آشنایی کامل با سنگ آهن و انواع آن

آشنایی کامل با سنگ آهن و انواع آن

سنگ آهن در رده عنصرهای فلزی قرار می گیرد و پوسته زمین 5 درصد از اکسید این عنصر را در خود جای داده است و جزء فراوانترین عناصر فلزی حاضر در زمین می باشد. آهن که با نماد شیمیایی  Feشناخته می شود که پس از اکسیژن،سیلیس و آلومینیوم چهارمین عنصر فروان می باشد که پس از آلومینیوم از فراوانترین و وسیع ترین فلزهای توریعی است. سنگ آهن گونه ای سنگ است که دارای رگه‌های آهن می باشد با استخراج سنگ آهن خام از زمین و جداسازی ناخالصی ها، پودر تیره رنگ نقره ای – قهوه ای آهن حاصل می شود. اکسید شدن این عنصر به آسانی صورت می گیرد و به تنهایی استحکام آنچنانی ندارد وبرای بالا بردن استحکام آن  برای کاربرد در بخش هایی مانند ساختمان سازی، آلیاژ آن را می سازند که برای ساخت آلیاژ آن از عناصر بیشماری  استفاده می شود که  گوناگونی این عناصر زیاد است اما رایج ترین آن ها نیکل و کروم می باشند.سنگ آهن از لحاظ نوع کانی شامل : منیتیت Fe3O4، هماتیت Fe2O3، گوتیتFeOOH، لیمونیت Fe2O3.nH2O، سیدریت FeCO3، شاموزیت FeSiO4، مارتیت و ماگهمیت . سنگ آهن استخراج شده از معادن فرآوری می گردد. این که چرا سنگ آهن را  فرآوری می کنند این است که سنگ آهن های استخراج شده، خالص نیستند و ترکیبات مضری در آن وجود دارند. علاوه بر آن عیار پایینی داشته و قابلیت استفاده شدن ندارد. سنگ آهن هایی که در بازار وجود دارند از نظر شکل ظاهری انواعی دارند که عبارت اند از : دانه بندی شده ؛ کنسانتره ؛ گندله

 

پیشینه سنگ آهن

پیشینه استفاده بشر از آهن به ماقبل تاريخ باز مي گردد. نخستین نشانه‌های تاریخی استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان بازمی‌گردد كشف ابزارهاي فلزي، سلاح هاي جنگي و لوازم زينتي- كه به وسيله انسانهاي ماقبل تاريخ مورد استفاده بوده است- سندی است که این ادعا را ثابت می کند . براین اساس، انسان قریب به4000 سال قبل از میلاد، با آهن بدست آمده از شهاب‌سنگ‌ها، اقدام به ساخت اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیورآلات  می نمده و این که آهن کشف شده منبع شهاب سنگی داشته باز می گردد به اینکه بابليان و آشوريان آهن را پارزيلو، سومريان و كلدانيان آن را بارسا، عبريان آن را بارزل و مصريان آن را با- ان- پت نام نهاده بودنند كه تمام اين واژه ها به معني فلز بهشتي می باشدكه خود ثابت می کند این فلز منبع شهاب سنگي داشته است.
انسانهای نخستین علاوه بر منبع شهاب سنگي، آهن را به شکل خالص و نيز بعدها از احياي سنگ آهن توليد و به کاربرده اند و از آن جايي كه دو منبع نخست ناياب بوده و کمبود مواجه بودند، روش سوم يعني: احياي سنگ آهن توسعه و گسترش پیدا نمود ، ولي دقیقاً معلوم نيست كه انسان در چه تاريخي، آهن را از سنگ معدن کسب نموده است. بعلاوه اشيايي از جنس طلا، نقره، مس و بعضی فلزات ديگر كشف شده اند كه در حد بسيار اعلا و خالص بوده اند. طلا و نقره به دليل نرمي براي ساخت ابزار جنگي و وسايل معمولي نامناسب بوده اند، به همین جهت براي ساخت ظروف و لوازم زينتي آنها را بکار می بردند. باستان شناسان بر این باورند كه انسان پیش از كشف آهن با استخراج مس کاملاً آشنا بوده است و از مخلوط (آلياژ) مس و قلع (برنز) و مس و روي (برنج) آلياژهايي با كاربردهاي گسترده به دست مي‌آورده، آنها را در كوره هاي موجود ذوب کرده و اقدام به ساخت لوازم مختلف می نمودنند.
تعداد بیشمار اشیای ساخته شده با آهن مذاب در بین‌النهرین، آسیای صغیر و مصر كه هم اکنون از هزاره دوم تا سوم قبل از میلاد كشف شده‌اند، نشان دهنده این است كه در این دوران، ظاهراً آهن فقط در تشریفات کاربرد داشته است و آهن فلزی گرانبها بوده و حتی از طلا ارزشمندتر قلمداد می شده است.
ابزار و سلاح‌های برنزی در قرن 10 تا 12 به سرعت جایگاهشان را به ابزار و سلاح های آهنی دادند. این دوره جایگزینی که در زمان‌ها و مناطق گوناگونی از جهان اتفاق افتاد ، دوره‌ای از تمدن به نام «عصر آهن» را به وجود آورده است . استخراج آهن از ترکیب‌های طبیعی، به مرور زمان به تکامل رسیده است تا اینکه نخستین کوره استخراج آهن به روش امروزی، موسوم به «کوره کانالانی»، ایجاد شد و امروزه نیز واحدهای بزرگ استخراج و ذوب ‌آهن و فولاد با ظرفیت‌های بالا، تقریبا با کامل تر کردن همان كوره‌ها به وجود آمده اند.

موارد مصرف سنگ آهن

آهن که در بین فلزات صاحب بیشترین موارد مصرف می باشد ، 95% ذخیره فلزی تولید شده در تمام دنیا مختص آن است و تمدن مدرن کنونی نیازمند وجود این فلز  می باشد. دلیل اینمسئله  نیز فراوانی، آسانی، قیمت کم و استحکام زیاد آن می باشد.
آهن در ساخت انواع ماشین های سبک و سنگین، کشتی ها، راه آهن، پل ها، سدها، ساختمان سازی، تهیه ادوات جنگی، لوازم خانگی و ساخت کارخانه ها به مصرف می رسد. در کارخانه های ذوب آهن، کانسنگ آهن با کک و سنگ آهک مخلوط شده و پس از آن ذوب می شود. سنگ آهک دمای ذوب کانسنگ آهن را کم کرده و کک با اکسیژن کانسنگ گاز کربنیک را ایجاد می کند. آهن ذوب شده که حاوی 3 تا 4 % کربن است برای مصارف مختلف کاربرد دارد.
سنگ آهن ماده اولیه تولید فولاد می باشد و 98 درصد سنگ آهن استخراج شده در سطح جهان برای تولید فولاد کاربرد دارد. صنایع خودرو سازی و ساخت و ساز، بخش های عمده مصرف کننده فولاد می باشند و که باعث شده میزان تقاضای فولاد این بخش ها بر تقاضا و بهای سنگ آهن موثر باشد.فولاد بهترین آلیاژ شناخته شده آهن می باشد و اکثر فرم های آهن را تشکیل می دهد.
سنگ آهن در موارد ی همچون در بتن، در تولید سیمان، در گل حفاری، به عنوان واسطه سنگین در شستشوی زغال سنگ و استفاده به عنوان رنگدانه دارای کاربردهای ناچیزی می باشد.
چدن نیز از ذخایر سنگ آهن تولید می شود و 1 درصد از ذخایر سنگ آهن برای آن مصرف می شود . چدن که شامل 4 تا 5% کربن و مقادیر متفاوتی آلودگی های سولفور، سیلیس و فسفات می باشد که این آلودگی ها اثر منفی در خواص چدن بوجود می آورد. بعضی از مواقع چدن حاوی 2 تا 5/3% کربن و مقادیر کمی منگنز می باشد. چدن نقطه ذوب K 1470 – 1420 دارد که پائین تر از اجزاء اصلی سازنده آن می باشد و زمانی که آهن وکربن با هم حرارت ببینند، محصول اولیه ذوب می گردد. چدن ها فوفالعاده مستحکم، سخت و شکننده هستند. چدن نرم (کارشده) چدنی گرم و سفید می باشد که شکنندگی است.
فولاد کربنی از 5/0 تا 5/1 % کربن تشکیل شده است و محصولی سخت و چکش خوار می باشد ولی مثل چدن نسوز نمی باشد. فولاد آلیاژهای حاوی مقادیر متغیری کربن می باشد .آهن کربن دار به کوره تهیه فولاد انتقال می یابد تا کربن و سایر ناخالصی های آن از بین رفته و علاوه بر آن عناصر بخصوصی به آن افزوده می شود تا خواص ویژه ای در آن به وجود آید . عناصری که در تهیه انواع فولاد کاربرد دارند عبارتند از : کروم، منگنز، کبالت، وانادیم، نیکل، تنگستن، مولیبدن، مس، سرب، نیوبیوم و سیلیس.

فرایند تولید آهن

استخراج آهن از سنگ معدن‌های آن طی فرایند‌های فیزیکی و مکانیکی و شیمیایی تحت شرایط ویژه ای انجام می پذیرد.
در مرحله نخستین ، سنگ معدن باید طی چندین مرحله از عملیات از جمله : خرد کردن ، آسیاب کردن ، سرند کردن ، شستشو ، استفاده از جدا کننده مغناطیسی و یا به روش فلوتاسیون تغلیظ گردد.  برای اینکه یک تن آهن در یک کوره بلند تولید شود بایستی 75/1 تن سنگ آهن، 750 کیلو زغال سنگ و 250 کیلو سنگ آهک موجود باشند که از 5/4 متریک تن هوا نیز استفاده می شود. دمای هوا در مرکز کوره 1600 درجه سانتیگراد می باشد. روش های متفاوتی برای فرآیند تولید موجود است از قبیل کوره بلند. کوره ی بلند کوره ای عمودی است که در کارخانه‌های ذوب فلز برای استخراج فلز، به ویژه آهن، از سنگ معدنی  کاربرد دارد. کوره بلند به عنوان اصیل‌ترین روش جداسازی آهن از سنگ آهن شمرده می‌شود.

آیا برای سنگ آهن جایگزینی هست؟

برای سنگ آهن  به خودی خودنمی توان جایگزینی یافت اما برای مصرف کننده عمده آن یعنی فولاد می توان جایگزین هایی یافت. فولاد  رقابت بالایی با  سایر فلزات همچون آلومینیوم دارد که در صنایعی چون خودرو سازی موارد کاربرد آن در حال افزایش می باشد . بعلاوه در تولید کانتینر، پلاستیک و شیشه جایگزین هایی برای فولاد وجود دارند. البته شایان ذکر است، برای تولید فلزاتی همچون آلومینیوم درصد بالایی برق استفاده می شود در نتیجه کاربرد فولاد بیشتر و مقرون به صرفه تر می باشد. مقدار کمی از آهن قراضه دوباره باز یافت می شود اما  بازیافت فولاد از هر فلز دیگری بیشتر می باشد .

میزان تولید و تولیدکنندگان عمده سنگ آهن

در سال 2009 تولید سنگ آهن جهان به یک امیلیارد و 691 میلیون و 150 هزار تن رسیده که 2/3 درصد نسبت به سال 2008 با کاهش روبرو بوده است. امریکا و اروپا  با این افت تولید مواجه بوده اند که تولید سنگ آهن امریکا 2/28 درصد و اروپا 4/11 درصد کاهش یافته است.
تولید کننده عمده سنگ آهن کشور استرالیا می باشد و چین و برزیل در جایگاه های بعدی قرار می گیرند . روسیه و امریکا نیز از تولیدکنندگان بزرگ محسوب می شوند . در سال 2009 کل تولید سنگ آهن استرالیا 393 میلیون و 900 هزار تن بوده  و بعد از آن چین با 340 میلیون و 900 هزار تن در جایگاه بعدی می باشد. تفاوت موجود بین استرالیا و چین در این می باشد که تولید استرالیا صادراتی بوده حال آنکه چین کل تولید خویش را  به مصرف می رساند. زیرا بزرگترین تولید کننده فولاد جهان می باشد و یکی از بازار های عمده ی مصرف سنگ آهن را در دست دارد.
در بخش هزینه تولید فولاد، سنگ آهن و زغال سنگ 75 درصد هزینه ها را به خود اختصاص می دهند. تولید کنندگی عمده فولاد متعلق به آسیا می باشد که چین و هند برترین های تولید فولاد  این فاره هستند. زیرادر این دو کشور مقدار فعالیت های زیر ساختی زیاد است و به  فولاد بیشتری نیاز دارند.
تولید فولاد جهان در سال 2010 یک میلیارد و 414 میلیون تن بوده که رشد 15 درصدی داشته است و در مقدار تولید رکوردی جدید ثبت نموده است. تولید امریکا و اروپا نیز رشد بالایی داشته زیرا  مقداری از رکود 2009 نجات پیدا نموده اند. نرخ بهره وری نیز با 1/1 درصد رشد به 8/73 درصد رسید. در چین 3/9 درصد تولید فولاد افزایش یاقت اگرچه سهم این کشور در کل تولید دنیا از 7/46 درصد به 3/44 درصد کاهش یافت. جایگاه پنجمین تولید کننده بزرگ فولاد دنیا در دست هند قرار دارد  و 8/66 میلیون تن تولید را به ثبت رسانده است.

نرخ سنگ آهن وافت وخیزآن

نرخ سنگ آهن در زمانهای پیش از طریق مذاکرت میان شرکت های معدنی بزرگ و فولاسازان معیین می شد و نرخی که در این مذاکرات مشخص می شد شاخص قیمتی برای کل صنعت فولاد محسوب می شد . اما اکنون سیستم قیمت گذاری کوتاه مدت داده جایگزین این نرخ گذاری سالانه شده است و دیگر قرارداد سالانه سه شرکت معدنی بزرگ دنیا بسته نمی شود. تعداد زیادی از شرکت های معدنی استرالیا و برزیل به قراردادهای کوتاه مدت متمایل شده اند.  در هند نرخ ها بیشتر نقدیمی باشد وبعضی عرضه کنندگان بزرگ به استفاده از شاخص قیمت های متال بولتین و یا پلاتس رو آورده اند.بررسی ها نشان می دهد که در حال حاضر قیمت جهانی و وضعیت عرضه و تقاضا اصلی ترین عامل تأثیرگذار بر قیمت فروش سنگ آهن می باشد.
نرخ سنگ آهن از ژانویه 2009 تابحال افزایشی بوده و شاخص نرخ استیل ایندکس برای سنگ آهن خلوص 62 درصد از 70 دلار هر تن خشک سی اف آر چین به 190 دلار افزایش یافته است. از فاکتورهای موثر برای روند افزایشی کم شدن عرضه و افزایش همزمان تقاضا می باشد. قیمت سنگ آهن را بر اساس شاخص نرخ های بین المللی می باشد در نتیجه با دلار امریکا نشان داده می شود به این جهت نوسانات قیمت دلار امریکا نیز بر نرخ سنگ آهن اثر گذار می باشد. اگر قیمت روپیه هند نسبت به دلار امریکا افزایش یابد نرخ سنگ آهن به روپیه کاهش نشان می دهد و برخلاف آن چنانچه روپیه  با کاهش ارزش  مواجه شود نرخ سنگ آهن به روپیه افزایش می یابد.

وضعیت واردات و صادرات

در مورد وضعیت واردات و صادرات سنگ آهن متوجه می شویم که چین بزرگترین تولید کننده فولاد جهان و 44 درصد تولید جهان را در اختیار دارد و برای برآورده نمودن نیاز سنگ آهن خویش تولید و واردات را همزمان دنبال می کند . تقاضای سنگ آهن چین بر بازار این ماده اولیه تاثیرگذاری زیادی دارد و این از آنجا مشخص می شود  که چین افزون بر این که دومین تولید کننده سنگ آهن جهان می باشد، نخستین وارد کننده این ماده اولیه مهم نیز به محسوب می شود. دکل واردات چین در سال 2010میزان 619 میلیون تن بوده که نسبت به سال 2009 مقدار 5/1 درصد کاهش یافته است. البته بایستی توج داشت که سال 2009 مقدار واردات سنگ آهن  با رشد 5/41 درصدی مواجه بوده است. بزرگترین مصرف کننده سنگ آهن جهان چین است که نیاز 800 میلیون تنی این کشور گویای این مطلب می باشد. استرالیا و برزیل حجم بالایی از نیاز چین را فراهم می کنند و هند فقط 25 درصد واردات به چین را به خود اختصاص داده است .
افق پیش رو
احتمال اینکه نرخ سنگ آهن افزایش یابد زیاد است زیرا در بخش های عرضه و تقاضا  نشانه های مثبتی را شاهد هستیم. در بخش عرضه، فاکتورهای  جوی و در بخش تقاضا نیز تقاضای بالی کشورچین بسیار موثر می باشند. البته بالا رفتن نرخ ریسک هایی نیز به دنبال دارد.

اضافه کردن یک نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد