كيف يستخرج الحديد
الحديد من المعادن القوية التي تم اكتشافها منذ القدم، ونناقش كيف يستخرج الحديد المتوفر ضمن الموارد الطبيعية بالصخور، أو على هيئة أكاسيد مكونة من معدن الحديد وعنصر الأكسجين، وطرق استغلال المعدن المستخرج والانتفاع به على حالته أو بعد تشكيل الفولاذ منه.
كيف يستخرج الحديد
يشمل الجدول الدوري عنصر الحديد، ومعروف بالرمز Fe والعدد الذري له “26”، وهو العنصر الرابع الأكثر توفرًا على قشرة الأرض على هيئة أكاسيد:
- أولى الخطوات لاستخراج الحديد تتمثل في إجراء دراسة بيولوجية في المنطقة، للتأكد من توفر أكاسيد الحديد بها.
- وإن تم التأكد بالفعل، يتم الانتقال إلى خطوة الحفر، حيث يتم حفر المنجم بالآلات المخصصة لذلك، ويتم استخراج الأكاسيد منها من قبل العمالة المدربة.
- فيما بعد يتم تجميع كافة الأكاسيد المستخرجة في قوالب كبيرة، ثم تعرض هذه القوالب إلى درجة حرارة كبيرة جدًا، كافية لانصهار الحديد وانفصاله عن الأكسجين.
- فيما يلي يتم سكب الحديد المنصهر السائل في قوالب متنوعة الشكل، ويتم نقل القوالب الجديدة إلى مناطق ملائمة الحرارة، لكي يتكون الحديد الصلب.
- ويصبح الحديد المعدن الأقوى مقارنًة مع المعادن الأخرى، في حالة توفير طبقة حماية له من مشكلة الصدأ.
شاهد أيضا: برنامج حساب حديد التسليح
خطوات استخراج الحديد من الصخور
في حالة اكتشاف توفر الحديد داخل الصخور، يتم تنفيذ الخطوات التالية لاستخراجه:
- التفجير: يتم تفجير الصخور الأرضية “تاكونيت” باستعمال المتفجرات، وذلك لأن هذه الصخور قاسية وشديدة الصلابة، لأنها تتشكل من الحديد.
- النقل: تنقل القطع الصغيرة الناتجة بعد التفجير عبر استعمال المجارف الكهربائية، إلى الشاحنات، التي تنقلها إلى محطة المعالجة.
- السحق: يتم تكسير القطع المنقولة من الصخور في هذه المرحلة إلى قطع أصغر حجمًا، وذلك باستعمال ماكينات التكسير.
- كما يتم مزج المسحوق الناتج من التكسير مع الماء في المطاحن مدة من الزمن.
- الفصل: يتم فصل الحديد بمفرده عن التاكونيت، بتقنية المغنطة، ويتم إلقاء المتبقي ضمن المخلفات غير الهامة.
- التكوير: يشكل ويكور مسحوق التاكونيت الذي تم خلطه، لتشكيل كرات متوسطة حجمًا، تجفف وتبرد لكي تكون صلبة.
- التشكيل: تشحن الكرات المشكلة إلى مختلف المصانع، لكي يتم تذويبها ويتم تشكيل الحديد والسبائك منها.
تشكيل الحديد الفولاذ
الحديد المستخرج من أكاسيد الحديد أو الصخور يتعرض لبعض الإجراءات، لكي يتحول إلى الفولاذ، وفيما يلي نسرد هذه الإجراءات:
- فصل الشوائب عن الحديد الخام: يتم الفصل عبر غمر الحديد المنصهر داخل خردة مصنعة من الفولاذ، ويمكن استغلال الفرن الكهربي في فصل هذه الشوائب عن الحديد.
- التلاعب في الحرارة: هذه الخطوة تقضي على الشوائب المتبقية، وتجعل تركيبة الحديد مثالية أكثر، ويمكن استبدال هذه الخطوة بإزالة عناصر من الحديد.
- وتتم الإزالة من خلال إحدى العمليات التالية، التحريك، إضافة فقاعات من الأرجون، إزالة الغازات من الحديد.
- فيما بعد ينتج الفولاذ المنصهر، ويتم سكبه في قوالب للتبريد لكي يتشكل الفولاذ الصلب، ثم يتم تقطيعه إلى الأطوال المطلوبة تبعًا إلى طريقة استعماله.
- كما تستعمل تقنيات أخرى لاستغلال الفولاذ بشكل أفضل، منها الطلاء، المعالجة للعيوب بالحرارة، الضغط، وغيرها.
اقرأ أيضا: كيف يمكن حماية الحديد من الصدأ
خصائص الحديد الميكانيكة
بعد الكشف عن كيف يستخرج الحديد من الصخور والأكاسيد، نكشف الخصائص الميكانيكية التي يتمتع بها الحديد دونًا عن المعادن الأخرى، والتي تسببت في استغلاله بطرق كثيرة:
- معدن مرن يسهل سحبه وهو مازال ساخنًا إلى الاسطوانات، فضي اللون، ومتوفر على حالته الصلبة في الطبيعة كما لاحظنا في طريقة استخراجه من الصخور.
- والمرونة تشير إلى إمكانية تغير شكل الحديد حين يتعرض لإجهاد أو قوة من الخارج، وقدرته على الرجوع للحالة الأصلية بعد إزالة تأثير الإجهاد أو القوة.
- معدن صلب، والصلابة تشير إلى قدرته على مقاومة أي نوع من الإجهاد، لكي لا يتآكل أو يتم خدشه.
- يستجيب إلى مختلف العمليات التي يتعرض لها، من التسخين أو التبريد، ويكتسب خلال هذه العمليات صفات أخرى.
خصائص الحديد الكيميائية
يتفاعل الحديد مع عدد من العناصر، أبرزها:
- يتفاعل مع السيليكون والكربون، مكونًا سبائك حديدية مختلفة، تدخل في استخدامات كثيرة، مثلًا كلوريد الحديد يستغل في المجال الطبي، وكبريتات الحديد تستغل في الصبغات.
- كما يتفاعل مع الأكسجين وكذلك ثاني أكسيد الكربون المتواجدين طبيعيًا في الهواء، مشكلًا نتيجة التفاعل طبقة الصدأ.
- يتحد مع ذرات الأكسجين مشكلًا الأكاسيد التي تستغل في كثير من الصناعات، ويتحد مع الأحماض ويذوب داخلها.
استخدامات الحديد
يستغل الحديد بكافة حالاته في الكثير من الأغراض، منها:
- الحديد اللين: يدخل في صناعة المغناطيس الكهربائي المستغل في الأجهزة الكهربائية، كما يدخل في صناعة القضبان الخاصة بأعمال التعمير والبناء.
- الحديد الصلب: يستغل في تصنيع الأدوات المختلفة، غير المعرضة لأي نوع من الصدمات، مثل الأنابيب المستغلة في نقل الغاز أو المياه.
- الحديد الفولاذ: من المواد الأساسية التي تنفذ بها السفن والجسور، وكذلك قضبان السكك الحديدية.
- كما يدخل في تصنيع الكراسي بالحدائق مما يجعلها مقاومة لمختلف الأحمال، ومقاومة للتغيرات الحادثة بالمناخ.
- سبائك الحديد: السبائك الشاملة الحديد الممزوج بالنيكل أكثر متانة، كونها مقاومة لمشكلة الصدأ، وتستغل في تصنيع السيارات ومختلف وسائل النقل.
- أما الشاملة الحديد الممزوج مع الكروم تستغل في تصنيع كرات الحديد، المستغلة في تيسير حركة المحاور للمحركات.
شاهد من هنا: حساب كمية الحديد في الأعمدة
ختامًا توصل البشر منذ 5000 عام إلى اكتشاف المعدن لأول مرة عبر النيازك والنجوم، كونه متواجد بهما بكثرة.
وقد توصلت الحضارات القديمة إلى اكتشاف كيف يستخرج الحديد بالطرق التي عرضها maqall.net، واكتشاف طرق استغلاله بشكل مبتكر في مجالات مختلفة.