آیا سنگ آهن نوعی سنگ دگرگونی است ؟

سنگ آهن (Iron Ore) در مواد معدنی آذرین، نوعی سنگ دگرگونی یا رسوبی است و در محیط‌های مختلف زمین‌شناسی وجود دارد و از آنجایی‌که بسیاری از این سنگ‌ها در اثر هوازدگی تغییر کرده‌اند بنابراین، تعیین منشاء دقیق آن‌ها دشوار است.

حدود 5درصد از کل پوسته زمین را این نوع از سنگ‌ها تشکیل می‌دهد که بعداز انجام فرایندهای مربوط به استخراج و خالص‌سازی، به آهن خام تبدیل می‌شود تا برای مصارف مختلفی مورد استفاده قرار گیرد.

اطلاعاتی درباره سنگ آهن

سنگ آهن یکی از مواد اولیه اکثر محصولات فلزی است، در این راستا گروه بازرگانی آهن یک قصد دارد شما را با این ماده معدنی و انواع آن بیشتر آشنا کند. آهن عنصری است با عدد اتمی ۲۶ و وزن اتمی ۵۵.۸۵ نقطه ذوب آن ۱۵۳۵ و نقطه جوش آن ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد است.

از نظر فراوانی، آهن چهارمین عنصر تشکیل دهنده پوسته جامد زمین بوده و ۴.۲ درصد پوسته از این عنصر تشکیل شده است. سنگ‌آهن یکی از فراوان‌ترین عناصر فلزی موجود در زمین است.

اکسید آن حدود ۵ درصد از پوسته زمین را شامل می‌شود. معروفترین کانی های سنگ آهن، ترکیبات اکسیدی بویژه مگنتیت (Fe3o4) که ۷۲ درصد آهن و هماتیت (Fe2o3) که ۷۰ درصد آهن دارد، می باشند. آهن دارای رنگ خاکستری تا زرد و قرمز می باشد.کانی های عمومی دیگر مانند گوتیت و لیمونیت و کربناته مانند FeCo3 می باشند.

به‌طور کلی بیشترین میزان استخراج آهن از سنگ‌های هماتیت و مگنتیت است که بیشترین کاربرد را درزمینه تولید فولاد دارند، ازسوی‌دیگر نمونه‌های لیمونیت و سیدریت نیز به‌عنوان منابع محدودتر در نظر گرفته می‌شوند.

علاوه‌بر رگه‌های آهن، برخی از ناخالصی‌های دیگر همچون آلومینا، فسفر، گوگرد و سیلیس نیز در این سنگ‌ها پیدا می‌شود که باید درحین انجام مراحل استخراج به‌طور موثری حذف شوند.

مراحل تشکیل سنگ آهن چگونه است؟

سنگ‌های معدنی که در نقاط سطحی یا عمقی زمین وجود دارند و مقادیر مختلفی از آهن را در خود نگه می‌دارند بر اثر فرایندهای زمین‌شناسی پیچیده‌ای تشکیل شده‌اند که به‌طور تقریبی میلیون‌ها سال زمان نیاز دارد. مراحل اصلی برای تشکیل این مواد عبارت‌اند از:

• شکل‌گیری اولیه سنگ معدن: در مواقعی که شرایط محیطی مساعد باشد، آهن محلول در آب‌های زیرزمینی با دیگر عناصر واکنش می‌دهد و در نهایت موجب تشکیل سنگ آهن اولیه می‌شود.
• رسوب‌گذاری: در این مرحله، ذرات حاوی عنصر آهن در توده‌های رسوبی کف دریاها، اقیانوس‌ها و دریاچه‌ها ته‌نشین می‌شوند و به‌مرور زمان لایه‌های رسوبی را به‌وجود می‌آورند.
• تراکم: تجمع لایه‌های رسوبی روی یکدیگر باعث اعمال فشار زیادی بر ذرات حاوی آهن می‌شود که در متراکم‌کردن آن‌ها نقش بسزایی دارد. با گذشت زمان این فرایند باعث سنگ‌شدن رسوب‌ها خواهد شد.
• فرایند دگرگونی: در طی گذشت میلیون‌ها سال از تشکیل سنگ‌های اولیه که حاوی عنصر آهن هستند، به‌دنبال تغییرات فیزیکی و شیمیایی که بر اثر بالارفتن دما و فشار به‌وجود می‌آید این مواد دگرگون می‌شوند. در این حالت لایه‌های رسوبی فشرده‌تر شده و سنگ‌های آهن دگرگونی را می‌سازند.
• غنی‌شدن سنگ‌های معدنی: به‌دنبال ایجاد فرایندهایی همچون فوران آتشفشان امکان دارد که سنگ‌های معدنی غنی‌سازی شوند و تغییراتی در محتوای عناصر آن‌ها به‌وجود آید.

سنگ آهن در چه مناطقی پیدا می شود؟

تعیین اینکه به‌طور دقیق در چه مناطقی سنگ‌های آهن یافت می‌شود معمولا امکان‌پذیر نیست اما در تعدادی از کشورها ذخایر این مواد معدنی نسبت به دیگر نقاط بیشتر است.

همانطور که آهن آنلاین بیان کرده است: منابع جهانی سنگ آهن خام بیش از 800 میلیارد تن تخمین زده می‌شود که حاوی بیش از 230 میلیارد تن آهن است. تولید کنونی سنگ آهن در جهان عمدتاً از طریق ذخایر سنگ معدنی با عیار بالا است که متشکل از سنگ‌های هماتیت عظیم یا گوتیت پیزولیتی است.

تولید جهانی سنگ آهن در سال 2013، 2.95 میلیارد تن بود که تولیدکنندگان عمده‌ی آن چین، استرالیا و برزیل بودند. تولید در استرالیا 530 میلیون تن بود. مجموع تولید استرالیای جنوبی در سال 2013 به ترتیب 12 میلیون تن، شامل 3.2 میلیون تن سنگ معدن بود.

از دیگر کشورهایی که درزمینه استخراج سنگ‌های آهن فعالیت دارند باید به هند، روسیه و آفریقای جنوبی اشاره کرد که برداشت در این مناطق معمولا برای برآورده‌کردن نیاز داخلی به‌کار می‌رود.

در ایران نیز مناطقی برای برداشت سنگ‌ آهن  وجود دارد که شامل استان‌های یزد، اصفهان، خراسان، کرمان و هرمزگان است.

فرایندهای لازم برای استخراج و فرآوری سنگ آهن

·        خرد کردن سنگ های آهن

·        تف جوشی ذرات سنگ معدنی

·        آماده کردن کنسانتره از گندله سنگ آهن

·        ذوب و پالایش آهن

موارد کاربرد سنگ آهن

نه‌تنها آهن استخراج‌شده برای تولید محصولات فولادی متنوعی به‌کار می‌رود، بلکه از سنگ‌های معدنی که حاوی این عنصر هستند نیز در موارد خاصی استفاده می‌شود که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

استفاده مستقیم از سنگ های آهن

صنایع زیادی را می‌توان مشاهده کرد که نیازمند استفاده مستقیم از سنگ آهن هستند که نیاز آن‌ها را به‌خوبی برآورده می‌کند. برخی از این کاربردها عبارت‌اند از:

• رنگدانه: نمونه‌های خاصی از سنگ‌های آهن همچون هماتیت را می‌توان به‌صورت پودر درآورد تا در هنگام ساخت رنگ، سرامیک یا جوهر به‌عنوان یک ماده اولیه مورد استفاده قرار بگیرد.
• اصلاح‌کننده خاک: برای تغییر ساختار خاک و افزایش حاصل‌خیزی آن می‌توان از مواد معدنی همچون سنگ‌های آهن استفاده به‌عنوان اصلاح‌کننده استفاده کرد.
• حفاظت در برابر تشعشع: در نیروگاه‌های هسته‌ای و تاسیسات تحقیقاتی برای اینکه در برابر برخورد تشعشع‌های مضر حفاظت موثری ایجاد شود، به‌کارگیری نمونه‌هایی از سنگ‌های آهن که دارای خواص مغناطیسی هستند گزینه مناسبی است.

کاربرد آهن خام برداشت شده از سنگ ها

بدون شک با یک نگاه به اطراف خود متوجه خواهید شد که استفاده از آهن به بخش جدایی‌ناپذیر زندگی امروزی تبدیل شده که به‌طور کلی با انجام فرایندهای استخراج و فرآوری سنگ‌های آهن، وسایل فولادی متعددی ساخته می‌شود.

برای تولید فولاد که در صنایع متنوعی همچون ساخت لوله‌های فولادی، تیرآهن، ماشین‌آلات، لوازم‌خانگی و ورق‌های فلزی به‌کار می‌رود باید از آهن خام استخراج‌شده از سنگ‌های معدنی استفاده کرد.

در این ‌بین لوله اسپیرال یکی از محصولات فولادی پرکاربرد است که ویژگی‌های مهمی همچون انعطاف‌پذیری مناسب، استحکام و مقاومت بالا دارد و با استفاده از آهن تولید می‌شود.

یکی دیگر از موارد کاربرد آهن خام تولید چدن است که در مقایسه با فولاد، میزان کربن کم‌تری دارد که از این آلیاژ معمولا برای ساخت ظروف آشپزخانه، لوله و وسایل دکوراتیو استفاده می‌کنند.

در مواردی که هنگام انجام فرایندهای شیمایی نیاز به استفاده از عنصر Fe به‌عنوان یک کاتالیزور باشد به‌طور معمول با انجام روش‌های خاصی مانند رسوب الکترولیتی یا اتمیزه‌کردن، پودر آهن تولید می‌شود.

جمع‌بندی

سنگ آهن نوعی ماده معدنی است که به‌دنبال فرایندهایی همچون شکل‌گیری اولیه، رسوب‌گذاری، تراکم، دگرگونی و غنی‌سازی تشکیل می‌شود و دارای انواع مختلفی است.

انواع سنگ‌های آهن که در مناطق خاصی برداشت می‌شوند برای تولید فولاد، چدن و فرآورده‌های متنوع استفاده می‌کنند که کاربردهای بسیار زیادی در صنایع گوناگون دارند.