سنگ آهن
سنگ آهن (به انگلیسی: Iron ore) کانسنگی است که ۵ درصد از پوسته زمین را در تشکیل می‌دهد. با استخراج سنگ آهن خام از پوسته زمین و تفکیک ناخالصی‌ها، پودر تیره رنگ نقره ای – قهوه ای آهن به حاصل می‌شود. این عنصر به راحتی اکسیده می‌شود و به تنهایی خیلی محکم نیست و برای افزایش استحکام آن جهت به‌کارگیری در بخش‌هایی چون ساختمان سازی، آلیاژ آن با استفاده از عناصر بسیاری تهیه می‌شود. این عناصر متفاوت هستند و متداول‌ترین آنها نیکل و کروم است.
این تخته سنگ ۲۱۰۰ میلیون ساله که از سنگ رسوبی سیاه و رگه‌های آهن درست شده از سنگ‌های معادن ایران است و در موزهُ ملی زمین‌شناسی و معدن شهر درسدن آلمان نگهداری می‌شود. وزن این سنگ با ابعاد ۳×۲×۱ متر ۸٫۵ تن است.
مراحل استخراج آهن از سنگ معدن
سنگ آهن برای استفاده، نیازمند خالص سازی است. استخراج آهن از سنگ معدن، طی فرایند‌های فیزیکی و مکانیکی و شیمیایی ویژه صورت می گیرد. در عمل شیمیایی، سنگ های اکسیدی آهن توسط کربن، احیا و عنصر آهن، آزاد می شود. برای خالص سازی، ابتدا سنگ معدن باید طی چندین مرحله عملیات مانند خرد کردن، آسیاب کردن، سرند کردن، شستشو، استفاده از جدا کننده مغناطیسی یا به روش فلوتاسیون تغلیظ شود. تولید یک تن آهن در یک کوره بلند، نیازمند 75.1 تن سنگ آهن، 750 کیلو زغال سنگ و 250 کیلو سنگ آهک بوده همچنین دمای هوا در مرکز کوره 1600 درجه سانتیگراد است.
برای فرآیند تولید و خالص کردن باید فرایند ذوب و احیا در کوره ها، به شیوه امروزی صورت گیرد. در این زمینه، روش های متفاوتی وجود دارد که کوره بلند، اصیل ترین روش جداسازی آهن از سنگ آهن می باشد. کوره بلند، کوره عمودی است که در کارخانه های ذوب فلز برای استخراج فلز، به ویژه آهن، از سنگ معدنی کاربرد دارد. با استخراج سنگ آهن خام از پوسته زمین و تفکیک ناخالصی ها، پودر تیره رنگ نقره ای – قهوه ای آهن به دست می آید.
مراحل و روش های فرآوری سنگ آهن
فرآوری سنگ آهن به این خاطر است که سنگ آهن های استخراج شده از معادن، خالص نیستند و ترکیبات مضری دارند. همچنین عیار این سنگ های آهن پایین است. مراحل مختلف فرآوری سنگ آهن، استفاده از آن را در فضاها و مکان های مختلف را تسهیل می کند. سنگ آهن پس از فرآوری به اشکال مختلفی از جمله دانه بندی شده، گندله و کنسانتره تبدیل می گردد و مصرف کنندگان با توجه به نیاز خود، این محصول را نیز تهیه می کنند. فرآوری این ماده با توجه به محصول تولیدی، به دو دسته تقسیم می شود:
- تولید سنگ آهن دانه بندی شده
برای تولید سنگ آهن دانه بندی شده از روش خشک و بدون آب استفاده می شود. سنگ آهن دانه بندی شده به دلیل اینکه دارای عیار پایین است، در سیستم احیا قابل استفاده نیست و از آن در کوره بلند بهره گرفته می شود.
- تولید کنسانتره
برای تولید سنگ آهن کنسانتره از آب استفاده می شود. از آنجا که کنسانتره تولید شده، عیار مناسبی دارد، متناسب با نیاز، در مصارف مختلف، قابل بهره برداری است. در این رابطه، مراحل فرآوری سنگ آهن برای تولید کنسانتره عبارتند از: خرد کردن، آسیاب کردن، پرعیارسازی، آبگیری
نکته حائز اهمیت اینکه فرآوری سنگ آهن برای تولید فولاد اهمیت دارد. در صورت فرآوری آن، در بسیاری از فرآیندهای تولید فولاد و هزینه های ناشی از آن، صرفه جویی می شود. همچنین کاهش هزینه تصفیه، کاهش آلودگی و کاهش هزینه ذوب و انرژی از دیگر مزایای فرآوری سنگ آهن در این زمینه است. فرآوری سنگ آهن از منظر عرضه آن در بازار به صورت های مختلف انجام می شود و صنایع گوناگون می توانند از آن به شیوه مورد نظر خود استفاده نمایند.
از این رو، اشکال مختلف سنگ آهن و شیوه های ارائه آن به بازار را می توان شامل موارد زیر دانست:
- دانه بندی شده: استفاده از این نوع سنگ آهن، به دلیل خاصیت احیاپذیری پایین، کاهش یافته است.
- کلوخه: رایج ترین شیوه استفاده از سنگ آهن است که سالانه صدها میلیون تن از آن تولید می شود و در صنایع تولید آهن و فولاد مورد استفاده است.
- گندله: گلوله های تولید شده از نرمه سنگ آهن و سایر مواد افزودنی است که ابتدا خام است و سپس پخته و سخت می شود و برای احیا به روش سنتی تولید آهن در کوره بلند یا روش های متعدد احیای مستقیم به کار می رود. حدود 80 درصد گندله تولید شده در کوره بلند و حدود 20 درصد در احیای مستقیم کاربرد دارد.
در مجموع با توجه به فرآوری سنگ آهن ها و شیوه عرضه آنها در بازار می توان سنگ های آهن فرآوری شده و قابل ارائه را در قالب دانه بندی شده، کلوخه، کنسانتره و گندله تقسیم بندی کرد.