كيف يتم استخراج الحديد من خام الهيماتيت؟

2025-08-07

يُستخرج الحديد من خام الهيماتيت ((Fe₂O₃)) في فرن منفاخ عبر سلسلة من العمليات الكيميائية والفيزيائية. الهيماتيت هو خام الحديد الأكثر استخدامًا في صناعة الصلب بسبب احتوائه على نسبة عالية من الحديد. فيما يلي شرح تفصيلي خطوة بخطوة لعملية الاستخراج:

1. تركيز خام الحديد

قبل الاستخراج، يُركّز خام الهيماتيت لإزالة الشوائب مثل الرمل والطين. يتم ذلك من خلال عمليات مثل:

• التكسير والطحن: يتم سحق الخام إلى قطع صغيرة.
• فصل الجاذبية: يتم فصل جزيئات الهيماتيت الثقيلة عن الشوائب الخفيفة.
• فصل المغناطيسي: إذا كانت هناك شوائب مغناطيسية، يتم إزالتها.

2. التحميص

يُسخّن الخام المركّز في وجود الهواء لإزالة الرطوبة والشوائب المتطايرة مثل ثاني أكسيد الكربون ((CO₂)) وثاني أكسيد الكبريت ((SO₂)):\[2Fe₂O₃ ⋅ xH₂O → 2Fe₂O₃ + xH₂O (غاز)\]

هذه الخطوة تُحضّر خام المعدن للخَفْض.

3. انخفاض في الفرن العالي

استخراج الحديد يتم في فرن هبوطي، وهو هيكل اسطواني طويل حيث تحدث الخطوات التالية:

أ. المواد الخام المضافة

• الهيماتيت ((Fe₂O₃)): خام الحديد.
• الفحم (C): يعمل كعامل اختزال ووقود.
• الكلس ((CaCO₃)): يزيل الشوائب عن طريق تكوين القشور.
• الهواء الساخن: يُنفخ في الفرن للحفاظ على درجة الحرارة العالية (~1900 درجة مئوية).

تُضاف هذه المواد من أعلى الفرن.

ب. التفاعلات الكيميائية

التفاعلات الأساسية هي كما يلي:

1. حرق الكوك يُحترق الكوك في وجود الأكسجين من الهواء الساخن لإنتاج الحرارة وثاني أكسيد الكربون: [C + O₂ → CO₂]

2. تكوين أول أكسيد الكربون يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الفحم الزائد لتكوين أول أكسيد الكربون: [CO₂ + C → 2CO]

3. اختزال خام الحديد: يُختزل أكسيد الحديد المُحمّر (الهيماتيت) بالأمونيا إلى حديد: \[Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂\] وبالإضافة إلى ذلك، يحدث الاختزال المباشر بالكربون أيضًا عند درجات حرارة عالية: \[Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO\]

ج. تكوين القشور:

يتحلل كربونات الكالسيوم ((CaCO₃)) إلى أكسيد الكالسيوم ((CaO)) وثاني أكسيد الكربون: \[CaCO₃ → CaO + CO₂\]

يتفاعل أكسيد الكالسيوم مع السيليكا ((SiO₂)) وغيرها من الشوائب الموجودة في خام الحديد لتكوين القشور ((CaSiO₃)): \[CaO + SiO₂ → CaSiO₃\]

حيث أن القشور أخف من الحديد المنصهر، فإنها تطفو على السطح وتُزال.

4. جمع الحديد المنصهر

يُجمع الحديد المنصهر، المعروف أيضًا باسم حديد القُطْر، في قاع الفرن. يُستخرج ويُمكن معالجته أكثر لإنتاج الصلب أو الحديد الزهر.

ملخص التفاعلات

1. الاحتراق: ( C + O₂ → CO₂ )
2. الاختزال: ( Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ )
3. تكوين القشرة: ( CaO + SiO₂ → CaSiO₃ )

التنقية النهائية

يحتوي الحديد المُقطر على شوائب مثل الكربون والسيليكون والفوسفور. يُنقّى في فرن الأكسجين الأساسي أو فرن القوس الكهربائيلإنتاج الصلب.

تُخصص شركة برومينر (شانغهاي) لتكنولوجيا التعدين المحدودة في توفير حلول شاملة لمعالجة المعادن والمواد المتقدمة على مستوى العالم. تركيزنا الأساسي يشمل: معالجة الذهب، تحسين خام الليثيوم، المعادن الصناعية. و نُختص في إنتاج مادة الأُنود ومعالجة الجرافيت.

تشمل المنتجات: الطحن والتصنيف، والفصل والتجفيف، و تحلية الذهب، ومعالجة الكربون/الجرافيت، ونظم التصفية.

نقدم خدمات شاملة تتضمن تصميم الهندسي، وتصنيع المعدات، والتركيب، ودعم التشغيل، مدعومة باستشارات خبراء على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

موقعنا الإلكتروني: https://www.prominetech.com/
بريدنا الإلكتروني: [email protected]
مبيعاتنا: +8613918045927 (ريتشارد)، +8617887940518 (جيسيكا)، +8613402000314 (بروس)