شاخه متالورژی آهنی - صنعت سنگ آهن - به استخراج و فرآوری سنگ آهن می پردازد تا این ماده معدنی سپس به آهن و فولاد تبدیل شود. از آنجایی که آهن یک عنصر نسبتاً رایج است، فقط از آن سنگ هایی به دست می آید که در آنها مقدار بیشتری وجود دارد.
ظاهراً به این دلیل که سنگ آهن شباهت کمی به فلز دارد، بشر آخرین بار استخراج و فرآوری این ساختار معدنی را آموخت. اکنون، بدون آهن، تصور دنیای مدرن دشوار شده است: حمل و نقل، صنعت ساختمان، کشاورزی و بسیاری از مناطق دیگر بدون فلز نمی توانند کار کنند. چگونه و به چه چیزی سنگ آهن در فرآیند فرآیندهای شیمیایی ساده تبدیل می شود بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.
انواع سنگ آهن.
سنگ آهن از نظر میزان آهن موجود در آن متفاوت است. ثروتمند است که در آن بیش از 57٪ است و فقیر - از 26٪. سنگ معدن ضعیف تنها پس از غنی سازی در صنعت استفاده می شود.
بر اساس منشاء، سنگ معدن به دو دسته تقسیم می شود:
- ماگماتوژن - سنگ معدنی است که در اثر دماهای بالا ایجاد می شود.
- اگزوژن - رسوب در حوضه های دریایی.
- دگرگونی - در نتیجه فشار بالا ایجاد می شود.
سنگ آهن نیز به دو دسته تقسیم می شود:
- سنگ آهن قرمز که رایج ترین و در عین حال غنی ترین سنگ آهن است.
- سنگ آهن قهوه ای؛
- مغناطیسی؛
- سنگ آهن اسپار;
- تیتانومغناطیس؛
- کوارتزیت آهنی
مراحل تولید متالورژی.
پاسخ به سوال اصلی مقاله "سنگ آهن: چه چیزی از آن ساخته شده است" بسیار ساده است: فولاد، چدن، چدن فولادی و آهن از سنگ آهن استخراج می شود.
در همان زمان، تولید متالورژی با استخراج اجزای اصلی برای تولید فلزات آغاز می شود: زغال سنگ، سنگ آهن، و شار. سپس در کارخانه های استخراج و فرآوری، سنگ آهن استخراج شده غنی شده و از شر سنگ های زائد خلاص می شود. زغال سنگ کک در کارخانه های مخصوص تهیه می شود. در کوره های بلند، سنگ معدن به آهن خام تبدیل می شود و سپس از آن فولاد تولید می شود. و فولاد نیز به نوبه خود به محصول نهایی تبدیل می شود: لوله ها، ورق های فولادی، محصولات نورد و غیره.
تولید فلزات آهنی به طور مشروط به دو مرحله تقسیم می شود که در مرحله اول چدن به دست می آید و در مرحله دوم چدن به فولاد تبدیل می شود.
فرآیند تولید آهن
چدن آلیاژی از کربن و آهن است که شامل منگنز، گوگرد، سیلیکون و فسفر نیز می شود.
آهن خام در کوره های بلند تولید می شود که در آن سنگ آهن از اکسیدهای آهن در دمای بالا احیا می شود، در حالی که سنگ های باطله جدا می شوند. برای کاهش نقطه ذوب سنگ ضایعات از شار استفاده می شود. سنگ معدن، شار و کک به صورت لایه ای در کوره بلند بارگذاری می شوند.
هوای گرم به قسمت پایینی کوره می رسد که از احتراق پشتیبانی می کند. به این ترتیب یک سری فرآیندهای شیمیایی انجام می شود که در نتیجه آن آهن مذاب و سرباره به دست می آید.
چدن به دست آمده انواع مختلفی دارد:
- تبدیل مورد استفاده در تولید فولاد؛
- فروآلیاژ که به عنوان یک افزودنی در تولید فولاد نیز استفاده می شود.
- ریخته گری
تولید فولاد.
تقریباً 90 درصد آهن تولیدی، آهن خام است، یعنی در تولید فولادی که در کوره های اجاق گاز یا برقی به دست می آید، در کنوکتورها استفاده می شود. در همان زمان، روش های جدیدی برای به دست آوردن فولاد ظاهر می شود:
- ذوب پرتو الکترونی، که برای به دست آوردن فلزات با خلوص بالا استفاده می شود.
- جاروبرقی فولادی؛
- ذوب مجدد الکتروسرباره؛
- پالایش فولاد
در فولاد در مقایسه با چدن، سیلیکون، فسفر و گوگرد کمتری وجود دارد، یعنی در هنگام تولید فولاد، باید با کمک ذوب اکسیداتیو تولید شده در کوره‌های اجاق باز، مقدار آنها کاهش یابد.
مارتن کوره ای است که در آن گاز بالای فضای ذوب می سوزد و دمای مورد نیاز را از 1700 تا 1800 درجه سانتی گراد ایجاد می کند. اکسیداسیون با استفاده از فرومنگنز و فروسیلیس و سپس در مرحله نهایی - با استفاده از فروسیلیس و آلومینیوم در ملاقه فولادی انجام می شود.
فولاد با کیفیت بالاتر در کوره های القایی و قوس الکتریکی تولید می شود که در آن ها دما بالاتر است، بنابراین خروجی آن فولاد نسوز است. در مرحله اول تولید فولاد، یک فرآیند اکسید کننده با کمک هوا، اکسیژن و اکسید بار رخ می دهد، در مرحله دوم - فرآیند کاهش، که شامل اکسید زدایی فولاد و حذف گوگرد است.
محصولات متالورژی آهنی.
با جمع بندی موضوع "سنگ آهن: چه چیزی از آن ساخته شده است"، باید چهار محصول اصلی متالورژی آهنی را فهرست کنید:
- آهن خام، که تنها در محتوای کربن بالاتر (بیش از 2٪) با فولاد متفاوت است.
- آهن ریخته گری;
- شمش های فولادی که برای بدست آوردن محصولات نورد مورد استفاده تحت فشار قرار می گیرند، به عنوان مثال، در سازه های بتن مسلح، محصولات نورد شده به لوله و سایر محصولات تبدیل می شوند.
- فروآلیاژهایی که در تولید فولاد استفاده می شوند.
امروزه تصور زندگی بدون فولاد که بسیاری از چیزهای اطراف ما از آن ساخته شده اند دشوار است. اساس این فلز آهن است که از ذوب سنگ معدن بدست می آید. سنگ آهن از نظر منشاء، کیفیت، روش استخراج متفاوت است که امکان استخراج آن را تعیین می کند. همچنین سنگ آهن با ترکیب معدنی، درصد فلزات و ناخالصی‌ها و همچنین سودمندی خود افزودنی‌ها متمایز می‌شود.
آهن به عنوان یک عنصر شیمیایی بخشی از بسیاری از سنگ ها است، با این حال، همه آنها مواد اولیه معدنی محسوب نمی شوند. همه اینها به درصد ترکیب ماده بستگی دارد. به طور خاص، سازندهای آهنی به سازندهای معدنی گفته می شود که حجم فلز مفید، استخراج آن را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می کند.
استخراج چنین مواد خام از 3000 سال پیش آغاز شد، زیرا آهن امکان تولید محصولات بادوام بهتر را در مقایسه با مس و برنز فراهم کرد (نگاه کنید به). و قبلاً در آن زمان ، صنعتگرانی که ذوب آهن داشتند ، انواع سنگ معدن را تشخیص می دادند.
امروزه انواع مواد خام زیر برای ذوب بیشتر فلزات استخراج می شود:
- تیتانیوم-مگنتیت؛
- آپاتیت-مگنتیت;
- مگنتیت؛
- مگنتیت-هماتیت;
- گوتیت-هیدروگوتیت.
سنگ آهن اگر حاوی حداقل 57 درصد آهن باشد، غنی تلقی می شود. اما، تحولات را می توان در 26 درصد مناسب دانست.
آهن در ترکیب سنگ اغلب به صورت اکسید است، مواد افزودنی باقیمانده سیلیس، گوگرد و فسفر است.
تمام انواع سنگ معدن شناخته شده در حال حاضر به سه روش تشکیل شده اند:
- آذرین. چنین سنگ‌هایی در نتیجه قرار گرفتن در معرض دمای بالای ماگما یا فعالیت‌های آتشفشانی باستانی، یعنی ذوب مجدد و اختلاط سنگ‌های دیگر به وجود آمده‌اند. این گونه کانی ها کانی های کریستالی سخت با درصد بالایی از آهن هستند. ذخایر سنگ معدنی با منشاء آذرین معمولاً با مناطق ساختمانی کوهستانی قدیمی که در آن مواد مذاب به سطح نزدیک می شدند، مرتبط هستند.
فرآیند تشکیل سنگ‌های آذرین به این صورت است: مذاب کانی‌های مختلف (ماگما) ماده‌ای بسیار سیال است و هنگامی که در گسل‌ها شکاف ایجاد می‌شود، آنها را پر می‌کند و سرد می‌شود و ساختار کریستالی پیدا می‌کند. به این ترتیب لایه هایی با ماگمای یخ زده در پوسته زمین تشکیل شد.
- دگرگونی. اینگونه است که انواع رسوبی کانی ها تبدیل می شوند. فرآیند به شرح زیر است: هنگام حرکت بخش های جداگانه پوسته زمین، برخی از لایه های آن حاوی عناصر لازم در زیر سنگ های پوشاننده می افتند. در عمق، آنها در معرض دما و فشار بالای لایه های بالایی هستند. در طول میلیون‌ها سال از چنین قرار گرفتن در معرض، واکنش‌های شیمیایی در اینجا رخ می‌دهد که ترکیب ماده منبع، تبلور ماده را تغییر می‌دهد. سپس در روند حرکت بعدی، سنگ ها به سطح نزدیکتر می شوند.
به طور معمول سنگ آهن با این منشا خیلی عمیق نیست و درصد بالایی از ترکیب فلزی مفید دارد. به عنوان مثال، به عنوان یک مثال روشن - سنگ آهن مغناطیسی (تا 73-75٪ آهن).
- رسوبی. "کارگران" اصلی فرآیند تشکیل سنگ معدن آب و باد هستند. از بین بردن لایه‌های سنگ و انتقال آنها به مناطق پست، جایی که به صورت لایه‌ای انباشته می‌شوند. به علاوه، آب، به عنوان یک معرف، می تواند ماده منبع (شستشو) را تغییر دهد. در نتیجه، سنگ آهن قهوه ای تشکیل می شود - سنگ معدنی خرد شده و شل حاوی 30٪ تا 40٪ آهن، با تعداد زیادی ناخالصی های مختلف.
مواد خام به دلیل روش های مختلف شکل گیری اغلب به صورت لایه ای با خاک رس، سنگ آهک و سنگ های آذرین مخلوط می شوند. گاهی اوقات ذخایر با منشاء مختلف را می توان در یک میدان مخلوط کرد. اما اغلب یکی از انواع ذکر شده از نژاد غالب است.
آنها با ایجاد یک تصویر تقریبی از فرآیندهای در حال وقوع در یک منطقه خاص توسط اکتشافات زمین شناسی، مکان های احتمالی با وقوع سنگ آهن را تعیین می کنند. به عنوان مثال، ناهنجاری مغناطیسی کورسک، یا حوضه Krivoy Rog، که در آن، در نتیجه تأثیرات ماگمایی و دگرگونی، انواع سنگ آهن با ارزش از نظر صنعتی شکل گرفت.
استخراج سنگ آهن در مقیاس صنعتی
بشر مدتها پیش شروع به استخراج سنگ معدن کرد، اما اغلب مواد خام با کیفیت پایین با ناخالصی های قابل توجهی از گوگرد (سنگ های رسوبی، به اصطلاح آهن "مرداب") بود. مقیاس توسعه و ذوب به طور مداوم افزایش می یابد. امروزه طبقه بندی کاملی از ذخایر مختلف سنگ معدن آهنی ساخته شده است.
انواع اصلی ذخایر صنعتی
کلیه کانسارها بسته به منشا سنگ به انواعی تقسیم می شوند که به نوبه خود امکان تشخیص مناطق اصلی و فرعی سنگ آهن را فراهم می کند.
انواع اصلی ذخایر تجاری سنگ آهن
اینها شامل سپرده های زیر است:
- ذخایر انواع سنگ آهن (کوارتزیت های آهن دار، سنگ آهن مغناطیسی) که به روش دگرگونی تشکیل شده است که استخراج سنگ های بسیار غنی از آنها را ممکن می سازد. به طور معمول، نهشته ها با قدیمی ترین فرآیندهای تشکیل سنگ های پوسته زمین مرتبط هستند و بر روی سازندهایی به نام سپر قرار دارند.
Crystal Shield یک لنز بزرگ و منحنی است. از سنگ هایی تشکیل شده است که در مرحله تشکیل پوسته زمین در 4.5 میلیارد سال پیش به وجود آمده اند.
شناخته شده ترین ذخایر از این نوع عبارتند از: ناهنجاری مغناطیسی کورسک، حوضه کریووی روگ، دریاچه سوپریور (ایالات متحده آمریکا/کانادا)، استان همرسلی در استرالیا، و منطقه سنگ آهن میناس گرایس در برزیل.
- کانسارهای سنگ های رسوبی مخزنی. این ذخایر در نتیجه ته نشین شدن ترکیبات غنی از آهن که در ترکیب مواد معدنی تخریب شده توسط باد و آب وجود دارد، به وجود آمده اند. نمونه بارز سنگ آهن در چنین ذخایری سنگ آهن قهوه ای است.
معروف ترین و بزرگ ترین ذخایر حوضه لورن در فرانسه و کرچ در شبه جزیره ای به همین نام (روسیه) است.
- رسوبات اسکارن معمولاً سنگ معدنی منشأ آذرین و دگرگونی دارد که لایه‌های آن پس از تشکیل، در زمان تشکیل کوه‌ها جابجا شده‌اند. یعنی سنگ آهن که در لایه‌هایی در عمق قرار گرفته بود، در حین حرکت صفحات لیتوسفر به شکل چین‌خوردگی مچاله شده و به سطح منتقل شد. چنین رسوباتی بیشتر در مناطق چین خورده به شکل لایه ها یا ستون هایی با شکل نامنظم قرار دارند. توسط ماگما تشکیل شده است. نمایندگان چنین ذخایر: Magnitogorsk (اورال، روسیه)، Sarbayskoye (قزاقستان)، چشمه های آهن (ایالات متحده آمریکا) و دیگران.
- ذخایر تیتانومغناطیس سنگ معدن. منشا آنها آذرین است، آنها اغلب در رخنمون های سنگ بستر باستانی - سپرها یافت می شوند. این شامل حوضه ها و ذخایر در نروژ، کانادا، روسیه (Kachkanarskoye، Kusinskoye) است.
ذخایر جزئی عبارتند از: آپاتیت- مگنتیت، مگنو مگنتیت، سیدریت، ذخایر فرومنگنز توسعه یافته در روسیه، اروپا، کوبا و غیره.
ذخایر سنگ آهن در جهان - کشورهای پیشرو
امروزه بر اساس برآوردهای مختلف، کانسارهایی با حجم کل 160 میلیارد تن سنگ معدن اکتشاف شده است که از آنها حدود 80 میلیارد تن فلز به دست می آید.
سازمان زمین شناسی ایالات متحده داده هایی را ارائه می دهد که بر اساس آن روسیه و برزیل حدود 18 درصد از ذخایر سنگ آهن جهان را تشکیل می دهند.
از نظر ذخایر آهن می توان کشورهای پیشرو زیر را تشخیص داد
تصویر ذخایر سنگ معدن جهان به شرح زیر است
بیشتر این کشورها بزرگترین صادرکننده سنگ آهن نیز هستند. به طور کلی حجم مواد اولیه فروخته شده حدود 960 میلیون تن در سال است. بزرگترین واردکنندگان ژاپن، چین، آلمان، کره جنوبی، تایوان، فرانسه هستند.
به طور معمول، شرکت های خصوصی به استخراج و فروش مواد خام مشغول هستند. به عنوان مثال، بزرگترین شرکت های متالین وست و یوروهولدینگ در کشورمان که در مجموع حدود 100 میلیون تن فرآورده سنگ آهن تولید می کنند.
بر اساس همان سازمان زمین شناسی ایالات متحده، حجم استخراج و تولید به طور مداوم در حال رشد است، حدود 2.5-3 میلیارد تن سنگ معدن در سال استخراج می شود که ارزش آن را در بازار جهانی کاهش می دهد.
نشانه گذاری برای 1 تن امروز حدود 40 دلار است. رکورد قیمت در سال 2007 ثابت شد - 180 دلار در هر تن.
سنگ آهن چگونه استخراج می شود؟
درزهای سنگ آهن در اعماق مختلف قرار دارند که روش استخراج آن از روده را تعیین می کند.
راه شغلیمتداول ترین روش استخراج زمانی استفاده می شود که نهشته ها در عمق حدود 200-300 متری یافت شوند. توسعه از طریق استفاده از بیل مکانیکی قدرتمند و کارخانه های سنگ شکن صورت می گیرد. پس از آن، برای حمل و نقل به کارخانه های فرآوری بارگیری می شود.
روش معدنروش گودال برای لایه های عمیق تر (600-900 متر) استفاده می شود. در ابتدا، محل معدن سوراخ می شود، که از آن رانش در امتداد درزها ایجاد می شود. از جایی که سنگ خرد شده با کمک نوار نقاله "به کوه" تغذیه می شود. سنگ معدن از معادن نیز به کارخانه های فرآوری فرستاده می شود.
معدن هیدرولیک پایین چاه.اول از همه، برای تولید هیدرولیک پایین چاه، یک چاه به سازند سنگ حفر می شود. پس از آن، لوله ها به هدف وارد می شوند، سنگ معدن با فشار قوی آب با استخراج بیشتر خرد می شود. اما این روش امروزه بازده بسیار پایینی دارد و به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. مثلاً 3 درصد مواد اولیه از این طریق استخراج می شود و 70 درصد از معادن.
پس از استخراج، مواد سنگ آهن باید پردازش شود تا مواد اولیه اصلی برای ذوب فلز به دست آید.
از آنجایی که در ترکیب کانه ها ناخالصی های زیادی وجود دارد، علاوه بر آهن لازم، برای به دست آوردن حداکثر بازده مفید، باید با تهیه ماده (کنسانتره) برای ذوب، سنگ را تمیز کرد. کل فرآیند در کارخانه های معدن و فرآوری انجام می شود. برای انواع سنگ معدن، روش ها و روش های خاص خود برای تصفیه و حذف ناخالصی های غیر ضروری استفاده می شود.
به عنوان مثال، زنجیره تکنولوژیکی غنی سازی سنگ آهن مغناطیسی به شرح زیر است:
- در ابتدا، سنگ معدن در کارخانه های سنگ شکن (مثلاً سنگ شکن های فکی) مرحله خردایش را طی می کند و توسط یک نوار نقاله به ایستگاه های جداسازی تغذیه می شود.
- با استفاده از جداکننده های الکترومغناطیسی، قطعات سنگ آهن مغناطیسی از سنگ های باطله جدا می شوند.
- پس از آن، توده سنگ معدن به خردایش بعدی منتقل می شود.
- مواد معدنی خرد شده به ایستگاه تمیز کردن بعدی منتقل می شوند، به اصطلاح غربال های ارتعاشی، در اینجا سنگ معدن مفید الک می شود و از سنگ غیر ضروری سبک جدا می شود.
- مرحله بعدی قیف سنگ معدن ریز است که در آن ذرات کوچک ناخالصی توسط ارتعاشات جدا می شوند.
- چرخه های بعدی شامل افزودن بعدی آب، خرد کردن و عبور توده سنگ معدن از طریق پمپ های دوغاب است که لجن غیر ضروری (سنگ ضایعات) را همراه با مایع حذف می کند و دوباره خرد کردن.
- پس از تصفیه مکرر توسط پمپ ها، سنگ معدن به اصطلاح وارد صفحه نمایش می شود که بار دیگر با روش گرانشی مواد معدنی را تصفیه می کند.
- مخلوط تصفیه شده مکرر وارد آبگیر می شود که آب را حذف می کند.
- سنگ معدن تخلیه شده دوباره به جداکننده های مغناطیسی و تنها پس از آن به ایستگاه گاز-مایع می رسد.
سنگ آهن قهوه ای بر اساس اصول تا حدودی متفاوت تصفیه می شود، اما ماهیت این تغییر نمی کند، زیرا وظیفه اصلی غنی سازی، به دست آوردن خالص ترین مواد خام برای تولید است.
غنی سازی منجر به کنسانتره سنگ آهن مورد استفاده در ذوب می شود.
آنچه از سنگ آهن ساخته می شود - استفاده از سنگ آهن
واضح است که برای به دست آوردن فلز از سنگ آهن استفاده می شود. اما، دو هزار سال پیش، متالوژیست ها متوجه شدند که آهن در شکل خالص آن ماده ای نسبتاً نرم است که محصولات آن کمی بهتر از برنز است. نتیجه کشف آلیاژ آهن و کربن - فولاد بود.
کربن برای فولاد نقش سیمان را ایفا می کند و مواد را تقویت می کند. به طور معمول، چنین آلیاژی حاوی 0.1 تا 2.14٪ کربن است و بیش از 0.6٪ در حال حاضر فولاد پر کربن است.
امروزه لیست عظیمی از محصولات، تجهیزات و ماشین آلات از این فلز ساخته می شود. با این حال، اختراع فولاد با توسعه صنعت اسلحه همراه بود که در آن صنعتگران سعی می کردند ماده ای با ویژگی های قوی، اما در عین حال با انعطاف پذیری عالی، چکش خواری و سایر مشخصات فنی، فیزیکی و شیمیایی به دست آورند. امروزه فلز باکیفیت دارای افزودنی های دیگری است که به آن آلیاژ می کند و سختی و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد.
دومین ماده ای که از سنگ آهن تولید می شود چدن است. همچنین آلیاژی از آهن با کربن است که حاوی بیش از 2.14٪ است.
برای مدت طولانی، چدن به عنوان یک ماده بی فایده در نظر گرفته می شد که یا با نقض فناوری ذوب فولاد به دست می آمد یا به عنوان محصول جانبی که در کف کوره های ذوب می نشیند. اساساً دور انداخته شد، نمی توان آن را جعل کرد (شکننده و عملاً انعطاف پذیر نیست).
قبل از ظهور توپخانه سعی می کردند به طرق مختلف چدن را در اقتصاد بچسبانند. به عنوان مثال، در ساخت و ساز، بلوک های پایه از آن ساخته می شد، تابوت در هند و در چین، سکه ها در اصل ضرب می شد. ظهور توپ ها امکان استفاده از چدن را برای ریخته گری گلوله های توپ فراهم کرد.
امروزه از چدن در بسیاری از صنایع به ویژه در مهندسی مکانیک استفاده می شود. همچنین از این فلز برای تولید فولاد (کوره های اجاق باز و روش بسمر) استفاده می شود.
با رشد تولید، مواد بیشتر و بیشتری مورد نیاز است که به توسعه فشرده ذخایر کمک می کند. اما کشورهای توسعه یافته واردات مواد خام نسبتا ارزان را مصلحت‌تر می‌دانند و حجم تولید خود را کاهش می‌دهند. این به کشورهای صادرکننده اصلی اجازه می دهد تا تولید سنگ آهن را با غنی سازی بیشتر و فروش آن به عنوان کنسانتره افزایش دهند.
آهن چگونه استخراج می شود؟
آهن مهمترین عنصر شیمیایی جدول تناوبی است. فلزی که در صنایع مختلف کاربرد دارد. از سنگ آهن که در روده های زمین قرار دارد استخراج می شود.
چگونه آهن استخراج می شود: روش ها
راه های مختلفی برای استخراج سنگ آهن وجود دارد. انتخاب یک یا روش دیگر به محل ذخایر، عمق سنگ معدن و برخی عوامل دیگر بستگی دارد.
آهن به دو روش باز و بسته استخراج می شود:
- هنگام انتخاب روش اول، لازم است از تحویل کلیه تجهیزات لازم به طور مستقیم به خود میدان اطمینان حاصل شود. در اینجا، با کمک آن، یک معدن معدن ساخته خواهد شد. بسته به عرض سنگ معدن، معدن می تواند قطرهای مختلف و تا 500 متر عمق داشته باشد. این روش استخراج سنگ آهن در صورتی مناسب است که ماده معدنی عمیق نباشد.
- رایج ترین روش بسته استخراج سنگ آهن است. در طول آن چاه-معدن عمیق تا عمق 1000 متر حفر می شود که در طرفین آن شاخه ها (دالان) حفر می شود - رانش. تجهیزات ویژه ای در آنها فرو می رود و به وسیله آنها سنگ معدن از زمین خارج می شود و به سطح می رسد. در مقایسه با معدن روباز، استخراج زیرزمینی سنگ آهن بسیار خطرناک تر و پرهزینه تر است.
پس از اینکه سنگ معدن از روده های زمین خارج شد، بر روی دستگاه های بالابر مخصوص بارگیری می شود که سنگ معدن را به شرکت های فرآوری تحویل می دهند.
فرآوری سنگ آهن
سنگ آهن سنگی است که حاوی آهن است. برای ارسال آهن به صنعت در آینده باید از سنگ استخراج شود. برای انجام این کار، خود آهن از قطعات سنگی ذوب می شود و این کار در دمای بسیار بالا (تا 1400-1500 درجه) انجام می شود.
به طور معمول، سنگ استخراج شده از آهن، زغال سنگ و ناخالصی ها تشکیل شده است. در کوره های بلند بارگذاری می شود و گرم می شود، در حالی که ذغال سنگ خود دمای بالایی را حفظ می کند، در حالی که آهن قوام مایع به دست می آورد، پس از آن به اشکال مختلف ریخته می شود. در همان زمان، سرباره ها جدا می شوند و خود آهن تمیز می ماند.
به گفته باستان شناسان، بشر از 3000 سال قبل از میلاد مسیح فرآوری سنگ آهن و ساخت محصولات مختلف از آن را آموخت.
در کشورهای مختلف سنگ آهن با استفاده از تکنیک های پیچیده فرآوری می شد و طی قرن ها مردم فقط در فرآوری و آهنگری آن پیشرفت کرده اند. با گذشت زمان، استخراج سنگ آهن افزایش یافت و تولید محصولات با کیفیت به حدی رسید که در دسترس همگان قرار گرفت.
در هر مرحله زمانی، بشر از سنگ‌های آهنی استفاده می‌کرد که می‌توانست با تجهیزات آن زمان به لحاظ اقتصادی فرآوری شود: در هزاره اول، تنها سنگ‌هایی با محتوای آهن حداقل 80 تا 90 درصد فرآوری می‌شدند. اما هر چه تکنیک و روش های استخراج سنگ آهن کامل تر می شد، سنگ آهن ضعیف تری استفاده می شد.
در دنیای امروز، صنایعی که سنگ آهن به طور مداوم در آنها استفاده می شود، فولادسازی، ذوب آهن، فروآلیاژ و لوله می باشد.
در حال حاضر تمام ذخایر سنگ آهن بر اساس میزان آهن به دو دسته غنی (۵۷ درصد آهن در کل توده سنگ) و ضعیف (حداقل ۲۶ درصد) تقسیم می شوند. و خود سنگ آهن به معمولی (سنگ معدنی) تقسیم می شود که در آن میزان آهن در حد متوسط است، گلوله ها توده خام آهن دار و سنگ معدن جدا شده با کمترین میزان آهن در کل جرم هستند.
نوع خاصی از سنگ معدن، سنگ آهن مغناطیسی با محتوای 70 درصد اکسید آهن و اکسید آهن است. منطقه استخراج چنین سنگ آهنی در روسیه کوه های اورال، بلاگودات و مگنیتنایا است.
نروژ و سوئد نیز چنین ذخایری دارند. در ایالات متحده، سنگ آهن مغناطیسی در ایالت پنسیلوانیا استخراج می شود، اما بهترین ذخایر سنگ آهن در این کشور در واقع تخلیه شده است، ذخایری با محتوای سنگ معدنی معمولی (تا 40-50٪) وجود دارد، وضعیت مشابه است. در ذخایر اوکراین و روسیه.
به همین دلیل، بسیاری از کشورهای پیشرو در استخراج سنگ آهن باید به طور مداوم فناوری فرآوری مواد خام را بهبود بخشند. در سال های اخیر، ذخایر غنی تنها در استرالیا یافت شده است؛ آنها در کانادا و مکزیک یافت می شوند. در عین حال، آمریکای شمالی و اروپای غربی در کل میزان تولید سنگ آهن در مقایسه با استرالیا که چندین سال است پیشرو در تولید سنگ آهن بوده است، پایین‌تر است.
کشورهایی مانند آلمان، بریتانیا و بلژیک مجبور شدند توسعه ذخایر خود را کنار بگذارند، زیرا مواد خامی که در آنجا استخراج می‌شود متعلق به گروه سوم است و پردازش بیشتر آنها بسیار پرهزینه است. در این کشورها استخراج سنگ آهن به صورت باز انجام می شد. اول از همه، چنین توسعه ذخایر ضعیف آسیب زیادی به محیط زیست وارد می کند، زیرا به ازای هر تن آهن خالص استخراج شده، ده ها تن زباله های صنعتی وجود دارد.
تکنولوژی استخراج سنگ آهن
در معدنی که لایه‌ای از سنگ‌آهن در عمق کم قرار دارد، لایه‌های بالایی خاک تا عمق حدود 500 متری حفاری می‌شوند. پس از برداشتن لایه رویی، سنگ معدن با کمک تجهیزات ویژه انتخاب شده و از معدن به کارخانه های فرآوری منتقل می شود. سود اقتصادی برای تولیدکنندگان در این کشورها به دلیل کیفیت پایین سنگ معدنی که نیاز به بهره‌برداری دارد کاهش می‌یابد. این مستلزم هزینه‌های مالی اضافی است و نیاز به انجام فعالیت‌های پرهزینه مرمت در محل توسعه، استخراج چنین مواد معدنی را بی‌سود می‌سازد.
در نتیجه سال‌هاست که کشورهایی مانند فرانسه و آلمان جزو ده کشور واردکننده سنگ‌آهن و فرآورده‌های سنگ آهن بوده‌اند. تحویل عمدتا از کشورهای آسیایی و همچنین روسیه انجام می شود.
هند دارای ذخایر غنی در کشورهای آسیایی است. در آمریکای جنوبی، محل اصلی استخراج سنگ آهن برزیل است که دارای ذخایر سنگ آهن با 60 درصد محتوای سنگ آهن است و شرکت های تخصصی را با موفقیت توسعه می دهد.
جمهوری خلق چین، علیرغم اینکه به گفته کارشناسان، ذخایر بزرگ اما ضعیفی دارد، همچنان این سنگ معدن را پردازش می کند. در سال 2009، چین پیشتاز صادرات سنگ آهن بود. در کل تولید جهانی سنگ آهن، این کشور 1/3 کل مواد خام را به خود اختصاص داده است. در مقایسه با اواسط قرن بیستم، تولید اصلی سنگ معدن برای صنعت آهن و فولاد از اروپای غربی به آسیا، آمریکای جنوبی و اروپای شرقی منتقل شده است. کشورهای آسیایی در حال حاضر حدود 55 درصد از کل تولید را تشکیل می دهند.
در عین حال، تقاضای صنعت برای استخراج سنگ آهن در سراسر جهان سال به سال در حال افزایش است. برخی از کشورهایی که تولیدات خودروسازی و صنعتی پیشرفته دارند، مانند ژاپن و کره جنوبی، ذخایر خود را ندارند. به همین دلیل، معرفی فناوری های جدید برای کاهش هزینه های اقتصادی در استخراج سنگ آهن اهمیت پیدا می کند. کشورهای جهان که ذخایر قابل توجهی از ذخایر سنگ آهن دارند، به دنبال فناوری های جدید برای غنی سازی مواد خام استخراج شده هستند.
تا به امروز، تقریباً 100 کشور دارای چنین مواد خامی هستند که به طور بالقوه برای ذخایر توسعه آماده هستند. سهم آمریکا (اعم از شمال و جنوب) تقریباً 267 میلیارد تن، روسیه - 100 میلیارد تن، کشورهای آسیایی دارای 110 میلیارد تن ذخایر، استرالیا و اقیانوسیه (با هم) - 82، در آفریقا حدود 50 میلیارد تن، در اروپا هستند. - 56 میلیارد تن.
در عین حال، از نظر میزان آهن موجود در سنگ معدن، برزیل و روسیه دارای درصد یکسانی از ذخایر جهان هستند. هر یک از این کشورها 18 درصد از ذخایر را در اختیار دارند. رتبه سوم در این رتبه متعلق به استرالیا با 14٪ است، رتبه چهارم را اوکراین - 11٪، چین دارای ذخایر 9٪، هند - 5٪ است. ایالات متحده دارای کمترین ذخایر از نظر میزان آهن در سنگ معدن از توسعه دهندگان فعال فعلی ذخایر، تنها 3٪ است.
فرآوری مواد خام به روش های مختلفی انجام می شود: کشورهای اروپای غربی و ایالات متحده، به لطف روش های علمی و فنی جدید برای غنی سازی مواد خام ضعیف، به محصول نهایی با کیفیت بهتری دست می یابند. تراکم مواد اولیه را انجام می دهند، اما در اینجا باید در نظر گرفت که چنین مواد اولیه قابل حمل نیست و باید در بازار داخلی فرآوری شود.
در بحث استخراج سنگ آهن، کشورهای تولیدکننده که گندله سنگ آهن صادر می کنند برنده می شوند، در حالی که فناوری های معدنی با موارد پذیرفته شده کلی تفاوتی ندارند، اما مواد خام تحت پردازش اولیه قرار می گیرند. گلوله های سنگ آهن به راحتی حمل می شوند و سپس در محل، این ماده خام به لطف فناوری مدرن به راحتی به آهن خالص تبدیل شده و وارد فرآیند صنعتی بعدی می شود.
به ندرت پیش می آید که دو بار از یک تولید بازدید کنم. اما وقتی دوباره به Lebedinsky GOK و OEMK فراخوانده شدم، به این نتیجه رسیدم که باید از لحظه استفاده کنم. جالب بود ببینم در 4 سال از آخرین سفر چه تغییری کرده است، علاوه بر این، این بار من مجهزتر بودم و علاوه بر دوربین، یک دوربین 4K نیز با خودم بردم تا واقعاً تمام فضا را به شما منتقل کنم. عکس های سوزان و چشم نواز از فروشگاه های GOK و فولاد کارخانه الکترومتالورژی Oskol.
امروز به ویژه گزارشی از استخراج سنگ آهن، فرآوری آن، ذوب مجدد و به دست آوردن محصولات فولادی.
Lebedinsky GOK بزرگترین شرکت استخراج و فرآوری سنگ آهن روسیه است و دارای بزرگترین معدن روباز سنگ آهن در جهان است. کارخانه و معدن در منطقه بلگورود، نه چندان دور از شهر گوبکین واقع شده است. این شرکت بخشی از شرکت Metalloinvest است و پیشروترین تولید کننده سنگ آهن در روسیه است.
منظره ای از عرشه مشاهده در ورودی معدن مسحورکننده است. 
واقعاً بزرگ است و هر روز در حال رشد است. عمق معدن Lebedinsky GOK از سطح دریا 250 متر یا از سطح زمین 450 متر است (و قطر آن 4 در 5 کیلومتر است)، آب های زیرزمینی دائماً به داخل آن نفوذ می کند و اگر این کار نبود. پمپ ها، ظرف یک ماه کاملاً پر می شود. این معدن دو بار در کتاب رکوردهای گینس به عنوان بزرگترین معدن برای استخراج مواد معدنی غیر قابل احتراق ثبت شده است.
این چیزی است که از یک ماهواره جاسوسی به نظر می رسد.
علاوه بر Lebedinsky GOK، Metalloinvest همچنین شامل Mikhailovsky GOK است که در منطقه کورسک واقع شده است. این دو کارخانه بزرگ در کنار هم، این شرکت را به یکی از پیشتازان جهان در استخراج و فرآوری سنگ آهن در روسیه و در بین 5 کارخانه برتر جهان در تولید سنگ آهن قابل بازار تبدیل کرده است. کل ذخایر اکتشاف شده این نیروگاه ها بر اساس طبقه بندی بین المللی JORС 14.2 میلیارد تن تخمین زده می شود که حدود 150 سال دوره عملیاتی را در سطح فعلی تولید تضمین می کند. بنابراین معدنچیان و فرزندانشان برای مدت طولانی شغل خواهند داشت. 
هوا این بار هم آفتابی نبود، در بعضی جاها حتی نم نم باران می‌بارید، که در برنامه‌ها نبود، اما از آنجا عکس‌ها تضاد بیشتری داشتند). 
قابل ذکر است که درست در "قلب" معدن، منطقه ای با سنگ های باطله وجود دارد که در اطراف آن تمام سنگ معدن حاوی آهن قبلاً استخراج شده است. به مدت 4 سال، به طور قابل توجهی کاهش یافته است، زیرا این مانع از توسعه بیشتر معدن می شود و همچنین به طور سیستماتیک توسعه می یابد. 
سنگ آهن بلافاصله در قطارهای راه آهن بارگیری می شود ، در واگن های تقویت شده ویژه که سنگ معدن را از معدن حمل می کنند ، به آنها واگن های کمپرسی می گویند ، ظرفیت حمل آنها 120 تن است. 
لایه های زمین شناسی که به وسیله آنها می توان تاریخ توسعه زمین را مطالعه کرد. 
به هر حال، لایه های بالایی معدن، متشکل از سنگ هایی که حاوی آهن نیستند، به زباله دان نمی روند، بلکه به سنگ خرد شده تبدیل می شوند که سپس به عنوان مصالح ساختمانی استفاده می شود. 
ماشین‌های غول‌پیکر از ارتفاع عرشه رصدی بیش از یک مورچه به نظر نمی‌رسند. 
این خط آهن که معدن را به کارخانه ها متصل می کند، سنگ معدن را برای فرآوری بیشتر حمل می کند. این داستان بیشتر خواهد بود. 
بسیاری از تجهیزات مختلف در معدن کار می کنند، اما قابل توجه ترین آنها، البته، کمپرسی های چند تنی بلاز و کاترپیلار هستند. 
ضمناً این غول ها پلاک خودروهای سواری معمولی را دارند و در پلیس راهنمایی و رانندگی ثبت شده اند. 
در یک سال، هر دو کارخانه استخراج و فرآوری شامل Metalloinvest (Lebedinsky و Mikhailovsky GOK) حدود 40 میلیون تن سنگ آهن را به صورت کنسانتره و سنگ معدنی تولید می کنند (این حجم تولید نیست، بلکه سنگ معدن غنی شده است. جدا شده از سنگ های باطله). به این ترتیب مشخص می شود که به طور متوسط روزانه حدود 110 هزار تن سنگ آهن غنی شده در دو کارخانه معدنی و فرآوری تولید می شود.
این بلاز در یک زمان تا 220 تن سنگ آهن را حمل می کند. 
بیل مکانیکی علامتی می دهد و او با احتیاط پشتیبان می گیرد. فقط چند سطل و بدن غول پر شده است. بیل مکانیکی یک بار دیگر سیگنال می دهد و کامیون کمپرسی حرکت می کند.
این بیل مکانیکی هیتاچی که بزرگترین در معدن است دارای ظرفیت سطل 23 متر مکعب است. 
"بلاز" و "کاترپیلار" متناوب. ضمنا یک کمپرسی وارداتی فقط 180 تن حمل می کند. 
به زودی راننده هیتاچی به این شمع علاقه مند خواهد شد. 
بافت جالب در سنگ آهن. 
هر روز، 133 واحد از تجهیزات معدنی اصلی (30 کامیون کمپرسی سنگین، 38 بیل مکانیکی، 20 بارکش، 45 واحد کشش) در گودال روباز Lebedinsky GOK کار می کنند. 
بلاز کوچکتر هستند 
انفجارها قابل مشاهده نبودند و به ندرت اتفاق می افتد که رسانه ها یا وبلاگ نویسان به دلیل استانداردهای ایمنی اجازه دیدن آنها را داشته باشند، چنین انفجاری هر سه هفته یک بار انجام می شود. کلیه تجهیزات و کارگران، طبق استانداردهای ایمنی، قبل از این از معدن خارج می شوند. 
خب، پس کامیون‌های کمپرسی سنگ معدن را نزدیکتر به راه‌آهن در همان معدن تخلیه می‌کنند، از آنجا که بیل‌های دیگر آن را در ماشین‌های کمپرسی بار می‌کنند، که در بالا در مورد آن نوشتم. 
سپس سنگ معدن به کارخانه فرآوری منتقل می شود، جایی که کوارتزیت های آهن دار خرد می شوند و سنگ های باطله با جداسازی مغناطیسی جدا می شوند: سنگ معدن خرد می شود، سپس به یک درام مغناطیسی (جداکننده) فرستاده می شود، که مطابق با قوانین فیزیک به آن می رسد. ، تمام آهن می چسبد و آهن از آب شسته نمی شود. پس از آن از کنسانتره سنگ آهن به دست آمده گلوله و HBI ساخته می شود که سپس برای ذوب فولاد استفاده می شود.
در تصویر آسیابی است که سنگ معدن را آسیاب می کند. 
چنین نوشیدنی هایی در کارگاه ها وجود دارد، بالاخره اینجا گرم است، اما بدون آب راهی وجود ندارد. 
مقیاس کارگاهی که در آن سنگ معدن در بشکه ها خرد می شود، چشمگیر است. سنگ معدن به طور طبیعی آسیاب می شود، زیرا سنگ ها هنگام چرخش به یکدیگر برخورد می کنند. حدود 150 تن سنگ معدن در یک بشکه به قطر هفت متر قرار می گیرد. طبل های 9 متری هم هست که عملکردشون تقریبا دوبرابره! 
برای یک دقیقه به سمت کنترل پنل مغازه رفتیم. اینجا کاملاً متواضع است ، اما تنش بلافاصله احساس می شود: توزیع کنندگان کار می کنند و روند کار را روی پانل های کنترل کنترل می کنند. همه فرآیندها خودکار هستند، بنابراین هر مداخله ای، اعم از توقف یا شروع هر یک از گره ها، از آنها و با مشارکت مستقیم آنها عبور می کند. 
نقطه بعدی مسیر مجتمع مرحله سوم فروشگاه تولید آهن بریکت داغ - TsGBZH-3 بود که همانطور که حدس زدید آهن بریکت داغ تولید می کند. 
ظرفیت تولید HBI-3 1.8 میلیون تن محصول در سال است که مجموع ظرفیت تولید این شرکت با احتساب مراحل 1 و 2 برای تولید HBI، در مجموع به 4.5 میلیون تن در سال افزایش یافته است.
مجتمع TsGBZh-3 مساحتی معادل 19 هکتار را اشغال می کند و شامل حدود 130 تأسیسات است: ایستگاه های غربالگری دسته ای و محصولات، کانال های گلوله اکسید شده و محصولات نهایی و حمل و نقل، گاز آب بندی پایین و سیستم های گرد و غبار زدایی HBI، قفسه های خط لوله، ایستگاه کاهش گاز طبیعی. ، گاز آب بندی ایستگاه، پست برق، ریفرمر، کمپرسور گاز فرآیند و سایر امکانات. خود کوره شفت با ارتفاع 35.4 متر در یک سازه فلزی هشت طبقه به ارتفاع 126 متر قرار دارد.
همچنین، در چارچوب این پروژه، تأسیسات تولید مرتبط نیز مدرن شد - یک کارخانه تغلیظ و یک کارخانه گندله سازی، که تولید حجم اضافی کنسانتره سنگ آهن (با محتوای آهن بیش از 70٪) و بالا را تضمین کرد. گلوله های با کیفیت بالا
تولید HBI امروزه دوستدار محیط زیست ترین راه برای به دست آوردن آهن است. در طول تولید آن، انتشارات مضر مرتبط با تولید کک، زینتر و چدن تشکیل نمی شود، علاوه بر این، هیچ زباله جامد به شکل سرباره وجود ندارد. در مقایسه با تولید آهن خام، مصرف انرژی برای تولید HBI 35٪ کمتر است، انتشار گازهای گلخانه ای 60٪ کمتر است.
HBI از گلوله ها در دمای حدود 900 درجه تولید می شود.
متعاقباً، بریکت های آهنی از طریق قالب یا به اصطلاح "پرس بریکت" نیز به وجود می آیند.
ظاهر محصول به این صورت است:
خوب حالا بیایید کمی در دکان های داغ آفتاب بگیریم! این کارخانه الکترومتالورژی Oskol یا به عبارت دیگر OEMK است که در آن فولاد ذوب می شود. 
شما نمی توانید نزدیک شوید، گرما به طور قابل لمس احساس می شود. 
در طبقات بالا سوپ داغ و سرشار از آهن را با ملاقه هم می زنند. 
کارگران فولاد مقاوم در برابر حرارت در این کار مشغول هستند. 
لحظه ریختن آهن را در ظرف مخصوص کمی از دست داد. 
و این هم سوپ آهنی آماده است، لطفا قبل از سرد شدن سر سفره بیایید. 
و یکی دیگر درست شبیه آن 
و ما به سمت پایین خط حرکت می کنیم. در تصویر نمونه هایی از محصولات فولادی که کارخانه تولید می کند را مشاهده می کنید. 
تولید در اینجا بسیار چشمگیر است. 
در یکی از کارگاه های کارخانه چنین بیلت های فولادی تولید می شود. طول آنها بسته به خواسته مشتریان می تواند از 4 تا 12 متر برسد. عکس ماشین ریخته گری پیوسته 6 رشته ای را نشان می دهد. 
در اینجا می توانید ببینید که چگونه قسمت های خالی قطعه قطعه می شوند. 
در کارگاه بعدی بلنک های داغ با آب تا دمای دلخواه خنک می شوند. 
و اینگونه است که محصولات از قبل خنک شده، اما هنوز فرآوری نشده به نظر می رسند. 
این انباری است که چنین محصولات نیمه تمام در آن قرار می گیرد. 
و اینها شفتهای چند تنی و سنگین برای نورد آهن هستند. 
در کارگاه مجاور OEMK میله های فولادی با قطرهای مختلف که در کارگاه های قبلی نورد شده اند، تراش داده و صیقل داده می شوند. به هر حال، این کارخانه هفتمین شرکت بزرگ روسیه برای تولید فولاد و محصولات فولادی است. 
محصولات پس از پرداخت در کارگاه همسایه می باشد. 
کارگاه دیگری که تراشکاری و پرداخت محصولات در آن انجام می شود. 
اینگونه به نظر خام می رسند. 
تا کردن میله های صیقلی به هم. 
و انبارداری با جرثقیل. 
مصرف کنندگان اصلی محصولات فولادی OEMK در بازار روسیه شرکت هایی در صنایع خودروسازی، ماشین سازی، لوله، سخت افزار و بلبرینگ هستند.
مانند میله های فولادی مرتب تا شده). 
OEMK از فن آوری های پیشرفته، از جمله کاهش مستقیم آهن و ذوب قوس الکتریکی استفاده می کند که تولید فلز با کیفیت بالا با محتوای کاهش یافته ناخالصی را تضمین می کند. 
محصولات فولادی OEMK به آلمان، فرانسه، ایالات متحده آمریکا، ایتالیا، نروژ، ترکیه، مصر و بسیاری از کشورهای دیگر صادر می شود.
این کارخانه محصولاتی را تولید می کند که توسط خودروسازان مطرح جهان مانند پژو، مرسدس، فورد، رنو، فولکس واگن استفاده می شود. برای همین ماشین های خارجی بلبرینگ درست می کنند. 
به درخواست مشتری به هر محصول یک برچسب چسبانده می شود. شماره حرارتی و کد درجه فولاد روی استیکر درج شده است. 
طرف مقابل را می توان با رنگ مشخص کرد و برچسب هایی با شماره قرارداد، کشور مقصد، درجه فولاد، شماره حرارت، اندازه بر حسب میلی متر، نام تامین کننده و وزن بسته به هر بسته برای محصولات نهایی چسبانده شده است. 
ممنون که تا آخر خواندید، امیدوارم لذت برده باشید.
تشکر ویژه از کمپین Metalloinvest برای دعوت!
برای اشتراک در How It's Made روی دکمه کلیک کنید!