‌جای برنز، فرآیند کربوریزاسیون کشف شد. در این فرآیند، با افزودن كربن به آهن موجود، آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است، بازیافت می‌کردند.
 +
 +سپس با جدا كردن سرباره آن و اكسیده كردن محتوی کربن، آهن نرم تولید می‌شد. در همین زمان،‌ توسعه چدن در اروپا عقب افتاده بود، چون کوره‌های ذوب در اروپا توانایی كمی داشتند. تعدادی از قالب‌گیری‌های آهن در اروپا بین سال‌های 1150 و 1350 بعد از میلاد در دو منطقه در سوئد انجام شد.
 +
 +خلاصه آنكه،‌ استخراج آهن از ترکیب‌های طبیعی، به مرور زمان تکامل یافت تا اینکه نخستین کوره استخراج آهن به سبک امروزی، موسوم به «کوره کانالانی»، ابداع شد و امروزه نیز واحدهای بزرگ استخراج و ذوب ‌آهن و فولاد با ظرفیت‌های بالا، تقریبا با تكامل همان كوره‌ها احداث شده است.
 +
 +هم‌اكنون سنگ‌آهن همچنان ماده اولیه اصلی روش کوره بلند برای تولید چدن در جهان است. علاوه بر روش کوره بلند، در سال‌های گذشته روش‌های جدیدی نیز به‌کار گرفته شده که با گندله سنگ‌آهن، نرمه و کنسانتره در کوره‌های قوسی و LFS تغذیه می‌شوند. در دهه‌های اخیر چند روش دیگر تولید چدن نیز ابداع شده است. گرچه کاربرد این روش‌ها در ‌آینده گسترده‌تر خواهد شد، اما هنوز کاربرد کوره بلند بیشترین سهم را دارد، زیرا فرآیند کوره بلند هم در حال تحول و بازنگری بوده و به‌دلیل اصلاحاتی در طراحی و ابداع در تجهیزات مهندسی آن توان رقابتی بالایی دارد.
 +
 +یكی از این روش‌ها، روش احیای مستقیم است که نیازی به انرژی زیاد دارد. در این روش،‌ سنگ‌آهن، بوسیله عوامل احیا کننده جامد یا گازی احیا شده و با توجه به مقدار کربن موجود در آهن، این عنصر بصورت چدن و فولاد عرضه می‌شود. آهن اسفنجی نیز از احیای مستقیم سنگ‌آهن به‌دست می‌آید كه عیار آن بین 84 تا 95 درصد است. برای تولید آهن اسفنجی، احیا موجب حذف یا از بین‌رفتن اكسیژن در سنگ‌آهن شده و سنگ را به‌صورت اسفنجی شكلی درمی‌آورد كه معمولا آن را به شكل كلوخه یا گندله‌ای شكل نیز تولید می‌كنند.
 +
 +
 + 
 +
 +==== نقش آهن در عصر حاضر ====
 +
 +
 +در عصر كنونی، کاربرد آهن از دیگر فلزات بیشتر است و 95 درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آهن، استفاده از آن را بویژه در اتوموبیل‌‌ها، بدنه کشتی‌های بزرگ و ساختمان‌ها اجتناب‌ناپذیر می‌کند. «فولاد» معروف‌ترین آلیاژ آهن است و پس از آن، «آهن خام» (با 4 تا 5 درصد كربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل گوگرد، سیلیکون و فسفر)، «چدن» (شامل 2 تا 3.5 درصد کربن و مقدار کمی منگنز)، «فولاد کربن» (شامل 5. تا1.5درصد کربن و مقادیر کمی منگنز، گوگرد، فسفر و سیلیکون)، «آهن ورزیده» یا «آهن نرم» (با کمتر از 5. درصد كربن)، «فولادهای آلیاژی» (حاوی مقادیر متفاوتی کربن و همراه با فلزات دیگر مانند کروم، وانادیم، مولیبدن، نیکل و تنگستن) و «اکسیدهای آهن» كه عموما در ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر كاربرد دارند؛ از دیگر گونه‌های آهن به‌شمار می‌روند.
 +
 +
 +==== منابع آهن در جهان ====
 +
 +با توجه به جایگاه ویژه فولاد در اقتصاد و صنعت هر کشور، آهن بعنوان کالای استراتژیک و یکی از فاکتورهای مورد توجه در زمینه شاخص توسعه‌‌یافتگی کشورهای جهان به‌شمار آمده و سرمایه‌گذاری‌های مختلفی در زمینه توسعه این صنعت صورت گرفته است.
 +
 +تولید فولاد در نیم قرن گذشته دستخوش تغییر و تحولات زیادی شده است. اگرچه آهن بعنوان قدیمی‌ترین فلز به‌کار گرفته شده توسط بشر شناخته می‌شود، اما هنوز روش‌های جدید برای استخراج و بهبود کیفیت این محصول قابل بررسی است. هم‌اكنون استخراج سنگ‌آهن در 48 کشور صورت می‌گیرد كه چین، برزیل، استرالیا، روسیه و هند با تولید 70 درصد سنگ‌آهن جهان، 5 کشور عمده تولیدکننده آهن محسوب می‌شوند.
 +
 +استرالیا به عنوان بزرگترین صادرکننده سنگ آهن در جهان در سال 2012 به تنهایی 481 میلیون تن سنگ آهن صادرات داشته و در مقام دوم برزیل با رکورد 510 میلیون تن صادرات مجموع سنگ آهن و گندله در سال 2012 قرار دارد. از مجموع صادرات نزدیک به یک میلیارد تن سنگ آهن دوغول بزرگ جهان، 743 میلیون تن آن توسط چین در سال 2012 خریداری شد که در سال 2013 ظرفیت احتمالی واردات چین به عدد باور نکردنی 800 میلیون تن خواهد رسید.
 +
 +
 +==== منابع آهن در ایران ====
 +
 +عمده کانسارهای سنگ‌آهن كشف شده در ایران، به انواع ماگمایی، دگرسانی ـ گرمابی، رسوبی ـ گرمابی،‌ رسوبی و دگرگونی تقسیم می‌شوند. ﻣﻴﺰان ذﺧﺎﻳﺮزﻣﻴﻦ ﺷﻨﺎﺳﻲ ﺳﻨﮓ آﻫﻦ در اﻳﺮان ﺣﺪود 4,5 ﻣﻴﻠﻴﺎرد ﺗﻦ
 +
 +ﺑﺮآورد ﺷﺪه ﻛﻪ 2,5 ﻣﻴﻠﻴﺎرد ﺗﻦ آن ﻗﻄﻌﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻴﺸﺘﺮ اﻳﻦ ذﺧﺎﻳﺮ در ﻣﻨﺎﻃﻖ ﻣﺮﻛﺰي، ﮔﻞ ﮔﻬﺮ و ﺳﻨﮕﺎن ﺧﺮاﺳﺎن ﻫﺴﺘﻨﺪ . کانی‌های آهن تشکیل‌دهنده کانسارهای آهن ایران بیشتر از نوع کانی‌های اکسید (منتیت و هماتیت) بوده و روی سایر ترکیبات آهن فعالیتی صورت نگرفته است. ﺑﺮاﺳﺎس آﻣﺎر، ظرفیت تولید سنگ‌آهن ایران در سال گذشته حدود 38 میلیون تن بوده که 17 میلیون و 200 هزار تن آن صادرشده و 21 میلیون تن آن به مصرف داخلی رسیده است .و 19,2 ﻣﻴﻠﻴﻮن ﺗﻦ ﮔﻨﺪﻟﻪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺷﺪه اﺳﺖ.این مقدار سنگ‌آهن از 99 معدن فعال سنگ‌آهن کشور استخراج شده است.
 +
 +از 112 معدن سنگ‌آهن موجود در کشور كه 105 معدن سنگ‌آهن متعلق به بخش خصوصی و تعاونی و 7 معدن در دست بخش دولتی است. میزان ذخایر قطعی معادن فعال بیش از 2 میلیارد و 355 میلیون تن گزارش شده كه عمدتا در استان‌های خراسان‌رضوی،‌ اصفهان،‌ زنجان،‌ سمنان،‌ فارس، كرمان،‌ مركزی،‌ هرمزگان، یزد و كردستان واقع شده‌اند.
 +
 +درﻣﻴﺎن 20 ﻛﺸﻮر ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻛﻨﻨﺪه ﻓﻮﻻد، ﻓﻘﻂ آﻣﺮﻳﻜﺎ، روﺳﻴﻪ ، ﻣﻜﺰﻳﻚ ، آﻓﺮﻳﻘﺎي ﺟﻨﻮﺑﻲ و اﻳﺮان ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ داراي ﺳﻪ ﻋﻨﺼﺮ اﺻﻠﻲ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻓﻮﻻد ﻳﻌﻨﻲ ﺳﻨﮓ آﻫﻦ، اﻧﺮژي و آب ﻫﺴﺘﻨﺪ ﺑﻪ ﻋﺒﺎرﺗﻲ دارا ﺑﻮدن اﻳﻦ ﺳﻪ ﻋﻨﺼﺮ اﺻﻠﻲ ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ ﻋﻠﺘﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﺷﺪه ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻓﻮﻻد در اﻳﺮان از ﻣﺰﻳﺖ ﻧﺴﺒﻲ ﺑﺮﺧﻮردار ﺑﺎﺷﺪ. دﻟﻴﻞ ﺑﻌﺪي ﻣﻴﺰان ذﺧﺎﻳﺮﺑﺎﻻي ﺳﻨﮓ آﻫﻦ در اﻳﺮان اﺳﺖ، ﻣﻴﺰان ذﺧﺎﻳﺮزﻣﻴﻦ ﺷﻨﺎﺳﻲ ﺳﻨﮓ آﻫﻦ در اﻳﺮان ﺣﺪود 4,5 ﻣﻴﻠﻴﺎرد ﺗﻦ
 +
 +ﺑﺮآورد ﺷﺪه ﻛﻪ 2,5 ﻣﻴﻠﻴﺎرد ﺗﻦ آن ﻗﻄﻌﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻴﺸﺘﺮ اﻳﻦ ذﺧﺎﻳﺮ در ﻣﻨﺎﻃﻖ ﻣﺮﻛﺰي، ﮔﻞ ﮔﻬﺮ و ﺳﻨﮕﺎن ﺧﺮاﺳﺎن ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ داراي 1 ،2 و 1,2 ﻣﻴﻠﻴﺎرد ﺗﻦ ذﺧﺎﻳﺮ اﺣﺘﻤﺎﻟﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ.
 +
  
سنگ_آهن.txt · آخرین ویرایش: 2017/01/25 07:49 توسط maleki