سنگ آهن چیست ؟
بسیاری از تمدنهای باستانی سنگ آهن را متفاوت با ما تلخیص کرده اند . برخی از سازندگان ابزار قبلاً آهن آلات را از یک منبع کیهانی می ساختند: شهاب سنگ ها . مصری ها که از آن به عنوان “مس سیاه” نامیده می شوند ، آهن شهاب سنگ ماده ای نیست که در مکانهای عظیم و تلفیقی یافت شود. آهنگرها گاهاً از آهن شهاب سنگ برای ساختن شمشیر استفاده می کردند ، این اسلحه های با ارزش معمولاً برای مردانی با قدرت بزرگ منتقل می شد ، مانند خلیفه ها ، افسران ارشد ، سپه سالارها ، فرماندگان شجاع و افرادی که نشان خاص داشتند مثل ساتراپ های هخامنشی ، شوالیه ها و… با این حال ، بیشتر آهن آهن در سنگ آهن وجود دارد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت . پس اگر میخواهید بدنید که آهن فرفورژه از کجا سرچشمه میگیرد و ساختار سنگ آهن از ترکیبات اسیدی مگنتیت و هماتیت تا کجا شناخته شده است ما را دنبال کنید
صنایع فلزی گلنرده سعید
استخراج آهن از سنگ آهن
استخراج آهن درست از زمین است و در پوسته زمین فراوان است .
- سنگ آهن ترکیبی از ترکیبات اسیدی مگنتیت و هماتيت میباشد
- سنگ معدن مناسب معمولاً با خرد کردن سنگ خام و با شستشوی خاک سبک تر از هم جدا می شود.
- شکستن سنگ معدن کار دشوارتر است ،
- با این حال ، به عنوان یک ترکیب شیمیایی کربناتها ، هیدراتها ، اکسیدها ، سیلیکاتها ، سولفیدها و ناخالصیهای روشهای خرد کردن آن متفاوت است
- امروزه تکنولوژی پیشرفت کرده و انواع دستگاه ها برای استخراج آهن از سنگ آهن به میان آمده است
درب های فرفورژه با آهن 2 میل به بالا
ترکیبات سنگ آهن چیست ؟
سنگ آهن دارای ناخالصی های زیادی میباشد اما از مهمترین متریال هایی که در آن وجود دارد اکسیدهای اسیدی ، اکسید منگنز و اکسید تیتانیوم میباشد .
اکسید منگنز در سنگ آهن
عمده درصد منگز در سنگ معدنی آهن هت تولید چدن استفاده میشود . درصد کمی از آن نیز وارد سرباره میشود .
نقش منگنز در فلزات چیست ؟
منگنز را ما در بقاله ای مجزا توضیح خواهیم داد . اما چکیده آن باید بدانید که :
- منگنز مقاومت متریال را در برابر هر گونه ساییدگی بالا میبرد
- همچنین تاثیرات مخرب گوگرد را کاهش میدهد و نقش خوبی در فسفرزدایی ایفا میکند
اکسید تیتانیوم در سنگ آهن
نقش تیتانیوم در فلزات چیست ؟
نیاز سرباره به دمای بالا با وجود اکسید تیتانیوم رفع میشود و این متریال میتواند خواص فلزات را با حفظ کردن پیوند مولکولی آن بالا ببرد .
- بین 1 تا 2 درصد ما برای مراحل ذوب سنگ آهن از اکسید تیتانیوم میتوانیم بهترین استفاده را ببریم
- بالا رفتن درصد ترکیب آن میتواند نقش منفی همچون پایین آوردن احیا پذیری متاليزاسيون شو
چگونه آهن از سنگ معدن استخراج میشود ؟
برای رسیدن به ذرات آهن موجود در سنگ معدن ، باید آن را ذوب کنید. ذوب شامل گرم کردن سنگ معدن تا زمانی که فلز اسفنجی شود و ترکیبات شیمیایی موجود در سنگ معدن شروع به تجزیه شوند. از همه مهمتر ، اکسیژن را از سنگ آهن آزاد می کند ، که درصد بالایی از سنگ آهن مشترک را تشکیل می دهد.
- ابتدایی ترین کارایی که برای ذوب آهن استفاده می شود ، ریختن در کوره های ذوب است
- در آنجا یک آهنگر ذغال سنگ را با سنگ آهن و منبع خوبی از اکسیژن می سوزان
- ذغال سنگ ذاتاً کربن خالص است.
- کربن با اکسیژن ترکیب می شود تا دی اکسید کربن و مونواکسید کربن ایجاد کند
- (گرمای زیادی را در این فرآیند آزاد می کند).
- کربن و مونوکسید کربن با اکسیژن موجود در سنگ آهن ترکیب می شوند
- و در نهایت آن را دور می کنند و فلز آهن را به جا می گذارند.
جداسازی ناخالصی ها از سنگ آهن
در یک کوره آهنگری ، آتش به اندازه کافی داغ نمی شود که آهن را به طور کامل ذوب کند. در عوض ، آهن به یک توده اسفنجی حاوی آهن و سیلیکات از سنگ معدن گرم می شود. گرم کردن و چکش کردن این توده (به نام شکوفه) ناخالصی ها را بیرون می کشد و سیلیکات های شیشه ای را درون فلز آهن مخلوط می کند تا آهن فرفورژه ایجاد شود. آهن فرفورژه سخت و کار ساده ای است و این امر را برای ایجاد ابزار مناسب می کند. اما در کوره ذوب آهن را تا بیش از 3000 درجه حرارت میدهند تا به شکل مایع دربیاید و آماده کوره انفجار و سوختن کربن باشد
تاریخچه استخراج آهن در خاورمیانه
ظاهرا کار با سنگ آهن به کمی قبل تر و سمت ایران خودمان ریشه بسته است
سازندگان ابزار و سلاح مدت زیادی قبل از تبدیل شدن آهن به فلز غالب ، یاد گرفتند که مس استخراج کنند
شواهد باستان شناسی نشان می دهد كه آهنگران در خاورمیانه از 2500 سال قبل از میلاد در حال ذوب آهن بودند ،
- برای ایجاد کیفیت بالاتر آهن ، آهنگران نیاز به کوره های بهتری دارند.
- این فناوری به تدریج طی قرن ها توسعه یافت.
- در اواسط دهه 1300 ، کوره های بلندتر و زنگ مخصوص ایجاد شد تا آهن را تنها نرم نکنند
- بلکه سنگ آهن در کوره ذوب شده ، کربن آن سوزانده شود و ذوب آهن نیز در همان کوره انجام گیرد
انواع حفاظ درب و پنجره فرفورژه
ذوب سنگ آهن با کوره انفجار
روش پیشرفته تر برای ذوب آهن در کوره انفجار است.
کوره انفجار چیست ؟
- کوره انفجار با سنگ آهن ، ذغال سنگ یا کک و سنگ آهک (CaCO3) شارژ می شود.
- مقادیر زیادی از انفجار هوا در انتهای کوره وجود دارد
- و کلسیم موجود در سنگ آهک با سیلیکات ترکیب می شود تا سرباره تشکیل شود.
- آهن مایع در انتهای کوره انفجار ، زیر یک لایه سرباره جمع می شود.
- آهنگر به طور دوره ای اجازه می دهد تا جریان آهن مایع به بیرون و خنک شود.
- در این مرحله ، آهن مایع به طور معمول از طریق یک کانال و به بستر ماسه ای جریان می یابد.
- پس از خنک شدن ، این فلز به آهن چربی معروف است.
مواد مورد نیاز برای تولید 1 تن آهن فرفورژه
برای ایجاد یک تن آهن فرفورژه به گزینه های زیر نیاز دارید
- شما با 2 تن سنگ آهن شروع میکنید
- ، 1 تن کک نیز مورد نیاز شماست
- و نیم تن (0.45 تنریک) سنگ آهک نیز لازم دارید
- این آتش سوزی 5 تن (4.5 متر تن) هوا مصرف می کند.
تولید و استخراج چدن از سنگ آهن
فلز چدن حاوی 4 تا 5 درصد کربن است و آنقدر سخت و شکننده است که تقریبا بی فایده است. اگر می خواهید با آن کاری انجام دهید ، سه گزینه دارید.
- ابتدا می توانید آن را ذوب کنید
- سپس آن را با سرباره مخلوط کرده و آن را چک کنید تا اکثر کربن از بین برود (تا ۰.۳ درصد کاهش یابد)
- و آهن نرم شده و نرم و قابل انعطاف ایجاد کنید.
- گزینه دوم ذوب فلز چدن و ترکیب آن با آهن قراضه ، ذوب ناخالصی ها و اضافه کردن آلیاژها برای تشکیل چدن است.
- این فلز حاوی 2 تا 4 درصد کربن به همراه مقادیر سیلیکون ، منگنز و ناخالصی های کمیاب است.
- چدن همانطور که از نام آن پیداست ، به طور معمول در قالب ها ریخته می شود تا طیف گسترده ای از قطعات و محصولات را تشکیل دهد.
گزینه سوم برای آهن خوک این است که فرآیند پالایش را حتی بیشتر پیش بریم و فولاد ایجاد کنیم ، که در صفحه بعد بررسی خواهیم کرد
