وبلاگ

:

 

نیروی انسانی، تأسیسات زیربنایی و مدیریت کارآمد در کنار منابع طبیعی زیرساخت­های توسعه پایدار جوامع را تشکیل می­دهند. منابع طبیعی بعنوان هدایای خدادادی نقشی بی بدیل در پروسه تولید ایفا می­ کنند. کامیابی و رفاه روزافزون آدمی در پرتو علم و تکنولوژی پرشتاب او پیوسته همگام نیاز روزافزای انسان­ها به مواد اولیه و روش­های بهینه بهره ­برداری از آن­ها بوده است. محیط پیرامونی از دیرباز تنها منبع پر سخاوت تامین مواد اولیه مورد نیاز انسان­ها بوده و می­باشد که درگذرگاه رشد جوامع بشری همواره کانون توجه دانش­های پایه بوده است. انقلاب صنعتی و عصر مدرن ره آوردی چون صنعتی شدن و شهرنشینی را با خود به همراه آورد و به تبع آن گریزی باقی نماند جز یافتن منابع نوین مواد اولیه و ابداع، پیشرفت و بهینه سازی روش­های کشف، استخراج و فرآوری مواد طبیعی (سیلیسیان، 1386).

 

مطالعات باستان شناسی و تاریخی نشان می دهد که شناخت و کاربرد آهن، تاریخ شش هزار ساله دارد. آشنایی آدمی با آهن به صورت تصادفی بوده است. چگالی بالا، سختی و پایداری آهن بر ویژگی های دو فلز طبیعی مورد استفاده در آن زمان یعنی طلا و مس برتری داشت و بدین ترتیب این فلز ارزشی والاتر از دو فلز مذکور پیدا نمود. بر اساس مطالعات باستان شناسی حدود 800 سال پیش از میلاد، آهن در ایران به کار می­رفته است. برخی از پژوهشگران معتقدند ریشه لغوی کلمه آهن از آسن، که در اوستا به معنی آهن می­باشد،گرفته شده است که آن هم از واژه آسمن به معنی آسمان مشتق شده است. آهن از نخستین مواد اولیه فلزی بود که در ابتدا تنها به عنوان زیورآلات و ابزارهای سبک شکار و جنگ مورد استفاده قرار می­گرفت اما با توجه به ویژگی­ها و قابلیت­هایش و نیز فراوانی نسبیش چنان جایگاهی در مصنوعات بشری یافت که گاهی عصر تمدن را با عصر آهن همزاد می­دانند. عصر آهن به دوره ای اطلاق می­ شود که ابزار و سلاح­های مفرغی جای خود را به ابزار آهنی دادند. با گذر زمان با وجود تغییرات بسیاری که زنجیره­های مختلف صنعت به خود دیده­اند، هیچگاه آهن جایگاه خود را بعنوان فلزی مادر و استراتژیک از دست نداده است. ایران در قرون و اعصار گذشته، از جهت آشنایی با نحوه بدست آوردن فولاد همسطح و همتراز دیگر جوامع و تمدن­های بزرگ بود، اما در سه قرن اخیر به لحاظ سیطره کشورهای غربی و پیشرفت سریع آنان و اضمحلال داخلی، در زمره واردکنندگان محصولات فلزی قرار گرفت. ایجاد کارخانه ذوب آهن که مادر صنایع محسوب می­شد به عنوان یک آمار ملی از دوره قاجاریه مطرح بود که سرانجام در سال 44 به تصویب مجلس رسید و عملیاتی شد. فولاد مبارکه اصفهان بعنوان بزرگترین مجتمع صنعتی کشور در کنار ذوب آهن اصفهان خط مقدم جبهه صنعت کشور را شکل داده­اند و اکنون با عملیاتی شدن فازهای توسعه این مجتمع­ها و احداث سایر کارخانجات فولاد و نیز افزایش جهانی قیمت فلزات بیش از پیش تأمین مواد اولیه مورد نیاز خصوصاً سنگ آهن مناسب ، ضروری می­باشد.

 

ایران از دیرباز کشوری غنی از مواد معدنی بوده است که همواره در جای جای آن کانسارها و معادن مختلفی مورد اکتشاف یا در حال استخراج قرار گرفته است. با توجه به صنعت و نوع نیاز کشور گاهی عناصری نسبت به عناصر دیگر دارای اهمیت بیشتر بوده ­اند، به طوری که حتی پایه صنعت کشوری را به خود اختصاص می­داده­اند. در این زمینه فعالیت­های اکتشافی و استخراجی زیادی صورت گرفته، که منجر به اکتشاف اندیس­ها و کانسارهای با ذخایر مختلف گردیده است، به همین علت مناطقی که از لحاظ برخی فلزات مستعدتر بوده ­اند، همواره مورد توجه بیشتری قرار داشته اند. یکی از این مناطق بسیار مستعد که دربرگیرنده بسیاری از مواد معدنی بالاخص آهن می­باشد، پهنه دگرگونی سنندج_سیرجان می­باشد. این پهنه دگرگونی همواره از لحاظ مواد معدنی مورد توجه معدن­کاران و مکتشفین معدنی قرار داشته است به طوری که در حال حاظر در نقاط مختلف این پهنه، اندیس­ها و کانسارهای فلزی و غیرفلزی زیادی دیده می­ شود که می­توان این پهنه را یکی از قطب­های معدنی کشور به شمار آورد. در حال حاظر این پهنه را قطب دوم کانسارهای آهن در کشور محسوب می­ کنند.

 

1-2- کلیاتی در مورد آهن

 

آهن، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی باFe  و عدد اتمی 26 نشان داده می­ شود. آهن فلزی است که در گروه 8 و در دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد. علامت Fe وکلماتی مثل فروس[1] از کلمه لاتین فروم[2] گرفته شده است. اولین نشانه­ های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان برمی­گردد که تقریباً 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگ­ها اقلام کوچکی مثل سرنیزه و

 زیورآلات می­ساختند. از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد مسیح، تعداد فزاینده­ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب (فقدان نیکل، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می­ کند) در بین النهرین، آسیای صغیر و مصر به چشم می­خورد؛ اما ظاهراً تنها در تشریفات از آهن استفاده می­شد و آهن فلزی گرانبها حتی با ارزش همتراز طلا به حساب می­آمد. از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روزافزون از این فلز استفاده می­شد، اما جایگزین کاربرد برنز در آن زمان نشد (سیلیسیان، 1386).

 

از 1000 تا 1200 سال قبل از میلاد مسیح در خاورمیانه یک جابجایی سریع در تبدیل ابزار و سلاح­های برنزی به آهنی صورت گرفت. عامل مهم در این جابجایی، آغاز ناگهانی تکنولوژی­های پیشرفته کار با آهن نبود، بلکه عامل اصلی، مختل شدن تأمین قلع بود. این دوره جابجایی که در نقاط مختلفی از جهان رخ داد، دوره­ای از تمدن به نام عصر آهن را بوجود آورد. همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز، فرایند کربوریزاسیون کشف شد که بوسیله آن به آهن، کربن اضافه می­کردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است بازیافت می­کردند، سپس سرباره آن را با چکش کاری جدا نموده و محتوی کربن را اکسیده می­کردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.

 

مردم خاورمیانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم در لایه­ای از ذغال و آب دادن در آب یا روغن می­توان محصولی بسیار محکم تر بدست آورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلاً کاربرد داشت محکم تر و مقاوم تر بود.

 

آهن یکی از رایج ترین عناصر زمین است که تقریباً 5 % پوسته زمین را تشکیل می­دهد. آهن عمدتاً از سنگ معدن استخراج می­گردد. این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش پذیر است، جدا می­ کنند. این عمل در کوره بلند در دمای تقریباً 2000 درجه سانتیگراد انجام می­پذیرد.

 

برای تهیه آهن عنصری، باید ناخالصی­های آن با روش کاهش شیمیایی از بین برود. آهن برای تولید فولاد بکار می­رود که عنصر نیست، بلکه یک آلیاژ و مخلوطی است از فلزات متفاوت (و البته تعدادی غیر فلز بخصوص کربن). هسته اتم­های آهن دارای بیشترین نیروی همگیر در هر نوکلئون هستند بنابراین آهن با روش همجوشی، سنگین ترین و با روش شکافت اتمی، سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می­ شود.

 

معمولترین حالات اکسیداسیون آهن عبارتند از:

 

• حالت فروس Fe2+

 

• حالت فریک Fe3+

 

• حالت فریل Fe4+که با تعدادی آنزیم (مثلاً پیروکسیدازها) پایدار شده است.

آهن بطور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار Fe-54, Fe-56, Fe-57, Fe-58 می­باشند. فراوانی نسبی ایزوتوپ­های آهن در طبیعت تقریباً, Fe-58 3/0%  Fe-54 8/5%, Fe-56 7/91%, Fe-57 2/2% است.

 

آهن چهارمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته به شمار می­آید، در حالیکه ذخایر آهن دارای 25 تا 65 درصد آهن هستند. بنابراین طبیعت برای ساختن ذخایر آهن چندان سختی نباید انجام دهد. کانسارهای آهن مهمی بوسیله فرایندهای رسوبی، گرمابی، آذرین بوجود آمده اند.

 

تمرکز آهن در این نهشته­ها تا حدودی به این اصل وابسته است که آهن در طبیعت به سه حالت یافت می­ شود. در هسته زمین آهن بطور آزاد یافت می­ شود، اما بیشترین آهن پوسته به یکی از دو حالت فرو (Fe2+) یا فریک (Fe3+) حضور دارد. کانی­های رایج آهن مانند هماتیت و گوئتیت دارای آهن فریک بوده و در حضور اکسیژن زیاد نیز پایدار هستند. در حالی که کانی­هایی مانند مگنتیت و سیدریت دارای آهن فرو بوده و در محیط های کم اکسیژن احیاکننده تر پایدارترند. کانی رایج آهن یعنی پیریت نیز برای تشکیل به محیط­های کم اکسیژن نیاز دارد اما به خاطر مشکلات ناشی از گوگرد این کانی برای تولید آهن استخراج نمی­ شود. به طور کلی وقتی یک کانی آهن دار دچار هوازدگی می­ شود، اگر آهن آن در حالت فرو باشد به صورت محلول منتقل می­ شود، اما اگر در حالت فریک باشد به حالت گوئتیت رسوب می­ کند.

 

بتابراین کانی­های آهنی که ضمن هوازدگی در محیط­های غنی از اکسیژن نزدیک زمین دچار انحلال می­شوند، تشکیل یک بیرون زدگی زنگ زده و غنی از اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن فریک را می­دهند. در مقابل محلول­های احیاء زیر سطح شامل بسیاری از محلول­های گرمابی و آب برخی از چاه­هایی می­باشد که دارای آهن فروی محلول است (سیلیسیان، 1386).

 

ذخایر رسوبی که بزرگترین و مهم ترین ذخایر آهن را تشکیل می­دهند، رسوبات شیمیایی به شمار می­آیند. بیشتر آن­ها از لایه ­های متناوب غنی از آهن و سیلیس تشکیل شده و به همین علت سازند آهن نواری در آمریکای شمالی تاکونیت، در برزیل ایتابریت، در استرالیا جاسپیلیت و در آفریقای جنوبی سنگ آهن نواری خوانده می­ شود. لایه ­های غنی از آهن سازند نواری آهن دارای اکسیدهای آهن، سولفیدها، کربنات­ها یا سیلیکات­ها و لایه ­های غنی از سیلیس به طور معمول بیشتر از کوارتز موسوم به چرت تشکیل شده اند.

 

دو نوع اصلی ذخایر سازند آهن نواری وجود دارد. ذخایر آهن نواری نوع آلگوما ضخامت چند ده متری داشته و گسترش جانبی آن­ها نیز به چندین کیلومتر می­رسد. این نوع ذخایر با سنگ­های آتشفشانی رابطه نزدیکی داشته و کاملاً در مکان­هایی تشکیل شده ­اندکه چشمه­های داغ آتشفشانی محلول­های گرمابی غنی از آهن را درون حوضه­های رسوبی آزاد کرده ­اند. سازند آهن نواری نوع آلگوما در تماکی و استیپ راک در منطقه­ آلگومای اونتاریو در کانادا و در آفریقای جنوبی استخراج شده ­اند. نوع دیگر تشکیلات آهن لایه­ای نوع سوپریور هستند که از جمله بزرگترین ذخایر آهن رسوبی بشمار می­روند. سنگ­های آتشفشانی در این مجموعه گزارش نشده است و محیط تشکیل آن­ها بخش پایدار سواحل قاره ای و حوضه­های درون قاره­ای است. دریاچه سوپریور- لابرادور در آمریکای جنوبی و حوضه هامونسکی در استرالیا و ترانسوال در آفریقای جنوبی مناطقی هستند که ذخایر آهن نوع سوپریور در آن­ها کشف شده است.