آهن چیست؟

آهن (Fe) یکی از فراوان‌ترین عناصر موجود در پوسته زمین بوده و در گروه هشتم جدول تناوبی قرار دارد. این فلز اغلب به صورت آلیاژ با سایر عناصر ترکیب شده و در قالب فولاد، فولاد ضدزنگ و چدن به کار می‌رود. بیش از 98 درصد از آهن استخراج‌شده در تولید فولاد استفاده می‌شود.

کاربردهای آهن
آهن و آلیاژهای آن در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، ساختمان‌سازی، صنایع نفت و گاز، الکترونیک و تولید قطعات صنعتی نقش اساسی ایفا می‌کنند. حدود 90 درصد از فلزات مورد استفاده در جهان را آهن و ترکیبات آن تشکیل می‌دهند.

سنگ آهن و انواع آن

آهن به‌طور طبیعی در قالب کانی‌های مختلفی نظیر هماتیت (Fe₂O₃)، مگنتیت (Fe₃O₄)، گوتیت (FeO(OH))، لیمونیت (FeO(OH).nH₂O) و سیدریت (FeCO₃) یافت می‌شود. از میان این کانی‌ها، هماتیت و مگنتیت به دلیل درصد بالای آهن و قابلیت فرآوری آسان‌تر، از اهمیت بیشتری برخوردارند.

• هماتیت: دارای رنگ قرمز و وزن مخصوص 4.9 تا 5.3 گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

• مگنتیت: به رنگ سیاه بوده و وزن مخصوص آن حدود 5.2 گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

کارخانه فرآوری هماتیت آذربایجان غربی

عیار آهن و اهمیت آن

عیار آهن درصد خلوص آهن در سنگ معدن را نشان می‌دهد. سنگ‌آهن با عیار 60 درصد به بالا معمولاً اقتصادی محسوب شده و مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. هماتیت و مگنتیت دارای عیار متوسط 70 درصد هستند که استخراج آن‌ها مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

معدن آهن و ذخایر آن

معدن آهن محلی است که ذخایر قابل استخراج سنگ‌آهن در آن قرار دارد. ایران با داشتن بیش از 3 میلیارد تن ذخیره قطعی، یکی از 10 کشور برتر دنیا در زمینه ذخایر سنگ آهن محسوب می‌شود. معادن آهن بسته به عمق قرارگیری ذخایر به دو نوع سطحی و زیرزمینی تقسیم می‌شوند که انتخاب روش استخراج به عمق و توزیع سنگ معدن بستگی دارد.

مراحل تولید آهن

1. اکتشاف

در مرحله اکتشاف، مناطقی که احتمال وجود ذخایر سنگ‌آهن دارند شناسایی می‌شوند. روش‌های اکتشافی شامل:

• برداشت‌های زمین‌شناسی

• تصویربرداری هوایی و ماهواره‌ای

• مطالعات ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی

• حفر گمانه‌های آزمایشی

پس از انجام بررسی‌های اولیه و تأیید پتانسیل معدنی، مطالعات دقیق‌تر برای تخمین ذخایر و تعیین عیار آهن انجام می‌شود.

2. استخراج

روش‌های استخراج آهن بسته به محل قرارگیری کانسار به دو دسته استخراج روباز و استخراج زیرزمینی تقسیم می‌شوند. بیش از 90 درصد از معادن آهن دنیا به روش روباز استخراج می‌شوند. مراحل اصلی استخراج شامل:

حفاری

در این مرحله، چال‌هایی با عمق و قطر مشخص برای قرار دادن مواد منفجره ایجاد می‌شود.

انفجار

مواد منفجره نظیر آنفو (ANFO) درون چال‌ها قرار گرفته و پس از ایمن‌سازی محیط، عملیات انفجار برای خردایش سنگ‌ها انجام می‌شود.

بارگیری

سنگ‌های خردشده با استفاده از ماشین‌آلاتی مانند شاول و لودر بارگیری شده و به کامیون‌های حمل منتقل می‌شوند.

باربری

در این مرحله، سنگ‌آهن استخراج‌شده به واحدهای فرآوری یا کارخانه‌های تولید کنسانتره منتقل می‌شود.

3. فرآوری ( لینک مطالعه کامل مطلب فرآوری سنگ آهن)

هدف از فرآوری، افزایش عیار سنگ‌آهن و حذف ناخالصی‌هاست. فرآوری سنگ‌آهن شامل مراحل مختلفی نظیر:

• خردایش و آسیاب کردن: کاهش اندازه سنگ‌آهن برای تسهیل فرآیند جداسازی

• جدایش مغناطیسی: استفاده از خاصیت مغناطیسی مگنتیت برای جداسازی ناخالصی‌ها

• فلوتاسیون و جدایش ثقلی: به‌کارگیری روش‌های فیزیکی و شیمیایی برای افزایش خلوص آهن

  
  

سوله صنعتی بالمیل ( فرآوری سنگ آهن)

4.ذوب و تولید آهن خام

سنگ‌آهن فرآوری‌شده به کوره بلند منتقل شده و در دمای بالا همراه با کک و سنگ آهک ذوب می‌شود. محصول نهایی این فرآیند چدن خام است که در مراحل بعدی برای تولید فولاد و سایر محصولات آهنی استفاده می‌شود.
استخراج و فرآوری آهن یکی از مهم‌ترین مراحل در تأمین مواد اولیه صنایع فولاد و تولید قطعات فلزی است. از اکتشاف اولیه تا استخراج و فرآوری، هر مرحله به دانش فنی و فناوری‌های پیشرفته نیاز دارد. ایران به‌عنوان یکی از دارندگان بزرگ ذخایر سنگ‌آهن در جهان، نقش مهمی در تأمین این ماده حیاتی دارد. استفاده از روش‌های نوین اکتشاف و بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته در فرآوری می‌تواند منجر به بهینه‌سازی تولید و افزایش بهره‌وری در این صنعت شود.

برای مشاهده نمونه پروژه‌های انجام‌شده در این زمینه توسط فولاد صنعت آشیان سازان (FOSAN)، می‌توانید به این لینک مراجعه فرمایید.