سنگ آهن هماتیت، روش تشخیص و موارد استفاده

هماتیت یکی از فراوان ترین انواع سنگ آهن است که از معادن مختلف استخراج شده و به همین خاطر ویژگی و خواص متفاوتی دارد.
سنگ آهن هماتیت، به عنوان سنگ اکسید شناخته شده و در گروه کانی‌ها قرار می گیرد.
این سنگ آهن با فرمول شیمیایی Fe۲O۳ به الوژیست هم، معروف است. به علت مقاومت و استحکام بسیار بالا و همین طور در دسترس بودن الوژیست، نسبت به سایر سنگ های آهن کاربردهای بیشتری نیز دارد.
آب موجود در ترکیب کانی هماتیت، بسیار کم و مقدار آهن آن ۷۰% اعلام شده است.
الوژیست به وسیله ورقه های براق و فاقد خواص مغناطیسی از دیگر سنگ ها و مواد تفکیک می شود.
نوعی سنگ آهن هماتیت به رنگ سرخ
نوعی سنگ آهن هماتیت به رنگ سرخ

نحوه تشکیل سنگ آهن هماتیت

سنگ آهن هماتیت احتمالاً در اثر فرآیندهای آتشفشانی و حاصل پدیده تصعید، طی سال های طولانی می باشد. اکثر ذخایر سنگ آهن کره زمین در سنگ هایی دیده می شوند که تقریباً ۸/۱ میلیارد سال قبل تشکیل شده اند. در زمان های بسیار دور، اقیانوس ها تقریباً فاقد اکسیژن و حاوی مقدار فراوانی آهن محلول بودند. رسوب سنگ معدن آهن از وقتی تشکیل شد که میکروارگانیسم ها فتوسنتز کرده و اکسیژن را در آب آزاد ساختند. اکسیژن آزاد شده با آهن محلول در آب ترکیب شده و مگنتیت و هماتیت تولید کرده است.

مواد تولید شده که به عنوان مواد معدنی شناخته می شوند، در کف دریا انباشته شده و امروزه به نام باند آهن شناخته می شوند. مواد معدنی که به صورت نوارهایی با سنگ های نفت زا و سیلیس رسوب شده اند، در طی سالیان گذشته، به معادن سنگ معدن امروزی تبدیل شده و بسیار با ارزش هستند.

علت نام گذاری

هماتیت کلمه ای یونانی (Hematite) به معنی خون قرمز است. احتمالاً علت نام گذاری این سنگ آهن، رنگ قرمز خاک آن می باشد.
نام های دیگر این سنگ در زبان عربی و فارسی شادنه و حدید است. در متون کهن فارسی نیز از آن به نام های آهن چینی، حجر الطور، شادنج، حجر هندی، شابانگ و حجرالدم یاد شده است. همانطور که گفته شد، اولوژیست هم نام دیگر این کانی می باشد.

تصویر از معدن روباز سنگ آهن(هماتیت)
معدن روباز سنگ آهن(هماتیت)

مشخصات سنگ آهن هماتیت

  • سنگ آهن هماتیت با توجه به هر منطقه ای که از آنجا استخراج می شود، خواص و مشخصات گوناگونی دارد. اما به طور کلی سنگ آهن هماتیت دارای خصوصیات زیر است.
  • درجه سختی آن حدود ۵.۵ تا ۶.۵ می باشد.
  • هماتیت یک کانی شکننده است.
  • این سنگ علاوه بر قرمز به رنگ های دیگری همچون سیاه، استیل، قهوه ای، نقره ای و خاکستری نیز دیده شده است. در حقیقت رنگ کانی هماتیت از خاکستری فولادی تا به رنگ سیاه آهنی متغیر است و قطعات نازک آن قرمز خونی هستند.
  • چگالی الوژیست ۵/۲۶ اعلام شده است.
  • معمولاً به صورت خالص وجود دارد.
  • الوژیست ضد آب است و در مجاورت آب حالت خیس شدگی به خود نمی‌گیرد.
  • بلور هماتیت در سیستم شش وجهی یا هگزاگونال متبلور می شود. اما ممکن است به صورت ورقه ای نیز دیده شود که به آن اسپیکولار می گویند.
تصویر از سنگ آهن هماتیت(الوژیست)
بعضی از الوژیست ها کدر و بعضی تقریباً ظاهری نیمه براق دارند.

کاربردها

  • سنگ آهن هماتیت در تولید مواد ضد زنگ، و رنگ سازی، مورد استفاده قرار می گیرد.
  • صنایع سیمان، بنای خانه ها و شهرسازی، به شدت به این سنگ آهن وابسته است.
  • از رنگدانه های قرمز الوژیست، پودر ساینده به دست می آید و بلورهای سیاه رنگ آن نیز در جواهرسازی به زیبایی برش داده می شود.
  • در تولید فولاد و آهن، بخش عمده و مهم مواد خام، سنگ آهن آن هم از نوع هماتیت می باشد.
  • اما بیشترین کاربرد این سنگ آهن در استخراج آهن است.
عکس از سنگ الوژیست به عنوان سنگ جواهر
یکی از کاربردهای الوژیست در جواهرسازی و ساخت دستبند و گردنبندهای حدید است.

ویژگی ها و کاربردهای جالب هماتیت

  • از کاربردهای جالب سنگ آهن هماتیت این است که اگر در نزدیکی افراد قرار بگیرد، موجب بالا رفتن تمرکز شده و همچنین انرژی های منفی را دور می کند.
  • منطق و ریاضیات را تقویت کرده و خلاقیت را افزایش می دهد.
  • از الوژیست می توان برای از بین بردن بیهوشی نیز استفاده کرد.
  • این سنگ می تواند درد پا و درد پشت را به خود جذب کند و در تسکین انواع درد موثر است.
  • اگر سنگ آهن هماتیت داخل آب بیافتد، مجدد امکان تشکیل آن وجود دارد.
  • در صورتی که الوژیست داخل اسید هیدروکلریک قرار بگیرد، ذوب می شود.
  • گرد این سنگ آهن، خاصیت آهنربایی دارد.
نوار نقاله حمل سنگ آهن هماتیت
برای استفاده از هماتیت باید مراحل استخراج تا فرآوری طی شود.

مراحل استخراج تا فرآوری سنگ آهن

۱.شناسایی معدن

برای استخراج سنگ آهن هماتیت، ابتدا باید معادن حاوی این سنگ را شناسایی کرد. شناسایی معادن سنگ آهن به دست کارشناسان، مهندسان معدن صورت می گیرد. اگر معدن سنگ آهن در مجاورت سطح زمین قرار داشته و به صورت توده شکل باشد، روش سطحی یا روباز را برای استخراج آن به کار می برند. اما در صورتی که در عمق زیادی از سطح زمین قرار گرفته باشد، متخصصان معدن روش زیرزمینی را برای آن به کار می گیرند. برای استخراج بیشتر سنگ آهن ها، نیازی به روش زیرزمینی و حفر چاه نیست.

۲.خردایش

سنگ آهن هماتیت استخراج شده، ابعاد متفاوتی دارد. بزرگترین قطعه بیشتر از یک متر و کوچکترین تکه هم ۱ میلی متر است. باید قطعات سنگ آهن به دست آمده را به تکه های کوچکتر در اندازه ۷ الی ۲۵ میلی متر خرد کرد. خردایش به روش آسیا کاری و یا به وسیله سنگ شکن صورت می گیرد.

۳.فرآوری

به دلیل داشتن ناخالصی در سنگ آهن هماتیت، نمی توان آن را به طور مستقیم استفاده کرد. پس این جا فرایند خالص سازی اهمیت پیدا می کند. در گام بعدی نوبت به تغلیظ می رسد. تغلیظ یعنی جداسازی مکانیکی، فیزیکی و فیزیکوشیمیایی تکه های فلز از مواد غیر مفید و باطله. به این مواد گانگ گفته می شود. در فرآیند تغلیظ مواد باطله و آهن پرعیار به دست می آید. در فرآوری سنگ آهن مواد باطله و آهن پرعیار را از هم تفکیک می کنند.

فرآوری به چند روش صورت می گیرد که در ادامه شرح می دهیم:

  1. جداسازی سنگ آهن هماتیت بر پایه رادیواکتیو، اپتیکی
  2. جداسازی بر اساس هدایت الکتریکی
  3. جداسازی ثقلی: فرآوری توسط این روش، به دو شیوه واسطه سنگین و میز لرزان انجام می شود. در روش میز لرزان جریان آب، تکه های سنگین را بین فک های دستگاه قرار می دهد و آنها را خرد می کند. تکه های سبک تر نیز به قسمت پایین دستگاه می روند. روش دیگر فراوری به شیوه جداسازی ثقلی به این شکل است که تعدادی واسطه سنگین را با آب ترکیب می کنند. واسطه هایی که چگالی آن ها بیشتر است، ته نشین و آنهایی که چگال کمتری دارند، شناور می مانند. ترکیبات مابین آنها نیز چگالی متوسطی دارند.
  1. جداسازی بر اساس خواص مغناطیسی: سنگ آهن مورد نظر را در میدان مغناطیسی قرار می دهند و رفتار آن ها در میدان مغناطیسی، ترکیبات پارامغناطیس، فرومغناطیس و دیامغناطیس را مشخص می سازد. به این ترتیب به آسانی از یکدیگر جدا خواهند شد.
  1. جداسازی بر مبنای ویژگی های سطحی: ذرات را داخل آب می ریزند و بخش هایی که آب گریز هستند، شناور مانده و آبدوست ها نیز خیس می شوند و در انتهای ظرف ته نشین می شوند.

۴.پخت سنگ آهن

پختن سنگ آهن هماتیت باعث کاهش ضایعات شده و ماده اولیه جهت تولید آهن به دست می آید. پختن باعث می شود قسمت بیرونی ذرات سنگ آهن به یکدیگر بچسبند و شکاف ها و حفره های داخلی کم می شود. پخت سنگ آهن خواص ذرات را یکنواخت کرده و استحکام و چگالی را افزایش می دهد.

۵.ذوب

در این مرحله مواد حاصله را در کوره های بلند با دمای ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد ذوب می کنند. برای سوخت و تامین انرژی مورد نیاز نیز ماده کک را به کار می برند. پس از مدت طولانی، آهن خام یا چدن از کوره بلند خارج می شود. این ماده حاوی مقدار فراوانی کربن است. از آهن خام برای فولاد سازی استفاده می کنند.

حمل و نقل سنگ آهن در کامیون های بزرگ
سنگ آهن هماتیت در کامیون های سنگین برای فراوری جابجا می‌شود.

محصولات خروجی گرفته شده/کاربردی از هماتیت

چدن یا آهن خام، اولین ماده ایست که از فراوری سنگ آهن هماتیت به دست می آید. این ماده در صنعت فولادسازی کاربرد دارد.
از دیگر محصولات خروجی می توان به آهن رادیواکتیو یا آهن ۵۹ اشاره کرد. این آهن به عنوان عنصر ردیابی و دارو در علم متالوژی و بیوشیمیایی استفاده می شود.
اکسید آهن سیاه نیز محصول کاربردی دیگری است که به عنوان رنگدانه در صنعت دارو، متالوژی و صنایع الکتریکی مورد استفاده است.
پودر آهن که برای آهنربا، کاتالیزورها و نوع خاصی از فولاد استفاده می شود، نیز فرآورده سنگ آهن به شمار می رود.
از فرآورده های سنگ آهن می توان به آهن آبی اشاره کرد. این ماده در ساخت پلاستیک، جوهر چاپ، رنگ های هنری، رنگ آمیزی کاغذها و لوازم آرایشی کاربرد دارد.

تصویر سنگ آهن هماتیت تیره رنگ
سنگ آهن هماتیت

الوژیست بیشتر در چه مناطقی یافت می شود؟

در سنگ های دگرگون یا شیت های بلورین بسترهای گرمابی، در بسترهای مختلف محیط های اکسیدان، سنگ های آذرین در بسترهای گرمابی و در سنگ های رسوبی و آتشفشانی، الوژیست یا سنگ آهن هماتیت را می توان پیدا کرد.

معدن گل گهر سیرجان واقع در استان کرمان

تعدادی از معادن بزرگ هماتیت واقع در ایران و جهان

در ایران، سنگ آهن هماتیت را می توان از معادن واقع در همدان، کرمانشاه، کردستان، زنجان، سمنان، کرمان، خراسان رضوی، فارس، یزد، هرمزگان و جزیره هرمز استخراج کرد.

از مهمترین معادن سنگ آهن ایران می توان به معدن سنگ معدن آهن بافق یزد، معدن گل گهر سیرجان، معدن جلال آباد زرند کرمان، معدن چادرملو در شمال شرق یزد، سنگ معدن آهن خواف و سنگ آهن چغارت در بافت اشاره کرد.

کشورهایی همچون برزیل، استرالیا و آفریقای جنوبی غنی ترین منابع هماتیت هستند. کشورهای اتریش، ایتالیا، آلمان، روسیه ، انگلستان، سوئد و لیبریا نیز در رده بعدی منابع غنی هماتیت قرار می گیرند.

از مهمترین معادن جهان میتوان به معدن کاراجاس واقع در برزیل، معدن هامسرلی، چیچستر هاب، معدن مونت ویل، معدن یاندی در استرالیا و معدن سیشن واقع در آفریقای جنوبی اشاره کرد.

جالب است بدانید که سطح کره مریخ نیز مملو از سنگ آهن هماتیت است. در واقع رنگ سرخ این سیاره به دلیل وجود مقدار زیادی هماتیت است.

عکس معدن سنگ هماتیت هامسرلی
عکس معدن سنگ هماتیت هامسرلی واقع در استرالیا

 

مقایسه هماتیت با مگنتیت و سایر انواع سنگ آهن

در پایان به تفاوت های میان مگنتیت و سنگ آهن هماتیت می پردازیم.

پارامتر مقایسه

هماتیت

مگنتیت

فراوانی

بسیار زیاد

زیاد

استحکام

بسیار بالا

تقریباً بالا

قیمت

نسبتاً ارزان

بسیار گران

درصد آهن

۷۰

۷۲.۴

خاصیت مغناطیسی

بسیار کم و یا فاقد این خاصیت

بسیار زیاد

ظاهر

کدر و نیمه شفاف

براق و دارای درخشش نسبی

عکس از سنگ هماتیت
یک نمونه سنگ هماتیت تیره رنگ با نمایش لایه لایه بودن آن

در واقع سنگ آهن هماتیت و مگنتیت نسبت به دیگر سنگ آهن های زئولیت، لیمونیت و سیدریت استحکام بالایی دارند و ارزان تر هستند. به همین خاطر کاربرد بیشتری نیز دارد. در واقع این دو کانی آهن، مهمترین کانی های اقتصادی هستند.

از لحاظ میزان جذب نیز تفاوت زیادی میان این ۵ عنصر وجود دارد. برای مثال هماتیت و زئولیت نسبت به سایر کانی ها بالاترین میزان جذب مس را دارند.

ناگفته نماند امکان تبدیل هماتیت به مگنتیت توسط فرآیند زیر قابل انجام است:

 ۳Fe۲O۳+۱.۱C==2Fe۳O۴+۰.۱C + CO  , ΔHo=۱۲۲.۳ J(Jul)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.