از استخراج تا پردازش سنگ آهن | بررسی کامل فرایند

آشنایی با سنگ آهن و مهم ترین مصارف آن

سنگ آهن یک ماده اولیه مهم در تولید فولاد است که تولید آن میلیون ها سال زمان میبرد. این ماده ارزشمند از ترکیبات اکسیدی و سولفیدی آهن سنگ های پوسته زمین، مانند: هماتیت و مگنتیت تشکیل شده است. این ماده‌ که در صنایع مختلفی مانند ساخت‌وساز، خودروسازی، تولید تجهیزات صنعتی و بسیاری از محصولات دیگر کاربرد دارد؛ پس از استخراج، باید طی مراحل پیچیده‌ای فرآوری شود تا ناخالصی‌ها از آن جدا شده و به آهن خالص تبدیل گردد. فرآیند استخراج سنگ آهن نه تنها به دلیل اهمیت آن در تولید فولاد، بلکه به دلیل تأثیرات آن بر اقتصاد جهانی و صنایع مختلف، یکی از مراحل کلیدی در توسعه صنعتی محسوب می‌شود.

این مقاله به بررسی تمام مراحل استخراج و پردازش سنگ آهن می‌پردازیم و شما را با نحوه تبدیل این سنگ خام به محصولاتی که در زندگی روزمره از آن‌ها استفاده می‌کنیم، آشنا می‌سازد.

 همه چیز در مورد فرایند استخراج آهن

فرآیند استخراج سنگ آهن از معدن شامل مراحل مختلفی است که هرکدام نیاز به تخصص و تجهیزات پیشرفته دارند. در این فرآیند، سنگ آهن بعد از استخراج از معادن، مراحلی از جمله خردایش، آسیاب و جداسازی ناخالصی‌ها را طی میکند و برای ذوب و تبدیل به فولاد آماده می‌شود. استخراج سنگ آهن از معادن به دو روش اصلی، سطحی و زیرزمینی انجام می‌شود که انتخاب روش به نوع و موقعیت معدن بستگی دارد. فرآیند استخراج سنگ آهن نه تنها برای صنایع فولادسازی اهمیت دارد، بلکه در تولید بسیاری از محصولات دیگر هم کاربرد دارد.

نحوه استخراج آهن از معدن

استخراج سنگ آهن از معدن به مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و فناوری‌ها نیاز دارد. در ابتدا، باید منابع آهنی به دقت شناسایی و ارزیابی شوند. بعد از این مرحله، بسته به شرایط معدنی، از روش‌های مختلفی برای استخراج آن استفاده می‌شود. این روش‌ها می‌توانند شامل استخراج سطحی، زیرزمینی یا استفاده از انفجار باشند. برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به نحوه استخراج سنگ آهن می توانید از مقاله “انواع روش های استخراج مواد معدنی” دیدن فرمایید.

مهمترین هدف در این فرآیند، رسیدن به سنگ آهن با کمترین ناخالصی و با حداکثر کیفیت است. در این بخش از مقاله به بررسی مراحل جالب استخراج سنگ اهن از معادن میپردازیم.

مراحل استخراج سنگ آهن به ترتیب کدام اند؟

برای استخراج سنگ آهن از زیر زمین مراحل مختلفی وجود دارد. اینکار علاوه بر هزینه ی استخراج، سخت و زمان بر است. در این بخش مراحل استخراج سنگ آهن را بررسی میکنیم:

• شناسایی و ارزیابی اولیه معدن

کشف معدن  و ارزیابی آن اولین قدم در استخراج سنگ آهن است که برای بررسی وجود و کیفیت ذخایر معدنی انجام می‌شود. در این مرحله، زمین‌شناسان با استفاده از روش‌های مختلف مثل حفاری‌های آزمایشی، مطالعات ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی به بررسی خاک و سنگ‌های منطقه، و با استفاده از تکنیک‌های خاص مانند اندازه‌گیری گرانش یا مغناطیسی،  اطلاعاتی درباره نوع و مقدار سنگ آهن در معدن پیدا میکنند. همچنین، ارزیابی اقتصادی انجام می‌شود تا بررسی کنند آیا استخراج این سنگ آهن از نظر مالی و زیست‌محیطی به‌صرفه است یا نه. این اطلاعات کمک می‌کند تا بهترین روش استخراج انتخاب شود و هزینه‌ها و سودآوری پیش‌بینی شوند.

• نمونه‌برداری از سنگ‌های معدن

نمونه‌برداری از سنگ‌های معدن یکی از مراحل حیاتی در فرآیند استخراج سنگ آهن است که قبل از شروع استخراج با دقت انجام می‌شود. هدف از نمونه‌برداری، بررسی کیفیت و ترکیب مواد معدنی در سنگ آهن است. با انجام نمونه برداری مشخص میشود که استخراج معدن، به‌صرفه و اقتصادی است یا نه. نمونه‌ها معمولاً از عمق‌های مختلف معدن برداشته می‌شوند تا تنوع کیفیت و ترکیب‌های معدنی در همه جای معدن بررسی شود. این نمونه‌ها به آزمایشگاه‌ها ارسال می‌شوند و از طریق آنالیز شیمیایی، درصد آهن و دیگر ناخالصی‌ها تعیین می‌گردد. اطلاعات به‌دست‌آمده از این آزمایشات، به مهندسان معدن و تصمیم‌گیرندگان کمک می‌کند تا روش استخراج بهینه و مناسب را برای هر معدن انتخاب کنند.

• ثبت معدن کشف شده

پس از شناسایی و ارزیابی معدن، مرحله بعدی ثبت رسمی معدن است. ثبت معدن یک فرآیند قانونی است که به دلیل تأسیس مالکیت بر معدن و انجام استخراج آن با شرایط مشخص انجام می‌شود. در این مرحله، اطلاعات دقیق از محل معدن، نوع سنگ معدنی و مشخصات جغرافیایی ثبت می‌شود و برای دریافت مجوزهای قانونی و زیست‌محیطی به مراجع قانونی ارسال می‌شود. همچنین، در این مرحله، مسائل مربوط به حقوق معادن، توافق‌نامه‌ها بررسی و مجوزهای محیط ‌زیستی گرفته میشود. ثبت معدن باعث می‌شود که عملیات استخراج به‌طور قانونی آغاز شود و هم‌زمان ملاحظات زیست‌محیطی و ایمنی در نظر گرفته شود.

• حفاری در معدن

استخراج و کشف سنگ آهن با حفاری  معدن شروع  میشود. در این مرحله، از ماشین‌آلات مخصوص برای ایجاد حفره‌های عمودی یا افقی در سطح یا زیر سطح زمین استفاده می‌شود. حفاری‌ها به دو صورت دستی (در معادن کوچک) و ماشینی (در معادن بزرگ) انجام می‌شود. علاوه بر این، حفاری‌ها برای بررسی شرایط زمین‌شناسی، مقاومت خاک، و ارزیابی نحوه قرارگیری لایه‌های سنگی نیز کاربرد دارند.

• انفجار در معدن

سنگ های موجود در معدن اندازه ی بزرگ و مقاومی دارند. با انفجار در معدن این سنگ ها ریز تر میشوند و مراحل استخراج و حمل و نقل را راحتتر میکنند. عملیات انفجار با استفاده از مواد منفجره خاص در نواحی هدف‌گذاری شده در دل معدن انجام می‌شود. این روش به‌ویژه در معادن سطحی رایج است.

• بارگیری و حمل و نقل

حالا که استخراج سنگ معدن تمام شد. در این مرحله، سنگ‌های خرد شده با استفاده از ماشین‌آلات سنگین مانند لودرها و بیل‌های مکانیکی جمع‌آوری می‌شوند. سنگ‌های استخراج‌شده به‌وسیله کامیون‌های غول‌پیکر، قطارها یا حتی سیستم‌های لوله‌کشی به کارخانه‌های فرآوری حمل می‌شوند. این فرآیند ممکن است نسبت به موقعیت معدن و کارخانه، چندین کیلومتردورتر باشد.

• فرآوری سنگ آهن

فرآوری سنگ آهن شامل مجموعه‌ای از فرایندهاست که برای جدا کردن آهن از مواد اضافی و ناخالصی‌ها انجام می‌شود. هدف از فرآوری این است که سنگ آهن را به شکل قابل استفاده برای تولید فولاد یا آهن تبدیل کنیم. به مراحل مختلف فرآوری  سنگ آهن در ادامه میپردازیم.

انواع روش های استخراج سنگ آهن کدام اند؟

در ادامه به اختصار با انواع روش های استخراج سنگ آهن از معدن آشنا می شویم:

• روش استخراج سطحی

در این روش، سنگ آهن از سطح زمین یا نزدیک به سطح زمین استخراج می‌شود. این روش زمانی به کار می‌رود که منابع آهن در لایه‌های بالای زمین قرار داشته باشند.  استخراج سطحی نسبت به روش‌های زیرزمینی اقتصادی‌تر است و به سرعت بیشتری انجام می‌شود.

• روش استخراج زیرزمینی

در صورتی که ذخایر سنگ آهن در اعماق زیرین زمین قرار داشته باشند، از روش استخراج زیرزمینی استفاده می‌شود. در این روش، تونل‌هایی برای دسترسی به سمگ آهن در زیر سطح زمین حفر می‌شود.

• روش استخراج با انفجار

برای شکستن سنگ‌های بزرگ و استخراج سریع‌تر، از مواد منفجره  برای انفجار معدن استفاده می‌شود. این روش در معادن سطحی بیشتر رایج است.

• استخراج با استفاده از حلال‌های شیمیایی

کاربرد این روش بیشتر برای استخراج آهن از سنگ‌های معدنی با غلظت پایین است. در این فرآیند، از حلال‌های شیمیایی برای حل کردن آهن و جدا کردن آن از مواد دیگر استفاده می‌شود.

فرآوری سنگ آهن چیست و چگونه انجام می گیرد؟

به طور کلی می توان مراحل فرآوری سنگ آهن را شامل موارد زیر در نظر گرفت:

1. سرند کردن سنگ آهن

اولین مرحله فرآوری سنگ آهن، سرند کردن است که در آن سنگ‌های بزرگ و ریزتر از هم جدا می‌شوند. این کار به‌وسیله دستگاه‌ سرند انجام می‌شود که سنگ‌ها را به اندازه‌های مختلف تقسیم می‌کند.

2. خردایش سنگ آهن

بعد از سرند کردن، سنگ آهن نیاز به خردایش دارد. در این مرحله، سنگ‌ها به اندازه‌هایی کوچکتر از قبل تقسیم می‌شوند تا برای مراحل بعدی مانند آسیاب و جداسازی آماده شوند. این مرحله معمولاً توسط سنگ‌شکن‌ها یا خردکننده‌هایی نظیر سنگ شکن فکی انجام می‌شود.

3. خوراک دهی سنگ آهن

سنگ آهن خرد شده به دستگاه‌های مختلفی مانند آسیاب‌ها یا جداکننده‌ها منتقل می‌شود تا بیشتر فرآوری شود. این مرحله باید به‌طور دقیق انجام شود تا از اتلاف انرژی و مواد جلوگیری شود. لازم به ذکر است که این کار توسط دستگاه فیدر مخصوص قطعات معدنی صورت می گیرد.

4. آسیاب کردن سنگ آهن

آسیاب کردن سنگ آهن برای کاهش اندازه ذرات سنگ‌ها و بهبود سطح تماس آنها با دیگر مواد  انجام می شود. در این مرحله، سنگ آهن به ذرات ریزتری تبدیل می‌شود تا در فرایندهای بعدی جداسازی و ذوب به راحتی استفاده شود.

5. جدایش ثقلی سنگ آهن

بعد از آسیاب، سنگ‌های آهن از مواد دیگر با استفاده از تفاوت چگالی آنها جدا می‌شوند. این کار با استفاده از دستگاه‌های خاص جداسازی ثقلی انجام می‌شود. سنگ‌های آهنی به دلیل چگالی بیشتر از سایر مواد معدنی جدا می‌شوند.

6. جدایش مغناطیسی سنگ آهن

یکی از روش‌های مؤثر برای جدا کردن آهن از دیگر ناخالصی‌ها، جدایش مغناطیسی است. که در آن با استفاده از میدان‌های مغناطیسی، ذرات آهن از مواد غیرآهنی جدا می‌شوند. این روش در معادن آهنی که مقدار ناخالصی بیشتری دارند، تاثیر گذار تر است.

نحوه انجام گیری فرایند ذوب آهن چگونه است؟

بعد استخراج سنگ آهن و فرآوری آن، این ماده معدنی را در  در کوره‌های بلند ذوب میکنند. در این کوره‌ها، سنگ آهن همراه با سنگ آهک ذوب شده و آهن مایع به دست می‌آید. این آهن مایع به صورت مذاب از کوره بیرون می‌آید و سپس به شکل‌های مختلف مانند شمش یا فولاد، قالب‌گیری می‌شود. فرایند ذوب شدن سنگ آهن به دقت بالا و دماهای بسیار بالا نیاز دارد تا آهن با درصد خالوص بالا و بدون ناخالصی به دست آید.

سخن پایانی

در این مقاله از گروه صنعتی سهند پویا با انواع استخراج، مراحل و فرآوری سنگ آهن اشنا شدیم. و دانستیم که استخراج سنگ آهن یک فرآیند پیچیده و چند مرحله ای است که اهمیت ویژه ای در تولید فولاد و صنایع مختلف دارد. این صنعت روزبه‌روز بیشتر به تکنیک‌های نوین و کارآمد وابسته می‌شود. بنابراین، آگاهی از این فرآیندها و روش‌های استخراج می‌تواند نه‌تنها به درک بهتر این صنعت کمک کند، بلکه به ما این امکان را می‌دهد که از منابع معدنی به‌طور بهینه و پایدار استفاده کنیم.