المواد الخام لصناعة الحديد والصلب

الدرجة (٪ حديد) ، وكذلك وجود العناصر المفيدة (Mn ، Ni ، Cr ، V ، Ti) ، الشوائب الضارة (S ، P ، As ، Zn ، Pb ، Cu ، K ، Na) ومكونات التدفق تحديد قيمة خامات الحديد والمركزات في صناعة المعادن (Si، Ca، Mg and Al oxides). الشوائب المفيدة في الفولاذ هي مكونات خلائط تحدث بشكل طبيعي تعزز خصائصه

. تؤثر الشوائب الضارة إما على خصائص المعادن (الكبريت والنحاس يخلقان قصرًا أحمر اللون ، ويسبب الفوسفور هشاشة باردة ، ويقلل الزرنيخ والنحاس من خصائص اللحام) أو تجعل عمليات فرن الانفجار أكثر صعوبة (يتلف الزنك في صناعة الطوب في فرن الانفجار ، ويؤدي الرصاص إلى تآكل الموقد والبوتاسيوم والصوديوم يسهل القشرة في نظام المداخن).

يجب ألا يزيد محتوى الكبريت في الخامات التجارية عن 0.15٪. يجب ألا يزيد تركيز الكبريت في الخامات والمركزات عن 0.6٪ لإنتاج التلبيد والكريات حيث أن التلبيد والتصلب بالحرارة يزيلان 60-90٪ من الكبريت من المواد.

يمكن العثور على 0.07 – 0.15٪ فقط من الفسفور في الخامات والتلبيد والكريات. 0.05-0.1٪ يُسمح باحتواء جزء خام الحديد من عبء فرن الصهر بحد أقصى 0.1-0.2٪ زنك وما يصل إلى 0.2٪ نحاس لتصنيع الحديد الزهر ذي التحويل القياسي.

الأكاسيد الأساسية (Ca ، Mg) والأكاسيد الحمضية هما فئتان من المكونات التي تتكون منها الخبث (Si ، Al). يفضل استخدام الخامات والمركزات التي تحتوي على نسبة أعلى من الأكاسيد القاعدية إلى الحمضية لأنه في هذه الحالة ، يتم تقليل كمية مواد التدفق الخام المستخدمة في الاستخراج المعدني التالي.

خامات الحديد هي تكوينات معدنية طبيعية تحتوي على كميات من الحديد ومركباته المناسبة لاستخراج الحديد صناعياً.

على الرغم من حقيقة أن جميع الصخور تحتوي على الحديد إلى حد ما ، إلا أنه يتم التعرف على خامات الحديد فقط على أنها تركيزات صغيرة من المركبات الحديدية التي يمكن استرداد الحديد المعدني منها تجاريًا على نطاق واسع.

فيما يلي فئات الأشكال الصناعية لخامات الحديد: تم العثور على Titanomagnetite و ilmenite-titanomagnetite في basites و ultrabasites ، تم العثور على الأباتيت-Magnetite في الكربونات ، المغنتيت والمغنيتيت توجد في skarns ، تم العثور على Magnetite الهيماتيت في تشكيلات الحديد النطاقات ، مارتيت و مارتيت-هيدروهايماتيت توجد في قشور التجوية.

خام الحديد المنفصل (الخام المركّز بكميات كبيرة بالفصل المغناطيسي) ، والتلبيد (الكتل الملبدة المنتجة بعد المعالجة الحرارية) ، والكريات هي الأشكال الثلاثة لمنتجات خام الحديد المستخدمة في صناعة الحديد والصلب (المواد السائبة الحاملة للحديد الخام تتدفق عادةً بالحجر الجيري وتشكلت في كريات قطرها 1-2 سم).

التركيب: أهم خامات الحديد هي المغنتيت ، أو الحجر الجيري ، أو الجيوثايت ، أو السبيكيولاريت (خام الحديد الأحمر) ، والليمونيت ، أو الحجر الحديدي ، والذي يشمل خامات الحديد المستنقعات وخامات المستنقعات ، والسيدريت ، أو خام الحديد السباثي (تشاليبايت) ، وخاماته متنوعة sphaerosiderite. كيميائيًا ، خامات الحديد عبارة عن أكاسيد وهيدروكسيدات وكربونات حديدية.

تحدث بشكل طبيعي كمجموعة متنوعة من المعادن. أي مزيج من معادن الخام المذكورة أعلاه – حتى لو كان قريبًا في بعض الأحيان – مع المعادن الخالية من الحديد مثل الطين ، والحجر الجيري ، أو حتى مع مكونات الصخور النتوءة البلورية يكون عادةً عبارة عن دفقة منها.

على الرغم من أن معدنًا واحدًا يهيمن في معظم الأحيان ويكون الآخرون متحالفين ، إلا أنه في بعض الأحيان يمكن العثور على بعض هذه المعادن في نفس الرواسب.

مواد خام
أكاسيد الحديد ، وهي مركبات تتكون من الحديد والأكسجين ، هي الخامات التي تستخدم في إنتاج الحديد والصلب. الهيماتيت ، وهو النوع الأكثر شيوعًا من خام أكسيد الحديد ، والليمونيت ، والمعروف أيضًا باسم الخام البني ، والتاكونيت ، والمغنتيت ، وهو خام أسود ، هي الأنواع الأساسية لخامات أكسيد الحديد.

حصل المغنتيت على اسمه من الجودة المغناطيسية للمعادن ويحتوي على أكبر قدر من الحديد من أي معدن آخر. الحديد الزهر هو مادة خام يجب إنتاجها من أجل تصنيع الصلب ، وبالتالي هناك العديد من المواد الخام المستخدمة في إنتاجه.

خامًا ذو جودة منخفضة نسبيًا ولكن ذو قيمة كبيرة ، حصل تاكونيت على اسمه من جبال تاكونيك ، التي تقع في شمال شرق الولايات المتحدة. يتكون من كل من أكسيد الحديد الأسود والهيماتيت.

لكي تعمل الأفران بشكل صحيح ، تحتاج الأفران المستخدمة في إنتاج الحديد إلى أن تحتوي على 50 في المائة على الأقل من الحديد.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن خفض تكلفة نقل خام الحديد من المنجم إلى المصهر بشكل كبير إذا أمكن إزالة الصخور غير الضرورية والملوثات الأخرى من الخام قبل إرسالها في رحلتها.

من أجل تحقيق هذا الهدف ، يجب أن “تستفيد” الخامات أولاً من سلسلة من خطوات المعالجة. السحق ، الغربلة ، التقليب ، التعويم ، والفصل المغناطيسي هي العمليات التي يتم تضمينها في هذه الفئة.

بعد الخضوع لهذه الإجراءات ، يحتوي الخام المكرر على محتوى متزايد من الحديد بنسبة تزيد عن 60 في المائة ، وعادة ما يتم تكويره قبل إرساله.

السيليكون عنصر آخر يمكن العثور عليه في الفولاذ ، بتركيزات نموذجية تتراوح من 0.5 إلى 0.3٪. تؤدي إضافة السيليكون إلى الحديد إلى ذوبانه ، مما يعزز قوة الفولاذ وصلابة دون التأثير بشكل كبير على ليونة الحديد.

بالإضافة إلى ذلك ، يمنع السيليكون الصلب المصهور من التأكسد عن طريق التسبب في تكوين ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) ، مما ينتج عنه مصبوبات أكثر كثافة وقوة وذات مسام أقل.

يعد الأكسجين مكونًا آخر ضروريًا لإنتاج الفولاذ ويلعب دورًا مهمًا في هذه العملية. تحتوي بعض مصانع الصلب الكبيرة على مصانع الأكسجين الخاصة بها ، والتي تقع عادةً بالقرب من أفران الأكسجين التي تنتج الأكسجين الأساسي.

يمكن تحسين وتسريع تصنيع الفولاذ عن طريق حقن الأكسجين في الخليط ، والذي يُعرف غالبًا باسم “شحنة” الفرن.

يمكن صنع سبائك الحديد مع العديد من المعادن واللافلزات المختلفة ، بما في ذلك الكروم والموليبدينوم والنيكل والألمنيوم والكوبالت والتنغستن والفاناديوم والتيتانيوم ، وكذلك مع المواد اللافلزية مثل البورون والسيليكون ، من أجل نقل مجموعة واسعة من العناصر الفريدة والفريدة من نوعها. الصفات المميزة على الفولاذ.