تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت چیست؟ چگونه هماتیت را به مگنتیت تبدیل می‌کنند؟

سنگ آهن یکی از مواد معدنی بسیار مهم در کره زمین است که در ساخت فولاد به عنوان ماده اولیه شناخته می‌شود. در این مطلب با دو نوع سنگ آهن یعنی هماتیت و مگنتیت و تفاوت آن‌ها آشنا خواهید شد. در پایان، روش و فرمول تبدیل هماتیت به مگنتیت را خواهید خواند.

سنگ آهن یا Iron Ore سنگ آهن یکی از سنگ‌های معدنی است که حدود 5 درصد پوسته‌ی زمین از این فلز تشکیل شده است و به دلیل مقاومت بالا، سهولت درفرآوری، فراوانی معادن استخراج آن و ... کاربرد و استفاده از این فلز رایج و بسیار با اهمیت بوده. در این مقاله ما به چیستی سنگ آهن، مراحل استخراج، کاربردهای آن و ... اشاره خواهیم کرد پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

سنگ آهن هماتیت چیست ؟

تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت، سنگ آهن هماتیت یکی از انواع سنگ های آهن است. این سنگ دارای ویژگی های بسیار خاص و منحصر به فردی می باشد و به همین دلیل در صنایع بسیار مختلفی کاربرد دارد. واژه ی هماتیت به معنای خون قرمز می باشد و این نام از رنگ سنگ های هماتیت الهام گرفته شده است.
فرمول شیمیایی این کانی برابر با Fe₂O₃ می باشد. این کانی به طور میانگین برابر با حدود ۷۰ درصد عنصر آهن، و حدود ۳۰ درصد عنصر اکسیژن می باشد. رنگ این کانی به طور معمول قهوه ای مایل به قرمز بوده و دارای جلای فلزی و مات می باشد.

امروزه شما می توانید این سنگ آهن را بیشتر در کشورهایی مثل آلمان، ایتالیا، سوئد، انگلستان، اتریش، کانادا، استرالیا، روسیه و ایران پیدا کنید.
لازم به ذکر است که رنگ سرخ سیاره مریخ نیز به دلیل وجود میزان قابل توجهی از این کانی درون آن می باشد. در ادامه سنگ آهن مگنتیت و تمام نکات مرتبط با ان را بررسی خواهیم کرد.
لازم به ذکر است که رنگ سرخ سیاره مریخ نیز به دلیل وجود میزان قابل توجهی از این کانی درون آن می باشد. در ادامه با مجله ماناماین همراه باشید تا به بررسی سنگ آهن مگنتیت و تمام نکات مرتبط با ان را بررسی خواهیم کرد.

سنگ آهن مگنتیت چیست ؟

 پیش‌تر در مقاله مگنتیت چیست گفتیم که مگنتیت یک ماده معدنی بسیار مهم و پر کاربرد و یکی از اصلی‌ترین نوع سنگ‌های آهن می‌باشد. فرمول شیمیایی این سنگ آهن برابر با Fe₃O₄ می باشد. این ماده جز اکسیدهای آهن محسوب می شود و دارای خاصیت فرومغناطیسی است.

این خاصیت باعث می‌شود تا مگنتیت توسط آهن ربا جذب شده و به مرور زمان به یک آهنربای دائمی تبدیل شود. در حال حاضر از مگنتیت به عنوان مغناطیسی‌ترین ماده طبیعی بر روی کره ی زمین یاد می شود. این ماده دارای رنگی سیاه یا قهوه ای بسیار تیره می‌باشد که درخشش فلزی دارد. در حال حاضر شما می‌توانید این سنگ آهن را در سنگ‌های آذرین، سنگ‌های رسوبی رسوبات دریاچه‌ها و دریایی و ... پیدا کنید.

به علاوه پیش بینی می‌شود که نانو ذرات این سنگ آهن در خاک نیز تشکیل شود. در حال حاضر کشورهایی مثل هنگ کنگ، ایالات متحده آمریکا، شیلی، اروگوئه، سوئد و ... جز مهم‌ترین کشورهای منبع استخراج این ماده می‌باشند.

تفاوت عمده هماتیت و مگنتیت :

بعد از آشنایی کامل با هماتیت و مگنتیت در این بخش از مقاله به بررسی تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت خواهیم پرداخت.

این محصولات از لحاظ مختلفی با یکدیگر تفاوت دارند و تفاوت‌های آن‌ها سبب به وجود‌ امدن اختلاف در کاربرد، قیمت و ... آن ها شده است. در ادامه مهم ترین تفاوت‌های میان این دو سنگ آهن را به طور کامل بررسی خواهیم کرد.

１-خاصیت مغناطیسی

یک تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت در خاصیت مغناطیسی آن ها می باشد. همانطور که در بخش قبلی گفته شد، سنگ آهن مگنتیت دارای خاصیت مغناطیسی می باشد. اما این خاصیت در سنگ آهن هماتیتی وجود دارد. یعنی هماتیت توسط اهن ربا جذب نشده و به مرور زمان به یک آهن ربا دائمی تبدیل نخواهد شد.

داشتن خاصیت مغناطیسی می تواند تاثیر بسیار چشمگیری بر روی فرایند پر عیار سازی داشته باشد. به طوری که این ویژگی سبب کاهش هزینه های در این فرایند خواهد شد. در نتیجه دقت داشته باشید که ویژگی مغناطیسی سنگ آهن مگنتیت یک مزیت و قابلیت بسیار مفید بوده و از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد.

２-قابلیت احیا شدن سنگ آهن

تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت به خاصیت مغناطیسی آن ها خلاصه نشده و در بخش های دیگری نیز به چشم می خورد. قابلیت احیا شدن یکی دیگر از تفاوت های موجود بین این دو سنگ آهن می باشد.قابلیت احیا شدن یکی دیگر از تفاوت های موجود بین این دو سنگ اهن می باشد. قابلیت احیا شدن در سنگ آهن مگنتیت به نسبت تمام سنگ آهن های موجود در دنیا کمتر می باشد.

در نتیجه این سنگ آهن برای احیا شدن باید به سنگ اهن هماتیت تبدیل شود. بسیاری از افراد جامعه فکر می کنند که قیمت سنگ آهن مگنتیت به دلیل این ویژگی باید پایین تر از سنگ آهن هماتیت باشد. اما در واقع اینگونه نبوده و قیمت سنگ آهن مگنتیت در بازار جهانی بیشتر از هماتیت می باشد.

 

دلیل بالا بودن قیمت سنگ آهن مگنتیت با وجود تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت در قابلیت احیا شدن و ضعف مگنتیت در این حوزه به شرح زیر است :فرآیند اکسیداسیون سنگ آهن مگنتیت و تبدیل آن به سنگ اهن هماتیت، یک فرایند کاملا گرما زا می باشد. 

گرما آزاد شده از این واکنش می تواند نیاز بخش های مختلف صنایع را تامین کند. به همین دلیل سنگ امروزه از سنگ آهن مگنتیت به عنوان یک مولد انرژی در صنایع مرتبط یاد شده و قیمت آن به نسبت سنگ آهن هماتیت بیشتر می باشد.

３-تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت در بخش ساختاری

سنگ آهن مگنتیت و هماتیت از نظر فرمول شیمیایی و ساختار نیز با یکدیگر تفاوت دارند. همانطور که در بخش های قبلی مقاله گفته شد، فرمول شیمیایی مگنتیت برابر با Fe3O4 می باشد. در حالی که فرمول شیمیایی هماتیت برابر با Fe₂O₃ می باشد.

همانطور که مشاهده می کنید در فرمول شیمیایی و ساختار هماتیت با سه اکسیژن و در مگنتیت با چهار اکسیژن رو به رو هستیم. تفاوت در فرمول شیمیای و ساختار این کانی ها دلیل به وجود آمدن سایر تفاوت های ظاهری، فیزیکی و شیمیایی آن ها می باشد.

4-تفاوت در بخش ظاهری

هماتیت از نظر ظاهری یک کانی شکننده و فلسی می باشد. این سنگ آهن دارای ساختار پهن و کوتاه بوده و جز مواد نیمه شفاف (‌کدر ) محسوب می گردد. رنگ خاکه این ماده قرمز گیلاسی یا سرخ می باشد و رنگ اصلی هماتیت سیاه، قهوه ای مایل به قرمز و خاکستری نقره ای می باشد.

در حالی که مگنتیت از نظر ظاهری یک کانی سیاه با رنگ خاکه سیاه می باشد. این کانی یک ماده بلوری بوده که دانه های اشباع شده فراوانی را در خود جای داده است. مگنتیت دارای جلای فلزی بوده و مانند فلزات دارای درخشش نسبی می باشد.

تبدیل هماتیت به مگنتیت

در این بخش از مقاله به بررسی فرایند تبدیل هماتیت به مگنتیت خواهیم پرداخت. دقت داشته باشید که امروزه بسیاری از کانی های آهن را به مگنتیت تبدیل می کند. تبدیل کانی های آهن از جمله هماتیت به مگنتیت، از نظر اقتصادی بسیار به صرفه می باشد. همانطور که می دانید مگنتیت دارای خاصیت مغناطیسی بوده و این ویژگی مهم ترین تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت می باشد.

خاصیت مغناطیسی مگنتیت در فرایند پر عیار کردن سنگ آهن به شدت تاثیرگذار بوده و کمک بسیار قابل توجهی به جدا کردن آهن از ناخالصی های آن می کند.

به همین دلیل امروزه بسیاری از تولید کنندگان در مرحله اول سایر سنگ های آهن را به مگنتیت تبدیل کرده و سپس از آن برای فرایند پر عیار کردن آهن استفاده می کنند. در ادامه روش تبدیل هماتیت به مگنتیت را به طور کامل بررسی خواهیم کرد.

روش تبدیل هماتیت به مگنتیت :

تبدیل سنگ آهن هماتیت به سنگ آهن مگنتیت از طریق روش احیا امکان پذیر می باشد. واکنش انجام شده در این روش به شرح زیر می باشد  :

(کیلوکالری به ازای هر کیلوگرم مگنتیت) 3Fe₂O₃+1.1C==2Fe₃O₄+0.1C + CO , ΔH_o=122.3

دقت داشته باشید که این فرایند و عمل احیا موجود در آن می تواند به کمک عنصر کربن و گاز کربن دی اکسید انجام شود. معمولا برای انجام فرآیند احیا تبدیل هماتیت به مگنتیت از کوره هایی استفاده می کنند که دما ان ها بین ۴۰۰ الی ۶۰۰ درجه سانتی گراد می باشد. به علاوه مدت زمان توقف بار درون کوره های به کار گرفته شده در این فرایند حدود ۱۵ الی ۲۰ دقیقه بوده و از این میزان تجاوز نخواهد کرد.

در این فرایند از سنگ معدن هماتیت با ابعاد حدود ۳ الی ۱۰ میلی متر استفاده می شود. مواد احیا کننده این واکنش همراه با سنگ معدن هماتیت وارد کوره می شوند. دقت داشته باشید که در یک سر کوره های به کار گرفته شده در این واکنش مشعل هایی قرار دارد که نقش یک احیا کننده را بازی می کنند.

نکات مهم در روش تبدیل هماتیت به مگنتیت

دقت داشته باشید که در فرآیند تبدیل هماتیت به مگنتیت باید به میزان مواد احیا کننده به کار رفته در واکنش دقت بسیار زیادی داشته باشید. استفاده نادرست از مواد احیا کننده سبب تولید موادی مثل اکسید آهن دو ظرفیتی می شود که هیچ خاصیت مغناطیسی ندارد.لازم به ذکر است که تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت دلیل اصلی استفاده از این روش و تبدیل این مواد به یکدیگر می باشد.

در صورتی که از مواد احیا کننده، کوره و ... مناسب استفاده نکنید، این تفاوت به شکل صحیح به وجود نخواهد آمد و محصول مدنظر شما از کیفیت و کارایی لازم برخوردار نخواهد بود.در انتها امیدواریم اطلاعات جامع و مناسبی در زمینه تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت و ویژگی های آن ها به دست آورده باشید.