يلعب خام الحديد ، المصدر الرئيسي للحديد المعدني (Fe) ، دورا محوريا في مختلف الصناعات ، لا سيما في إنتاج الحديد والصلب. مشتق من الصخور والمعادن ، خام الحديد ضروري لتصنيع مجموعة واسعة من الأشياء ، بدءا من العناصر اليومية مثل مشابك الورق والأثاث إلى المكونات الهيكلية مثل العوارض الفولاذية في المباني.
يتميز خام الحديد بألوانه المميزة ، والتي تسببها في الغالب تركيزات عالية من أكاسيد الحديد. من بين عدد كبير من أنواع خام الحديد ، توجد أهم الرواسب داخل الصخور الرسوبية. على الرغم من وجود أكثر من 300 نوع مختلف من خام الحديد ، إلا أنه يتم استخدام حوالي 20 نوعا فقط ، مع الأنواع الرئيسية هي المغنتيت (Fe3O4) والهيماتيت (Fe2O3) والليمونيت (2Fe2O3 · 3H2O) و siderite (FeCO3). يحمل الهيماتيت أهمية خاصة بسبب تركيزه العالي من الحديد وتوافره بكثرة.
يبرز المغنتيت باعتباره الصنف الأول من خام الحديد نظرا لجودته الفائقة. يشتهر المغنتيت بأعلى محتوى من الحديد يصل إلى 72.4٪ ، كما يتميز بأقوى الخصائص المغناطيسية. تتيح طبيعته المغناطيسية الفصل الفعال عن مواد الشوائب ، مما ينتج عنه تركيز عالي الجودة مع الحد الأدنى من الشوائب. يتميز المغنتيت ، الذي يتم تمثيله بشكل صيغي باسم Fe3O4 ، بلونه الأسود المميز ، وبريقه المعدني ، وصلابة تتراوح بين 5.5-6.5.
توجد أشكال مختلفة من المغنتيت ، بما في ذلك الهيماتيت الخيالي والهيماتيت شبه الاصطناعي ، ومغنتيت التيتانيوم ، ومغنتيت الفاناديوم ، ومغنتيت الفاناديوم والتيتانيوم. بالإضافة إلى ذلك ، يعمل البيروتيت ، الذي غالبا ما يكون تكافليا مع البايرايت (FeS) ، كمعدن مغناطيسي سائد آخر. مع احتياطيات وفيرة ، يظل المغنتيت حجر الزاوية في استخراج خام الحديد ومعالجته. إليك نسخة معاد كتابتها:
من بين أكبر منتجي خام الحديد أستراليا والبرازيل والولايات المتحدة (خاصة مينيسوتا وميشيغان) وشرق كندا وشمال السويد. يعمل المغنتيت في المقام الأول كخام حديد عالي الجودة لتصنيع الصلب ، ولكنه يجد أيضا تطبيقات في الدهانات والسيراميك والجسيمات الدقيقة والنانوية المغناطيسية لمختلف التقنيات.
الهيماتيت - خام الحديد الأولي:
الهيماتيت ، المشتق من الكلمة اليونانية التي تعني "الدم" بسبب لونه الأحمر ، يقف كخام الحديد الأساسي. في حين أن محتواه من الحديد يتتبع قليلا محتوى المغنتيت ، إلا أنه يظل حاسما في إنتاج الحديد. تم العثور على الهيماتيت ، مع الصيغة Fe2O3 ، بألوان مختلفة بما في ذلك الأحمر والرمادي الفاتح والأسود ، ويمتلك بنية بلورية مثلثية مع صلابة تتراوح من 5.5 إلى 6.5.
أستراليا والبرازيل منتجان مهمان لخام الحديد الهيماتيت. أستراليا ، على سبيل المثال ، تصدر في الغالب الهيماتيت عالي الجودة (DSO) من الرواسب في مقاطعة هامرسلي في غرب أستراليا. يعد منجم كاراخاس البرازيلي ، الذي تديره شركة Vale ، أحد أكبر مناجم الحديد في العالم.
في الهند ، ينتشر خام الحديد الهيماتيت في مناطق مثل بيهار وجهارخاند وأوديشا وماديا براديش. على الرغم من استخدامه على نطاق واسع في الأصباغ والمجوهرات وأحجار الشفاء ، إلا أن أهميته الاقتصادية تتضاءل مقارنة بأهميته في إنتاج الحديد.
الليمونيت - خام الحديد منخفض الجودة:
الليمونيت ، الذي سمي من اليونانية ل "المرج" ، ليس معدنا حقيقيا ولكنه خليط من معادن أكسيد الحديد المائية ، في المقام الأول goethite. يحدث كمادة ثانوية ، ويتشكل من خلال تجوية خامات الحديد الأخرى أو ترسب في المستنقعات والبحيرات والرواسب البحرية الضحلة. يعرض الليمونيت ، مع الصيغة FeO (OH) · n (H2O) ، ألوانا تتراوح من الأصفر إلى الأسمر والبني الداكن والرمادي الأسود ، مع بريق ترابي وصلابة بين 4 و 5.5.
الليمونيت ، بمحتواه المائي الكبير ، موجود بشكل أساسي ك 2Fe2O3 • 3H2O. يستخدم الليمونيت كخام حديد منخفض الجودة لآلاف السنين بسبب محتواه المائي الوفير ، ويتطلب قولبة قبل الصهر. بالإضافة إلى ذلك ، فهو بمثابة صبغة كبيرة في المغرة والأومبر.
Siderite - كربونات الحديد بدون مغناطيسية:
Siderite ، وهو أيضا اسم نوع من النيازك الحديدية ، ينشأ من الكلمة اليونانية التي تعني "الحديد". يظهر على شكل كربونات حديد صلبة وكثيفة ، خالية من الكبريت أو الفوسفور ، وغالبا ما يتم خلطها مع كربونات مثل المغنيسيوم والمنغنيز والكالسيوم. مع الصيغة FeCO3 ، يعرض siderite ألوانا تتراوح من الرمادي إلى الأصفر والبني ، ويتميز بريق زجاجي أو حريري أو لؤلؤي وصلابة بين 3.75 و 4.25.
يحدث بشكل رئيسي في البيئات الرسوبية والحرارية المائية أو البيغماتيت الناري ، يفتقر siderite إلى المغناطيسية ويتحول بسهولة إلى الليمونيت. تشمل المعادن المصاحبة الباريت والفلوريت والجالينا والكوارتز والدولوميت والسفاليريت والبيريت.
يخضع Siderite ، على الرغم من محتواه المنخفض نسبيا من الحديد ، لتحسن كبير في محتوى الحديد بعد التكليس بسبب التحرير ، مما يؤدي إلى خام مسامي مع قابلية ممتازة للاختزال. والجدير بالذكر أن siderite بمثابة صبغة أرضية متينة للفنانين ، حيث يوفر تلوينا طويل الأمد في الأعمال الفنية.
على المستوى العالمي ، يتم إنتاج ما يقرب من 2 مليار طن من خامات الحديد الخام سنويا لتغذية إنتاج الصلب للبنية التحتية ومساعي البناء. تمتد عمليات تعدين خام الحديد عبر 50 دولة ، حيث تسيطر أستراليا والبرازيل والصين مجتمعة على 63٪ من حصة السوق. ومن بين المنتجين الرئيسيين لخام الحديد شركة Vale البرازيلية ، تليها Rio Tinto و BHP الأسترالية. والجدير بالذكر أن الصين تقف كأكبر مستهلك ومنتج للصلب على مستوى العالم.
في الوقت الحالي ، يبلغ سعر خام الحديد 118 دولارا للطن ، على الرغم من أن التوقعات من OCE الأسترالية تتوقع انخفاضا إلى حوالي 100 دولار للطن في عام 2023 ، مع وجود مخاطر محتملة على الجانب السلبي. بحلول عام 2028 ، من المتوقع أن تؤدي التغييرات الهيكلية في الصين إلى انخفاض كبير في سعر خام الحديد إلى 63 دولارا أمريكيا للطن.
ينطوي استخراج الحديد من خامات الحديد في المقام الأول على التعدين السطحي ، ويتم استكماله أحيانا بالتعدين تحت الأرض. يخضع خام الشحن المباشر (DSO) عادة لعمليات تكسير وغربلة مباشرة قبل استخدامه في صناعة الصلب. ومع ذلك ، فإن خام الحديد منخفض الدرجة ، في الغالب الهيماتيت والمغنتيت ، يتطلب الطحن والإثراء لإنتاج مسحوق خام الحديد عالي الجودة لإنتاج الصلب.
يتبع مصنع معالجة خام الحديد النموذجي الخطوات التالية:
1. ** التكسير: ** يتم سحق خام الحديد الخام في البداية في كسارة فكية أو كسارة فكية متحركة ، يليه مزيد من التكسير في الكسارات المخروطية أو الكسارات الصدمية أو الكسارات الدوارة. ثم يتم فحص الخام المسحوق بدقة باستخدام شاشات اهتزازية.
2. ** الطحن: ** تتعرض جزيئات خام الحديد بحجم 0-12 مم للطحن في المطاحن الكروية وتصنف باستخدام مصنفات حلزونية. يخضع مسحوق الحديد المؤهل للإثراء ، بينما يتم إعادة تدوير المسحوق غير المؤهل لإعادة الطحن.
3. ** تنقية وإزالة الشوائب: ** يخضع مسحوق خام الحديد للتنقية لإزالة الشوائب وخامات المعادن الأخرى. غالبا ما يتضمن إثراء المغنتيت فواصل مغناطيسية قوية وآلات تعويم للحصول على تركيز المغنتيت وإزالة الكوارتز ، بينما يستخدم الهيماتيت المعقد المزالق الحلزونية والفواصل المغناطيسية وآلات التعويم.
يتم تجفيف مسحوق الحديد الناتج ، الذي يلبي المتطلبات التجارية ، للحصول على مسحوق تركيز الحديد عالي الجودة الضروري للإنتاج. يمكن إعادة تدوير مخلفات خام الحديد المتبقية ومعالجتها إلى ركام خرساني عالي الجودة ، مما يعزز الاستخدام المستدام للموارد.
في الختام ، تعمل صناعة الحديد والصلب كعمود فقري للتصنيع العالمي ، حيث يعتبر الهيماتيت والمغنتيت حاسمين لصناعة الصلب. مع خبرة واسعة في معالجة خام الحديد تمتد لأكثر من أربعة عقود ، تقف Ftmmachinery على استعداد للمساعدة في زيادة كفاءة استخراج الحديد.