استخراج آهن در ایران و جهان به چه شکل است؟ آهن، یکی از حیاتیترین فلزات برای توسعه اقتصادی و صنعتی هر کشور است. توانایی یک کشور در استخراج و فرآوری این فلز، نه تنها به استقلال صنعتی آن کمک میکند، بلکه نقش مستقیمی در رشد صنایع خودرو، ساختمان، پلسازی و کشتیسازی دارد.
در این مقاله، فرآیند استخراج سنگ آهن از معادن تا تولید فولاد، روشهای پیشرفته و معادن مهم ایران و جهان بررسی شده است. برای اطلاع از قیمت روز آهن میتوانید به سایت کارآهن مراجعه کنید یا با کارشناسان مجموعه به شماره ۶۷۱۴۵-۰۲۱ تماس بگیرید.
زمان خواندن: ۵ دقیقه
سنگ آهن چیست؟
سنگ آهن یکی از فراوانترین مواد معدنی در پوسته زمین است که با گذشت زمان و فرایندهای طبیعی شکل میگیرد. حدود ۵ درصد از پوسته زمین را اکسیدهای آهن تشکیل میدهند، اما آهن به شکلهای دیگری مانند سولفید، کربنات و سیلیکات نیز یافت میشود.
بیش از ۳۰۰ نوع کانی آهندار در طبیعت وجود دارد، اما تنها تعداد محدودی از آنها، به طور عمده اکسیدهای آهن مانند مگنتیت و هماتیت، برای استخراج اقتصادی مناسب هستند.
نکته مهم: مگنتیت به دلیل سختی احیا، ابتدا باید تحت عملیات گندلهسازی یا کلوخهسازی قرار گیرد تا قابل استفاده شود.
روشهای شناسایی معادن آهن
استخراج آهن در ایران و جهان به چه شکل است؟ معادن میتوانند تا عمق ۲۰۰۰ متر باشند و عیار ۷۰ درصد برای استخراج اقتصادی مطلوب است. با این وجود روشهای زیر برای شناسایی معادن مورد استفاده قرار میگیرد:
- عکسبرداری هوایی
- برداشت زمینشناسی و ژئوشیمی
- برداشت بیوژئوشیمی و ژئوفیزیک
- حفاری و گمانهزنی
مراحل استخراج آهن در ایران و جهان
۱- حفاری
چالهای معین با الگوهای مشخص ایجاد میشوند و با مواد منفجره پر میشوند.
۲- انفجار
پس از تخلیه محیط، مواد منفجره مانند امولسیون و آنفو (نیترات آمونیوم + بنزین) برای خردایش سنگها استفاده میشوند.
۳- بارگیری
سنگهای خردشده با شاول به کامیون منتقل میشوند. ظرفیت شاولها به طور عمده ۲ تا ۱۰ متر مکعب است.
۴- حمل و نقل
کامیونها (دامپتراک) مواد را به کارخانه فرآوری منتقل میکنند. ظرفیت معمول این کامیونها حدود ۱۰۰ تن است.
۵- فرآوری سنگ آهن
سنگ آهن خام قبل از استفاده باید مواد معدنی ارزشمند را از باطله جدا کرد. مراحل فرآوری عبارتند از:
- غربالگری: جدا کردن ذرات کوچک و آمادهسازی سنگها برای خردایش
- خردایش: کاهش اندازه ذرات تا حدود ۳۴۲ میکرون با استفاده از سنگشکنهای فکی، ژیراتوری و مخروطی
- آسیاب کردن: خردایش نهایی ذرات و آمادهسازی برای جدایش
- جدایش ثقلی: جدا کردن ذرات سنگین از سبک با مارپیچ و آب
- جدایش مغناطیسی: افزایش عیار سنگ آهن با جذب مواد مغناطیسی و پخت مواد سبک باقیمانده
نتیجه نهایی فرآوری، تولید کنسانتره، گندله و سنگ آهن دانهبندی شده است که آماده انتقال به کارخانه ذوب میشود.
روشهای تولید آهن خام
در راستای بررسی نحوه استخراج آهن در ایران و جهان، به روشهای تولید آهن خام اشاره میکنیم:
۱- روش کوره بلند
- بیش از ۹۰ درصد سنگ آهن جهان با این روش احیا میشود.
- سنگ آهن همراه با کک و آهک وارد کوره میشود.
- با سوختن کک و آزاد شدن گاز CO، آهن احیا میشود.
- آهن خام دارای ۳ تا ۴ درصد کربن و نقطه ذوب ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد است.
۲- روش قوس الکتریکی
- استفاده از آهن اسفنجی و قراضه فولاد
- آهن اسفنجی با عیار بالای ۹۲ درصد و کربن حدود ۱.۷ درصد
- افزودن آهک، کک و بنتونیت برای حذف ناخالصیها
- ماده اولیه برای تولید شمش فولاد
احیای مستقیم آهن اسفنجی
۱- روش میدرکس
- گندلهها از بالا به پایین سقوط میکنند.
- گاز طبیعی با دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد درصد اکسیژن را کاهش داده و آهن اسفنجی تولید میشود.
۲- روش HYL
- استفاده از گاز هیدروژن به عنوان احیاکننده اصلی
- کاهش مراحل آمادهسازی، هزینه و آلودگی کمتر
- اجرای اقتصادی در کشورهایی با منابع گاز طبیعی فراوان مانند ایران
- تولید فولاد از آهن خام
انواع آهن خام
- آهن خام سفید: سخت و ترد، مناسب فولادسازی
- آهن خام خاکستری: حاوی گرافیت، ترد و شکننده
- آهن خام نیمه خاکستری: بین دو نوع بالا، مناسب تولید فولاد و چدن
فرایند فولادسازی
در راستای بررسی فرایند استخراج آهن در ایران و جهان، در ادامه به روشهای فولادسازی اشاره میکنیم:
- آهن خام مذاب وارد کوره اکسیژنی میشود
- دمش اکسیژن خالص باعث کاهش کربن و حذف ناخالصیها میشود
- افزودن عناصر آلیاژی برای افزایش استحکام فولاد
- بیش از ۶۰ درصد فولاد خام جهان با این روش تولید میشود.
معادن مهم ایران
- چغارت بافق یزد: بیش از یک سوم ذخایر کشور، قدیمیترین معدن ایران
- چادرملو: بزرگترین تولیدکننده کنسانتره ایران، ذخیره قابل استخراج ۳۲۰ میلیون تن
- گل گهر سیرجان: بزرگترین معدن خاورمیانه، ذخیره قطعی ۲۱۹ میلیون تن
- سنگان: میانگین عیار ۳۳ تا ۵۳، ذخیره زمینشناسی ۲.۱ میلیارد تن
چالشها و فرصتها در زمینه استخراج آهن در ایران و جهان
- کاهش ذخایر سنگ آهن جهانی
- افزایش قیمت کک و مواد اولیه فولاد
- اهمیت بازیافت ضایعات آهن برای کاهش وابستگی به منابع محدود
- توسعه روشهای احیای مستقیم و استفاده از گاز طبیعی برای کاهش هزینهها و آلایندهها
کلام آخر
در این مقاله به فرایند استخراج آهن در ایران و جهان پرداختیم. صنعت آهن و فولاد، ستون فقرات اقتصاد صنعتی است. پیشرفت در روشهای استخراج و فرآوری، توسعه منابع جایگزین و بازیافت مواد، تضمینکننده استمرار تولید و کاهش هزینههاست. ایران با داشتن معادن غنی و تکنولوژی احیای مستقیم، میتواند سهم قابل توجهی در بازار جهانی داشته باشد.
سوالات متداول
چه روشهایی برای استخراج آهن استفاده میشود؟
استخراج روباز و زیرزمینی اصلیترین روشها هستند که بسته به عمق و شکل کانسار انتخاب میشوند.
آهن اسفنجی چیست و چگونه تولید میشود؟
آهن اسفنجی، آهن با عیار بالا و ساختار متخلخل است که عمدتا با روشهای احیای مستقیم مانند میدرکس و HYL تولید میشود.
تفاوت کوره بلند و قوس الکتریکی چیست؟
کوره بلند برای احیای سنگ آهن و تولید آهن خام با کربن بالا استفاده میشود، در حالی که کوره قوس الکتریکی عمدتا برای تولید فولاد از آهن اسفنجی و قراضه کاربرد دارد.
مهمترین معادن سنگ آهن ایران کداماند؟
چغارت، چادرملو، گلگهر و سنگان از بزرگترین معادن ایران هستند.
آیا بازیافت آهن میتواند جایگزین استخراج شود؟
بازیافت ضایعات آهن میتواند بخشی از نیاز بازار را تامین کند اما به دلیل محدودیت منابع و نیاز روزافزون صنایع، نمیتواند جایگزین کامل استخراج باشد.