كيف يتم صهر الحديد
كيف يتم صهر الحديد هو موضوع مقالنا اليوم من موقع mqall.org، حيث يعتبر الحديد من أهم وأقدم المعادن التي عرفها الإنسان منذ القدم، وإذا فكرنا قليلًا فسوف نجد أن هذا المعدن ذكر في القرآن الكريم، وذلك دلالة على أهميته الكبيرة.
نبذة عن الحديد
كما ذكرنا لكم من قبل أن الحديد من المعادن القديمة التي عرفت في العصر القديم وتم استخدام الحديد تقريبا من عام 1400 قبل الميلاد، ومن أبرز المعلومات حول الحديد ما يلي:
- أول من استخدم الحديد وشكله وصهره هو النبي داوود عليه السلام، وذكر أنه قام بتشكيل الحديد للعديد من الأدوات المختلفة.
- ذكر الحديد في القرآن الكريم وسميت سورة باسمه.
- يعتبر الحديد واحد من العناصر الفلزية الانتقالية، ويقع في الدورة الرابعة تحديدًا في المجموعة الثامنة في الجدول الدوري.
- الرمز الكيميائي لعنصر الحديد هو Fe، ويعتبر هذا الاختصار مأخوذ من اسم الحديد باللاتيني وهو Ferrum.
- يتواجد عنصر الحديد في القشرة الأرضية بنسبة عالية جدًا.
- كما يمكن الحصول عليه بنسبة كبيرة من التربة.
- تحتوي النباتات أيضًا على نسبة من الحديد التي توجد داخل مادة الكلوروفيل.
- وبالطبع جسم الإنسان والكائنات الحية يحتوي على نسبة غنية من الحديد الموجودة داخل كرات الدم الحمراء.
شاهد أيضا: ما هي كثافة الحديد ؟
خامات وخصائص الحديد
قبل أن نتعرف معًا على إجابة سؤال كيف يتم صهر الحديد في العصر الحديث، سوف نذكر لكم أشهر خامات الحديد الأساسية ومن أبرزها ما يلي:
- جميع خامات الحديد تتواجد داخل الصخور النارية، والصخور الرسوبية، وأيضًا الصخور المتحولة.
- من أبرز خامات الحديد الأساسية الهيماتيت الذي يتميز بلونه الأحمر، ويحتوي هذا العنصر على حوالي 69% من عنصر الحديد.
- المغنتيت: يشتهر هذا العنصر بلونه الأسود، كما أنه واحد من أشهر الخامات التي تحتوي على نسبة غنية من الحديد، حوالي 74%.
- مستنقع خام الحديد أو ما يسمى بالليمونيت: ويأتي هذا العنصر بلونه البني، ويحتوي على حوالي 60% من عنصر الحديد.
- وأخيرًا السيدريت الذي يحتوي على حوالي 48% من الحديد ويشتهر بلونه البني الفاتح.
عملية صهر الحديد
تعد هذه العملية واحدة من العمليات الكيميائية الهامة المستخدمة لتحويل الحديد من الصورة الخام الموجودة في الطبيعة إلى الصورة الآتية:
- يتواجد الحديد في الطبيعة بصورته الخام، ويطلق عليه أكسيد الحديد الذي يحتوي على الأكسجين وفلز الحديد.
- عملية صهر الحديد هي عملية تساعد على نزع الأكسجين عن الحديد النفي تحت تأثير الضغط والحرارة العالية.
- وبالتالي سوف نحصل على الحديد بشكله الحر، وفي الغالب يتم استخدام الأفران المخصصة لصهر الحديد بالحرارة العالية.
أفران صهر الحديد
فرن صهر الحديد يستخدم في عملية نزع الأكسجين عن أكسيد الحديد للحصول على الحديد الحر النقي، وتأتي هذه الأفران بالشكل الآتي:
- يأتي هذا الفرن على هيئة وعاء كبير الحجم يحتوي على عمود صلب اسطواني الشكل في آخره قاعدة مخصصة للموقد.
- يغطى هذا الفرن بغطاء يتميز بالصلابة والقوة مخصص لتغطية الفرن ويمكن رفعه بكل سهولة.
- يتسم هذا الفرن بكبر حجمه ليتسع كمية كبيرة من الحديد، فمن الممكن أن يوضع بداخله حوالي 400 طن من الحديد.
- يتحمل الفرن أعلى درجات الحرارة العالية التي تصل إلى حوالي 2000 درجة مئوية.
- يعتمد فرن صهر الحديد على التيار الكهربائي لتنفيذ عملية صهر الحديد، وذلك عن طريق إضافة بعض المواد الكيميائية التي تساعد في رفع درجة الحرارة بشكل أعلى.
اقرأ أيضا: كثافة النحاس والحديد
كيف يتم صهر الحديد
كما ذكرنا لكم من قبل أن عملية صهر الحديد هي العملية التي يتم من خلالها فصل الحديد النقي عن الأكسجين، ويتم ذلك عن طريق الخطوات الآتية:
- يتم استخدام الأفران المخصصة لصهر الحديد، ثم القيام بخلط بعض المكونات التي تساعد على زيادة درجة حرارة الفرن إلى 2000 درجة مئوية.
- يتم استخدام كلًا من الكربون، والماغنتيت، والهيماتيت ووضعهم في منطقة أعلى الفرن لتتقابل المكونات مع الهواء الساخن الذي يأتي من الأنابيب أسفل الفرن.
- وفي هذه اللحظة سوف ينصهر الحديد بشكل كامل، ويتكون بعض المكونات والعناصر الأساسية للحديد.
- سوف ينتج عن التفاعل الكيميائي أول أكسيد الكربون، وذلك عن طريق تفاعل كلًا من الأكسجين والكربون.
- ثم بعد ذلك سوف يتفاعل أول أكسيد الكربون مع فلز الحديد النقي المنصهر ليتكون فلز الحديد.
- وبعد الانتهاء تمامًا من عملية الاحتراق والتفاعل الكيميائي، سوف نحصل في النهاية على الحديد المنصهر.
- سوف نجد أيضًا خبث الحديد على سطح الحديد المنصهر، ويتسم خبث الحديد بكثافته القليلة.
- وفي النهاية سوف يكون الحديد المنصهر جاهز للاستخدام في كافة الأعمال الصناعية.
أهم وأبرز استخدامات الحديد في العالم
بعد أن تعرفنا معًا على كيف يتم صهر الحديد باستخدام أفران صهر وفصل الحديد، سوف نتحدث معكم عن أبرز استخدامات الحديد في العالم، وهي كالآتي:
- يدخل الحديد في العديد من الصناعات المختلفة، مثل صناعة خطوط السكك الحديدية.
- صناعة أنابيب المياه والغاز الطبيعي.
- يدخل الحديد في أغلب صناعات الأجهزة الكهربائية المتاحة في الأسواق، مثل الأفران والبوتاجازات والغسالات والمكواة الكهربائية وغيرهم من الأجهزة المختلفة الأخرى.
- يستخدم في بناء المباني والعمائر والمؤسسات المختلفة.
- صناعة السيارات والسفن والكباري والمغناطيس الكهربائي والعديد من المنتجات الكهربائية.
- يمكن استخدام الحديد أيضًا بغرض الحماية، وذلك عن طريق تركيب الأبواب والشبابيك الحديدية.
شاهد من هنا: ما هو الوقود الأحفوري؟ وكيف تشكل؟
وفي الختام نكون تعرفنا معًا على كيف يتم صهر الحديد في العالم، ومدى أهمية أفران الحديد التي تتسم بدرجة حرارتها العالية.
والتي تساعد كثيرًا في عملية صهر الحديد، لنحصل على فلز الحديد النقي بدون الأكسجين واستخدامه في العديد من الصناعات المختلفة الأخرى.