آخرین مطالب
امکانات وب
روش استخراج آهن :
آهن یکی از فراوان‌ترین عناصر پوسته زمین است که برای استفاده از آن باید مراحل متعددی طی شود. از اکتشاف تا تولید آهن خالص. این مراحل مورد بررسی قرار خواهدگرفت و روش استخراج آهن نیز تشریح می‌شود.
آهن چیست؟
اطراف ما پر است از وسایلی که از آهن تولید شده است. این فلز یکی از پرمصرف‌ترین‌ها در صنایع مختلف مثل صنعت ساختمان، صنعت خودروسازی، الکترونیک و مواردی از این دست است.
آهن نام عنصری است که با نماد Fe در جدول مندلیف شناخته می‌شود. این عنصر به صورت خالص در طبیعت یافت نمی‌شود بلکه به صورت سنگ‌آهن موجود است و طی فرآیندهایی ابتدا استخراج و سپس به آلیاژهای مختلف تبدیل می‌شود که مهترین آن فولاد است.
عیار پارامتر مهم دیگری است که باید آن را شناخت زیرا معیاری برای تشخیص ارزشمند بودن سنگ‌آهن است. عیار آهن درصد آهن خالص موجود در سنگ‌آهن است. سنگ‌آهن در طبیعت به پنج نوع مختلف تقسیم می‌شود. هماتیت، مگنتیت، لیمونیت، گوتیت و سیدریت. هماتیت و مگنیتیت دارای 70٪ آهن هستند و از بین انواع نام برده به دلیل درصد بالاتر آهن اهمیت بیشتری دارند. روش استخراج آهن در ادامه بررسی خواهد شد.
آهن؛ از اکتشاف تا ذوب
اکتشاف : مکان‌هایی که احتمال وجود سنگ‌آهن در آنها هست(معدن) شناسایی می‌شوند.
استخراج : 2 روش استخراج آهن وجود دارد و با تجهیزات مخصوص، سنگ آهن از زمین بیرون می‌آید.
فرآوری : با انجام چندمرحله مواد باارزش و بی‌ارزش تفکیک می‌شوند.
ذوب : مواد فرآوری شده، ذوب و به آهن خالص تبدیل می‌شوند
معدن آهن :
معدن آهن که به آن کانسار هم می‌گویند محلی با مقدار قابل توجهی آهن است. ذخیره معدن هم مقدار سنگ‌آهن قابل استخراج است که برای کشور ایران مقدار آن 3میلیارد تن است این مقدار کشورمان را در میان 10 کشور برتر جهان از نظر ذخایر آهن قرار داده است. سنگ‌آهن موجود در کانسار باید عیار قابل‌قبولی داشته باشد تا استخراج آن صرفه اقتصادی داشته باشد. عیار خوب و اقتصادی 70٪ است و اگر عیار کمتر از 60٪ باشد مناسب نیست.
معدن آهن یا در عمق 1000 متری زمین است یا 2000 متری و این عامل به همراه شکل معدن، تجهیزات موجود و عیار سنگ‌آهن که پیشتر به آن اشاره شد بر نحوه استخراج معدن تاثیر می‌گذارند.
اکتشاف آهن :
یافتن مکانی که معدن آهن در آنجا قرار دارد تعریف ساده اکتشاف است. اکتشاف خود مراحل مختلفی دارد از پی‌جویی مقدماتی تا اکتشاف نهایی. علاوه بر اینکه مقدار ذخیره معدن مهم است. آهن موجود در کانسار هم باید عیار مناسبی داشته باشد. روش‌های مختلف اکتشاف آهن عبارتند از:
- برداشت زمین شناسی
- ژئوشیمی
- بیوشیمی
- عکس برداری هوایی
- برداشت الکتریکی
- برداشت ژئوفیزیک
- حفر گمانه
برای مثال برداشت زمین شناسی در مرحله پی جویی انجام می‌شود و زمین شناسان با بررسی نواحی مستعد در این مرحله آثار وجود کانسار را بررسی می‌کنند و در صورت تایید مرحله بعدی انجام می‌شود.
مرحله بعدی اکتشاف هم با توجه به خواص سنگ‌های کشف شده تعیین می‌شود و درنهایت هم برای اطمینان کامل از عیار آهن و ذخیره سنگ آهن، منطقه حفر می‌شود و نمونه‌های به دست آمده آزمایش می‌شوند.
2 روش استخراج آهن :
استخراج آهن با روش‌های مختلفی انجام می‌شود انتخاب هریک از روش‌ها به عمق سنگ آهن، مسائل اقتصادی و شکل کانسار بستگی دارد انواع روش‌های استخراج آهن عبارت‌اند از:
- استخراج روباز
- استخراج زیرزمینی
اکثر معادن دنیا با روش استخراج روباز مورد استفاده قرار می‌گیرند. کلیت مراحل استخراج آهن به شرح زیر است:
- حفاری
چندین چاله با دستگاه حفاری و الگوی مشخص ایجاد می‌شود و درون این چاله‌ها ماده منفجره قرار می‌گیرد.
- انفجار
برای خردکردن سنگ‌ها این کار را انجام می‌دهند که توسط ماده‌ای به نام سوخت آمونیوم نیترات یا آنفو انجام می‌شود. محل را از کارکنان و وسایل تخلیه می‌کنند و آنها را در مکان امنی اسکان می‌دهند سپس انفجار انجام می‌شود.
- بارگیری
از تجهیزات خاصی برای این کار استفاده می‌شود که معمولا شاول و کامیون است. شاول که ظرفیت‌های مختلفی دارد مواد خرد شده را از روی زمین جمع می‌کند و درون کامیون می‌ریزد.
- باربری
آخرین مرحله استخراج، باربری مواد است در این مرحله دامپتراک که مشابه کامیون است. مواد را با توجه به نوع آن به محل فرآوری یا دپو منتقل می‌کند. اگر ماده مورد نظر معدنی باشد به محل فرآوری رفته و اگر باطله باشد به محل دپو می‌رود.
استخراج روباز :
هنگامی که کانسار آهن توده‌ای شکل و به سطح زمین نزدیک است از روش‌های روباز به منظور استخراج آهن استفاده می‌شود.
در این روش استخراج آهن ابتدا موادی که بالای کانسار هستند توسط ماده منفجره خرد می‌شوند و سپس به محل دیگری منتقل می‌شوند و بعد از رسیدن به ماده معدنی اصلی عملیات حفاری، انفجار، بارگیری و باربری سنگ‌آهن بر حسب اینکه ماده به دست آمده معدنی یا باطله باشد به سمت محل دپو یا کارخانه فرآوری انجام می‌شود.
استخراج زیرزمینی:
هنگامی که کانسار آهن در قسمت عمیق‌تری از زمین باشد یا استفاده از روش روباز هزینه بالایی داشته باشد استخراج آهن با این روش انجام می‌شود.
در این روش استخراج آهن ابتدا یک شفت یا چاه حفر می‌شود تا به تراز ماده معدنی برسد سپس حفر تونل انجام می‌شود و مراحل حفاری، انفجار، بارگیری و باربری صورت می‌گیرد.
فرآوری سنگ آهن استخراج شده :
در این مرحله مواد با ارزش و بی‌ارزش از هم تفکیک می‌شوند. این فرآیند هم روش‌های مختلفی برای انجام دارد اما روش کلی عبارت است از:
- سرند کردن
- خردایش
- خوراک‌دهی
- آسیاب کردن
- جدایش ثقلی
- جدایش مغناطیسی
سرند کردن :
این کار توسط دستگاه سرند ارتعاشی انجام می‌شود و مرحله بسیار مهمی است. قبل از خردایش سنگ‌ها، قطعات کوچک توسط سرند جدا می‌شوند این کار وزن موادی که در مرحله بعد روی سنگ‌شکن می‌روند را کاهش می‌دهد در نتیجه بهره‌وری بالاتر می‌رود زیرا هرچه قطعات ریز بیشتر باشند انرژی مصرفی افزایش پیدا می‌کند.
خردایش :
هدف خردایش و سپس دپو کردن مواد، بهبود فرآیند فرآوری و کاهش اتلاف وقت در مراحل بعدی است. بعد از سرند، قطعاتی که بزرگتر هستند به بخش سنگ‌شکن انتقال داده می‌شوند که انواع مختلفی دارند. سه نوع مورد استفاده در خردکردن سنگ‌آهن عبارت‌اند از: فکی، ژیراتوری و مخروطی.
خردایش به قدری ادامه پیدا می‌کند تا سنگ‌آهن به ابعاد موردنظر برسد سپس به محل دپو منتقل می‌شود.
خوراک‌دهی :
با انبارکردن مواد معدنی اگر دستگاه سنگ‌شکن نیاز به تعمیر داشته باشد فرآیند فرآوری متوقف نمی‌شود و علاوه‌بر این خوراک‌دهی به آسیاب هم به صورت مداوم انجام می‌شود. در نتیجه ثبات این فرآیند تضمین می‌شود.
آسیاب کردن :
در این مرحله ماده معدنی برای مدت معین درون آسیاب قرار می‌گیرد که مدت به سختی مواد، سرعت آسیاب، اندازه خوراک و اندازه نهایی موردنظر بستگی دارد. مواد خروجی از آسیاب توسط سیکلون یا صفحه لرزان تقسیم‌بندی می‌شوند. به این ترتیب ذرات بزرگ به مراحل قبلی و ذرات کوچک به مرحله بعد انتقال می‌یابند.
جدایش ثقلی:
این فرآیند توسط مارپیچ‌های مخصوص و آب صورت می‌گیرد و در طی آن ذرات سنگین و سبک آهن توسط نیروی گریز از مرکز از هم جدا می‌شوند. مخزنی در انتهای مارپیچ وجود دارد که مواد معدنی را در خود جمع می‌کند و همچنین مواد سبک را از فرآیند خارج می‌کند. به ماده جمع شده در مخزن کنستانتره می‌گویند این مرحله بسته به اینکه چه میزان جدایش نیاز است تکرار می‌شود.
جدایش مغناطیسی:
برای افزایش عیار سنگ‌آهن مواد جمع‌شده در مرحله قبل مستقیم وارد جدایش مغناطیسی می‌شوند چون کنستانتره به دست آمده از جدایش ثقلی از مقدار کمی سنگ آهن تشکیل شده است.
طبلک‌های مغناطیسی موجود در این فرآیند مواد مغناطیسی را به خود جذب می‌کنند و همچنین مواد سبک جداشده در مرحله قبل درون کوره پخته می‌شوند تا آهن موجود در آنها جدا شود.
در انتهای فرآیند فرآوری، گندله سنگ آهن حاصل می‌شود که طی مراحلی آن هم تبدیل به آهن اسفنجی می‌شود. گندله‌ها به کارخانه ذوب آهن منتقل می‌شوند تا آهن خالص تولید شود.
معادن استخراج آهن :
2٪ از کل منابع آهن جهان در اختیار ایران است که در نقاط مختلفی شناسایی شده‌اند. معدن چغارت بافق یزد مهمترین معدن سنگ‌آهن در ایران به شمار می‌رود و یک سوم ذخایر سنگ‌آهن در کل کشور را داراست که کارخانه ذوب‌آهن اصفهان را هنگام تاسیس تغذیه می‌کرد.
معدن سنگ‌آهن چادرملو بزرگترین تولید‌کننده کنستانتره سنگ‌آهن است که در کویر مرکزی واقع شده است. موجودی ذخایر این معدن 320 تن است که انتظار می‌رود تا 10سال آینده به پایان برسد.
معدن سنگ‌آهن گل و گهر سیرجان بزرگترین معدن شناخته شده سنگ‌ٱهن خاورمیانه است که 1میلیارد تن ذخیره احتمالی و 219 میلیون تن ذخیره قطعی دارد. این معدن تولیداتی به صورت گندله، کنستانتره و سنگ دانه‌بندی شده دارد.
معدن سنگ‌آهن سنگان در نزدیکی مشهد است که 600 سال پیش با عنوان معادن سنگ‌آهن خواف معرفی شد. میزان ذخیره این معدن 2.1 میلیارد تن برآورد شده است.
آهن و روش استخراج آن:
آهن یکی از پرکاربردترین فلزات در جهان است که دنیای پیرامون ما را به شکل امروزی درآورده است. روش استخراج آهن شامل مراحل گوناگونی است که به آنها اشاره شد اما قبل از استخراج باید اکتشاف به درستی صورت گیرد تا اطمینان حاصل شود که استخراج معدن مذکور صرفه اقتصادی دارد یا خیر. بعد از استخراج نیز فرآوری و ذوب آهن انجام می‌شود تا آهن خالص به دست آید..
مرجع آهن ...
برچسب : نویسنده : آتوسا iron-reference بازدید : 77