یکی از مواد اولیه مهم برای تولید محصولات فولادی، سنگ آهن است. در تعریف آن می‌توان گفت به سنگی که میزان آهن آن بیش از 20 درصد باشد، سنگ آهن گفته می‌شود و از کاربردی‌ترین و مهم‌ترین مواد معدنی موجود است. کاربرد گسترده این ماده اولیه به برخورداری از ویژگی‌هایی همچون تعدد معادن استخراج سنگ آهن، مقاومت بالا و فرآوری آسان بازمی‌گردد. در مقاله پیش رو، به بررسی موارد زیر خواهیم پرداخت:
- سنگ آهن چیست و چگونه به دست می‌آید؟
- کاربرد و انواع سنگ آهن کدام است؟
تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.
سنگ آهن چیست؟
سنگ آهن ( به انگلیسی Iron Ore ) یکی از مواد اولیه برای تولید محصولات فولادی است که از آهن حاصل می‌شود. سنگ آهن از انواع سنگ معدنی بوده و 5 درصد پوسته زمین از آن تشکیل شده است.
در مقاله مواد اولیه تولید فولاد چیست + 2 روش تولید فولاد درباره انواع مواد اولیه تولید فولاد بیش‌تر بخوانید.
از آن‌جایی که آهن استخراج شده از معدن، به علت ناخالصی، استحکام و مقاومت بالایی ندارد، عناصر کروم و نیکل با همین هدف به آن اضافه می‌گردد. سپس از این سنگ در تولید محصولات فولادی استفاده می‌شود.
نظر به آن‌که صنایعی همچون ساختمان‌سازی، عمران و خودروسازی، مصرف‌کننده اصلی فولاد هستند، میزان تقاضا در صنعت‌های ذکر شده تاثیری مستقیم بر روی قیمت سنگ آهن خواهند گذاشت.
باوجود آن‌که مستقیما برای سنگ آهن جایگزینی وجود ندارد، با این حال در صنایع فولادی در مواردی از آلومینیوم به عنوان جایگزین استفاده می‌کنند.
استخراج آهن از سنگ معدن شامل چه مراحلی می‌شود؟
برای آن‌که بتوان از سنگ آهن استفاده نمود، لازم است که طی فرآیندهای فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی، خالص‌سازی شود. در عمل شیمیایی، سنگ‌های اکسیدی آهن توسط کربن، احیا و سپس عنصر آهن آزاد می‌شود.
برای خالص سازی، لازم است در ابتدا تغلیظ سنگ معدن در چند مرحله خرد کردن، آسیاب کردن، سرند کردن، شست‌وشو، استفاده از جداکننده مغناطیسی و یا از طریق روش فلوتاسیون (جداسازی مواد آب‌گریز از آب دوست) انجام گیرد.
کوره بلند یکی از روش‌های امروزی جداسازی آهن از سنگ آهن است و برای فرآیند تولید و ایجاد خلوص از آن استفاده می‌شود. لازمه تولید یک تن آهن در یک کوره بلند، 75.1 تن سنگ آهن، 750 کیلو زغال سنگ و 250 کیلو سنگ آهک است. لازم به ذکر است که دمای هوا در مرکز کوره 1600 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.
کوره بلند، کوره‌ای عمودی است که برای استخراج فلز، مخصوصا آهن از سنگ معدن، در کارخانه‌های ذوب آهن کاربرد دارد. پس از آن‌که سنگ آهن خام از پوسته زمین استخراج گردید و تفکیک ناخالصی‌ها صورت گرفت، پودری تیره، به رنگ نقره‌ای – قهوه‌ای حاصل می‌شود.
فرآوری سنگ آهن چه فرآیندی دارد؟
فرآوری سنگ آهن، فرآیندی چند مرحله‌ای است که در ادامه به شرح هر یک از آن‌ها خواهیم پرداخت:
- غربالگری
اولین مرحله برای فرآوری سنگ آهن، غربالگری آن است که در این مرحله قبل از خرد کردن، ذرات ریز CSS جدا می‌شود و برای آن، صفحه‌ای استاتیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. همین امر منجر به افزایش کارایی سنگ‌شکن می‌شود. همان‌طور که پیش‌تر به آن اشاره کردیم، سنگ آهن پس از استخراج خالص نبوده و عیار پایینی دارد. انجام این مرحله در فرآوری، با هدف خالص سازی صورت می‌گیرد و پس از آن، به اشکال مختلفی همچون دانه‌بندی شده، گندله و کنسانتره تبدیل میشوند.
2. تولید سنگ آهن دانه بندی شده
از روش خشک و بدون آب، برای تولید سنگ آهن دانه‌بندی شده استفاده می‌شود. سنگ آهن دانه‌بندی شده به علت عیار پایین آن، قابل استفاده در سیستم احیا نبوده و در کوره بلند از آن استفاده می‌شود.
3. تولید کنسانتره
لازمه تولید کنسانتره، وجود آب است. کنسانتره تولید شده از عیار بالایی برخوردار است؛ بنابراین در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تولید آن طی مراحل خرد کردن، آسیاب کردن، پرعیارسازی و آبگیری انجام می‌گیرد. از آن‌جایی که سنگ آهن در تولید فولاد کاربرد بسیاری دارد، فرآوری آن حائز اهمیت زیادی می‌باشد. افزون بر آن، فرآوری سنگ آهن منجر به کاهش هزینه تصفیه، کاهش آلودگی، کاهش هزینه ذوب و غیره می‌شود. پس از آن‌که فرآوری به اتمام رسید، سنگ آهن به اشکال گوناگونی که در ادامه به آن خواهیم پرداخت، به بازار عرضه میشوند:
- سنگ آهن دانه‌بندی شده
این نوع سنگ آهن به علت آن‌که احیاپذیری پایینی دارد، چندان مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
- سنگ و کلوخ
متداول‌ترین شیوه استفاده از سنگ آهن است. سنگ و کلوخ در صنایع تولید آهن و فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد و سالانه صدها میلیون تن از آن تولید می‌شود.
- گندله
یکی از فرآورده‌های آهن، گندله است. گندله از نرمه سنگ آهن و دیگر مواد افزودنی که در آغاز خام هستند و پس از آن پخته و سخت میشوند، تولید می‌گردد. به‌طور تقریبی 80 درصد از گندله‌ها در کوره بلند و 20 درصد از آن‌ها در احیای مستقیم مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع سنگ اهن کدام است و مشخصات سنگ آهن های مختلف چیست؟
تنوع گسترده‌ای از سنگ آهن در ایران وجود دارد که از مزیت مهمی همچون مقرون به صرفه بودن، برخوردار هستند. به تناسب افزایش مقدار آهن در آن‌ها، ارزش هر یک بالاتر می‌رود. قابل توجه هست که در این دسته‌بندی، حداقل میزان آهن 20 درصد می‌باشد. به طور کلی سنگ آهن در 2 دسته تقسیم‌بندی می‌شود:
- تنوع شکل ظاهر
انواع سنگ آهن از لحاظ شکل ظاهر به‌صورت دانه‌بندی شده، کلوخه، کنسانتره و گندله هستند که پیش‌تر به توضیح هر یک از آن‌ها پرداخته شد.
- نوع کانی
سنگ آهن از نظر نوع کانی در انواع هماتیت، مگنتیت، زئولیت، لیمونیت و سیدریت وجود دارد که از میان آن‌ها، هماتیت و مگنتیت ارزش بالایی دارند و میزان آهن در آن‌ها 70 درصد است.
سنگ آهن مگنتیت
یکی از انواع سنگ آهن که به رنگ سیاه است، از ویژگی مهم خاصیت الکترومغناطیسی برخوردار است. برای تولید آهن‌ربا از مگنتیت استفاده می‌شود. فرآوری مگنتیت هزینه کمی دارد و در کشورهای آلمان، سوئد، فنلاند، رومانی، اتریش، استرالیا، آمریکا، مصر، هند، برزیل، ایتالیا و سوئیس یافت می‌شود.
سنگ آهن هماتیت یا اولوژیست
این کانی که شکل ظاهری آن به‌صورت فلس‌دار و دانه دانه است، به وسیله آب و اسید کلریک تمیز می‌شود. از هماتیت می‌توان به‌عنوان رنگدانه استفاده نمود و رنگ آن به شکل قرمز قهوه‌ای و به‌صورت صدفی و فلزی است. این کانی ضدزنگ است و در کشورهای آلمان، اتریش، ایتالیا، سوئد، انگلستان، کانادا، استرالیا، لیبریا، برزیل، روسیه جزیره هرمز در ایران وجود دارد.
سنگ آهن لیمونیت
لیمونیت که با نام اکسید آهن هیدراته نیز شناخته می‌شود، یکی از مواد معدنی اصلی آهن است. لیمونیت اغلب قهوه‌ای و خاکی رنگ است و با تغییر سایر مواد معدنی همچون هیدراتاسیون هماتیت یا اکسیداسیون و هیدراتاسیون سیدریت یا پیریت تولید می‌شود.
سنگ آهن سیدریت
سیدریت در حقیقت یک کانی کربنات آهن با فرمول (FeCO3) است. این ماده معدنی معمولا در بسترهای نازک، رس یا در زغال سنگ (به عنوان مواد رسوبی) و در رگه‌های فلزی گرمابی (به عنوان گانگ یا سنگ زباله) وجود دارد.
کاربرد سنگ آهن چیست؟
کاربرد اصلی و مهم سنگ آهن، همان‌طور که پیش‌تر به آن اشاره شد، در صنعت خودروسازی، ساخت و ساز، راه‌آهن، تولید لوازم خانگی و غیره است. افزون بر موارد ذکر شده، سایر کاربردهای سنگ آهن، شامل موارد زیر می‌شود:
- آهن قرمز – کاربرد در جوهر پرینت، نقاشی‌ها، تولید لوازم آرایشی همچون سایه چشم و غیره
- سولفات آهن – کاربرد به عنوان قارچ‌کش
- مگنتیت – تولید الکترودهای صنعتی و شست‌وشوی زغال سنگ
- کربونیل آهن – استفاده به عنوان کاتالیزور در واکنش‌های شیمیایی
- آهن پودر شده – کاربرد در انواع مخصوصی از فولاد، مگنت، قطعات اتومبیل و کاتالیست‌ها
- اکسید آهن سیاه – به‌کارگیری به عنوان رنگدانه در ترکیبات پولیش، فلزکاری، داروسازی و تولید جوهرهای مغناطیسی
- آهن رادیواکتیو – کاربرد در داروسازی به عنوان عنصر ردیاب در تحقیقات بیوشیمی و فلزکاری
عوامل موثر بر قیمت سنگ آهن را بشناسید
قیمت تمام شده سنگ آهن، تحت تاثیر عوامل مختلفی است. عوامل گوناگونی همچون شاخص تولید ناخالص داخلی، نرخ بهره، نرخ تورم، ارزش دلار، ارزش سهام، میزان تولید آهن و فولاد، قیمت فولاد، نفت خام، آلومینیوم و طلا بر نوسانات قیمت سنگ آهن تاثیرگذار است. به‌طور کلی و در تعریف واحد موارد زیر قیمت سنگ آهن را دچار تغییرات چشم‌گیر می‌کنند.
- قیمت فولاد – یکی از عوامل مهم بر قیمت سنگ آهن، قیمت فولاد است؛ چراکه ماده اولیه در تولید فولاد، سنگ آهن است و به علت کاربرد و مصرف بسیار آن در صنایع مختلف، در قیمت تمام شده این ماده معدنی موثر می‌باشد. به همین علت در گذشته قیمت‌گذاری غالبا به‌واسطه مذاکرات میان شرکت‌های معدنی بزرگ و فولادسازان تعیین می‌گشت.
شاخص قیمت صنعت فولاد، نرخ این توافقات بود. افزون بر موارد ذکر شده، از آن‌جایی که ماده اولیه برای تولید مقاطع فولادی سنگ آهن است، تغییرات در قیمت آن بر روی قیمت مقاطع فولادی نیز تاثیر می‌گذارد. قابل توجه است که قیمت تمام شده محصولات تولیدی با سنگ آهن از قیمت تمام شده محصولات تولیدی با قراضه‌ها بیش‌تر است.
- میزان عرضه و تقاضا – مهم‌ترین و تاثیرگذارترین عامل بر تغییرات قیمت سنگ آهن، میزان عرضه و تقاضای آن است.
- نوسانات ارز و دلار – از آن‌جایی که قیمت سنگ آهن بر اساس شاخص نرخ‌های بین‌المللی تعیین می‌شود، نوسانات قیمت دلار بر نرخ سنگ آهن اثرگذار است. همگام با افزایش نرخ دلار در بازار ارز در ایران، معادن کوچک و متوسط سنگ آهن کشور را که به علت رکود بازار داخلی و جهانی محصولات معدنی، با خطر تعطیلی مواجه میشوند، دوباره به چرخه تولید باز می‌گرداند.
- تولید و قیمت‌گذاری شرکت‌های معدنی بزرگ – کشورهای اصلی در تولید سنگ آهن، استرالیا و در درجات بعد چین و برزیل هستند. روسیه و آمریکا نیز از دیگر تولیدکنندگان مهم آن است.
صنعت چین، تولیدات خود را مصرف می‌کند؛ چراکه بزرگ‌ترین تولیدکننده فولاد جهان می‌باشد و به تبع آن از اصلی‌ترین بازارهای مصرف سنگ آهن است. بنابراین تولید، صادرات و قیمت‌گذاری کشورهای تولیدکننده در این بازار نقش به‌سزایی دارند. به‌تازگی سیستم قیمت‌گذاری کوتاه مدت جایگزین نرخ‌گذاری سالانه شده است.
سخن پایانی
سنگ آهن مواداولیه در تولید فولاد است. این سنگ از انواع مواد معدنی بوده و 5 درصد پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. در صنایع خودروسازی، لوازم خانگی، ساخت و ساز و غیره از سنگ آهن استفاده بسیاری می‌شود.
سوالات متداول:
سنگ آهن اولوژیست چیست؟
اولوژیست که با نام هماتیت نیز شناخته می‌شود از انواع سنگ آهن بود و شکل ظاهری آن فلس‌دار و دانه دانه است.
کلوخه سنگ آهن چیست؟
کلوخ یکی از انواع سنگ آهن از لحاظ شکل ظاهر است و متداول‌ترین شکل مصرف سنگ آهن می‌باشد.
کاربرد سنگ آهن چیست؟
این ماده معدنی کاربرد گسترده‌ای در صنایع ساخت و ساز، تولید لوازم خانگی، خودروسازی و غیره دارد.
