خام حديد

خام الحديد أو تراب الحديد هو ما يصنع منه الحديد، يستخرج من الصخور ويضع في فرن ذو درجة حرارة عالية كي يصهر، فيصفى المعدن من التراب. كذلك أيضًا يصفي كل معدن من ترابه ما عدا الألومنيوم.

المنتجون

هذه قائمة لمنتجي تراب الحديد (بحسب خدمة الجيولوجيا الأمريكية US Geologic Survey)

الدولة	الإنتاج بملايين الأطنان المترية (سنة 2006)
الصين	520
أستراليا	270
البرازيل	250
الهند	150
روسيا	105
أكرانيا	73
الولايات المتحدة	54
جنوب أفريقيا	40
إيران	35
كندا	33
السودان	24
فينيزويلا	20
كازاخستان	15
موريتانيا	11
دول أخرى	43
المجموع	1690

أنواع خامات الحديد

• الهيماتيتhématite:

وهو عبارة عن اكسيديك الحديديك Fe2O3 الذي يحتوي على نسبة 70% من الحديد ويوجد في الوان متعددة تتراوح ما بين الاحمر إلى اللون الرمادي أو الاسود ويوجد في احجام مختلفة ما بين كتل ضخمة إلى مسحوق.

• الماجينيت:magénite

رمزه الكيميائي Fe3o4و يحتوي على نسبة 72,4%من الحديد ولونه اسود ذو بريق ولمعان كما يعد من أنقى خامات الحديد وهو ذو مغناطيسية عالية.

• الليمونيت :

رمزه الكيميائي 2Fe3O3H2O حيث يحتوي على نسبة تتراوح بين 40% إلى 50% من الحديد ونسبة 10% من الماء يميل لونه إلى الاصفر البني أو يكون مخططا باللون الاحمر.

كيفية إنتاج الحديد

تتم صناعة الحديد باستخدام:

ملف:Alto horno antiguo Sestao.jpg

الفرن العالي

طريقة الفرن العالي

• يدخل تيار من الهواء الساخن عبر انابيب النفخ الواقعة اسفله حيث يتفاعل الأكسجين مع الكوك مكونا CO
• صعود غاز ساخن عبر شقوق الكوك فيتم اختزال أكاسيد الحديد.
• يغادر الغاز قمة الفرن من المنافذ المتواجدة أعلاه.
• يسيل الحديد المصهور والخبث عبر طبقة الكوك نحو الموقد.

نواتج الفرن العالي

• الخبث: يحتوي الخبث على كميات قليلة من أكاسيد الحديد، رماد الفحم حيث يستعمل في رصف الطرق وفي صناعة الاسمنت.
• الغازات: تنتج هاته الغازات بمعدل 4000م/طن.
• حديد التمساح: يحتوي على 5% من الكربون وعلى 93% من الحديد، ولكن بإعادة صهره حيث يتم صناعة حديد الزهر.

إنتاج الحديد بالاختزال المباشر

لقد حدد تعبير "الاختزال المباشر "في الوقت الحالي بانه أسلوب احتزال اكاسيد الحديد لإنتاج الحديد منها باستعمال الغازات المختلفة كوسط مختزل وتتم هذه العملية عند درجة حرارة اقل من درجة حرارة الانصهار اي من مواد الشحنة حيث تكون درجة حرارة الاختزال فيما بين c°800الى c°900. وكان يعرف الحديد الناتج من هذه العملية باسم الحديد الاسفنجي ومع نهاية الثمانينات من القرن العشرين وصل إنتاج حديدالاختزال المباشر إلى حوالي 50مليون طن/سنة ،ويمكن القول بان العوامل المساعدة على زيادة إنتاج حديد الاختزال ترجع إلى مميزات هذا الأسلوب.

مميزات الاختزال المباشر

تمتاز هذه الطريقة في إنتاج الحديد بمزايا عديدة ومن هذه المزايا التي ساعدت على ازدهار ونمو هذه الطريقة وخاصة في الدول النامية ما ياتي:

• • لا تحتاج هذه الطريقة إلى الكوك وهذا بدوره أدى إلى كثير من المزايا هي :

1. تقليل مخاطر اعتماد الصناعة على مادة خام غالية الثمن وغير متوافرة.
2. عدم توافر الفحم الحجري المناسب لصناعة الكوك في الدول العربية.
3. ترتبط بصناعة الكوك مشكلات عديدة وخاصة ما يتصل بتلوث البيئة.

• • إمكانية إنشاء وحدات ذات طاقة إنتاجية صغيرة تكون تكلفة انشائها اقل بكثير من الافران العالية.
  • هذه التقنية بسيطة وحديثة الدول النامية يسهل استيعابها واستخدامها.
  • تتوافر في كثير من الدول مصادر الطاقة المطلوبة وعلى وجه التحديد الغاز الطبيعي.
  • لا تحتاج إلى فترة طويلة لإنشاء الفرن العالي.
  • الحديد المنتج من هذه العملية خال من الكربون بينما حديد التمساح الناتج من الفرن العالي يحيوي تقريبا4% كربون.

إنتاج الحديد بالصهر

لقد ظهرت طرق بديلة لإنتاج الحديد، وبعض هاته العمليات تنتج الفولاذ مباشرة في خطوة واحدة بدلا من إنتاج الحديد ثم تنقيته لإنتاج الفولاذ. واهم هذه الطرق ما يعرف باسم الصهر، والاختلاف الأساسي بين الاختزال المباشر والصهر ان الناتج في الحالة الثانية يكون سائلا، بينما في الأوللى ينتج الحديد في صورة جامدة وتتم هاته العملية في فرن الصهر أو قد يكون الصهر والاختزال باستخدام البلازما.

• الاختزال وصهر البلازما:

يتضح من خلال الاسم ان هاته العملية تستخدم البلازما الناتجة عن تاين الغازات عند درجة حرارة حوالي 3000 °C ويحدث الصهر والاختزال البلازمي على مرحلتين:

• • يتم في الخطوة الأولى اختزال خام الحديد جزئيا بنسبة ما بين 50%إلى 60%في غرفتين مكونتين مهدا مميعا، قبل أن يتم خلطها مع الفحم والحجر الجيري ويتحقق ذلك من خلال مولد البلازما في صورة فرن اسطواني مملوء بالكوك.
  • ويتم في الخطوة الثانية الاختزال النهائي والصهر وهي وحدة الفرن الاسطواني وهو يشبه إلى حد كبير الاختزال في الفرن العالي والفرق الأساسي هو وجود مولد البلازما الذي يعمل بتاين الغازات بالقرب من القصبات.
• طريقة ارند(Irned):

وتعتبر الطريقة الثانية الحديثة لإنتاج الحديد ثم الفولاذ في المفاعل نفسه بدون الحاجة إلى نقل الحديد المنتج إلى مفاعل واحد والوقود الأولي فيه هو الفحم وإنتاج الفولاذ من خام الحديد تتم في عمليتين متتاليتين مختلفتين:حيث يجري العمل بحقن حبيبات خام الحديد الناعم عن قمة الفرن بالإضافة إلى نشارة الفحم، والحجرالجيري والأكسجين ويؤدي ذلك إلى الصهر الومضي مع اختزال جزئي لخام الحديد الذي يكون في صورة معلقة مع بقية الشحنة ثم يلي ذلك صهر واختزال كلي للخام في الجزء الأسفل من المفاعل. والاضافات الجديدة في هذه الطريقة لإنتاج الفولاذهي:

1. استخدام فرن واحد بدلا من فرنين وانجاز العمل بدون الحاجة إلى نقل منتجات المرحلة الأولى المفاعلات المرحة التالية.
2. استخدام الطاقة بطريقة مثالية حيث ان الحرارة الزائدة المنطلقة من احتراق الفحم في القطاع العلوي يستفاد بها في توليد الطاقة الكهربائية يستخدم لإنتاج الفولاذ في الجزء الأسفل.

المصادر

be:Жалезныя руды bg:Желязна руда cs:Železná ruda da:Jernmalm de:Eisenerz Iron ore]] et:Rauamaak eo:Fererco fr:Minerai de fer ko:철광석 id:Bijih besi os:Æфсæнæрзæт it:Minerali ferrosi he:עפרת ברזל kn:ಕಬ್ಬಿಣದ ಅದಿರು lb:Minette (Geologie) lt:Geležies rūda nl:IJzererts nds-nl:Iezeroer ja:鉄鉱石 no:Jernmalm nn:Jernmalm pt:Minério de ferro ru:Железная руда sk:Železná ruda fi:Rautamalmi sv:Järnmalm uk:Залізні руди zh:铁矿