الحديد و الصلب

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

الفصل الثانى

خامات السبائك

الكروم:-

هو العنصر السبائكي الاساسى لصناعة الصلب الذي لا يصدأ و إذا تواجد في الصلب نسبة تتراوح بين 10 – 27 % فانه يكسب الصلب مقاومة الحرارة والصدأ والاحتكاك وهو واحد من أهم المعادن التي تستخدم في تغطية السطوح في صناعة الصلب

الكر وميت:

الخواص الكيميائية:

· التركيب الكيميائي: FeCr2O4

· نسبة أكسيد الحديد: 32%

· نسبة أكسيد الكروميوم: 68%

· قد يحل الماغنسيوم محل الحديدوز والالومنيوم و الحديديك محل الكروميوم.

الخواص الفيزيائية:

· الصلادة: 5‚5

· الوزن النوعي: 6‚ 4

· البريق: فلزي إلى نصف فلزي ولكنه غالباً كبريق الزفت.

· اللون: أسود حديدي إلى أسود بني.

· المخدش: بنى داكن.

· الشفافية: نصف شفاف.

طبيعة التواجد:

الكر وميت من المعادن الشائعة في صخور البيريدوتيت والسر بنتين حيث انفصل الكروميت من المجما عند بدء تبلورها، ويعتقد أن رواسب كبيرة من الكروميت قد تكونت بهذه الطريقة ويصاحب الكروميت معادن الأوليفين و السربنتين و الكوراندوم.

اﻹحتياطيات:

نظرا لطبيعة الكروميت والتي هي عبارة عن عدسات صغيرة داخل صخور السربنتين في مواقع متفرقة من الصحراء الشرقية يبلغ وزن الواحدة منها بضع مئات من الأطنان في المتوسط وقد تكون أصغر من ذلك بكثير وبالتالي من الصعوبة بمكان حصر اﻹحتياطيات.

أماكن التواجد:

جبل راش – البرامية – وادي حوف – أبو مروة – حجر دنجاش – وادي لاوى – زرقة النعام – جبل علبة – أم الطيور بالصحراء الشرقية.

اﻹستخدامات:

1) يستعمل المعدن كمصدر لفلز الكروميت والذي يستخدم في

2) صناعة الصلب القوي للآلات القاطعة.

3) صناعة الصلب المغناطيسي.

4) صناعة الصلب المقاوم للحرارة العالية.

5) تستخدم قوالب الكروميت بكميات كبيرة في تبطين أفران صهر الفلزات وذلك لخواصها الحرارية والمتعادلة.

6) السبائك الغير حديدية والسبائك الثقيلة.

7) الدقاقات الخاصة بالحفر.

8) المصابيح الكهربية.

9) أنابيب الأشعة السينية.

10) الأصباغ.

11) الحبر.

12) السيراميك.

خامات السليكون:

السيليكون هو ثاني العناصر انتشارا في القشرة الأرضية بعد الأكسجين حيث تبلغ نسبته 27.72% تتميز خامات السليكون بوفرتها في جمهورية مصر العربية حيث أن معظم مساحة مصر من الصحراء ، وهو المكون الرئيسي للكوارتز الذي يعد أهم خامات السيليكون ,

ويتواجد الكوارتز بوفرة كبيرة في جمهورية مصر العربية وقد قامت هيئة المساحة الجيولوجية بإحصاء مواقع الخامات في مصر ومن بينها الكوارتز ويوجد الكوارتز القابل للاستغلال في صخور القاعدة على هيئة عروق أو على هيئة أجسام كتلية مختلفة الأحجام ، كما يمكن في بعض الأحيان استغلال كسر وفتات الكوارتز في بعض الرواسب الوديانية بعد إجراء عمليات الفصل والغسيل.

والكوارتز يعتبر المصدر الاساسى للسيليكون وهو ذلك الصخر المعروف بالمرو ويستخدم الجزء الأكبر منه في إنتاج السبائك الحديدية وعلى وجه الخصوص سبيكة الفيرو سيليكون كما يستخدم الخام المطحون في صناعة السيراميك ، أما بلورات الكوارتز النقية فتستخدم في الأغراض الاليكترونية والرادارات وكذلك في البصريات حيث تنتج أنواع معينة من العدسات والشرائح والمناشير الضوئية .

تواجد خامــــــــــات السيليكون :-

اكبر رواسب لخام الكوارتز في مصر تتواجد في منطقة أم هليج في الصحراء علي بعد 4 كم من طريق ادفو- مرسي علم وعلي بعد 120 كيلو متر من مدينة ادفو ؛ ويوجد راسب الكوارتز في هذه المنطقة مكونا النصف العلوي من تل مخروطي شديد الانحدار ويتواجد بالسفح كسر وفتات الكوارتز يتراوح بين 0.4 ،4 متر ،وفي منطقة جبل أبو مروة تتواجد أجسام كتلية أخري من الكوارتز اصغر في الحجم من الكتلة الرئيسية .

والراسب في منطقة أم هليج جسم بيضاوي محاط بصخور الشست و السربنتين والصخور البركانية ولون الراسب ابيض لبني أو رمادي وهو عبارة عن حبيبات كوارتز ناعمة ومترابطة والتركيب البنائي للخام ليس منتظما ، وتوزيع الكوارتز فيه مختلف ويمكن تقسيم هذا الراسب إلي كوارتز ابيض لبني وهو يحتوي علي 98% من أكسيد السيليكون ، 1% أكسيد حديديك متداخلة مع 80%من كتلة الخام وتعتبر أحسن أجزاء الخام ويتواجد في الجزء الغربي

كوارتز حديدي أو سربنتيني ويحتوي علي 96.7 % من أكسيد السيليكون ، 1.8 % من أكسيد الحديديك متداخلة مع 20% من كتلة الخام وهذا هو الجزء الشرقي

ويقسم جسم الخام تبعا للتحول الثانوي إلي :

- كوارتز ابيض ضعيف التحول يمثل 80% من الاحتياطي

- كوارتز به نسبة من الحديد و السريست يمثل 19% مم الاحتياطي

- كوارتز رمادي يحتوي نسبة اعلي من الحديد و السريست يمثل 1% من الاحتياطي

واحتياطي الخام للأنواع الثلاثة كالأتي:-

النوع	مؤكد	محتمل	ممكن	اجمالي
الكتلة الرئيسية (طن)	1.7	3.2	6.9	11.8

(المصدر: هيئة المساحة الجيولوجية)

· جبل غريب في الصحراء الشرقية:

وهو عبارة عن راسب سمكه من نصف متر إلي متر وامتداده 100 متر عرضة 2 متر

· جبل الخافا في الصحراء الشرقية : وهو عبارة عن راسب يمتد حوالي 70 متر وعرض حوالي متر وسمك نص متر

· جبل أم وصيفة في الصحراء الشرقية: وهو عبارة عن راسب يمتد حوالي 20 متر وعرضه متر وسمك حوالي 0.5 متر ويتميز بأنة كوارتز ابيض خالي من الشوائب .

· جبل أبو الطور بالصحراء الشرقية :

به احتياطي قليل حيث أن الراسب به عبارة عن امتداد من 2 إلي 3 متر وعرض 2.5 متر ارتفاع 0.5 متر وبه شوائب كثيرة .

· وادي الجزيرة بالصحراء الشرقية :

وهو عبارة عن كوارتز ابيض يمتد من 2.5 متر والسمك حوالي 1 وارتفاع حوالي 0.5

خــــــواص الكوارتز :

يكثر وجود التوائم علي بلورات الكوارتز ويوجد أيضا في الهيئة الكتلية وفي أشكال كثيرة .

الخواص الفيزيائية :

· الصلادة 7

· الوزن النوعي 2.56

· المكسر محاري

· البريق زجاجي وقد يكون في بعض العينات شحمي أو ناصع

· اللون عادة شفاف أو أبيض ولكن عادة يتلون بألوان مختلفة نتيجة لوجود الشوائب مما ينتج عن ذلك أنواع كثيرة من معدن الكوارتز

· الشفافية شفاف أو نصف شفاف ول بعض خواص الكهرباء الضغطية والكهرباء الحرارية

الخواص الكيميائية :

التركيب الكيميائي هو عبارة عن ثاني أكسيد السليكون النقي

ونسبة السليكون فيه 46.7 % والأكسجين 53.3 % ولكن قد يكتنف المعدن معادن الروتايل والهيماتيت و الروتايل وبعض المكتنفات السائلة أو الغازية مثل ثاني أكسيد الكربون . لا يذوب المعدن في الأحماض العادية ولكنة يذوب في حامض الهيدروفلوريك . لا ينصهر المعدن ولكنة يعطي كرة زجاجية شفافة عندما يصهر مسحوق المعدن مع حجم مساو له من كربونات الصوديوم .

خــامــات الـتيتـانـيـوم:

يحصل العالم من معدني الالمينيت و الروتايل حيث يبلغ الإنتاج السنوي من هذي المعدني أكثر من مليوني طن وتنتج الولايات المتحدة الأمريكية وكندا أكثر من نصف هذه الكمية .

بينما يوجد هذا الخام في مصر في الصحراء الشرقية في صورة معدن الالمينيت (أكسيد الحديد أو التيتانيوم ) علي هيئة عدسات أو عروق في صخور الجـــــــابرو وبالرغم من العثور علية في عدة مواقع مثل أبو غلقة وأم عفــــين ووادي الرحبة وحمرا دون وأم جنود ووادي المياه إلا أن كمياته الاقتصـــــــادية موجودة أبو غلقة وتبلغ احتياطياته التقديرية حوالي 41 ملــــــيون طــــــن.

كما يتواجد في الرمال السوداء علي شاطئ البحر الأبـــيض المتوســـــط.

الالمينيت:

يرجع اسم المعدن إلي موقع اكتشافه في منطقة بحيرة إلمين جنوب جبال إلمين ilmen mountains في روسيا 1827

الخواص الفيزيائية:

· الفصيلة البلورية: فصيلة الثلاثي

· التركيب البلوري : بلورات سميكة مسطحة لها أسطح عديدة وتكون صفائحية رقيقة . و أيضا ًكتل من قطع حبيبية من المعدن.

· الانفصام: لا يوجد، توجد تشققات مخروطية.

· الصلادة : 5-6

· الكثافة: 4.5 -5

· اللون: أسود.

· المخدش: أسود بني.

· المغناطيسية:المعدن ضعيف المغناطيسية ويصبح مغناطيسي بالتسخين

· البريق الفلزي: نصف فلزي إلى مطفي ، معتم.

المعادن المصاحبة:

Aegirine-albite-analcime-biotite-burbankite-calcite-catapleite-elpidite-marcasite-microcline-natrolite-polylithionite-pyrrhotite-zircon

الخواص الكيميائية:

الرمز الكيميائي : Fe Ti O3 (الحديد=8‚36% - التيتانيوم=6‚31% - الأكسجين=6‚31%

تواجد المعدن:-

يوجد عادةً في الصخور النارية القاعدية وفوق القاعدية كما يوجد متناثراً في بعض الصخور ويوجد في عروق وأيضاً في كتل ضخمة،كما يوجد في تركيزات المعادن الثقيلة في الرمال السوداء مع معادن الماجنتيت – الروتيل – الزر كون – المونازيت .

وقد يوجد في كتل ضخمة في الجابرو- الديورايت- الأنثورايت ، كما يوجد أيضاً في بعض البجماتيت- الكلوريت-الشست المتحول- السر بنتين.

وقد يتحول إلى خليط من أكاسيد التيتانيوم البيضاء والصفراء تعرف مجتمعة ﺑ Leucoxene .

تواجد الخام في العالم:-

الدول الإسكندنافية:-( السويد- فنلندا- النرويج ) حيث من المعروف انتشار الخام في هذه الدول، وكما توجد أكبر تواجدت لخام الالمينيت في العالم في المنجم المفتوح Tellnes في النرويج.

أستراليا:- يغطي الالمينيت المستخرج في أستراليا حوالي 40٪ من إنتاج العالم من الالمينيت كما يغطى الروتيل المستخرج منها نحو 25 % .

الولايات المتحدة الأمريكية: حيث يوجد في ولاية ماساشوسيتس.

كما يجري استغلال الخام في الهند- جنوب أفريقيا- روسيا( جبال إلمين ) كما يوجد في منطقة كوبيك بكندا وفي نيوزيلندا والصين.

أماكن تواجد الالمينيت في مصر:-

1-الصحراء الشرقية:-

يتواجد معدن الالمينيت في جنوب الصحراء الشرقية كعدسات في الصخور المتحولة والقاعدية التابعة لحقب ما قبل الكمبري

1 -1 أبو غلقه:-

تقع على بعد 20 كم غرب ميناء أبو غصون الذي يبعد 80 كم جنوب مرسى علم

ويتواجد خام الالمينيت فيه على شكل طبقات متداخلة في جابرو يحتوي على تيتانيوم متحول وذلك بجوار كتل هائلة من الجرانيت وتواجد شاسع من الصخور البركانية المتحولة.

التحليل الكيميائي لعينة تكنولوجية من خام إلمينيت أبو غلقه

خواص خام أبو غلقه وأنسب معالجه للخام:-

التركيب المعدني للخام: إلمينيت- هيماتيت- بلاجيوكليز- هورنبلند- ماجنيتيت.

مع وجود تداخلات متناهية الدقة بين معدني الالمينيت والهيماتيت يصعب فصلهما باستخدام طرق التركيز المعروفة.

كثافة الخام المؤكسد 4.54 جم / سم وغير المؤكسد 4.39 جم / سم .

أنسب الطرق لمعالجة الخام هي المعالجة الميتالورجية المباشرة لصهر الخام وتحويله إلى خبث يحتوي على ثاني أكسيد التيتانيوم وحديد مصهور ويحتاج الأمر إلى طاقة كهربية عالية.

بالإضافة إلى منطقة أبو غلقه هناك تواجدات للخام في المناطق الآتية:

جنوب جبل كورال كانسي- جنوب عقاب النجوم- شمال غرب وادي أبو فاس- حيث يتكون المعدن أساساً من تيتانيوماجنيتيت( 70% - 80% ) ونسبة أقل من الالمينيت(20% - 30% ).

كما يوجد الالمينيت في البازلت القاعدي Alkail Basalt في الجانب الشرقي جنوب الصحراء الشرقية وفي البازلت الانتقالي Transitional Basalt

2- البحر المتوسط:-

يتواجد الالمينيت في رمال الصحراء الشرقية( العريش شرقاً إلى أبو قير غرباً ) حيث يتواجد في تركيزات المعادن الثقيلة في رمال الشاطﺊ مع معادن الماجنتيت و الروتيل والزركون والمونازيت، حيث يكون الالمينيت 47.7% تقريباً من كمية المعادن الثقيلة الموجودة في الرمال السوداء.

3 -أبو خشبة:-

تقع على بعد 5 كم شمال دمياط على الجانب الشرقي من فرع دمياط من النيل. يحدها النيل من الغرب والبحر المتوسط من الشرق وقد أمكن حساب حوالي 3,39 مليون طن احتياطي مؤكد من المعادن الاقتصادية نسبة الالمينيت بها 45% وذلك بحفر آبار بعمق 12 متر.

4 - سيناء:-

يتواجد الالمينيت كمعدن إضافي Accessories مع الماجنيتيت و الكالكوبيريت وسبينل Cr- Spine في صخور الجابرو وفي صخور الدولاريت في مناطق السمراء- وادي بيبر- وادي جر وسط سيناء كما يوجد في المناطق الآتية:

شمال جبل تناكا و وادي طيبة غرب وسط سيناء قرب خليج السويس.

5 - الصحراء الغربية:-

يوجد الالمينيت في البازلت القاعدي في مناطق الواحات البحرية نقب واحة سيوه - جنوب غرب أبو بلاص - شمال جبل العوينات.

بالإضافة لما سبق يوجد الالمينيت أيضاً في البازلت الانتقالي في منطقة أبو زعبل شرق القاهرة وفي اليهموم ( طريق القاهرة- السويس )

استخدامات الالمينيت:-

· بويات ثاني أكسيد التيتانيوم TiO2 عبارة عن بودرة بيضاء غير نفاذة بياضها ناصع لها قدرة ممتازة في تغطية المساحات ومقاومة لتغيير اللون ولها استعمالات عديدة في: ألوان الرسم- البلاستيك- الأحبار- الورق- الستائر الشمسية- مستحضرات التجميل.

· يستخدم في صناعة الصلب لتبطين أفران الصهر.

· يحول الالمينيت إلى روتيل وحديد حيثما كانت الطاقة رخيصة كما في جنوب أفريقيا

· يستخدم كعامل مثقل مع طفلات الحفر نظراً لكثافته العالية 4,5- 5 جم / سم وعدم تفاعله مع الزيت والماء.

· نظراً لصلادته العالية يستخدم في صناعة الصنفرة.

· يستعمل التيتانيوم في صناعة سبائك التيتانيوم والكر بيد وغطاءً لأسلاك اللحام.

الروتيل :

خواص الروتيل: -

يتبلور المعدن في فصيلة الرباعي نظام الهرم المنعكس الرباعي المزدوج وتوجد البلورات عادة في هيئة ابريه وكذلك قد يوجد المعدن في هيئة كتلية منضغطة ، يوجد الروتيل كمعدن إضافي في صخور الجرانيت والبجماتيت والحجر الجيري المتبلور والدولوميت وقد يوجد في عروق الكوارتز كما يوجد في الرمال السوداء مختلطا مع الماجنيتيت والمونازيت و الالمينيت

خواصه الفيزيائية :-

· الصلابة من 6 ــ 6.5

· الوزن النوعي من 4.18 إلي 4.25

· البريق الماسي إلي نصف فلزي وعادة نصف شفاف

· اللون احمر أو بني أو اسود

· المخدش بني فاتح .

الفــــــــــــــاناديوم:-

هو أحد الفلزات قليلة الوجود .

يوجد في مصر بصورة اقتصادية ومختلطاًَ بخام الالمينيت في أبو غلقة ويمكن استخلاص حوالي 0.14 مليون طن من خامس أكسيد الفاناديوم V2O5 من الاحتياطي المقدر بابو غلقة وهو 41 مليون طن إلمينيت حيث يستخلص الفاناديوم كمنتج ثانوي يتم الحصول عليه عند استخلاص التيتانيوم فانه لا يتسنى استغلاله إلا باستغلال وتصنيع خام التيتانيوم وهذا يؤدي إلي زيادة القيمة الاقتصادية لهذا الخام بمنطقة أبو غلقة والتركيب الكيميائي لخام الالمينيت يحتوي علي 0.28 أكسيد فاناديوم.

ومن الصعب حصر الاستخدامات الصناعية للفاناديوم لكثرتها حيث يستخدم لتحسين مواصفات الحديد الزهر كما يضيف الفاناديوم خواصا ميكانيكية فائقة للصلب فيحميه من التآكل الاحتكاكي والكيميائي ويزيد من قدرته علي تحمل درجات الحرارة العالية جدا ويسميه رجال المعادن والسبائك في مجال استخداماته المختلفة بفيتامين المعادن.........

(METAL VITAMIN)

والخريطة التالية توضح مناطق تواجد خامات التيتانيوم والفاناديوم في مصر :