يعد معدن الحديد هو المعدن الأكثر استخدامًا في العالم، حيث يمثل 95% من جميع المعادن المستخدمة كل عام. خام الحديد هو الصخر والمعادن التي يمكن صهر الحديد منها اقتصاديا.
خام الحديد أمر حيوي لصناعات الحديد والصلب. يتم استخراج كل خام الحديد تقريبًا (98٪) لإنتاج الحديد والصلب الذي نستخدمه - بدءًا من مشابك الورق والأثاث والسيارات وحتى العوارض الفولاذية في المباني.
ما هو خام الحديد？
خام الحديد هو معدن ينتج الحديد المعدني (Fe) عند تسخينه باستخدام مادة مختزلة. تختلف ألوان معادن الحديد وتنتج عن التركيز العالي لأكاسيد الحديد.
وتوجد أهم رواسب الحديد في الصخور الرسوبية. هناك أكثر من 300 نوع من خام الحديد، ولكن يتم استخدام 20 نوعًا فقط، بشكل رئيسي في أربعة أنواع : الماجنتيت (Fe 3 O 4 )، الهيماتيت (Fe 2 O 3 )، الليمونيت (2Fe 2 O 3 · 3 H 2 O)، والسدريت ( FeCO3 ).
يعتبر الهيماتيت أهم خام الحديد بسبب تركيز الحديد عالي الجودة وموارده الوفيرة.
يعتبر المغنتيت أفضل خام الحديد بسبب محتواه العالي من الحديد.
يعتبر خام الحديد الذي يحتوي على أكثر من 60% من الهيماتيت أو المغنتيت خام حديد عالي الجودة، والمعروف أيضًا باسم خام الشحن المباشر (DSO). وهذا يعني أنه يمكن تغذيته مباشرة في أفران صهر الحديد.
4 أنواع من خام الحديد
1. المغنتيت - خام الحديد عالي الجودة
المغنتيت، ويسمى أيضًا حجر المغناطيس. وهو مغناطيس طبيعي، ومن هنا جاء اسمه، مما يمنحه خاصية مميزة.
المغنتيت هو أفضل خام الحديد. يحتوي على أعلى محتوى من الحديد (يصل إلى 72.4%) وأقوى قوة مغناطيسية. ويمكن فصله عن الشوائب، وإنتاج تركيز عالي الجودة (أكثر من 70%) مع عدد قليل جدًا من الشوائب.
- صيغة المغنتيت: Fe 3 O 4
- محتوى حديد المغنتيت: يصل إلى 72.4%
- لون المغنتيت: أسود
- صلابة المغنتيت: 5.5-6.5
- بريق المغنتيت: معدني
- الميزات: أفضل خام الحديد، أقوى خام مغناطيسي
معدن الماجنتيت هو خام الحديد المغناطيسي الأكثر شيوعًا:
- الهيماتيت الوهمي والهيماتيت شبه الاصطناعي: يتأكسد المغنتيت إلى الهيماتيت، لكنه يحتفظ بالشكل البلوري للمغنتيت.
- مغنتيت التيتانيوم: مغنتيت يحتوي على أكسيد التيتانيوم (TiO 2 ).
- ماغنيتيت الفاناديوم: ماجنيتيت يحتوي على أكاسيد الفاناديوم (V 2 O 5 ).
- مغنيتيت الفاناديوم والتيتانيوم: أكسيد الحديد الأسود يحتوي على أكاسيد التيتانيوم والفاناديوم
- البيروتيت: تكافلي مع البيريت (FeS). وهو ثاني أكثر المعادن المغناطيسية شيوعًا.
المغنتيت غني بالاحتياطيات. أستراليا والبرازيل ومينيسوتا وميشيغان في أمريكا وشرق كندا وشمال السويد هي أكبر المنتجين.
أعظم استخدام للمغنتيت هو خام الحديد عالي الجودة لصناعة الصلب. ويمكن أيضًا تطبيقه في الدهانات والسيراميك والجسيمات المغناطيسية الدقيقة والنانوية لمختلف التقنيات.
2. الهيماتيت - خام الحديد الرئيسي
الهيماتيت ، ومكتوب أيضًا الهيماتيت، اسمه مشتق من الكلمة اليونانية التي تعني "دم"، في إشارة إلى لونه الأحمر.
الهيماتيت هو الخام الرئيسي للحديد (Fe) وأهم خام الحديد من حيث الكمية المستخدمة ، إلا أن محتواه من الحديد أقل قليلاً من محتوى الماجنتيت.
- صيغة الهيماتيت: Fe 2 O 3
- محتوى الحديد في الهيماتيت: أقل قليلاً من المغنتيت (يصل إلى 70%)
- لون الهيماتيت: أحمر، رمادي فاتح، أسود
- بلورة الهيماتيت: نظام ثلاثي
- صلابة الهيماتيت : 5.5-6.5
- الميزة: خام الحديد الأكثر أهمية
الهيماتيت هو النوع الرئيسي من خام الحديد المستخرج في أستراليا. جميع صادرات أستراليا من خام الحديد تقريبًا عبارة عن الهيماتيت عالي الجودة (DSO)، ويتم استخراج الجزء الأكبر منه من الرواسب في مقاطعة هامرسلي في غرب أستراليا.
البرازيل مصدر رئيسي آخر لخام الحديد الهيماتيت. يتم تشغيل منجم كاراخاس، وهو أكبر منجم للحديد في الوجود، بواسطة شركة فالي.
الأنواع الرئيسية لخام الحديد في الهند هي الهيماتيت والمغنتيت. يتم توزيع الهيماتيت بشكل رئيسي في بيهار وجهارخاند وأوديشا وماديا براديش وغيرها.
للهيماتيت استخدامات واسعة النطاق، لكن أهميته الاقتصادية ضئيلة جدًا مقارنة بأهمية خام الحديد. وتنتج الأصباغ والمجوهرات وأحجار الشفاء وما إلى ذلك.
3. الليمونيت - خام الحديد الأدنى
يدعى الليمونيت من اليونانية للمرج، من وجوده في المستنقعات.
الليمونيت ليس معدنًا حقيقيًا ولكنه خليط من معادن أكسيد الحديد المائي يتكون معظمها من الجيوثيت. ويحدث كمادة ثانوية، تتشكل من تجوية خامات الحديد الأخرى أو تترسب على شكل مستنقعات وبحيرات ورواسب بحرية ضحلة.
- صيغة الليمونيت: FeO(OH)·n(H 2 O)
- محتوى الحديد: ما يصل إلى 59.8%
- اللون: أصفر (أسمر، بني غامق، أسود رمادي)
- بريق الليمونيت: ترابي
- صلابة الليمونيت: 4-5.5
- الميزات: أكسيد الحديد غير المتبلور والمتغير، محتوى الماء الكبير
يوجد معظم الليمونيت في شكل 2Fe 2 O 3 • 3H 2 O. وفقًا لمحتوى الماء البلوري المختلف، يمكن تقسيم معادن الليمونيت إلى هيماتيت الماء، وهيماتيت الإبرة، والليمونيت، وما شابه.
لقد تم استخدامه كخام حديد منخفض الجودة لآلاف السنين بسبب رواسبه الصغيرة ومحتواه المائي الكبير. ولذلك، يحتاج الليمونيت إلى القولبة قبل الصهر. وهو أيضًا الصباغ الأكثر أهمية والمغرة.
4. السيديريت - كربونات الحديد بدون مغناطيسية
Siderite هو أيضًا اسم نوع من النيزك الحديدي. يأخذ اسمه من الكلمة اليونانية Sideros، والتي تعني "الحديد".
خام الحديد السدريت عبارة عن كربونات حديد صلبة وكثيفة ، لا تحتوي على الكبريت أو الفوسفور، ويتم خلطها مع كربونات مثل المغنيسيوم والمنغنيز والكالسيوم. السيديريت يعادل الكالسيت تقريبًا ولكن مع استبدال الحديد بالكالسيوم.
- صيغة السيديريت: FeCO 3
- محتوى الحديد: ما يصل إلى 48.2%
- لون السيديريت: رمادي، أصفر-بني
- صلابة السيديريت: 3.75-4.25
- بريق السيديريت: زجاجي، حريري، لؤلؤي
- المزايا: غير مغناطيسي، يمكن تحويله بسهولة إلى ليمونيت
يتواجد خام السدريت في الغالب في البيئات الرسوبية والحرارية المائية أو في البغماتيتات النارية (مجموعة متنوعة من الجرانيت التي تتواجد في الأوردة). تشمل المعادن الأخرى المرتبطة بالسدريت الباريت والفلوريت والجالينا والكوارتز والدولوميت والسفاليريت والبيريت وما إلى ذلك.
على الرغم من أن السدريت ليس عاليًا في محتوى الحديد، إلا أن محتوى الحديد في ثاني أكسيد الكربون، بعد التكليس، يزداد بشكل ملحوظ بسبب التحرير، ويصبح الخام مساميًا مع اختزال جيد. باستثناء إنتاج الفولاذ، فإن السدريت هو الصباغ الأرضي الأكثر ديمومة للفنانين.
الإنتاج العالمي وسعر خام الحديد
يتم كل عام إنتاج 2 مليار طن من خام الحديد الخام لصناعة الفولاذ للبنية التحتية ومشاريع البناء الأخرى.
حاليا، 50 دولة تقوم باستخراج خامات الحديد. تهيمن أستراليا والبرازيل والصين على صادرات خام الحديد (63٪ من السوق). وتشمل المنتجين الآخرين الهند وروسيا وأوكرانيا وجنوب أفريقيا.
أكبر منتج لخام الحديد في العالم هي شركة فالي البرازيلية، تليها شركة ريو تينتو الأسترالية وبي إتش بي.
ينمو الاستهلاك العالمي من خام الحديد بنسبة 10٪ سنويًا في المتوسط. ومن بينها، تعد الصين أكبر مستهلك لخام الحديد، وهو ما يترجم إلى أكبر منتج للصلب.
ويبلغ سعر خام الحديد حاليا 118 دولارا. ومع ذلك، أشارت منظمة OCE الأسترالية إلى أن سعر خام الحديد سيبلغ متوسطه حوالي 100 دولار للطن في عام 2023 مع وجود مخاطر على الجانب السلبي.
ومن المتوقع أنه بحلول عام 2028، سينخفض سعر خام الحديد بشكل كبير إلى 63 دولارًا أمريكيًا للطن بسبب بعض التغييرات الهيكلية في الصين.
كيفية الحصول على الحديد من خامات الحديد؟
تعدين خام الحديد هو التعدين السطحي بشكل رئيسي، وفي بعض الأحيان يكون التعدين تحت الأرض مطلوبًا أيضًا.
ولا يتطلب نظام DSO المستخرج سوى عملية سحق وغربلة بسيطة قبل إرساله إلى صناعة الصلب.
ومع ذلك، فإن صخور خام الحديد منخفضة الدرجة (الهيماتيت والمغنتيت بشكل أساسي) تتطلب الطحن والإثراء للحصول على مسحوق خام الحديد عالي الجودة. ومن ثم، يتم إرسال مسحوق الحديد لصنع الفولاذ.
1. سحق خام الحديد
يدخل خام الحديد الخام إلى الكسارة الفكية أو الكسارة الفكية المتنقلة من خلال وحدة التغذية الاهتزازية للتكسير الخشن. ثم يدخل في كسارة مخروطية. الكسارة التصادمية والكسارة الأسطوانية مناسبتان أيضًا للتكسير المتوسط والناعم. يتم غربلة خام الحديد المسحوق جيدًا بواسطة شاشة اهتزازية.
2. طحن جزيئات خام الحديد
تدخل جزيئات خام الحديد من 0 إلى 12 مم إلى مطحنة الكرات للطحن ويتم تصنيفها بواسطة مصنف حلزوني. يتم إرسال مسحوق الحديد المؤهل إلى عملية الإثراء، بينما يتم إرجاع المسحوق غير المؤهل إلى المطحنة الكروية لإعادة طحنه.
3. تنقية وإزالة الشوائب من مسحوق خام الحديد
بما أن مسحوق الحديد لا يحتوي على الحديد اللازم للإنتاج فحسب، بل يحتوي أيضًا على خامات وشوائب معدنية أخرى، فيمكن تنقيته عن طريق تحليل خصائص الخام واستخدام معدات الفصل.
غالبًا ما يستخدم المغنتيت فاصلًا مغناطيسيًا قويًا وآلة تعويم للحصول على تركيز المغنتيت وإزالة الكوارتز. يستخدم الهيماتيت المعقد المزلق الحلزوني، والفاصل المغناطيسي، وآلة التعويم.
مسحوق الحديد بعد إثراءه يلبي الطلب التجاري. في هذا الوقت، قم بتجفيفه بالمجفف للحصول على مسحوق تركيز الحديد عالي الجودة المطلوب للإنتاج.
ويمكن إعادة تدوير مخلفات خام الحديد المتبقية مرة أخرى ومعالجتها إلى مجاميع خرسانية عالية الجودة.
خاتمة
تعتبر صناعة الحديد والصلب العمود الفقري لجميع الصناعات. يعد الهيماتيت والمغنتيت من أفضل خامات الحديد وأكثرها أهمية لصناعة الصلب. مع أكثر من 40 عامًا من الخبرة في معالجة خام الحديد، يمكن أن تساعدك Ftmmachinery في تحقيق أقصى قدر من استخراج الحديد.
