صفر تا صد مواد معدنی
فلز آهن چیست و چه خواصی دارد؟
فلز آهن چیست ؟
آهن با نماد شیمیایی Fe از دیدگاه جرم، بزرگترین عنصر سازنده کرهی زمین است و در گروه هشت از جدول تناوبی عناصر وجود دارد. این فلز اصلیترین عنصر سازندهی هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر متداول در پوسته به حساب میآید.
ذخایر این فلز در صورتی که عیار آنها حداقل ۲۵٪ تا ۳۰٪ باشد دارای ارزش اقتصادی میباشند. فلز آهن دارای سطحی صاف و رنگ نقرهای براق مایل به خاکستری میباشد اما زمانی که با اکسیژن ترکیب میشود به رنگ قرمز یا قهوهای در میآید که به آن زنگ گفته میشود. این فلز در میان دیگر فلزات بیشترین مصرف را به خود اختصاص داده است و به دلیل فراوانی و سهولت در تهیه آن، پایه و اساس بیشتر صنایع کوچک و بزرگ را تشکیل میدهد.
مشخصات شیمیایی آهن
- نماد اتمی آهن: Fe
- عدد اتمی آهن: 26
- فاز آهن در دمای اتاق: جامد
- جرم اتمی آهن: 55.85
- تراکم آهن: 7.874 گرم بر سانتی‌متر مکعب در دمای 20 درجه سانتی‌گراد
- نقطه ذوب‌آهن: 2800 درجه فارنهایت (1536 درجه سانتی‌گراد)
خواص آهن
- دارای قابلیت چکش‌خواری (قابلیت چکش خواری برای تبدیل شدن به ورق های نازک را دارد)
- دارای قابلیت داکتیل (قابلیت تبدیل شدن به سیم های نازک را دارد)
- دارای قابلیت مغناطیس شوندگی (طور طبیعی مغناطیسی می شود)
- دارای استحکام کششی بسیار بالایی (عنی بدون اینکه پاره شود، می تواند تحت کشش قرار گیرد)
- دارای قابلیت کارپذیری (قابلیت خم شدن، نوردشدن، برشکاری، شکل پذیری را دارد)
ویژگی های آهن
- به فراوانی یافت می شود
- هزینه استخراج کم نسبت به سایر فلزات
- کاربرد وسیع در ساخت آلیاژها
- زنگ زدن سریع در حضور رطوبت
- محکم، سخت، پردوام و مقاوم است
- قیمت مناسب نسبت به سایر فلزات
- بر اثر حرارت شعله سریع زنگ می زند
- بازیافت راحت و آسان فلز آهن
- قابلیت تبدیل شدن به آلیاژهای دیگر مانند فولاد و چدن
- رسانای الکتریسیته است
بزرگترین منابع آهن در جهان
- کشور چین
- کشور برزیل
- کشور کانادا
- کشور استرالیا
- کشور هندستان
بزرگترین تولیدکنندگان آهن در جهان
- کشور چین
- کشور ژاپن
- کشور آمریکا
- کشور روسیه
- کشور آلمان
آهن چگونه کشف شد؟
گفته می شود در ابتدا بشر، آهن را از شهاب سنگ استخراج می نموده است که این امر بسیار محدود بوده و به سختی انجام می شده است، به همین دلیل با کشف معادن آهن، برای استخراج آن از معادن استفاده می کردند که عملیات استخراج با ایجاد حرارت بسیار بالا همراه بوده است. البته فلز استخراج شده از این روش درصد خلوص پایینی داشت که همین مورد عاملی شد تا رفته رفته کوره های مذاب با تکنولوژی امروزی به این صنعت وارد شوند و فلز با خلوص بالای امروزی تولید گردد.
روشهای استخراج آهن
استخراج روباز (سطحی) و استخراج زیر زمینی، دو روش اصلی استخراج آهن میباشند. که انتخاب هرکدام از این روشها، به فاکتورهای مختلفی از جمله عمق سنگآهن، شکل آهن و مسائل اقتصادی بستگی دارد اما به طور کلی میتوان گفت که اکثر معادن آهن دنیا با استفاده از روشهای روباز استخراج میشوند.
روشهای تولید آهن خام
بصورت کلی آهن خام به دو روش تولید میشود:
- روش کوره بلند
اکثر فولاد جهان به روش کوره بلند تولید میشود. در این روش مجموعه سنگ آهن، آهک و کک به صورت لایه لایه وارد کوره میشوند و در دمای ۳۰۰ درجه سانتی گراد، کک با دمش هوا و اکسیژن میسوزد که این کار باعث میشود تا گرمای لازم جهت ذوب سنگ آهن و احیای آهن تأمین شود. زمانی که درجه حرارت افزایش پیدا میکند منواکسید کربن آزاد میشود و در نهایت فرآیند پایان میپذیرد.
- روش قوس الکتریکی
این روش به نسبت روش کوره بلند جدیدتر میباشد و قدمت چندانی ندارد. در روش قوس الکتریکی از آهن اسفنجی و قراضه فولاد استفاده میشود که در این فرآیند، آهن اسفنجی به روش احیای مستقیم تولید میشود. آهن اسفنجی با ۷.۱٪ کربن و عیار بالای ۹۲٪ آهن، ساختار متخلخل دارد. در روش قوس الکتریکی، آهن اسفنجی به همراه آهک و کک وارد کوره قوس شده و پس از حذف ناخالصیها، به عنوان ماده اولیه برای تولید شمش فولاد به واحد ریختهگری ارسال میشود.
*در واقع کک یک ماده جامد متخلخل است که در روش تولید با کوره بلند از آن استفاده میشود. این ماده میتواند کربن مورد نیاز برای احیای اکسیدآهن را فراهم کند و در هنگام سوخت به هم نمیچسبد.
کاربردهای فلز آهن
- ساخت انواع ماشینهای سبک و سنگین
- ساخت کشتیها
- ساخت راه آهن
- ساخت پلها و سدها
- ساختمان سازی
- تهیه ادوات جنگی
- ساخت لوازم خانگی
- و . . .
مزایا و معایب فلز آهن
+ قابلیت چکش کاری
+ قابلیت ریخته گری به اشکال مختلف
ـ عدم مقاومت در برابر هوا زدگی
ـ عدم مقاومت در برابر زنگ زدگی
منابع آهن در ایران
بزرگ ترین منابع آهن در ایران عبارتنداز:
- معدن سنگان در استان خراسان رضوی
- معادن گل گهر در استان کرمان
- معدن چادرملو و چغارت در استان یزد
پیشنهاد می‌کنیم مطالب زیر را مطالعه نمایید: