الخام: أنواعه، كيفية استخراجه، الدول الرائدة في تعدين الخام

الخام: أنواعه، كيفية استخراجه، الدول الرائدة في تعدين الخام
الصورة: ghgossip.com
يشارك

الخام هو المادة الخام الرئيسية لصناعة المعادن العالمية.

تعتمد اقتصادات البلدان المختلفة إلى حد كبير على سوق هذا المعدن، ولهذا السبب يحظى تطوير المناجم باهتمام متزايد في جميع أنحاء العالم.

الخامات هي صخور تستخدم في معالجة واستخراج المعادن التي تحتوي عليها. وتختلف أنواع هذه المعادن في الأصل والمحتوى الكيميائي وتركيز المعادن والشوائب. يحتوي التركيب الكيميائي للخام على أكاسيد وهيدروكسيدات وأملاح ثاني أكسيد الكربون المختلفة للحديد.

كان الخام مطلوبًا في المزرعة منذ العصور القديمة. تمكن علماء الآثار من معرفة أن إنتاج الأجسام الحديدية الأولى يعود إلى القرن الثاني قبل الميلاد. تم استخدام هذه المادة لأول مرة من قبل سكان بلاد ما بين النهرين.

خصائص الخام

الحديد هو عنصر كيميائي شائع في الطبيعة. ويبلغ محتواه في القشرة الأرضية حوالي 4.2%. ولكن في شكله النقي لا يتم العثور عليه أبدًا، وغالبًا ما يكون في شكل مركبات – في أكاسيد وكربونات الحديد والأملاح وما إلى ذلك.

Ore
الصورة: webachutes.com

خام الحديد هو مزيج من المعادن مع كمية كبيرة من الحديد. وفي الاقتصاد الوطني يعتبر استخدام الخامات التي تحتوي على أكثر من 55% من هذا العنصر مجديا اقتصاديا.

ما هو مصنوع من الخام

صناعة خام الحديد هي صناعة معدنية متخصصة في استخراج ومعالجة خام الحديد. الغرض الرئيسي من هذه المواد اليوم هو إنتاج الحديد الزهر والصلب.

يمكن تقسيم جميع المنتجات المصنوعة من الحديد إلى مجموعات:

  • حديد خام ذو تركيز عالي من الكربون (أعلى من 2%).
  • حديد الزهر.
  • سبائك الصلب لإنتاج المنتجات المدرفلة والخرسانة المسلحة والأنابيب الفولاذية.
  • السبائك الحديدية لصناعة الصلب.
خام النحاس: الخصائص والتطبيق والتعدين
خام النحاس: الخصائص والتطبيق والتعدين

ما هو الخام المطلوب

يتم استخدام المادة لصهر الحديد والصلب. اليوم لا يوجد عمليا أي قطاع صناعي يمكنه الاستغناء عن هذه المواد.

الحديد الزهر عبارة عن سبيكة من الكربون والحديد مع المنغنيز والكبريت والسيليكون والفوسفور. يتم إنتاج الحديد الخام في الأفران العالية، حيث يتم فصل الخام عن أكاسيد الحديد عند درجات حرارة عالية. ما يقرب من 90٪ من الحديد الزهر الناتج هامشي ويستخدم في صهر الفولاذ.

يتم استخدام تقنيات مختلفة:

  • صهر شعاع الإلكترون للحصول على مادة نقية عالية الجودة؛
  • المعالجة بالفراغ؛
  • إعادة صهر الخبث الكهربائي؛
  • تكرير الصلب (إزالة الشوائب الضارة).

الفرق بين الفولاذ والحديد الزهر هو الحد الأدنى لتركيز الشوائب. يتم استخدام الصهر التأكسدي في أفران الموقد المفتوح للتنقية.

يتم صهر الفولاذ عالي الجودة في أفران الحث الكهربائي عند درجات حرارة عالية للغاية.

ما هي أنواع الخامات الموجودة

ويختلف الخام في تركيز العنصر الذي يحتوي عليه. يمكن إثراؤه (بتركيز 55٪) وفقير (من 26٪). يُنصح باستخدام الخامات منخفضة الجودة في الإنتاج فقط بعد التخصيب.

Ore
الصورة: miningreview.com

بناءً على أصلها، يتم تمييز الأنواع التالية من الخامات:

  • الصخور المنصهرة (داخلية المنشأ) – تتشكل تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة؛
  • سطحية – بقايا العنصر المستقرة في قاع أحواض البحر؛
  • المتحولة – يتم الحصول عليها تحت تأثير الضغط العالي للغاية.

المركبات المعدنية الرئيسية التي تحتوي على الحديد:

  • الهيماتيت (خام الحديد الأحمر). المصدر الأكثر قيمة للحديد حيث تبلغ نسبة العناصر فيه 70% وبأقل تركيز من الشوائب الضارة.
  • المغنتيت. عنصر كيميائي يحتوي على نسبة معدنية 72% له خواص مغناطيسية عالية ويتم استخراجه من خامات الحديد المغناطيسية.
  • السيديريت (كربونات الحديد). هناك نسبة عالية من النفايات الصخرية، الحديد نفسه حوالي 45-48%.
  • خامات الحديد البني. مجموعة من الأكاسيد المائية تحتوي على نسبة منخفضة من الحديد، مع خليط من المنغنيز والفوسفور. يتميز العنصر الذي يتمتع بمثل هذه الخصائص بقابلية ترميم جيدة وبنية مسامية.

كيف يبدو الخام

يعتمد نوع المادة على تركيبتها ومحتوى الشوائب الإضافية. يمكن العثور على خام الحديد الأحمر الأكثر شيوعًا الذي يحتوي على نسبة عالية من الحديد في حالات مختلفة – من كثيف جدًا إلى مترب.

Ore
الصورة: mining.com

تحتوي خامات الحديد البني على بنية فضفاضة مسامية قليلاً ذات لون بني أو أصفر. غالبا ما يتطلب هذا العنصر التخصيب، ولكن يتم معالجته بسهولة في خام (يتم الحصول على الحديد الزهر عالي الجودة منه).

خامات الحديد المغناطيسية كثيفة وحبيبية في البنية، وتبدو مثل البلورات المدمجة في الصخور. لون الخام مميز باللون الأسود والأزرق.

كيف يتم استخراج الخام

يعد تعدين خام الحديد عملية فنية معقدة تتضمن الغوص في أحشاء الأرض للبحث عن المعادن. اليوم، هناك طريقتان لتعدين الخام: مفتوحة ومغلقة.

التعدين الخام بطريقة الحفرة المفتوحة

يعد الفتح (طريقة المحجر) خيارًا شائعًا وأكثر أمانًا مقارنة بالتقنية المغلقة. هذه الطريقة مناسبة للحالات التي لا توجد فيها صخور صلبة في منطقة العمل، ولا توجد مناطق مأهولة بالسكان أو أنظمة مرافق قريبة.

أولاً، يتم حفر مقلع يصل عمقه إلى 350 متراً، وبعد ذلك يتم جمع الحديد وإزالته من القاع بواسطة آلات كبيرة. وبعد استخراجها، يتم إرسال المادة على قاطرات الديزل إلى مصانع الصلب والحديد.

خام الحديد – أساس الصناعة الحديثة
خام الحديد – أساس الصناعة الحديثة

يتم حفر المحاجر باستخدام الحفارات، لكن هذه العملية تستغرق الكثير من الوقت. وبمجرد وصول الآلة إلى الطبقة الأولى من المنجم، يتم تقديم المادة للفحص لتحديد نسبة محتوى الحديد ومدى جدوى المزيد من العمل (إذا كانت النسبة أعلى من 55%، يستمر العمل في هذه المنطقة).

بالمقارنة بالطريقة المغلقة، فإن تكلفة التعدين في المحاجر تصل إلى النصف. ولا تتطلب هذه التكنولوجيا بناء مناجم أو إنشاء أنفاق. وفي الوقت نفسه، تكون كفاءة العمل في الحفر المفتوحة أعلى بعدة مرات، كما أن فقدان المواد أقل بخمس مرات.

طريقة التعدين المغلقة

يتم استخدام تعدين خام المناجم (المغلق) فقط إذا كان من المخطط الحفاظ على سلامة المناظر الطبيعية في المنطقة التي يتم فيها استخراج رواسب الخام.

Ore
الصورة: mining-technology.com

هذه الطريقة مناسبة أيضًا للعمل في المناطق الجبلية. في هذه الحالة، يتم إنشاء شبكة من الأنفاق تحت الأرض، الأمر الذي يؤدي إلى تكاليف إضافية – بناء المنجم نفسه والنقل المعقد للمعادن إلى السطح. العيب الرئيسي هو المخاطر العالية على حياة العمال، يمكن أن ينهار المنجم ويمنع الوصول إلى السطح.

الدول الغنية بالخامات

يعد تعدين خام الحديد أحد المجالات الرائدة في المجمع الاقتصادي للاتحاد الروسي. لكن على الرغم من ذلك، تبلغ حصة روسيا في إنتاج الخام العالمي 5.6% فقط. وتبلغ الاحتياطيات العالمية نحو 160 مليار طن. يصل حجم الحديد النقي إلى 80 مليار طن.

توزيع المعادن حسب الدولة هو كما يلي:

  • روسيا – 18%؛
  • البرازيل – 18%؛
  • أستراليا – 13%؛
  • أوكرانيا – 11%؛
  • الصين – 9%؛
  • كندا – 8%؛
  • الولايات المتحدة الأمريكية – 7%;
  • الدول الأخرى – 15%.

وقد لوحظت رواسب كبيرة من خام الحديد في السويد (مدينتي فالون وجيليفار). وفي أمريكا، تم اكتشاف كمية كبيرة من الخام في ولاية بنسلفانيا. وفي النرويج، يتم استخراج المعدن في بيرسبرج وأرندالي.

شذوذ كورسك المغناطيسي هو رواسب كبيرة من خام الحديد في الاتحاد الروسي وفي العالم، حيث يصل حجم المعدن غير المكرر إلى 30.000 مليون طن.

شذوذ كورسك المغناطيسي

يشير المحللون إلى أن حجم استخراج المعادن في مناجم KMA سيستمر حتى عام 2020، وسيكون هناك انخفاض في المستقبل.

تبلغ مساحة مناجم شبه جزيرة كولا 115 ألف كيلومتر مربع. يتم استخراج الحديد والنيكل وخامات النحاس والكوبالت والأباتيت هنا.

تعد جبال الأورال أيضًا من بين أكبر رواسب الخام في الاتحاد الروسي. منطقة التطوير الرئيسية هي كاشكانار. حجم المعادن الخام هو 7000 مليون طن.

ويتم استخراج المعدن بكميات أقل في حوض غرب سيبيريا وخاكاسيا وحوض كيرتش وزابايكالسك ومنطقة إيركوتسك.