كيفية استخراج الحديد؟وما هي أنواعه واستخداماته؟

يعد الحديد من أهم العناصر التي تقوم عليها عملية الصناعة، حيث يمثل الحديد 5% من تكوين القشرة الأرضية، وتمر عملية استخراجه بالعديد من المراحل التي سنتحدث عنها اليوم في موقع مفاهيم، خلال رحلة تعرفنا على كيفية استخراج الحديد، كما سنتعرف على فوائده وأهم استخداماته، بالإضافة إلى أنواع الحديد، وأهم خصائصه المميزة له.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• عنصر الحديد.. ما هو؟
• ما هي أنواع الحديد المختلفة؟
  • أولا: حديد السبائك أو الزهر
  • ثانيا: الحديد المطاوع أو المشغول
  • ثالثا: حديد الصلب
• كيفية استخراج الحديد؟
  • استخدام التكنولجيا في التنقيب عن الحديد
  • تفجير الصخور الموجود داخلها الحديد
• ما هي أهم استخدامات الحديد؟

عنصر الحديد.. ما هو؟

قبل التحدث عن كيفية استخراج الحديد علينا أن نعرف أولا أن الحديد واحد من أكثر المعادن شهرة في عالمنا اليوم, فهو يستخدم بكثرة في مجالات متعددة بسبب:

• توفره في الطبيعة, حيث يأتي في المركز الثاني بعد الألمنيوم في ترتيب المعادن من حيث الوفرة في القشرة الأرضية.
• ويأتي في المركز الرابع بعد كل من الأكسجين والسيليكون والألمنيوم في ترتيب العناصر الكيميائية من حيث وفرتها في قشرة الأرض, فهو يعتبر مكون هام من مكونات القشرة الأرضية حيث يمثل نسبة 5% منها.
• يصنف معدن الحديد من ضمن الفلزات الانتقالية حيث يوجد في بداية عناصر المجموعة الثامنة في الجدول الدوري الحديث, رمزه الكيميائي Fe وعدده الذري 26.
• كما يعتبر الحديد أحد العناصر المهمة لجسم الإنسان, فالحديد يدخل في تكوين هيموجلوبين الدم وينتج عن نقصه الكثير من المشاكل الصحية.
• نجد الحديد في الطبيعة في صورة أكاسيد وسبائك معدنية مختلطة بمعادن أخرى, والتي يمكن أن تصنع منها العديد من المنتجات المستخدمة بشكل يومي في حياتنا.
• قيل بأن الحيثيون هم أول من اكتشفوا الحديد وذلك عام 1400 قبل الميلاد, ولكننا نجد بأن الحديد قد تم اكتشافه قبل ذلك بكثير, فالإنسان في الحضارات القديمة اكتشف الحديد من خلال النيازك المتساقطة حينها وذلك قبل 5000 عام.
• وقد قام البشر قديما باستخدام معدن الحديد لحماية أنفسهم ومدنهم من خلال صناعة الأسلحة والدروع, وقد برعت الصين والهند حينها في ابتكار طرق كيفية استخراج الحديد واستخلاصه.

ما هي أنواع الحديد المختلفة؟

للحديد أنواع مختلفة، حيث يختلف شكله من صورة لأخرى، فيوجد في جسم الإنسان على هيئة بروتين، وفي النبات له دور هام حيث يساعد الكلوروفيل المسؤول عن عملية البناء الضوئي على امتصاص أشعة الشمس، بالإضافة إلى أنه يدخل كمعدن في العديد من الصناعات الحيوية، فيتم استخدامه في حديد السبائك، أو الصلب، وتتمثل أنواع الحديد في الآتي:

أولا: حديد السبائك أو الزهر

• أو كما يطلق عليه اسم حديد الزهر، والذي يحتوي على نسبة عالية من الحديد، ويشترك في تركيب السبيكة عناصر أخرى مثل الماغنسيوم، والكربون، أو الفسفور، كما أنه يصب في قوالب إلى أن يبرد ويصبح في حالته الصلبة.
• ويوجد منه أربعة أنواع هما: حديد زهر رمادي، زهر أبيض، زهر مطاوع، وأيضا حديد زهر مرن.

ويتميز هذا النوع من الحديد عن غيره بالعديد من المميزات منها:

1. يغلب استخدامه في البناء نظرا لشكله وهيئته، حيث يمكن به بناء جسر حديدي.
2. يمكن استخدامه في صناعة الأدوات الغير قابلة للكسر، لأنه هش وغير مقاوم للصدأ مثل أنابيب الغاز أو المياه.
3. يدخل في صناعة الفولاذ.
4. تم استخدامه في صناعة مبنى الكابيتول بواشنطن.

ثانيا: الحديد المطاوع أو المشغول

• وهو أحد أنواع الحديد الغير نقي، والذي يحتوي على الكربون بنسبة 15%، ويسمى أيضا حديد المشغول
• وينتج هذا النوع من صهر حديد الزهر مع الجير عند درجة حرارة معينة، ثم يتم صبه في قوالب

وله بعض الخصائص التي تميزه عن غيره منها:

1. يمكن تشكيله بيسر.
2. يدخل في العديد من الصناعات، مثل صناعة المواد المعدنية، والمساميرن والأبواب.
3. يستخدم في صناعة قضبان التسليح المستخدمة في البناء.
4. كما يستخدم في الأجهزة الكهربائية.

ثالثا: حديد الصلب

• ويطلق عليه الحديد الخام، أو الفولاذ، وسمي بهذا الاسم لأنه يصب عند إنتاجه بشكل معين، ويتم الحصول عليه عن طريق تسخين الحديد الخام في فرن يشبه الأسطوانة بارتفاع من 30 : 60 م.
• وتم تصنيفه على أنه من أكثر أنواع الحديد صعوبة عند التشكيل.

ويتسم هذا النوع بعدد من الخصائص منها:

1. يدخل في صناعة الصمامات ، وأيضا في صناعة الأنابيب.
2. يحتوي على الكربون بنسبة تتراوح من 3 : 5 %.
3. يتم تنقية الحديد الصلب من الشوائب بخلطه مع الحجر الجيري.

كيفية استخراج الحديد؟

يتم استخراج الحديد من باطن الأرض بالعديد من الطرق، منها ما هو مشهور ومعروف، والطرق الأخرى الغير معروفة مثل:

استخدام التكنولجيا في التنقيب عن الحديد

• وهي إحدى الطرق الجديدة والغير متعارف عليها في العالم البدائي، وتتم بالكشف عن أماكن تواجد الحديد في باطن الأرض عن طريق القمر الصناعي، وتحديد الكمية التي سيتم استخراجها، وأيضا الوسائل التي يمكن أن تستخدم في استخراجه.
• وتسهل هذه الطريقة عملية الاستخراج، حيث يمكن التنقيب عن الحديد والحصول عليه بكل سهولة ويسر وتوفير الجهد والعناء الذي كان موجود سابقا.

تفجير الصخور الموجود داخلها الحديد

• حيث تتواجد معظم أنواع الحديد في الصخور الرسوبية وهي صلبة جدا، لذا فمن غير الممكن أن يتم التنقيب عن الحديد باستخدام الأدوات البدائية البسيطة.
• لذلك يجب أن يتم ذلك عن طريق استخدام المتفجرات لتفتيت هذه الصخور الصلبة، وحتى يتم ذلك بكل سهولة ويسر، والاستغناء عن الطرق التقليدية التي تتكبد العناء.
• وبعد أن يتم التفجير نجد أن الحديد يكون مرتبط بشكل تام مع الصخور الرسوبية، فيتم نقله باستخدام شاحنات لنقل الأوزان الثقيلة إلى المصانع حتى يتم استخراج الحديد منها بكل سهولة.
• وباستخدام آلات التقطيع يتم تقسيم هذه الصخور إلى قطع صغيرة جدا، حتى يتم في النهاية فصل الحديد الخام عن الصخور الرسوبية، ويتم نقل كلا منهما منفردا، حيث ينقل الحديد إلى مصانعه لتشكيله حسب الحاجة.

ما هي أهم استخدامات الحديد؟

يدخل الحديد في العديد من المجالات والقطاعات، مثل البناء والتشييد، الإلكترونيات، تصنيع السيارات، وفيما يلي بعض المجالات التي تعتمد في صناعتها على معدن الحديد:

• مجال البناء:بسبب كونه منخفض السعر نسبيا, ولسهولة الحصول عليهيدخل الحديد كمكون أساسي في عمليات البناء, حيث يعتبر أكثر المعادن استخداما في هذا المجال, فتستخدم قضبانه المعدنية في تدعيم المباني وفي صناعة مواد أخرى مثل أبواب ونوافذ المنازل.
• صناعة أبراج الكهرباء:على الرغم من إمكانية استخدام معادن أخرى غيره لتشييد أبراج الكهرباء, إلا أن الاختيار دائما ما يقع علي الحديد لوفرته وثمنه الرخيض مقارنة بالمواد الأخرى.
• تشييد الجسور:سبق واستخدم الحديد في بناء الكباري والجسور, حيث يعمل الحديد علي منح الهيكل القوة والصلابة المطلوبين لتتحمل الأوزان الثقيلة كما ينبغي, ومن أشهر تلك الجسور جسر بروكلين بالولايات المتحدة الأمريكية.
• صناعة الأنابيب:بسبب قدرة المعدن على تحمل الظروف المناخية الشديدة ومقاومته للأكسدة فإنه يدخل في صناعة أنابيب نقل المياه والغاز, حيث تقل فرص تسريبها لأيا ما كانت تحمله.
• صناعة الأدوات المنزلية:المعدن متوفر حولنا ومن السهل معالجته وإعادة تشكيله لتصنع منه أقوى معدات الطهي وأكثر تحملها, لذا تصنع منه أواني الطعام وأدوات المائدة وغيرهم, وكل ذلك بالطبع بعد خلطه مع عناصر أخرى تكسبه صفات أخرى مرغوبة ومناسبة لما نريد.
• صناعة الأسمدة الزراعية:يستخدم الحديد كعنصر محفز لتفاعل كل من الهيدروجين والنيتروجين لإنتاج الأمونيا التي تستخدم فيما بعد لتصنيع الأسمدة الزراعية.
• صناعة الأفران:نتيجة لتحمله درجات الحرارة المرتفعة على عكس مواد أخرى, فإن الحديد وبإضافة الأسمنت إليه يستخدم في صناعة الأفران التي قد تصل درجة الحرارة فيها إلى 1000 درجة مئوية.