در تعریف آهن چیست باید گفت که آهن یک فلز واسطه است که در جدول مندلیف در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی با عدد اتمی 26 قرار گرفته است. این فلز اصلیترین عنصر سازندهٔ هستهٔ بیرونی و درونی زمین است و کاربرد های فراوانی در اغلب صنایع دارد ، همچنین این عنصر چهارمین عنصر متداول در پوسته (حدود 5%) و ششمین عنصر از لحاظ فراوانی در جهان است و دارای ۴ ایزوتوپ طبیعی است ، موارد استفاده آهن در اغلب صنایع است ، ساختمان سازی ، خودرو ، و هرجایی که نیاز به استحکام باشد آهن در آنجا حضور دارد ، آهن در طبیعت در پوسته به شکل ترکیبی با اکسیژن به صورت سنگهای معدنی اکسید آهن مثل هماتیت و مگنتیت یافت میشود و عنصر خالص آهن در طبیعت به ندرت پیدا می شود ، با آهن آلات قاسم قلیچ همراه باشید تا همه چیز را راجب آهن به شما بگوییم.
خب اگر می خواهید با فرآیند تولید پروفیل آهنی آشنا شوید مقاله زیر را بخوانید :
این عنصر مانند عناصر هم گروه خود، دارای طیف گستردهای از حالتهای اکسیداسیون ازل ۲- تا ۶ است که حالت اکسایش ۲ و ۳ متداولتر است. ترکیبات آهن II فروس و ترکیبات آهن (III) فریک نامیده میشود. آهن تازه دارای سطحی صاف و نقرهای درخشان مایل به خاکستری است. اما نسبت به اکسیژن و آب در هوای عادی واکنش داده و به شکل اکسید آهن هیدراته یا زنگ آهن قرمز یا قهوهای رنگ تبدیل می گردد. لایه اکسید شده سطح، مانع زنگ زدگی درون قطعه فلز نشده و با ادامهٔ نفوذ حجم بیشتری از فلز خوردگی ادامه می یابد.
مرحله استخراج اهن از ترکیبهای طبیعی آهن به مرور زمان ،راه تکامل را پیمود تا اینکه اولین کوره استخراج اهن به سبک امروزی که به کوره کانالانی معروف بود، رونمایی شد. این کوره دارای آتشدانی به ابعاد ۷۵×۶۰×۶۰ سانتیمترمی باشد. سیر تکاملی این مرحله به آنجایی رسید که امروزه ، کارخانههای بزرگ استخراج و ذوب آهن و فولاد با ظرفیت چندین میلیون تن به وجود آمده است.
از فراوان ترین و اصلی ترین کانیهای آهن مورد استفاده در صنایع فولاد مگنتیت Fe3O4 با ۷۲% آهن و هماتیت Fe2O3 با ۷۰% آهن است که در حال حاضر از معادن چغارت قابل استحصال است.
شاید این سوال باشد که اصلا آهن از کجا می آید و منبع اصلی تولید آهن چیست ؟ منبع عنصر آهن در شهابسنگها و هستهٔ فلزی متراکم سیاراتی مانند زمین و سایر محیطهای کم اکسیژن است که طی فرآیندی تبدیل به آهنی می شود که ما می بینیم و آن را با نام آهن می شناسیم.
فراوانی آهن در سیارههای زمینسان و دیگر کرههای سنگی مانند ماه، به خاطر پدیدهٔ همجوشی هستهای در ستارهها است. زیرا در پروسهٔ همجوشی، آهن آخرین عنصریاست که با آزادسازی انرژی، پیش از فروپاشی انفجاری آن ستاره به صورت یک نو اختر یا ابرنواختر، و پراکندن آهن در فضا، ایجاد میشود. این فرضیه وجود دارد که رنگ قرمز سطح مریخ ناشی از اکسید آهن است.
هسته زمین به طور عمده از آهن و نیکل تشکیل شده است که بیش از 35 درصد از جرم زمین را به خود اختصاص می دهد. این فلز از دیدگاه جرم، بزرگترین عنصر سازندهٔ کرهٔ زمین است.آهن در اغلب رسها، ماسهسنگها و گرانیتها وجود دارد.برخی کانی های آهن شامل هماتیت، مگنتیت، لیمونیت و گوتیت می باشد.دو کانی رایج و باارزش در ترکیب سنگ آهن هماتیت و مگنتیت می باشد. هماتیت با فرمول شیمیایی Fe2O3 حاوی حدود 70درصد (Fe) و 30 درصد اکسیژن است. از این کانی در رنگ سازی و تولید ضد زنگها استفاده میکنند.
همه چیز برمی گردد به سنگ آهنی که از معدن آهن استخراج می شود ، سنگ آهن (Iron ore) نوعی سنگ معدنی حاوی رگههایی از آهن (Fe) است که برای مورد استفاده قرار گرفتن، باید خالص سازی شود که در کارخانجات ذوب آهن این عمل انجام می گیرد و بعدا مقاله ای راجب آن خواهیم نوشت . برای خالص کردن سنگ آهن، باید فرایند ذوب و احیا در کورهها به شکل متداول امروزی انجام گیرد. این سنگ از فراوانترین سنگهای فلزات در زمین است، بصورتی که میتوان گفت حدود ۵ درصد از کل پوستهی زمین را اکسید آهن تشکیل داده است و از همین رو در صنایع هر کشوری تعیین کننده قدرت است و فکر کنید اگر سنگ آهن مانند طلا یا مس نایاب بود چه چیزهایی که الان نبود !
سنگ معدنهایی که آهن از آن استخراج می گردد ، بیشتر بهصورت اکسیدهای آهن ، مانند مگنتیت یا هماتیت می باشد که با 2% تا 20% ناخالصی (نظیر سیلیکاتها و آلومیناتها) همراه می باشد .
ناخالصیهای آهن در کوره از آهن جدا می شود (عملی که در صنایع ذوب آهن انجام می شود همین است ) و بهصورت تفاله خارج میشوند. سنگ معدن تصفیه شده و تغلیظ شده بهصورت پودر یا دانههای ریز در کوره وارد میشود. مناسبترین اندازه ذرات آن بین ۶ تا ۲۵ میلیمتر است ، و امروزه از سولفید طبیعی آهن (پیریت) در استخراج آهن استفاده نمیشود، بلکه مصرف بیشتر آن دراسید سولفوریک سازی است.
همانطور که در بالا گفتیم آهن در طبیعت بصورت ترکیب با مواد دیگر وجود دارد و به ندرت به صورت خالص وجود دارد و کانی های مختلف آهن را شکل می دهد که لیست برخی از آنها در زیر آورده ایم :