سنگ آهن ۵ درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد

سنگ آهن(Iron ore)  یک ماده معدنی است که از معادن شناسایی و استخراج شده و پس از خالص سازی و فرآوری آن، برای تولید انواع سازه ‌های فلزی به کار گرفته می شود. این سنگ یکی از فراوان‌ ترین سنگ‌های فلزات روی زمین به شمار می رود، به ‌گونه‌ ای که حدود ۵ درصد از کل پوسته‌ زمین را اکسید آهن تشکیل داده است. آهن نیز نخستین فلز پرکاربرد در سطح جهان است. 

صنایع مختلفی در سطح جهان تا حدود بسیار بالایی به سازه ‌های فولادی و چدن حاصل از این سنگ نیازمند هستند. کشور چین بزرگترین واردکننده و مصرف کننده‌ سنگ آهن در جهان است و استرالیا و برزیل نیز بزرگترین تولیدکنندگان آن در کل دنیا به شمار می‌ روند.

مواد تشکیل شده سنگ آهن

دو کانی رایج در ترکیب سنگ آهن «هماتیت» و «مگنتیت» هستند. هماتیت، حاوی حدود ۷۰ درصد آهن (Fe)  و ۳۰ درصد اکسیژن است. از این کانی در رنگ سازی و ضد زنگ‌ها استفاده می شود. مگنتیت، حاوی ۷۲ درصد Fe است. 

قدم نخست در به دست آوردن منابع خام این سنگ، شناسایی معادن آن است که به وسیله مهندسان معدن انجام می گیرد. 

پس از شناسایی معادن و استخراج آن، برای جدا کردن ناخالصی ‌های آن و رسیدن فلز خالص باید آن را آماده کرد. آهنی که خالص شده به صورت پودری تیره رنگ در می‌ آيد که در برابر اکسایش و ضربه بسیار آسیب پذیر است. در حقیقت برای اینکه جهت استفاده در سازه‌های فلزی مستحکم در صنایع مختلف مانند ساختمان سازی مناسب شود، ابتدا باید با عناصر دیگر ترکیب شود. به ترکیب آهن با عناصر دیگر مانند کربن، نیکل و کروم آلیاژ می‌گویند.

مصرف سنگ آهن

سنگ آهن‌ هایی که در بازار یافت می ‌شوند، شکل‌ های متفاوتی دارند. علاوه بر تفاوت فرمولاسیون شیمیایی در بین آنها، به شکل ‌های فیزیکی متفاوت از جمله دانه بندی شده، کنسانتره و گندله دیده می ‌شوند. از این سنگ‌ها برای ساخت سازه‌های فلزی مختلف از جنس چدن و فولاد استفاده می شوند. 

فراوانی منابع در طبیعت، استحکام بالا، سهولت در فراوری و ذوب و همچنین قیمت مناسب از مهمترین دلایل عمده‌ رواج استفاده از این نوع سنگ در دنیاست. مصرف عمده آن در تولید فولاد است. آهن نیز به صورت عمده در ساخت پل ‌ها، راه آهن، ماشین آلات، تجهیزات ساختمان سازی، لوازم خانگی و انواع تجهیزات مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.  

آهن همچنین در صنعت خودروسازی و ساخت ابزار و ادوات جنگی نیز به کار گرفته می شود. بر اساس آمارها، حدود ۹۸ درصد از سنگ آهنی که در کل جهان استخراج می‌شود، برای تولید فولاد و ساخت سازه ‌های فولادی به کار گرفته می شود. 

البته کاربردهای متفرقه ای نیز از جمله بکارگیری در تولید بتن و سیمان، گل حفاری، شست و شوی ذغال سنگ و برخی رنگدانه‌ها دارد. 

سایر کاربردهای سنگ آهن

آهن پودر شده که در در ساخت انواع خاصی از فولادها، مگنت ها، قطعات خودرو و کاتالیست ها و  آهن رادیواکتیو نیز در داروسازی به عنوان یک عنصر ردیاب در تحقیقات بیوشیمی و فلزکاری به کار گرفته می شوند. اکسید آهن سیاه نیز به عنوان رنگدانه در ترکیبات پولیش، استفاده در فلزکاری، داروسازی، ساخت جوهرهای مغناطیسی و فریت هادر صنعت الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد. 

    آهن قرمز در رنگ های هنری، نقاشی ها، لوازم آرایشی (مثل سایه چشم)، جوهر پرینت، پلاستیک ها، کود و مراحل نهایی صنعتی به کار می رود.

سنگ های آهن، مواد خام طبیعی برای تولید آهن ریخته گری در کوره های ذوب است. مگنتیت در صنعت نفت به عنوان یک عنصر وزن گیری خاک رس شناور استفاده می شود.

آماده سازی سنگ معدن برای تولید آهن

اگر سنگ معدن آهن به همان صورت استخراج شده وارد کوره بشود، موجب ایجاد مشکلات فنی در کار ذوب و تصفیه می شود. همچنین اگر به صورت قطعات بزرگی باشد، سبب دیرتر ذوب شدن سنگ معدن می شود و در صورت پودر بودن نیز مسیر گازهای گرم در کوره ها را مسدود می کند. علاوه بر این وجود ناخالصی در ترکیب سنگ معدن آهن علاوه بر صدمه زدن به لایه نسوز کوره، موجب کاهش مرغوبیت آهن خام می شود. بنابراین برای آماده کردن سنگ معدن برای فرآوری مناسب، باید مراحلی همچون غربالی کردن، خرد کردن، تغلیظ و پرعیار کردن انجام گیرد.

آیا برای سنگ آهن جایگزینی وجود دارد؟

این سنگ  به خودی خود جایگزینی ندارد، ولی برای مصرف کننده عمده آن یعنی فولاد می توان جایگزین هایی یافت. فولاد رقابت بالایی با  سایر فلزات همچون آلومینیوم دارد که در صنایعی مانند خودروسازی کاربرد آن در حال افزایش است. هرچند برای تولید فلزاتی مانند آلومینیوم درصد بالایی برق استفاده می شود، در نتیجه کاربرد فولاد مقرون به صرفه تر است. از این رو بازیافت دوباره قراضه آهن به صرفه تر از سایر فلزات است. 

بازیافت آهن

فولاد تولیدشده از آهن صد درصد قابل بازیافت است و می توان آن را دوباره در میان مواد اولیه تولید کالاهای مصرفی و با همان کیفیت مواد خام اولیه، بارها مورد استفاده قرار داد. فرایند بازیافت می تواند تا حد زیادی در مصرف مواد خام و انرژی سبب صرفه جویی شود. هر تن فولاد بازیافت شده، می تواند در مصرف بیش از ۱۴۰۰ کیلوگرم سنگ آهن، ۷۴۰ کیلوگرم زغال سنگ کک و ۱۲۰ کیلوگرم سنگ آهک صرفه جویی به عمل آورد.

این سنگ مصارف  وسیعی در تمامی صنایع و کشورهای مختلف داشته و دارد که باید در مصرف آن به خوبی دقت کرد. از آنجا که منابع موجود سنگی از این فلز با وجود فراوانی در نهایت محدود است و با مصرف بیش از اندازه ممکن است روزی به پایان برسد، از همین رو بهتر است تا حد ممکن برای ساخت فولاد از قراضه ‌های آهنی به جای سنگ خام استفاده کرد.

مطالب مرتبط 

سنگ آهن مهمترین ماده مورد استفاده در صنعت فولاد

 فلز چیست؟ فلزات آهنی و غیر آهنی کدام اند؟