صفر تا صد استخراج آهن در ایران و جهان

آهن و انواع آن چیست؟

مراحل حذف آهن چیست؟

چگونه آهن را فرآوری و فرآوری کنیم؟

آهن خام چگونه تولید می شود؟

به معنای ساختن فولاد از چدن است

معادن آهن در ایران و جهان

آهن فلزی است که ارزش و نقش مهم آن در تمامی عرصه های اقتصادی و اجتماعی بر کسی پوشیده نیست. تا موفقیت و پویایی صنایع مرتبط با خوداتکایی و پویایی کشور در معدن آهن ارتقا یابد. استخراج سنگ معدن این فلز از اعماق معادن و تبدیل آن به قطعات مستحکم قابل استفاده به شکل آلیاژهای مختلف در ساخت خودرو، ساختمان سازی، پل سازی، کشتی سازی و … واکنش شیمیایی و شیمیایی لازم است. روند. و فرآیندهای مکانیکی در این مقاله به بررسی عملیات استخراج آهن و مراحل مختلف معدن تا کارخانه می پردازیم و جزئیات مهم آنها را مورد بحث قرار می دهیم.

استخراج روباز (سطحی) و استخراج زیرزمینی دو روش اصلی استخراج سنگ آهن هستند که بسته به عمق سنگ آهن، شکل آن و مسائل اقتصادی می توان از آنها استفاده کرد.

سنگ آهن و انواع آن چیست؟

سنگ آهن یکی از فراوان ترین مواد معدنی روی زمین است و به تدریج در طی سالیان متمادی تشکیل می شود. قیمت آهن و سایر محصولات نهایی به قیمت سنگ آهن بستگی دارد. اکسیدهای آهن حدود 5 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهند. علاوه بر اکسید آهن، در اشکال دیگر ترکیبات مانند سولفید گوگرد، کربنات، سیلیکات و آرسنیک نیز وجود دارد. به طور کلی، تمام سنگ های پوسته زمین، به جز برخی از سنگ های آهکی، حاوی مقداری آهن هستند.

بیش از 300 نوع ماده معدنی آهن دار در طبیعت یافت می شود که ترکیب و عیار آنها (درصد آهن خالص در سنگ آهن) با یکدیگر متفاوت است و تنها تعداد کمی از آنها که معمولاً اکسید آهن هستند، توانایی تصفیه و جداسازی را دارند. آهن موجود

مهم ترین کانی های اکسیدی شامل ترکیبات زیر است:

جدول انواع اکسیدهای آهن

مگنتیت و هماتیت از سایر کانی ها اهمیت بیشتری دارند. مگنتیت به دلیل خواص تجدیدپذیر مستقیماً مورد استفاده قرار نمی گیرد و باید برای تبدیل مواد معدنی آگلومره یا گلوله شود.

اولین قدم در استخراج آهن، شناسایی معادن احتمالی آن و انواع مواد معدنی موجود در این معادن است. راه های مختلفی برای شناسایی این منابع وجود دارد، مانند:

عکاسی هوایی

برداشت زمین شناسی

ژئوشیمی

بیوژئوشیمی

پذیرش برق

دروازه ژئوفیزیک

گمانه

معدن یا ذخایر آهن یا نزدیک سطح (تا عمق 1000 متر) یا زیر زمین (تا عمق 2000 متر) است. عمق این قرارگیری و همچنین شکل و عیار رسوب بر مسیر استخراج آهن تاثیر می گذارد. عیار 70 درصد برای استخراج آهن عیار مطلوب و اقتصادی محسوب می شود و اگر عیار کمتر از 60 درصد باشد استخراج سنگ آهن اقتصادی نیست.

مراحل استخراج سنگ آهن چیست؟

پس از شناسایی کانسار، روش استخراج این مواد معدنی با توجه به خواص سنگ آهن مربوطه تعیین می شود. برای این منظور می توان از روش های ژئوفیزیکی مانند مغناطیس استفاده کرد. استخراج روباز (سطحی) و استخراج زیرزمینی دو روش اصلی استخراج سنگ آهن هستند که بسته به عمق سنگ آهن، شکل آن و شرایط اقتصادی می توان از آنها استفاده کرد. استفاده از روش‌های روباز در بیشتر معادن دنیا رایج‌تر است.

به طور کلی این روش های استخراج فلز (به صورت سنگ) شامل چهار مرحله اصلی می باشد.

حفاری: برای این منظور ابتدا چندین سوراخ با الگوی مشخص توسط دستگاه های حفاری مخصوص ایجاد می شود و داخل این سوراخ ها را با مواد منفجره پر می کنند.

انفجار: پس از پاکسازی منطقه انفجار و تجمع کارگران در محل امن، عملیات انفجار برای خرد کردن سنگ ها آغاز می شود. متداول ترین مواد منفجره مورد استفاده برای خرد کردن سنگ آهن امولسیون ها و مخلوط نیترات آمونیوم و نفت (Anfo) هستند.

بارگیری: سنگ ها پس از خرد شدن، با تجهیزاتی مانند کامیون و بیل بارگیری می شوند. بیل سنگ خرد شده را از زمین جمع می کند و داخل کامیون می ریزد. ظرفیت این بیل ها بسته به مدل از 2 تا 10 متر مکعب متغیر است.

حمل و نقل: در این مرحله مواد به وسیله کامیون یا کامیون هایی به نام کامیون به کارخانه فرآوری حمل می شوند. ظرفیت حمل کامیون ها معمولا 100 تن است.

آهن و مراحل آن چگونه فرآوری می شود؟

سنگ آهن را نمی توان آنطور که هست استفاده کرد، ابتدا باید مواد با ارزش (مواد معدنی) را از مواد غیر با ارزش (فضاها) جدا کرد که به آن فرآوری می گویند. متداول‌ترین روش‌های فرآوری سنگ آهن شامل شش مرحله است: مرتب‌سازی، خرد کردن، خرد کردن، مرتب‌سازی ثقلی و جداسازی مغناطیسی.

غربالگری: در مرحله اول فرآوری سنگ آهن، قبل از ریختن مواد در سنگ شکن، قطعات کوچک توسط صفحه ای به نام غربال از هم جدا می شوند. این کار باعث کاهش وزن خوراک سنگ شکن و افزایش بهره وری می شود

آسیاب: پس از له شدن مواد ذرات بزرگتر به سنگ شکن منتقل می شوند. انواع مختلفی از این سنگ شکن ها وجود دارد. در این زمینه عمدتا از انواع فکی، ژیراتوری و مخروطی استفاده می شود. در این فرآیند، خرد کردن یا خرد کردن سنگ آهن تا اندازه حدود 342 میکرون ادامه می یابد. مواد خرد شده به انبار سنگ معدن منتقل می شود.

آسیاب کردن: مواد قبل از انتقال به مرحله جداسازی گرانشی در آسیاب بارگذاری می شوند. هنگامی که مواد به درستی خرد می شوند، انتقال مجدد به مرحله خرد کردن-خرد کردن به حداقل می رسد و انرژی هدر می رود. پس از خروج از آسیاب، مواد توسط سیلیکون یا صفحات ارتعاشی به ذرات ریز و درشت تقسیم می شوند. سپس ذرات بزرگتر به مرحله قبل باز می گردند.

جداسازی گرانشی: در این مرحله که دو تا سه بار تکرار می شود، ذرات سنگین با نیروی گریز از مرکز از ذرات سبک جدا می شوند. این عمل با کمک مارپیچ مخصوص و آب انجام می شود در انتهای این مارپیچ ها مخزنی وجود دارد که مواد سنگین را از نور جدا کرده و جمع می کند. به این ماده کنسانتره می گویند

جداسازی مغناطیسی: آهن کمی در ضخامت به دست آمده در مراحل قبل وجود دارد. به منظور افزایش کیفیت سنگ آهن، مواد جمع آوری شده در مرحله جداسازی ثقلی مستقیماً به فرآیند جداسازی فرستاده می شوند تا در درام های مغناطیسی جذب شوند. مواد سبک از قبل جدا شده نیز در فر می پزند تا اتو جدا شود.

پس از گذر از این مراحل، فلز فرآوری شده به صورت سنگ آهن دانه بندی شده، غلیظ و گلوله برای تولید فلز خالص به کارخانه ذوب منتقل می شود.

سنگ آهن

چدن چگونه ساخته می شود؟

پس از انتقال توده سنگ آهن به کارخانه ذوب، فرآیند بازیافت آهن آغاز می شود. برای این کار از دو روش کوره بلند و قوس الکتریکی استفاده می شود.

روش کوره بلند: این روش که بیش از 90 درصد از تولید سنگ آهن جهان را به خود اختصاص می دهد، شامل لایه بندی سنگ آهن روی یک کوره با آهک و کک است. کک در این کوره ها به عنوان منبع انرژی عمل می کند و با هوا و اکسیژن در دمای 300 درجه سانتی گراد می سوزد تا گرمای لازم برای ذوب سنگ آهن را فراهم کند. با افزایش دما، آهن بازسازی می شود و با سوختن ناقص کک، گاز مونوکسید کربن آزاد می شود. فولاد خام تولید شده به این روش حاوی 3-4 درصد کربن و نقطه ذوب حدود 1300 درجه سانتیگراد است.

روش قوس الکتریکی: در مقایسه با کوره بلند، این روش بسیار جوانتر است. این روش بر اساس استفاده از آهن اسفنجی و ضایعات فولادی طراحی شده است. آهن اسفنجی که دارای ساختار متخلخل است از احیای مستقیم اکسید آهن در کوره احیاء مستقیم به دست می آید. میزان آهن اسفنجی بیش از 92 درصد و میزان کربن آن 1.7 درصد است. در روش کوره قوس الکتریکی، آهن قراضه یا آهن اسفنجی را به همراه آهک، کک و بنتونیت برای حذف ناخالصی ها داخل کوره قوس می دهند. سپس به عنوان ماده اولیه برای تولید شمش فولادی به واحد ریخته گری ارسال می شود. پس نتیجه می گیریم که قیمت هر کیلو آهن و شمش آهن نیز به روش تولید بستگی دارد.

احیای مستقیم

روش های مختلفی برای تولید آهن اسفنجی مورد نیاز در کوره های برقی ابداع شده است که از مهمترین آنها می توان به فناوری Midrex اشاره کرد. این روش اولین بار توسط یک شرکت آمریکایی با همین نام مورد استفاده قرار گرفت. در حال حاضر 63 درصد از اسفنج آهنی جهان از این طریق تولید می شود. شرکت مکزیکی HYL نیز به تازگی نسل چهارم کوره های خود را با حذف ریفرمر گازی معرفی کرده است. از دیگر روش های تولید آهن اسفنجی می توان به DRC، Jindal، SL/RN و PERED ایران اشاره کرد. حذف بسیاری از مراحل مقدماتی در روش های احیای مستقیم باعث کاهش هزینه ها و آلودگی می شود. این روش ها در سه دهه اخیر به شدت توسعه یافته اند. استفاده از گاز طبیعی در این روش ها اجرای آنها را در کشورهای غنی از منابع گاز طبیعی مانند ایران بسیار سودآور کرده است.

روش میدرکس: در این روش در حالی که گاز طبیعی به داخل دمیده می شود، گلوله ها از بالای کوره می ریزند. در اثر جریان مایع داغ (دمای 1000 درجه سانتیگراد)، گاز طبیعی به سمت بالا حرکت می کند و درصد اکسیژن گلوله های در حال سقوط را کاهش می دهد. به این ترتیب آهن اسفنجی به دست می آید.

روش HYL: مشابه روش Midrex، در این فرآیند از گاز طبیعی ترک خورده و بخار آب به عنوان یک احیاکننده برای تولید گاز احیا کننده هیدروژن استفاده می شود. در این روش میزان هیدروژن موجود در مخلوط گاز احیا کننده بسیار بیشتر از مونوکسید کربن است و هیدروژن نقش اصلی کاهشی را ایفا می کند.

هر دوی این فرآیندها در یک کوره شفت عمودی انجام می شود که به صورت مکانیکی (هیدرولیک) مهر و موم شده است و فشار محیط روی بسیار بالا (تا 7 اتمسفر) تنظیم می شود تا از سرعت مورد نیاز واکنش احیا مستقیم اطمینان حاصل شود.

به معنای ساختن فولاد از چدن است

برای تولید آهن از چدن مذاب، از فناوری کوره بلند یا مبدل بسمر استفاده می شود. سه نوع چدن وجود دارد:

چدن سفید: سرد شدن سریع چدن مذاب از تشکیل گرافیت جلوگیری می کند. از این آهن سخت و شکننده در فولادسازی استفاده می شود و دارای سیلیکون کم است.

چدن خاکستری: خنک شدن آهسته چدن مذاب باعث تولید گرافیت کربن می شود. به دلیل سیلیکون کم در این فلز، شکننده می شود.

چدن نیمه خاکستری: خواص آن بین دو نیمه قبلی است و در تولید فولاد و چدن کاربرد دارد. این آهن مقاومت پایینی دارد و مستعد اکسیداسیون و ضربه است. برای تبدیل این ماده به فولاد قوی مورد نیاز در صنعت، ترکیب عناصر آن باید تنظیم شود.

در این روش که به عنوان اصلاح غیر مستقیم نیز شناخته می شود، آهن مذاب خام حاصل از فرآیند انفجار به کوره اکسیژن وارد شده و با گاز اکسیژن خالص، کربن و ناخالصی های اضافی سوزانده می شود. در نتیجه کربن فولاد به مقدار مورد نظر می رسد. سپس با افزودن عناصر آلیاژی استحکام فولاد را افزایش می دهند. این فناوری مهمترین روش در تولید فولاد خام است که برای تولید بیش از 60 درصد فولاد خام جهان استفاده می شود.

تولید فولاد با این فرآیند از نظر میزان تولید کارآمد است. اما شما به مواد اولیه با کیفیت بالا نیاز دارید. یکی از این مواد خام کک است که از تقطیر آهسته زغال سنگ بدست می آید. در سال های اخیر کاهش امکانات کک سازی باعث افزایش قیمت کک شده است.

صفر تا صد استخراج آهن در ایران و جهان

آهن بدون درز

معادن سنگ آهن در ایران و جهان

ایران دارای نهمین ذخایر بزرگ سنگ آهن در جهان است که 2 درصد کل منابع را به خود اختصاص داده است و این ذخایر در بسیاری از نقاط کشور کشف شده است.

معدن سنگ آهن چغارت بافق یزد اولین معدن سنگ آهن ایران بود که در زمان تاسیس شرکت ذوب اصفهان تامین کننده آن بود. این معدن مهمترین معدن سنگ آهن ایران است و بیش از یک سوم ذخایر آهن کشور را به خود اختصاص داده است.

معدن سنگ آهن چادرملو واقع در کویر مرکزی در حال حاضر بزرگترین تولیدکننده سنگ آهن در کشور است. میزان ذخایر قابل استحصال در این معدن 320 تن است که احتمال می رود تا 10 سال آینده به اتمام برسد.

معدن سنگ آهن گل گهر واقع در شهرستان سیرجان، بزرگترین معدن سنگ آهن شناخته شده در خاورمیانه با ذخایر احتمالی 1 میلیارد تن و ذخایر قطعی 2.19 میلیون تن است. معدن شامل محصولاتی به شکل گلوله، کنسانتره و سنگ دانه ای است

معدن سنگ آهن سنگان در 250 کیلومتری مشهد قرار دارد و ذخایر آهن موجود در آن به دو نوع تقسیم می شود. دسته اول دارای عیار متوسط ​​53 و دسته دوم دارای عیار متوسط ​​33 می باشد. معادن سنگان 600 سال پیش با نام معادن سنگ آهن کاواف معرفی شدند و اولین اکتشاف آن بین سالهای 1350 تا 1358 صورت گرفت. ذخیره زمین شناسی از این معدن 1.2 میلیارد تن برآورد شده است.

اخرین حرف

در حال حاضر عملیات استخراج آهن در 48 کشور جهان از جمله ایران انجام می شود که بیش از 98 درصد آن در صنعت فولاد استفاده می شود. روش های استخراج و تولید آهن و فولاد در طول زمان و با پیشرفت تکنولوژی تغییر کرده است و این تغییرات امروزه از نظر افزایش راندمان تولید و کاهش اثرات زیست محیطی این صنعت بسیار زیاد است. مشکل مهم در این زمینه کاهش ذخایر سنگ آهن در جهان است. به نظر شما اگر این ذخایر تمام شود و بازیافت آنها بتواند تقاضای رو به رشد صنایع و بخش های مختلف را به طور کامل برآورده کند، قیمت آهن قراضه و فلزات چگونه تغییر خواهد کرد؟