آهن چیست؟
آهن یکی از فراوان‌ترین و پرکاربردترین عناصر موجود بر روی پوسته زمین است. عنصر آهن با عنوان Fe در گروه هشتم جدول مندلیف قرار دارد. این عنصر معمولا به شکل آلیاژ (ترکیب با فلزات دیگر) مورد استفاده قرار می‌گیرد. از پرکاربردترین آلیاژهای آهن می‌توان به فولاد، فولاد ضد زنگ و چدن اشاره کرد. البته حدود 98 درصد از آهن تولید شده، در ساخت فولاد به کار می‌رود.
کاربردهای آهن کدام هستند؟
امروزه، حدود 90 درصد از فلزات مورد استفاده توسط انسان‌ها از آهن ساخته شده‌اند. آهن و آلیاژهای آن در صنایع مختلفی نظیر الکترونیک، تولید قطعات، خودروسازی، ساخت سازه‌های تجاری و مسکونی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سنگ آهن در طبیعت به صورت کانی‌های مگنتیت (Fe2O4)، هماتیت (Fe2O3)، گوتیت (FeO(OH))، لیمونیت (FeO(OH).n(H2O)) و سیدریت (FeCO3) یافت می‌شود. از بین این کانی‌ها، هماتیت و مگنتیت به دلیل درصد بالاتر آهن از اهمیت بیشتری برخوردار هستند.
عیار آهن چیست؟
درصد آهن خالص موجود در سنگ آهن (هماتیت، مگنتیت و غیره) با عیار بیان می‌شود. عیار، معیاری برای تشخیص ارزشمند بودن سنگ آهن به شمار می‌رود. عیار آهن موجود در هماتیت و مگنتیت حدود 70 درصد است. این عیار نشان می‌دهد که به ازای هر 1000 کیلوگرم، حدود 700 کیلوگرم آهن خالص درون سنگ آهن وجود دارد.
نکته: به طور کلی، عیار 70 درصد معمولا به عنوان یک عیار خوب و اقتصادی برای استخراج آهن در نظر گرفته می‌شود. در صورتی که مقدار این عیار کمتر از 60 درصد باشد، استخراج سنگ آهن اقتصادی نخواهد بود
معدن آهن چیست؟
معدن آهن، محلی است که مقدار قابل توجهی سنگ آهن با عیار قابل قبول در آن وجود دارد. معدن آهن با عنوان کانسار آهن نیز شناخته می‌شود. به مقدار سنگ آهن قابل استخراج، ذخیره معدن آهن می‌گویند. ذخیره قطعی معادن آهن ایران حدود 3 میلیارد تن است. به همین دلیل، ایران در میان 10 کشور برتر از نظر ذخایر آهن قرار دارد.
کانسار آهن می‌تواند در نزدیکی سطح زمین (تا عمق حدود 1000 متر) یا در اعماق زمین (تا عمق حدود 2000 متر) قرار داشته باشد. عمق قرارگیری کانسار آهن به همراه شکل آن، عیار و تجهیزات موجود بر روی نحوه استخراج آهن تاثیرگذار هستند. در بخش مراحل تولید آهن، به معرفی روش‌های استخراج آهن می‌پردازیم
سنگ آهن به صورت کانی‌های مختلفی نظیر هماتیت، مگنتیت، لیمونیت و غیره در طبیعت یافت می‌شود. تولید آهن طی چهار مرحله اصلی اکتشاف، استخراج، فرآوری و ذوب صورت می‌گیرد:
اکتشاف: مکان‌هایی با احتمال وجود سنگ آهن (با عیار بالا) شناسایی می‌شوند.
استخراج: با به کارگیری تجهیزات مخصوص، سنگ آهن از دل زمین بیرون آورده می‌شود.
فرآوری: طی مراحل مختلف فیزیکی و یا شیمیایی، مواد زائد (کم ارزش) از سنگ آهن جدا می‌شوند.
ذوب: با انتقال مواد فرآوری شده به کوره‌های ذوب، آهن خالص به دست می‌آید.
آهن چگونه اکتشاف می شود؟
اولین مرحله در فرآیند تولید آهن، یافتن مکان‌هایی است که احتمال قرارگیری سنگ آهن با عیار بالا در آن‌ها وجود دارد. به این ترتیب، پیش از استخراج آهن ابتدا باید ذخیره ماده معدنی آن را کشف کرد. روش‌های متعددی برای اکتشاف آهن وجود دارد. برخی از این روش‌ها عبارت هستند از:
برداشت زمین شناسی
عکس برداری هوایی
ژئوشیمی
بیوژئوشیمی
برداشت الکتریکی
برداشت ژئوفیزیک
حفر گمانه
اکتشاف آهن مراحل مختلفی دارد. این مراحل از پی جویی مقدماتی شروع شده و تا اکتشافات نهایی ادامه می‌یابد. به عنوان مثال، برداشت زمین‌‌شناسی در مرحله پی‌جویی صورت می‌گیرد. در این مرحله، زمین‌شناسان با بررسی نواحی مستعد، آثار نشان‌دهنده وجود کانسار آهن در منطقه را مورد بررسی قرار می‌دهند. در صورت تایید زمین‌شناسان، مرحله بعدی اکتشاف انجام می‌شود.
در مراحل بعد، روش اکتشاف با توجه به خواص آهن و سنگ‌های مورد اکتشاف انتخاب می‌شود. به عنوان مثال، مگنتیت خاصیت مغناطیسی بالایی دارد. به همین دلیل می‌توان از روش‌های ژئوفیزیکی مانند مغناطیس سنجی برای کشف آن استفاده کرد. در مرحله آخر نیز برای اطمینان کامل از عیار آهن و تخمین ذخیره سنگ آهن، منطقه مورد بررسی حفر شده و نمونه‌های آن مورد آزمایش قرار می‌گیرند
