فلزات آهني مانند آهن، چدن و فولاد فلزاتي هستند كه از آهن(سنگ آهن) توليد مي شوند. آهن خام با گداخته شدن سنگ آهن آماده مي شود.

با آهن خام فلزاتي كه معرفي شد را توليد مي كنند.چدن و فولاد آلياژي با تركيبات آهن است.

آلياژ تركيبي از فلزات متفاوت است كه در صورت نياز مواد افزودني غير فلزي نيز به آن اضافه مي شود. فلزات آهني از بقيه ي فلزات پر كاربرد تر مي باشد. ۹۵ درصد فلزات توليد شده در سراسر جهان را تشكيل مي دهند.

 اين عنصر يكي از متداول ترين عناصر زمين است كه تقريبا ۵ درصد پوسته زمين را شامل مي شود.

 اين عنصر فلزي سنگين ، درخشان و خاكستري رنگ مي باشد كه از سنگ معدن آهن استخراج مي شود و به ندرت به حالت آزاد (عنصري) در طبيعت استخراج مي شود. كاربرد آهن از همه فلزات بيشتر است ( با توجه به اينكه چدن و فولاد را نيز از آهن خام مي سازند.

قيمت پايين و مقاومت بالاي تركيبات آن، استفاده از آن ها را در صنايع مختلف و نيز ساختمان سازي اجتناب ناپذير مي كند. اين فلز در ساختمان به صورت نبشي ، ناوداني ، ورق ، ميخ، پيچ و مهره و … به كار مي رود.

سنگ آهن چيست و آهن چگونه توليد مي شود؟

سنگ آهن بعد از استخراج از معدن در سنگ شكن خرد مي كنند و با انجام پروسه ي  خاص آن را براي ورود به كوره آماده مي كنند. بعد از آن براي توليد، سنگ آهن را در كوره هاي گداز حرارت مي دهند و محصول خام را توليد مي كنند. سپس از محصول خام انواع مختلف آهن و آلياژهاي آن را آماده مي كنند. در واقع سنگ آهن مخلوطي از اكسيدهاي اين عنصر، نمك هاي معدني، سنگ آهك، سيليس، آلومين و … مي باشد. از چهار نوع سنگ در كوره آهن گدازي استفاده مي كنند.

اكسيدها: سنگ آهن مغناطيسي با مگنتيت كه ۶۸ درصد وزنش آهن دارد و سنگ آهن سرخ يا هماتيت كه ۶۰ درصد وزنش اين عنصر را دارد.

هيدروكسيد : سنگ آهني ليمويي تا قهوه اي كه ۵۰ درصد وزن و ارزش  اين عنصر را تشكيل مي دهند.

كربنات: گوگرد يا سولفور با نماد شيميايي Sو عدد اتمي‌۱۶ است. گوگرد نهمين عنصر فراوان در جهان هستي است. اين عنصر نافلز كه بوي زننده اي دارد، بعد از اكسيژن و سيليكون بيشترين جزء تشكيل دهنده كاني‌ها است.

سولفور:به نمك هاي اسيد كربنيك كه به صورت يون هاي كربناته شكل گرفته اند كربنات(Carbonate) گفته مي شود. در زمين شناسي اين عبارت به مواد معدني و صخره هاي كربناته گفته مي شود كه از مهم ترين مواد در اين گروه را مي توان به كلسيت و كربنات كلسيم و كربنات سديم و سنگ آهك اشاره نمود.

آهن گدازي و توليد محصول خام

سنگ آهن را در كوره با حرارت بالا ذوب مي كنند. ماده مذاب حاصل شامل فلز آهن و ناخالصي هاي سنگ آهن است ولي چون وزن مخصوص اين ناخالصي ها با فلز مذاب متفاوت است، بنابراين ناخالصي ها از آهن مذاب جدا شده و روي سطح آن شناور مي شوند. از اين رو آن ها را سرباره يا تفاله كوره آهن گدازي مي نامند. سرباره را توسط شير تخليه فوقاني و آهن مذاب را توسط شير تخليه تحتاني از كوره خارج مي كنند.

فلز به دست آمده را آهن خام نام دارد. هنگام تخليه آهن خام مقداري ناخالصي هم همراه آن تخليه مي شوند به طوري كه آهن خام ۱۰-۵ درصد ناخالصي هايي مانند گوگرد ، سيليس، فسفر، منگنز و كربن دارد.

 آهن خام بدون حالت خميري از جامد به مايع تبديل مي گردد.

 پس قابليت چكش خواري ندارد و قابل نورد شدن هم نيست. بدليل اينكه سنگ آهن در درجه حرارت پايين تر ذوب شود، به آن گدازآو اضافه مي كنند.

مواد گدازآور بايد به شكلي انتخاب شود كه با آهن تركيب نشود و واكنش ندهند. چون سنگ آهن داراي ناخالصي هاي سيليسي، آهكي يا رسي مي باشد، پس جسم گدازآور بايد طوري انتخاب شود كه تفاله آهن گدازي ، سيليكات كلسيم شود تا در توليد مصالح مختلف به كار رود.

اگر ناخالصي سنگ آهن، آهكي باشد، بايد گدازآور سيليسي يا رسي استفاده گردد و اگر ناخالصي آن سيليس باشد، بايد گدازآور آهكي مصرف شود.

اگر كوره آهن گدازي ، تبديل آهن به چدن يا آهن به فولاد داشته باشد، آهن خام مذاب را مستقيما به مبدل ارسال مي كند.

 در غير اين صورت آن را به شكل قرص، سرد مي كنند. سرعت سرد شدن و ميزان ناخالصي ها در آهن خام، در جنس آن موثر است. جنس سرباره كوره آهن گدازي سيليكات كلسيم و سيليكات آلومينيوم است و از آن در ساخت مصالح ساختماني مختلف استفاده مي كنند.

منبع: چگونگي توليد فلزات آهني و آهن خام