كيف يصنع الحديد؟
هناك عدة طرق يمكن من خلالها صنع الحديد ولكن في البداية من الضروري فهم بعض المواد الأساسية المستخدمة في صناعة الحديد وهي:
- فحم الكوك ، وهي مادة تُصنع عن طريق تسخين الفحم للحصول على الكربون النقي.
- خام الحديد ، وهو أكاسيد الحديد التي تحتوي على الهيماتيت والمغنتيت والليمونيت.
- بالإضافة إلى العديد من الصخور الأخرى ، تتراوح نسبة خام الحديد من 20 إلى 70٪.
- الحجر الجيري هو أحد المواد الموجودة بكثرة في الطبيعة ، وهو مصدر مهم وضروري لكربونات الكالسيوم ، وهو أمر مهم في تصنيع الحديد.
- التلبيد ، والذي يتكون من مواد خام حديدية ، يتم خلط هذه الخامات مع فحم الكوك عند درجة حرارة عالية.
- بعد ذلك ، تتم إزالة الشوائب من هيكلها.
- وتجدر الإشارة إلى أن الحديد يختلط بعدة معادن أخرى مثل النيكل والكروم والمنغنيز واليوسفي وغيرها.
- بحيث يتم إنتاج أشكال مختلفة من الفولاذ.
سنناقش أدناه طرق ومراحل إنتاج الحديد وتجدر الإشارة إلى أنه يجب اتباعها:
التعدين والتكرير الخام
- في البداية ، يتم استخراج خام الحديد من الأرض ويتم إزالة معظم الشوائب وتنقيتها.
- غالبًا ما تُعرف هذه المرحلة بمرحلة التعدين وتتم عن طريق حفر التربة.
- حتى تصل إلى طبقة قريبة جدًا من الأرض ويكون لونها أبيض مائل للرمادي ويسمى خام الحديد.
- ثم يتم طحن خام الحديد الذي تم استخراجه وفرزه وإزالة الملوثات.
- ثم يتم سحق الخام وغسله لإزالة الرمل والطين من هيكله وفصله مغناطيسيًا.
- تُعرف هذه المرحلة عالميًا باسم التكرير ، قبل نقل الخام إلى المصهر.
صهر وتزوير الحديد
- في هذه المرحلة ، يتم خلط الخام المنجم مع خام آخر ونقله إلى الجانب العلوي من فرن الصهر.
- يتم نفخ الفوهة السفلية عبر فحم الكوك بواسطة تيار من الهواء الساخن.
- يتفاعل الأكسجين بعد ذلك مع الكربون الموجود في الكوك لتشكيل أول أكسيد الكربون.
- يتفاعل هذا بدوره مع خام الحديد أعلاه ، مكونًا ثاني أكسيد الكربون وأخيراً الحديد النقي.
فصل الحديد عن الشوائب
- هنا ، يتم وضع كمية كبيرة من الماء على الحديد المتكون في الفرن لفصل الحديد عن الشوائب.
- ثم يُسكب الحجر الجيري فوق الحديد لتكوين خام حديد أخف.
- لوحظ أن الأوساخ تطفو على السطح ثم يتم سحب الحديد من قاع الفرن بشكل منفصل.
- حتى يصنع من سبيكة أخرى فإنه يطهر.
معالجة الغاز
- يتم تغذية الغازات الناتجة عن التفاعلات الكيميائية بين الفحم والأكسجين في الجزء العلوي من الفرن.
- حتى تذهب إلى معمل تنظيف الغاز للتخلص منها أو إعادة وضعها في الفرن.
- من أجل استخدام غاز أول أكسيد الكربون في الضربة التالية.
رقابة جودة
- من الضروري مراقبة جودة الحديد المستخرج بانتظام.
- يتم ذلك عن طريق فحص وتسجيل درجات الحرارة والتركيب الكيميائي لخامات الحديد التي تم إدخالها في الفرن.
- يتم أيضًا فحص صلابة وقوة المنتج للعينات المستخرجة.
خصائص الحديد
- يتميز الحديد بلونه الأبيض اللامع.
- الحديد معدن قوي سهل الطلاء ومرن.
- يتغير لون الحديد بسبب التآكل نتيجة تراكم الأكسجين فيه مع وجود الرطوبة فيه.
- الحديد من الفولاذ المقاوم للصدأ.
- من أهم مزايا الحديد وجوده في القشرة الأرضية.
- إنه في المرتبة الرابعة من حيث ترتيب العناصر في قشرة الأرض.
- العدد الذري للحديد هو 26 والوزن الذري 85.
استخدام الحديد
- استخدم الحديد على مر العصور في صناعة الأسلحة.
- في الوقت الحاضر ، يستخدم الحديد في مختلف مجالات الحياة لأنه المكون الرئيسي في إنتاج الفولاذ.
- كما أنه مكون رئيسي للهندسة الميدانية والتصنيع بشكل عام.
- تم استخدام الحديد لصنع الفولاذ المقاوم للصدأ والتآكل.
- تستخدم الحديد في صنع العديد من أدوات المطبخ والطهي وأدوات المائدة.
- يعد الحديد مكونًا مهمًا في إنتاج أجهزة ومعدات المستشفيات.
- بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الحديد في صناعة السيارات والمركبات وأجسام السفن.
- الآلات والأدوات والجسور وهياكل المباني والطائرات.