آهن از سنگ معدن هماتیت چگونه استخراج می شود؟

2025-08-07

آهن از سنگ معدن هماتیت ((Fe₂O₃)) در کوره بلند از طریق یک سری فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی استخراج می‌شود. هماتیت به دلیل داشتن میزان بالای آهن، رایج‌ترین سنگ معدن آهن در صنعت فولادسازی است. در زیر اطلاعاتی در این مورد آمده است...

1. غلظت سنگ معدن

قبل از استخراج، سنگ معدن هماتیت برای حذف ناخالصی‌هایی مانند شن و رس، غلیظ می‌شود. این کار از طریق فرایندهایی مانند:

• کوبش و آسیاب‌کردن: سنگ معدن به قطعات کوچک خرد می‌شود.
• جداسازی ثقلی: ذرات سنگین هماتیت از ناخالصی‌های سبک‌تر جدا می‌شوند.
• جداسازی مغناطیسی: اگر ناخالصی‌های مغناطیسی وجود داشته باشند، حذف می‌شوند.

2. کلسیناسیون یا کوره

سنگ معدن غلیظ شده در حضور هوا برای حذف رطوبت و ناخالصی‌های فرار مانند دی‌اکسید کربن ((CO_2)) و دی‌اکسید گوگرد ((SO_2)) گرم می‌شود:\[2Fe_2O_3 \cdot xH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 + xH_2O \, (گاز)\]

این مرحله، سنگ معدن را برای احیا آماده می‌کند.

۳. احیا در کوره بلند

استخراج آهن در یک کوره بلند، یک ساختار استوانه‌ای بلند اتفاق می‌افتد که مراحل زیر در آن رخ می‌دهند:

الف. مواد اولیه افزوده شده

• هماتیت ((Fe₂O₃)): سنگ معدن آهن.
• کک (C): به عنوان عامل احیا کننده و سوخت عمل می‌کند.
• آهک ((CaCO₃)): با تشکیل سرباره، ناخالصی‌ها را حذف می‌کند.
• هوای داغ: برای حفظ دمای بالا (~۱۹۰۰ درجه سانتی‌گراد) به داخل کوره دمیده می‌شود.

این مواد از بالای کوره اضافه می‌شوند.

ب. واکنش‌های شیمیایی

واکنش‌های اصلی عبارتند از:

1. سوختن کک: کک در حضور اکسیژن هوای داغ می‌سوزد و گرما و دی‌اکسید کربن تولید می‌کند: \[C + O_2 \rightarrow CO_2\]

2. تشکیل مونوکسید کربن: دی‌اکسید کربن با کک اضافی واکنش می‌دهد و مونوکسید کربن تولید می‌کند: \[CO_2 + C \rightarrow 2CO\]

3. کاهش سنگ آهن: مونوکسید کربن، سنگ آهن (هماتیت) را به آهن کاهش می‌دهد: \[Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2\] به طور جایگزین، کاهش مستقیم توسط کربن نیز در دمای بالا رخ می‌دهد: \[Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO\]

تشکیل سرباره

کربنات کلسیم ((CaCO₃)) تجزیه می‌شود تا اکسید کلسیم ((CaO)) و دی‌اکسید کربن تولید کند: \[CaCO₃ \rightarrow CaO + CO₂\]

اکسید کلسیم با سیلیس ((SiO_2)) و سایر ناخالصی‌های موجود در سنگ معدن واکنش می‌دهد و سرباره ((CaSiO_3)) را تشکیل می‌دهد: \[CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3\]

اسکوریا، که از آهن مذاب سبک‌تر است، روی آن شناور می‌شود و برداشته می‌شود.

4. جمع‌آوری آهن مذاب

آهن مذاب، که همچنین به آن آهن خامگفته می‌شود، در پایین کوره جمع می‌شود. آن را تخلیه می‌کنند و می‌توان آن را برای تولید فولاد یا چدن بیشتر فرآوری کرد.

خلاصه واکنش‌ها

1. احتراق: ( C + O_2 \rightarrow CO_2 )
2. کاهش: ( Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2 )
3. تشکیل اسکوریه: ( CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3 )

5. تصفیه نهایی

آهن خام به دست آمده حاوی ناخالصی‌هایی مانند کربن، سیلیکون و فسفر است. در یک فرآیند تصفیه می‌شود. کوره اکسیژن پایه یا کوره قوس الکتریکی برای تولید فولاد.

شرکت پیشرو (شانگهای) فناوری معدن، با تمرکز بر ارائه راهکارهای کامل فرآوری مواد معدنی و مواد پیشرفته در سطح جهانی، در زمینه‌های مختلف فعالیت می‌کند. تمرکز اصلی ما بر فرآوری طلا، غنی‌سازی لیتیوم، مواد معدنی صنعتی و تولید مواد آندی و فرآوری گرافیت است.

محصولات شامل: آسیاب و طبقه‌بندی، جداسازی و آبگیری، تصفیه طلا، فرآوری کربن/گرافیت و سیستم‌های استخراج.

ما خدمات جامع از جمله طراحی مهندسی، تولید تجهیزات، نصب و پشتیبانی عملیاتی را ارائه می‌دهیم که با مشاوره متخصص ۲۴ ساعته پشتیبانی می‌شوند.

آدرس وب‌سایت ما: https://www.prominetech.com/
ایمیل ما: [email protected]
فروش: +۸۶۱۳۹۱۸۰۴۵۹۲۷ (ریچارد)، +۸۶۱۷۸۸۷۹۴۰۵۱۸ (جسیکا)، +۸۶۱۳۴۰۲۰۰۰۳۱۴ (برونو)