سنگ آهن
عنصر آهن چهارمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین و جز اصلی هسته زمین است. از آنجاییکه این عنصر به آسانی با عناصر دیگر ترکیب می شود، مینرال های گوناگونی از آهن مشاهده می شود. بنابریان آهن به ندرت به شکل آهن خالص در طبیعت یافت می شود.
اصطلاح سنگ آهن به کانی آهنی اشاره دارد که با تکنولوژی مدرن بتوان از آن آهن استخراج کرد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد. سنگ آهن از یک یا چند ماده معدنی حاوی آهن و گانگ تشکیل شده است که برخی ناخالصی ها نیز به آن منتقل می شوند. گانگ همچنین از یک یا چند ماده (ترکیبات) معدنی تشکیل شده است.
انواع و مشخصات سنگ آهن
تعداد زیادی کانی آهن در طبیعت وجود دارد. بیش از ۳۰۰ نوع سنگ آهن شناخته شده است. اما در این مرحله فقط ۲۰ نوع ماده اولیه سنگ آهن مورد استفاده قرار می گیرد که مهمترین آنها مگنتیت است. مگنتیت، هماتیت، لیمونیت و سایدریت چهار نوع سنگ آهن هستند که در ادامه درباره آنها توضیح خواهیم داد.
مگنتیت (Fe۳O۴)
فرمول شیمیایی کانی اصلی مگنتیت Fe۳O۴ است. محتوای آهن آن به شکل تئوری ۷۲.۴٪ است. رنگ ظاهری آن معمولاً مثل کربن سیاه یا کمی آبی تیره همراه با درخشش فلزی، رگه هایی است. معمولاً به کانی سبز معروف است. بارزترین ویژگی این سنگ معدن خاصیت مغناطیسی آن است که منشأ نام آن نیز هست. مگنتیت به طور کلی بسیار سخت، از نظر ساختار متراکم است.
سختی مگنتیت بین ۵.۵ تا ۶.۵ و وزن مخصوص آن بین ۴.۶ و ۵.۲ است. این سنگ معدن به طور گسترده در طبیعت توزیع شده و دارای ذخایر فراوانی است. با این حال، مگنتیت خالص در سطح پوسته زمین بسیار نادر است، زیرا مگنتیت اکسیدی با ظرفیت نه چندان بالاست، بنابراین اکسیژن یا آب باید به اکسید شدن ادامه دهند.
اکسیداسیون باعث می شود که مقداری از مگنتیت به هماتیت اکسید شود، اما همچنان فرم بلوری مگنتیت را حفظ می کند، که ما آن را هماتیت کاذب و هماتیت نیمه مصنوعی می نامیم.
بعلاوه، برخی از مگنتیت ها حاوی اکسیدهای تیتانیوم و وانادیوم نیز هستند که آنها را مگنتیت تیتانیوم، مگنتیت وانادیوم یا مگنتیت وانادیوم تیتانیوم می نامیم. همچنین همراه با پیریت (FeS) پیروفتیت نامیده می شود.
هماتیت
هماتیت به اکسید آهن اشاره دارد که فاقد آب کریستالی است و فرمول شیمیایی آن Fe۲O۳ است. مقدار آهن تئوری آن ۷۰٪ است. شکل ظاهری آن از قرمز تا خاکستری روشن، گاهی سیاه و نوارهای به رنگ قرمز تیره است.
معمولاً به “کانی قرمز” شناخته می شود. ساختار کریستالی هماتیت متفاوت است، از پودر بسیار متراکم گرفته تا بسیار سست و بسیار نرم، بنابراین سختی آن یکسان نیست، سختی اولی بین ۵.۵ و ۶.۵ ،و سختی دومی بسیار کم است. به طور کلی بازیابی آن آسانتر از مگنتیت است.
وزن مخصوص بین ۴.۸ تا ۵.۳ است. هماتیت در طبیعت فراوان است، اما هماتیت خالص کم و غالباً با مگنتیت و لیمونیت همراه است.
لیمونیت
لیمونیت یک اکسید آهن است که حاوی آب کریستالی است و فرمول شیمیایی آنرا می توان با mFe۲O۳.nH۲O بیان کرد. در واقع از مخلوطی از گوتیت (Fe۲O۳.H۲O)، سنگ آهن سوزنی (۲Fe۲O۳.H۲O )، هیدروکسید آهن و گل است.
بیشتر لیمونیت ها در طبیعت به شکل ۲Fe۲O۳.۳H۲O وجود دارند. با توجه به محتوای مختلف آب کریستالی، لیمونیت را می توان به هماتیت آب، هماتیت سوزنی، لیمونیت و موارد مشابه تقسیم کرد. لیمونیت از سایر سنگ آهن خیس شده است، بنابراین ساختار آن نسبتاً نرم، وزن مخصوص کمی و مقدار زیادی آب دارد.
لیمونیت به دلیل میزان متفاوت آب، از برنزه تا قهوه ای تیره یا خاکستری و سیاه رنگ های مختلفی نشان می دهد. خط آن قهوه ای مایل به زرد است. آب کریستالی لیمونیت هنگام خشک شدن به راحتی از بین می رود. لیمونیت منافذ زیادی دارد و به راحتی احیا می شود. اما به دلیل سختی کمی ساختار لیمونیت (۱ الی ۴) و مقدار زیاد پودر، به طور کلی لازم است قبل از اینکه مناسب برای ذوب کوره بلند باشد ، آگلومراسیون انجام شود.
سیدریت
سیدریت کربنات آهن با فرمول شیمیایی (FeCO۳)، مقدار آهن تئوری ۴۸.۲٪، مقدار FeO 62.1٪ و CO۲ ۳۷.۹٪ است. سیدریت رایج در طبیعت سخت و متراکم است، ظاهر آن به رنگ خاکستری و زرد-قهوه ای است، وزن مخصوص آن ۳.۸ ، سختی آن بین ۳.۵ تا ۴ و غیر مغناطیسی است. سیدریت تحت تاثیر اکسیژن و آب به راحتی در لیمونیت آب می شود. سیدریت اغلب با کربناتی مانند منیزیم، منگنز و کلسیم مخلوط می شود.
سیدریت به طور کلی مقدار آهن آن زیاد نیست (۳۰-۴۰٪)، اما پس از کلسیناسیون، مقدار آهن به دلیل آزاد سازی CO۲ به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، و سنگ معدن متخلخل می شود و سنگ معدنی با درجه احیای خوب حاصل می شود.
دیدگاهتان را بنویسید