استخراج سنگ آهن

استخراج سنگ آهن انسان‌هاي اوليه آهن را به صورت خالص از سنگ آهن توليد مي‌كردند؛ با اين حال هنوز مشخص نشده آهن تاپ كه انسان اوليه از چه تاريخي اين فلز را از سنگ معدن توليد و استفاده نموده است. طبق تحقيقات به عمل آمده، در گذشته اسلحه استفاده شده توسط سرداران و فرمانروايان از جنس آهن بوده و حتي دريافته‌اند كه كمربند پادشاه سيلك نيز از اين ماده ساخته شده است. در همان زمان، آهن فلزي تشريفاتي و بسيار گران محسوب مي‌شد و توليد آن كم ولي قيمت بسيار زيادي داشت. به صورتي كه در دوره پارت‌ها توليد اين ماده فلزي به قدري كاهش يافت كه تنها از راه چين وارد كشور مي‌شد. نمونه‌اي از سنگ آهن طبق تحقيقات به عمل آمده اولين نوع از اين ماده حدود ۵۵۰ سال پيش از ميلاد در چين توليد شد؛ در حالي‌كه اروپائيان در تمامي اين سال‌ها، از طريق ريخته‌گري، زيور آلات آهني توليد مي‌كرده‌اند آهن آلات آهن تاپ و سوخت مورد استفاده در طي اين فرآيند نيز ذغال چوب بوده است. در دوره‌ي انقلاب صنعتي، روش‌هاي جديدي براي توليد انواع آهن بدون استفاده از ذغال چوب كشف شد؛ اين روش‌ها بعد از مدت‌ها در توليد فولاد نيز مورد استفاده قرار گرفت.امروزه توليد سنگ آهن در ۴۸ كشور به انجام مي‌رسد. در ميان اين‌ها، پنج كشور هستند كه ۷۰ درصد سنگ آهن مورد نياز در جهان از جانب آن‌ها تامين مي گردد. اين كشورها عبارتند از: چين، برزيل، استراليا، روسيه و هند. مشخصات فيزيكي و شيميايي تا اين‌جا مروري از تاريخچه اين محصول براساس فرضيات باستان‌شناسان و باورهاي مردم عام از گذشته تاكنون ارائه داديم. حال وقت آن رسيده نماد و عدد اتمي و چگالي اين ماده فلزي را مورد بررسي قرار دهيم. نماد شيميايي اين فلز Fe و چگالي آن ۸۶/۷ گرم بر سانتي‌متر مكعب مي‌باشد. همان‌طور كه قبلا هم اشاره كرديم، اين فلز در جدول تناوبي عناصر در گروه هشتم ورق روغني مباركه و دوره چهارم قرار گرفته همچنين عدد اتمي، وزن اتمي و دماي جوش آن به ترتيب برابر ۲۶، ۸۴۷/۵۵ گرم بر مول و ۲۷۵۰ درجه سانتي‌گراد است. اين فلز سطحي صاف و رنگ نقره‌اي مايل به خاكستري دارد. نماد شيميايي آهن در جدول تناوبي عناصر دگرگوني‌هاي آهن منظور از دگرگوني همان تغيير فاز با تغيير دما است. بهترين مثال از دگرگوني‌هاي يك فلز، دگرگوني‌هاي آن مي‌باشد. اين محصول به سه صورت بتا، گاما و دلتا موجود است. وقتي آهن ذوب‌شده كم‌كم سرد مي‌شود، در دماي ۱۵۳۸ به آهن دلتا تبديل مي‌شود. ثابت شبكه‌اي آن ۹۳/۲ آنگستروم است، خاصيت پارامغناطيس دارد و ساختمان بلوري آن به شكل مكعبي مركزپر يا همان BCC است.به همين صورت كه سرد شدن ادامه مي‌يابد در دماي ۱۳۹۴ ساختمان كريستالي موجود به مكعبي با وجوه پر يا همان FCC تغيير حالت مي‌دهد. به اين نوع از آهن شكل گرفته شده استنيت يا گاما مي‌گويند. اين فاز در دماي ۱۳۹۴ تا ۹۱۲ به حالت پايدار مي‌رسد. در دماي ۹۱۲ درجه سانتي‌گراد، دگرگوني ديگر اين فلز يعني آهن آلفا شكل مي‌گيرد كه به آن فريت مي‌گويند. اين آلوتروپ از دماي ۹۱۲ تا ۲۷۳- درجه سانتي‌گراد به حالت پايدار مي‌رسد و از نظر ساختار بلوري مشابه با آهن دلتا مي‌باشد.آهن در اشكال مختلفي توليد مي‌شود كه هركدام داراي كاربردهاي متنوعي در صنايع، از ساختمان‌سازي گرفته تا سازه‌هاي عظيم مانند خريد ورق آجدار ساخت تانك و هواپيما، مي‌باشند. انواع آهن‌آلات عبارتند از: پروفيل، تيرآهن، ميلگرد، ورق، نبشي و ناوداني، لوله، شمش و قراضه! با شناخت هركدام از اين محصولات مي‌توان در مورد كاربردهاي آن‌ها نظر داد. انواع آهن‌آلات با شناخته شدن آهن و به منظور رفع عيوبي مثل شكننده بودن آن در حالت خالص، به مرور عناصر ديگر به آن افزوده شدند و آلياژهاي آهن را پديد آوردند. بنابراين آهن به دو صورت فولاد و چدن توسعه يافت كه امروزه سهم فولاد در صنايع مختلف بالاي ۹۰ درصد مي‌باشد. در اين بين، اشكال مختلف آهن توانسته پاسخگوي كاربردهاي متنوعي نيز باشد. در ادامه به معرفي اجمالي مقاطع مختلف فولاد مي‌پردازيم. پروفيل يا قوطي پروفيل مقطع فلزي توخالي به شكل‌هاي مختلف كه كاربردهاي فراواني در صنايع مختلف از جمله ساختمان‌سازي دارد؛ به طوري‌كه بزرگترين مشتريان اين محصول، ساختمان‌سازها هستند. سطح مقطع مربع يا مستطيل دو نوع رايج پروفيل هستند كه در بازار با نام قوطي نيز شناخته مي‌شوند. قيمت پروفيل در بازار براساس ضخامت و سطح آن مشخص مي شود. تيرآهن تيرآهن داراي سطح مقطعي به دو شكل I و H است كه استفاده گسترده و فراواني در ساختمان‌سازي دارد به صورتي كه اسكلت سازه‌هاي فولادي بدون اين محصول وجود نخواهند داشت. ورق روغني وظيفه اصلي تيرآهن تحمل بار وارده بر ساختمان است. انواعي كه از اين محصول در بازار وجود دارند عبارتند از تيرآهن IPE، تيرآهن INP، تيرآهن بال پهن يا هاش و تيرآهن لانه زنبوري!