_{الحديد  26}Fe

يتناول هذا الدرس أهم خامات الحديد وتواجدها في صحراء مصر وكيفية استخلاص الحديد من خاماته ومراحل استخلاص الحديد وانتاج الصلب 

موقع الحديد في الجدول الدوري الحديث:

•  يقع في السلسلة الانتقالية الاول في الدورة الرابعة المجموعةVIII  الثامنة  العمود 8
• يعتبر عصب الصناعات الثقيلة .
• ترتيبه الرابع بين العناصر المعروفة فى القشرة الارضية بعد الاكسجين و السيليكون و الالومنيوم .
• يكون 6,3 % من وزن القشرة الارضية و تزداد كميته تدريجياً كلما اقتربنا من باطن الأرض .
• لا يوجد بشكل حر إلا فى النيازك ( %90 ) .
• يوجد فى القشرة الأرضية على هيئة خامات طبيعية تحتوى على مختلف أكاسيد الحديد مختلطة بشوائب

ما هي الأسس التي على أساسها يستخلص الحديد من خاماته ؟

1. نسبة الحديد في الخام 
2. تركيب الشوائب المصاحبه له 
3. العناصر الضارة المختلطة معه مثل الكبريت و الفوسفور و الزرنيخ و غيرها  .

أهم خامات الحديد التى تستخدم فى استخلاصه ؟

ما هي مراحل استخلاص الحديد من خاماته ؟

 1-تجهيز خامات الحديد

2 – الاختزال خامات الحديد

3 – انتاج الحديد

أولا: تجهيز خام الحديد 

ما الغرض من تجهيز خامات الحديد ؟

أ- تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية

ب-تحسين الخواص الكيميائية

أ- ما هي طرق تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية ؟

ملاحظات:

الكميات الهائلة من الخام الناعم ( حبيبات )  المستخدمة فى عملية التلبيد تنتج عن عمليات التكسير  و الطحن و عن عمليات تنظيف غازات الافران  .

تتم عمليات التركيز بإستخدام خاصية التوتر السطحى أو الفصل المغناطيسى أو  الكهربى  .

علل : لا يمكن استخدام الخام الناعم  فى الافران العالية مباشرة   ؟؟.

– لصغر أحجامها التى لا تناسب عملية الاختزال  

تحسين الخواص الكيميائية: كيف يتم ذلك ؟

عملية التحميص  : عملية الهدف منها تحسين الخواص الكيميائية للخام و تتم بتسخين الخام بشدة في الهواء  بغرض  :

أ – تجفيف الخام و التخلص من الرطوبة و بالتالي رفع نسبة الحديد فى الخام 

ب – أكسدة بعض الشوائب مثل الكبريت و الفوسفور 

أكسدة الشوائب من خام الحديد

ثانياً : اختزال خامات الحديد:

عملية يتم فيها اختزال أكاسيد الحديد الى حديد بإحدى طريقتين تبعاً لنوع العامل المختزل

ثالثاً : انتاج الحديد

بعد عملية اختزال خامات الحديد فى الفرن العالى أو فرن مدركس تأتى المرحلة الثالثة و هى انتاج الانواع المختلفة من الحديد مثل  الحديد الزهر و الحديد الصلب  .

  تعتمد صناعة الصلب على عمليتين أساسيتين هما  :

1. التخلص من الشوائب الموجودة فى الحديد الناتج من افران الاختزال .
2. إضافة بعض العناصر الى الحديد لتكسب الصلب الناتج الخواص المطلوبة للأغراض الصناعية .

تتم صناعة الصلب بإستخدام واحد من ثلاث انواع معروفة من الافران  هى  :

1-المحولات الاكسجينية  .

2-الفرن المفتوح .

3-الفرن الكهربى  .

اختبار عن الحديد وخاماته واستخلاصه

القسم الأول: معلومات عامة

1-ما هو موقع الحديد في الجدول الدوري الحديث؟ وفي أي المجموعات والدورات يتواجد؟

2-لماذا يعتبر الحديد عصب الصناعات الثقيلة؟

3-ما هي نسبة الحديد في وزن القشرة الأرضية؟

4-هل يوجد الحديد بشكل حر في الطبيعة؟ إذا كان الجواب نعم، فأين يمكن العثور عليه؟

4-ما هي الشوائب التي قد تكون مصاحبة للحديد في خاماته؟

القسم الثاني: خامات الحديد

1-ما هي أهم خامات الحديد التي تستخدم في استخلاصه؟

2-هل يمكنك ذكر أمثلة على خامات الحديد الموجودة في صحراء مصر؟

3-ما هي الأسس التي يستخلص من خلالها الحديد من خاماته؟

4-ما هي النسبة المثلى للحديد في الخام؟

 القسم الثالث: مراحل استخلاص الحديد

1- اذكر المراحل الثلاث لاستخلاص الحديد من خاماته.

2- ما هو الهدف من تجهيز خامات الحديد؟ وما هي الطرق المستخدمة في تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية للخامات؟

3- ما هي عمليات التكسير؟ وما هو الغرض منها؟

4- ما هو الهدف من عمليات التلبيد؟

5- لماذا لا يمكن استخدام الخام الناعم في الأفران العالية مباشرة؟

6- ما هي عملية التحميص، وما الأغراض التي تحققها؟

القسم الرابع: اختزال الحديد

1-ما هي عملية اختزال خامات الحديد؟ وما هي الطرق المستخدمة في هذه العملية؟

2-اشرح كيفية اختزال خام الحديد في الفرن العالي.

3-ما هو دور الفرن مدركس في اختزال الحديد؟

القسم الخامس: إنتاج الحديد

1-بعد عملية اختزال الحديد في الفرن العالي، ما هي المرحلة التالية في إنتاج الحديد؟

2-كيف يتم صناعة الصلب، وما هي الأنواع الثلاثة الشائعة للأفران المستخدمة في صناعة الصلب؟

الختام: أسئلة إضافية

1-ما هي أهمية الحديد في الصناعة والحياة اليومية؟

2-كيف يمكن تحسين الخواص الكيميائية للحديد؟

3-ما هي التحديات التي قد تواجه صناعة استخلاص وإنتاج الحديد؟

الاجابات:

القسم الأول: معلومات عامة

1-موقع الحديد في الجدول الدوري:

يقع الحديد في السلسلة الانتقالية، الدورة الرابعة، المجموعة VIII، العمود 8.

2-لماذا يعتبر الحديد عصب الصناعات الثقيلة:

يعتبر عصب الصناعات الثقيلة بسبب دوره الرئيسي في صناعة الفولاذ والصلب.

3-نسبة الحديد في وزن القشرة الأرضية:

6.3% من وزن القشرة الأرضية.

4-هل يوجد الحديد بشكل حر في الطبيعة:

نعم، يوجد بشكل حر في النيازك بنسبة 90%.

5-الشوائب في خامات الحديد:

الشوائب قد تتضمن الكبريت والفوسفور والزرنيخ وغيرها.

القسم الثاني: خامات الحديد

1-أهم خامات الحديد:

يمكن أن تشمل خامات مثل الهيماتيت والمغنتيت وصخور الحديد.

2-أمثلة على خامات الحديد في صحراء مصر:

3-يمكن أن تتضمن صحراء مصر خامات مثل البيريت والليمونيت.

4-الأسس لاستخلاص الحديد:

تشمل النسبة المثلى للحديد في الخام وتركيب الشوائب والتحسين الكيميائي والفيزيائي.

نسبة الحديد المثلى في الخام:

يعتمد على النوع ولكن عادة تكون نسبة عالية من الحديد مرغوبة.

القسم الثالث: مراحل استخلاص الحديد

1-مراحل استخلاص الحديد:

تجهيز خامات الحديد.

الاختزال.

إنتاج الحديد.

2-هدف تجهيز خامات الحديد والطرق المستخدمة:

هدف التحسين الفيزيائي والميكانيكي، والطرق تشمل التكسير والتلبيد والتركيز.

3-عمليات التكسير:

هي عمليات تقليل حجم الخام للحصول على الحجم المناسب لعمليات الاختزال.

4-هدف عمليات التلبيد:

تجميع الحبيبات الناعمة في أحجام أكبر لجعلها متماثلة ومتجانسة.

5-لماذا لا يمكن استخدام الخام الناعم في الأفران العالية مباشرة:

بسبب صغر أحجامها التي لا تناسب عملية الاختزال.

6-عمليات التحميص وأهدافها:

تحسين الخواص الكيميائية للخام، مثل إزالة الرطوبة وأكسدة الشوائب.

القسم الرابع: اختزال الحديد

7-اختزال خامات الحديد:

عملية تحويل أكاسيد الحديد إلى حديد عند استخدام مختزل.

اختزال خام الحديد في الفرن العالي:

يتم باستخدام الكوك والحديد الأكسيد، مما يؤدي إلى إنتاج الحديد الخام.

8-دور الفرن مدركس في اختزال الحديد:

9-يستخدم في اختزال الحديد باستخدام الكربون الموجود في الفحم.

القسم الخامس: إنتاج الحديد

10-المرحلة التالية بعد اختزال الحديد:

إنتاج الأنواع المختلفة من الحديد، مثل الحديد الزهر والحديد الصلب.

11-صناعة الصلب وأنواع الأفران:

تعتمد على المحولات الأكسجينية والفرن المفتوح والفرن الكهربائي.

الختام: أسئلة إضافية

1-أهمية الحديد:

الحديد أساسي في صناعة الفولاذ والبنية التحتية والصناعات الثقيلة.

أختبار تمهيدي :اختبار تمهيدي عن الحديد وخامات الحديد واستخلاص الحديد