سبيكة حديدية

كانت الدول الرائدة عالميًا في إنتاج خام الكروميت عام 2014 هي جنوب أفريقيا (12 مليون طن)، وكازاخستان (3.7 مليون طن)، والهند (3.5 مليون طن)، وتركيا (2.6 مليون طن). وتم صهر معظم إنتاج خام الكروميت في أفران القوس الكهربائي لإنتاج الفيروكرووم لصناعة المعادن. أما الدول الرائدة عالميًا في إنتاج الفيروكرووم عام 2014 فكانت الصين (4.5 مليون طن)، وجنوب أفريقيا (3.6 مليون طن)، وكازاخستان (1.2 مليون طن)، والهند (0.9 مليون طن). وقد استُهلك معظم إنتاج الفيروكرووم العالمي، البالغ 11.7 مليون طن، في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ، والذي بلغ إجمالي إنتاجه 41.7 مليون طن عام 2014. ^{[ 4 ]}

يُعدّ كلٌّ من سبيكة الحديد والمنغنيز، وهما الفيرومنغنيز والسيليكومنغنيز، من المكونات الأساسية لصناعة الصلب. وتُعتبر الصين المنتج الرائد عالمياً لسبيكة الحديد والمنغنيز (2.7 مليون طن)، حيث يفوق إنتاجها بكثير الإنتاج المُجتمع للدول الثلاث التالية في الترتيب، وهي البرازيل (0.34 مليون طن)، وجنوب أفريقيا (0.61 مليون طن)، وأوكرانيا (0.38 مليون طن). ^{[ 2 ]}

تُعدّ تشيلي (16,918 طنًا)، والصين (40,000 طن)، والولايات المتحدة (التي استحوذت عام 2008 على 78% من إنتاج خام الموليبدينيت العالمي، بينما استحوذت كندا والمكسيك وبيرو على النسبة المتبقية) من كبار منتجي الفيروموليبدينوم. تُحمّص مركزات الموليبدينيت لتكوين أكسيد الموليبديك، الذي يُمكن تحويله إلى فيروموليبدينوم، أو مواد كيميائية من الموليبدينوم، أو معدن الموليبدينوم. على الرغم من أن الولايات المتحدة كانت ثاني أكبر دولة منتجة للموليبدينوم في العالم عام 2008، إلا أنها استوردت أكثر من 70% من احتياجاتها من الفيروموليبدينوم في العام نفسه، معظمها لصناعة الصلب (83% من الفيروموليبدينوم المستهلك). ^{[ 2 ]}

في عام 2014، شكّل الفيرونيكل حوالي 33% من إنتاج النيكل العالمي السنوي الجديد ، ^{[ 8 ]} وقد نُشرت مراجعة شاملة عنه من قِبل شوارتزندرابر وآخرون عام 1991. ^{[ 9 ]} يتبين أن العديد من النيازك التي تسقط على الأرض هي فيرونيكل، ^{[ 9 ]} وتتخذ شكل الكاماسيت و/أو التاينايت . يتميز الفيرونيكل ببنية بلورية مكعبة مركزية الأوجه (عن طريق النيكل). ^{[ 10 ]} ويمكن أن يتخذ شكل الفريت أو المارتنسيت أو الأوستنيت . وقد دُرِس نظام الحديد-النيكل الثنائي لأغراض مماثلة للصلب، لأن وجود النيكل في سبائك الصلب عالية الجودة، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وفولاذ الماراجينج، يُعد عاملاً رئيسياً في الانتقال من الفريت المكعب مركزي الجسم إلى الأوستنيت المكعب مركزي الأوجه. ^{[ 11 ]}

في أواخر القرن العشرين، كان 60% من إنتاج النيكل يعتمد على صهر خامات الكبريتيد، وهو ما لم يكن مناسبًا لإنتاج الفيرونيكل. ^{[ 12 ]} ووفقًا لبيانات عام 2003، بلغت نسبة اللاتريت في إنتاج النيكل الأولي 42%. ^{[ 12 ]} وبلغ الإنتاج العالمي السنوي من الفيرونيكل في عام 2014 حوالي 250,000 طن. ^{[ 8 ]} وكان أكبر منتجين هما شركتا BHP و Société Le Nickel . ^{[ 8 ]} وغالبًا ما تُستخدم خامات اللاتريت في عملية الإنتاج. ^{[ 13 ] [ 14 ]} وتُستخدم عملية RKEF بشكل شائع. [ 15 ^{] ويُعد استهلاك} الطاقة لكل طن من المنتج مرتفعًا بالنسبة لخامات اللاتريت نظرًا لانخفاض جودة الخام، مما ينتج عنه كميات كبيرة من الخبث والنفايات والتلوث الغازي. ^{[ 16 ]} عمومًا، يكون أكثر من 90% من ناتج الفرن على شكل خبث . ^{[ 8 ]} تُعدّ تقنية تكرير الفيرونيكل المنصهر موضوعًا للمختصين، ^{[ 17 ]} ونظرًا لاختلاف محتوى الخام، قد يلزم تعديل العمليات حسب المصدر: على سبيل المثال، عملية لاركو للخامات اليونانية. ^{[ 18 ]} "السبب الرئيسي لإضافة النيكل إلى سبائك الحديد هو تعزيز البنية المجهرية الأوستنيتية . يزيد النيكل عمومًا من الليونة والمتانة ومقاومة التآكل." ^{[ 19 ]} يتميز حديد النيكل الخام عن الفيرونيكل بانخفاض نسبة النيكل فيه (4-10%) وارتفاع محتواه من الكربون (>3%). في المقابل، يُعدّ الفيرونيكل سبيكة ثنائية نقية نسبيًا. ^{[ 19 ]}

في عام 2008، كانت اليابان (301,000 طن)، وكاليدونيا الجديدة (144,000 طن)، وكولومبيا (105,000 طن) من أبرز الدول المنتجة للحديد والنيكل . وشكّلت هذه الدول الثلاث مجتمعةً حوالي 51% من الإنتاج العالمي باستثناء الصين. أما أوكرانيا وإندونيسيا واليونان ومقدونيا، مرتبةً تنازليًا حسب الوزن الإجمالي للإنتاج، فقد أنتجت كل منها ما بين 68,000 و90,000 طن من الحديد والنيكل، ما يمثل 31% إضافية، باستثناء الصين. وقد استُبعدت الصين من الإحصاءات لأن صناعتها كانت تنتج كميات كبيرة من حديد النيكل الخام، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من أنواع الحديد والنيكل التقليدية، ليبلغ إجمالي إنتاجها المُقدّر 590,000 طن. وتراوحت نسبة النيكل في المنتجات الصينية الفردية من حوالي 1.6% إلى 80%، وذلك تبعًا للاستخدام النهائي من قِبل المستهلك. ^{[ 2 ]}

في الولايات المتحدة، استحوذت صناعة الصلب على جميع الفيرونيكل المستهلك تقريبًا في عام 2008، حيث تم استخدام أكثر من 98٪ في الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة؛ ولم يتم إنتاج أي فيرونيكل في الولايات المتحدة في عام 2008. ^{[ 2 ]}

إن حديد النيكل الخام هو حديد نيكل منخفض الجودة مصنوع في الصين، وهو شائع جداً منذ العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

يُعزى استهلاك سبائك السيليكون الحديدية إلى إنتاج الحديد الزهر والصلب، حيث تُستخدم سبائك السيليكون كمزيلات للأكسدة. كما استُخدم بعض معدن السيليكون كعامل مُسبك مع الحديد. وبناءً على محتوى السيليكون، بلغ صافي إنتاج الفيروسليكون وسبائك السيليكون المتنوعة في الولايات المتحدة 148 ألف طن في عام 2008. وتُعد الصين المورد الرئيسي، حيث أنتجت في عام 2008 كمية من الفيروسليكون (4.9 مليون طن) تفوق إنتاج بقية دول العالم مجتمعة. ومن بين الدول المُصنِّعة الرئيسية الأخرى: النرويج (0.21 مليون طن)، وروسيا (0.85 مليون طن)، والولايات المتحدة (0.23 مليون طن). ^{[ 2 ]}

يُستخدم التيتانيوم في صناعة الصلب لإزالة الأكسدة، والتحكم في حجم الحبيبات، والتحكم في نسب الكربون والنيتروجين وتثبيتها. خلال عملية صناعة الصلب، يُضاف التيتانيوم عادةً على شكل حديد تيتانيوم نظرًا لانخفاض درجة انصهاره نسبيًا وكثافته العالية. تشمل أنواع الصلب ذات المحتوى العالي نسبيًا من التيتانيوم الصلب الخالي من الشوائب، والصلب المقاوم للصدأ، والصلب منخفض السبائك عالي القوة. يُنتج حديد التيتانيوم عادةً عن طريق صهر خردة التيتانيوم بالحث مع الحديد أو الصلب؛ ومع ذلك، يُنتج أيضًا مباشرةً من مركزات معادن التيتانيوم. تتراوح نسب التيتانيوم القياسية في حديد التيتانيوم بين 30% و70%. كما يُنتج حديد السيليكون التيتانيوم للسماح بإضافة السيليكون والتيتانيوم معًا. من أبرز الدول المنتجة لحديد التيتانيوم: البرازيل، والصين، والهند، واليابان، وروسيا، وأوكرانيا، والمملكة المتحدة، والولايات المتحدة. ^{[ 2 ]}

يُضاف الفيروتانتالوم إلى الفولاذ المنصهر لإنتاج أنواع خاصة من الفولاذ قابلة للتصليد. كما يُستخدم أيضاً كمادة لحام، ومسحوق رش، وفي تطبيقات تعدين المساحيق. ^{[ 20 ]}

يُعدّ التنجستن عنصرًا أساسيًا في صناعة سبائك الفولاذ عالي السرعة وأنواع أخرى من فولاذ الأدوات، ويُستخدم بنسبة أقل في بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الإنشائي. يُضاف التنجستن غالبًا إلى مصهور الفولاذ على شكل فيروتنجستن، والذي قد تصل نسبة التنجستن فيه إلى 80%. تهيمن الصين على إنتاج الفيروتنجستن عالميًا، حيث صدّرت في عام 2008 ما مقداره 4835 طنًا (وزن إجمالي) من هذه السبيكة. يُعتبر الفيروتنجستن باهظ الثمن نسبيًا، إذ تتراوح أسعاره بين 31 و44 دولارًا أمريكيًا للكيلوغرام الواحد من التنجستن. ^{[ 2 ]}

في عام 2008، استحوذت الصين وروسيا (12,000 طن) وجنوب أفريقيا (17,000 طن) على 98% من إنتاج مناجم الفاناديوم في العالم. في هذه الدول الثلاث، استُخلص الفاناديوم بشكل أساسي من خام الماغنيتيت الحامل للتيتانيوم، والذي يُعالج لإنتاج الحديد الزهر. تتضمن هذه العملية الاختزال الألومينوثرمي لأكسيد الفاناديوم (V) ، والألومنيوم (كممتص للأكسيد)، وخردة الحديد. ^{[ 1 ]} ينتج عن ذلك خبث يحتوي على 20% إلى 24% من خامس أكسيد الفاناديوم، والذي يمكن معالجته لاحقًا لإنتاج حديد الفاناديوم الذي يحتوي على 40% إلى 50% من الفاناديوم. من بين 5,090 طنًا من الفاناديوم المستهلكة في الولايات المتحدة عام 2008، جاء 84% منها من حديد الفاناديوم، ودخلت جميعها تقريبًا (99%) في صناعة الصلب. ^{[ 2 ]}