::شكر :: مقدمة  :: تطور صناعة الحديد :: الخامات:: تعدين و تجهيز الخامات :: تكنولوجيا الصلب ::الأعباء البيئية  ::الـمراجـع ::

الفصل الأول

الخامات الحديدية

الحديد هو رابع عنصر متوافر في القشرة الأرضية بعد الأكسجين والسيليكون والالومنيوم ، وهو ثاني أكثر العناصر الفلزية انتشارا في القشرة الأرضية بعد الالومنيوم ، وخامات الحديد التجارية هي الأكثر انتشارا من اى عنصر آخر ، نظرا لان كثيرا من الالومنيوم يدخل في تكوين الطين غير المستخدم تجاريا . و تتوافر خامات الحديد بصورة عملية في كل قطر وفى جميع الأحجار على اختلاف تراكيبها الجيولوجية . ووجود الحديد في صورة فلزية منفردة أمر نادر الحدوث ، وتتكون معظم الخامات في صورة أكاسيد أو كربونات أو سيليكات أو كبريتيدات . وتعد أكاسيد الحديد هي أهم صور خامات الحديد ، واهم مصدر لاستخلاص الحديد والحصول عليه ، ثم يأتي بعد ذلك الكربونات و الكبريتيدات ، أما السيليكات فلا تمثل مصدرا لإنتاج الحديد . وبرغم توافر الكثير من خامات الحديد في أرجاء المعمورة ، فأن عددا قليلا منها هو الذي يشكل قيمة اقتصاديه.

 ويبين الجدول الاتى أهم خامات ( معادن ) فلز الحدي

الهيماتيت:-

الخواص الكيميائية

 الرمز الكيميائي Fe2O3 نسبة  الحديد تصل إلى حوالي  70% في الحالة النقية ويشكل الأكسجين  30% يعد الهيماتيت أكثر خامات الحديد انتشارا في القشرة الأرضية وأكثرها أهمية ويوجد من الهيماتيت عدة أنواع معروفة يمكن تميزها عن بعضها البعض بالخواص الفيزيائية .

الخواص الفيزيائية:-

·        الصلادة :5.5 – 6.5  

·        الوزن النوعي  5.26

·        البريق  فلزى في الأنواع المتبلورة وترابي في الأنواع الترابية

·        المخدش احمر فاتح أو داكن يتحول إلى اللون الأسود بالتسخين

·        الشفافية معتم إلى نصف شفاف

·        اللون مابين الأحمر الداكن إلى اللون الرمادي أو الأسود

  أشكال التواجد في الطبيعة وتوجد هذه الرواسب على هيئة كتل غير منتظمة أو طبقات مثلها في ذلك مثل الليمونيت . وقد توجد هذه الرواسب في هيئة بطروخية كما في رواسب الحديد بأسوان .

  ويتأثر الهيماتيت بالعوامل الجوية متحولا إلى صور أخرى من الخامات مثل الليمونيت والسيدريت

الماجنيتيت:-    

    الماجنيتيت عبارة عن الخليط من اكسيدى الحد يديك و الحديدوز و رمزه الكيميائيFe3O4 ويعد الماجنيتيت أغنى خامات الحديد حيث يحتوى في صورته النقية على نسبة من الحديد تبلغ 72.4 واهم أنواع الماجنيتيت هو الخام الأسود اللون وهو ذو بريق ولمعان فلزى و الماجنتيت كما يدل علية اسمه ذو مغناطيسه عالية ، وهو أفضل وأنقى خامات الحديد و يكون في غالب الأحوال خاليا من الفسفور والكبريت .

ويكون هذا الخام ما يقرب من 5% من مجموع خامات الحديد في العالم اى أن 5% من الإنتاج العالمي من الحديد يتم الحصول عليه من هذا الخام .

 1-3 الليمونيت :-

 لقد استخدم تعبير الليمونيت في البداية للدلالة على مجموعة من أكاسيد الحديد المائية ذات التركيب (2Fe2O3.3H2O ) . ويحتوى الليمونيت على نسبة من الحديد تتراوح ما بين 40 % إلى 50 % أما نسبة الماء فيه فهي ما بين 10 % إلى 20 % وقد ثبت وجود واحدة فقط من هذه الخامات ذات التركيب الكيميائي  (Fe2O3.H2O) وهى ذات صورتين جوثيت  ولبدوكروسيت والجوثيت وزنه النوعي أعلى من الوزن النوعي للبدوكروسيت  وهو ذو لون اصفر بنى بينما الثاني مخطط باللون الأحمر ولان لون البدوكروسيت احمر فان ذلك يؤدى في بعض الأحيان إلى خلطه مع الهيماتيت . ويتكون الليمونيت غير المتبلور نتيجة تأثير عوامل التعرية الجوية من مجموعة أخرى من أكاسيد الحديد ومن أهم الاكاسيد الأولية المكونة للليمونيت خام الهيماتيت وغالبا ما يتواجد الليمونيت في المناطق الاستوائية وخامات الحديد السبخة غالبا ليمونيت .

السيدريت :- 

يعرف السيدريت غالبا باسم كالبيت وكذلك سباثك والصيغة الكيميائية لهذا الخام هي (FeCO3) اى أن السيدريت هو عبارة عن كربونات الحديد ويحتوى هذا الخام على نسبة حديد تصل إلى 48.3 % ويوجد السيدريت في القشرة الأرضية في صورة حبيبات مستديرة ذات لون رمادي أو بني و أحيانا تكون الحبيبات سوداء لتداخلها مع المواد الكربونية . و ترسيبات  خامات الحديد الكربونية هي في العادة من الخامات الفقيرة ونادرا ما تحتوى على أكثر من 35 % حديد  ويرجع فقر خام السيدريت واحتواؤه على تلك النسبة المنخفضة من الحديد لاحتوائه على نسب عاليه من الشوائب مثل : الطفلة – الرمل – الكالسيت – الصوان  .

ويحتوى خام الحديد السيدريتى في بعض الأحيان على كمية كافية من الحجر الجيرى للعمل كمصهور في عملية الاستخلاص في الفرن العالي ويعرف الخام عندئذ باسم خام ذاتي الصهر ومعظم خامات الحديد في انجلترا هي من نوع خامات السيدريت .  

البيريت :-

الخواص الكيميائية:

التركيب الكيميائي: FeS2

نسبة الحديد: 6‚46%

نسبة الكبريت:4‚53%

قد يحتوي المعدن على كميات بسيطة من النيكل والكوبالت والزرنيخ وعادةً ما يحتوي على كميات ضئيلة من الذهب والنحاس والتي توجد كشوائب ميكروسكوبية.

يتحلل معدن البيريت بسهولة ويتأكسد إلى أكاسيد الحديد عادةً ( الليمونيت ) وبالتالي لا يستخدم في الأغراض البنائية  نظراً لسهولة تأكسده  والتي تؤدي الى تفتت الصخر.

الخواص الفيزيائية:

·        الصلادة: 6: 5‚6

·        الوزن النوعي: 02‚5

·        البريق: فلزي ناصع.

·        اللون: نحاسي اصفر باهت ولكن قد يكون أغمق من ذلك نتيجة الصدأ.

·        المخدش: أسود مائل للخضرة أو اللون البني.

·        الشفافية: معتم.

·        التبلور: غالباً ما يكون على شكل المكعب.

طبيعة التواجد:

معدن البيريت من المعادن شائعة الوجود، ويتكون المعدن في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، ولكن الرواسب الضخمة يحتمل أن تكون قد تكونت في درجات حرارة عالية،كما يوجد البيريت كمعدن إضافي في الصخور النارية، وأيضاً في الصخور المتحولة والعروق، وكذلك يوجد المعدن بصفة شائعة في الصخور الرسوبية.

ويوجد معدن البيريت مصاحباً عادةً معادن الكالكوبيريت و السفاليريت  و الجالينا.

أماكن التواجد:

يوجد المعدن في مصر منتشراً في كثير من العروق والصخور النارية  والمتحولة  والرسوبية في الصحراء الشرقية وشبه جزيرة سيناء والصحراء الغربية.

ولكن لا يوجد بكميات كبيرة ذات قيمة اقتصادية.

اﻹستخدامات:

مصدر للحديد في البلاد التي تفتقر إلى رواسب أكاسيد الحديد فيها.

يستخدم بشكل أساسي في صناعة  حامض الكبريت.

يستخدم أحيانا ًكمصدر للنحاس والذهب.

في إنتاج كبريتات الحديدوز والتي تستخدم في الصباغة وصناعة الحبر وأغراض كيميائية مختلفة.

الالمينيت:-

                        الالمينيت هو عبارة عن خليط من اكسيدى الحديد و التيتانيوم وتركيبه الكيميائي (FeO.TiO2) ونسبة الحديد  فيه 36.8 % وهى اقل نسبة من الحديد في اى من الخامات الأخرى ولا يدخل الالمينيت ضمن خامات الحديد الأساسية ولكنه يعد مصدرا ثانويا للحديد كما هو الحال في كندا حيث يستخدم الالمينيت كمصدر اساسى لإنتاج التيتانيوم واستخلاصه ويستخدم أكسيد الحديد المتبقي كمصدر ثانوي لإنتاج الحديد بالصهر والاختزال ولهذا السبب سوف يتم ذكر خام الالمينيت بالتفصيل عند ذكر خامات التيتانيوم .

أماكن تواجد خامات الحديد في مصر:-

تتواجد رواسب الحديد في ثلاث مناطق رئيسية وهى شرق أسوان والواحات البحرية والصحراء الشرقية .

خواص الماجنيتيت والهيماتيت وأماكن تواجدهما

أ ـ رواسب الحديد في شرق أسوان : ـ
توجد رواسب الحديد في أكثر من 15 موقعا شرق أسوان مصاحبة لتكوينات الحجر الرملي النوبي التي ترجع في نشأتها إلى العصر الكريتاسى ( الطباشيري ) Cretaceous .
وخام حديد أسوان من النوع الرسوبي البطروخى Oolitic الذي يتكون أساسا من الهيماتيت Hematite والجوثيت Goethite . وتتراوح الاحتياطيات شبه المؤكدة لتلك الرواسب بحوالى من 120-150 مليون طن . وقد استغل الخام منذ منتصف الخمسينات حتى أواخر الستينات ، حيث توقف استخراج الخام بعد اكتشاف رواسب الحديد في الواحات البحرية نظراً للتكاليف الباهظة لنقل خام أسوان إلى مصنع الحديد والصلب بحلوان .

ب ـ رواسب الحديد في الواحات البحرية : ـ
تتواجد رواسب الحديد في الواحات البحرية في أربعة مناطق رئيسية هي الجديدة والحارة وناصر وجبل غرابي وتتكون هذه الرواسب بصفة أساسية من أكاسيد الحديد المائية المعروفة باسم الليمونيت Limonite والجوثيت بالإضافة إلى الهيماتيت وبعض المعادن الإضافية الأخرى . وتستغل رواسب الحديد في الوقت الحالي في تغذية مصنع الحديد والصلب بحلوان حيث تم إقامة خط حديدي يربط بين مواقع الخام المختلفة في الواحات البحرية وبين المصنع في حلوان . ويبلغ الإنتاج حوالي مليون طن سنويا وتتراوح نسبة الحديد بالخام من 45% إلى 50% الأمر الذي يجب معه إجراء عمليات تركيز  Concentration وذلك لرفع نسبة عنصر الحديد في الخام ويبلغ الإحتياطى من الخام حوالي 100 مليون طن .

فيما يلي التحليل الكيميائي لخام الحديد بالواحات البحرية :-

جـ ـ رواسب الحديد بالصحراء الشرقية : ـ
 تتواجد هذه الرواسب في القطاع الأوسط من الصحراء الشرقية جنوب القصير بالقرب من ساحل البحر الأحمر وهى رواسب كانت رسوبية الأصل ثم أصبحت متحولة بفعل الحرارة العالية والضغط الشديد . ومن أهم المواقع جبل الحديد ووادي كريم والد باح وأم نار وأم خميس  وتقدر الاحتياطيات بحوالى40 مليون طن.
ويوجد الخام على هيئة عدسات أو شرائط Bands من الماجنتيت Magnetite والهيماتيت Hematite والسيليكا الموجودة في صورة معدن الجاسبر Jasper حيث يتراوح السمك من عدة سنتيمترات إلى خمسة أمتار تقريبا . وهناك صعوبات تمنع استغلال هذا الخام في الوقت الحالي أهمها تداخل السيليكا مع خامات الحديد بحيث لا يمكن الفصل بينهما إلا بعد الطحن الدقيق Fine Grinding مما يجعل التركيز غير إقتصادى من الناحية العملية .
وتتمثل الفائدة الاقتصادية في خامات الحديد المختلفة في هدف رئيسي وهو إنتاج الحديد الزهر الذي يمكن بعد ذلك إنتاج أنواع الصلب المختلفة ولاسيما أن الحديد من العناصر الأساسية اللازمة في كل مجال سواء على المستوى المدني أو العسكري .

والخريطة التالية توضح أماكن تواجد خامات الحديد :

1) الجديدة                      2) غرابي                    3) ناصر                    4)الحارة

5)أبو مروات                  6)وادي كريم                 7) وادي الدبة              8) أم خميس

9) جبل الحديد                 10) أم نار                    11) شرق أسوان

الحمد لله الذي بنعمتة تتم الصالحات