خام الحديد

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة

الهيماتيت ، وهو خام الحديد الرئيسي الموجود في المناجم البرازيلية
تُستخدم أكوام كريات خام الحديد مثل هذه في إنتاج الصلب .
رسم توضيحي لتفريغ خام الحديد في أرصفة ميناء توليدو، أوهايو

خامات الحديد [ 1 ] هي صخور ومعادن يمكن استخلاص الحديد المعدني منها اقتصاديًا. عادةً ما تكون هذه الخامات غنية بأكاسيد الحديد ، وتتراوح ألوانها من الرمادي الداكن والأصفر الفاتح والأرجواني الداكن إلى الأحمر الصدئ. يوجد الحديد عادةً على شكل مغنيتيت ( Fe) .3 O4 ، 72.4% حديد)،الهيماتيت(حديد2 O3 ، 69.9% حديد)،جوثيت(FeO(OH)، 62.9% حديد)،ليمونيت(FeO(OH)·n(H2O)، 55% حديد)، أوسيديريت(FeCO3، 48.2% حديد).

تُعرف الخامات التي تحتوي على كميات عالية جدًا من الهيماتيت أو المغنتيت (عادةً ما تزيد نسبة الحديد فيها عن 60%) بالخام الطبيعي أو خام الشحن المباشر ، ويمكن تغذيتها مباشرةً في أفران صهر الحديد . يُعد خام الحديد المادة الخام المستخدمة في صناعة الحديد الزهر ، وهو أحد المواد الخام الأساسية لصناعة الصلب - إذ يُستخدم 98% من خام الحديد المستخرج في صناعة الصلب. [ 2 ] في عام 2011، نقلت صحيفة فايننشال تايمز عن كريستوفر لافيمينا، محلل التعدين في باركليز كابيتال، قوله إن خام الحديد "أكثر أهمية للاقتصاد العالمي من أي سلعة أخرى، باستثناء النفط ربما ". [ 3 ]

مصادر

يكاد الحديد العنصري أن يكون معدومًا على سطح الأرض ، باستثناء وجوده في سبائك الحديد والنيكل الموجودة في النيازك ، وفي بعض أشكال الصخور الدخيلة من أعماق الوشاح . ورغم أن الحديد رابع أكثر العناصر وفرةً في قشرة الأرض ، إذ يشكل حوالي 5% من وزنها، [ 4 ] فإن الغالبية العظمى منه مرتبطة في معادن السيليكات ، أو في حالات نادرة، في معادن الكربونات ، وصهر الحديد النقي من هذه المعادن يتطلب كمية هائلة من الطاقة. لذلك، تعتمد جميع مصادر الحديد المستخدمة في الصناعة البشرية على معادن أكسيد الحديد الأقل وفرة نسبيًا، وأهمها الهيماتيت .

استخدمت المجتمعات ما قبل التاريخ اللاتريت كمصدر لخام الحديد. [ 5 ] قبل الثورة الصناعية، كان معظم الحديد يُستخرج من الجيوثايت أو خام المستنقعات المتوفر بكثرة ، على سبيل المثال، خلال الثورة الأمريكية والحروب النابليونية . تاريخيًا، استُخرج معظم خام الحديد الذي استخدمته المجتمعات الصناعية من رواسب الهيماتيت بشكل أساسي، والتي بلغت نسبة الحديد فيها حوالي 70%. تُعرف هذه الرواسب عادةً باسم "خامات الشحن المباشر" أو "الخامات الطبيعية". أدى تزايد الطلب على خام الحديد، إلى جانب نضوب خامات الهيماتيت عالية الجودة في الولايات المتحدة، بعد الحرب العالمية الثانية، إلى تطوير مصادر لخام الحديد منخفضة الجودة، ولا سيما استخدام الماغنيتيت والتاكونيت .

تختلف طرق استخراج خام الحديد باختلاف نوع الخام المستخرج. وهناك أربعة أنواع رئيسية من رواسب خام الحديد التي يتم استغلالها حاليًا، وذلك تبعًا لتركيبها المعدني وجيولوجيتها. وهذه الأنواع هي: الماغنيتيت، والتيتانومغنيتيت ، والهيماتيت، ورواسب حجر الحديد البيزوليتي . [ 2 ]

يمكن تتبع أصل الحديد في نهاية المطاف إلى تكوينه من خلال الاندماج النووي في النجوم. ويُعتقد أن معظم الحديد نشأ في نجوم تحتضر كبيرة بما يكفي للانفجار كمستعرات عظمى . [ 6 ] يُعتقد أن لب الأرض يتكون أساسًا من الحديد، لكن لا يمكن الوصول إليه من السطح. ويُعتقد أن بعض النيازك الحديدية نشأت من كويكبات يبلغ قطرها 1000 كيلومتر (600 ميل) أو أكبر. [ 7 ]  

تكوينات الحديد المخططة

صخرة حديدية مخططة، يُقدر عمرها بنحو 2.1 مليار سنة
كريات التاكونيت المعالجة ذات الأكسدة السطحية المحمرة، المستخدمة في صناعة الصلب، مع ربع دولار أمريكي ( قطره 24 مم [0.94 بوصة] ) معروضة للمقارنة   

تُعدّ التكوينات الحديدية المخططة (BIFs) صخورًا رسوبية تحتوي على أكثر من 15% من الحديد، وتتكون في الغالب من معادن حديدية رقيقة الطبقات وسيليكا (على شكل كوارتز ). وتوجد هذه التكوينات حصريًا في صخور ما قبل الكمبري ، وعادةً ما تكون متحولة بشكل طفيف إلى شديد . قد تحتوي هذه التكوينات على الحديد في صورة كربونات ( مثل السيدريت أو الأنكريت ) أو سيليكات ( مثل المينيسوتايت أو الغريناليت أو الغرونيريت )، ولكن في تلك التي تُستخرج كخامات حديد، تُعدّ الأكاسيد ( مثل الماغنيتيت أو الهيماتيت ) هي المعدن الحديدي الرئيسي. [ 8 ] تُعرف التكوينات الحديدية المخططة باسم التاكونيت في أمريكا الشمالية.

تتضمن عملية التعدين نقل كميات هائلة من الخام والنفايات. تأتي النفايات في شكلين: صخور أساسية غير خامة في المنجم ( الطبقة العلوية أو الطبقة البينية، والمعروفة محليًا باسم "الركام")، ومعادن غير مرغوب فيها، وهي جزء لا يتجزأ من صخر الخام نفسه ( الشوائب ). يُستخرج الركام ويُكدس في أكوام النفايات ، بينما تُفصل الشوائب خلال عملية المعالجة وتُزال كمخلفات . تتكون مخلفات التاكونيت في الغالب من معدن الكوارتز ، وهو معدن خامل كيميائيًا. تُخزن هذه المادة في أحواض ترسيب مائية كبيرة ومنظمة.

خامات الماغنيتيت

تتمثل المعايير الأساسية لجدوى استخراج خام الماغنيتيت اقتصادياً في درجة تبلور الماغنيتيت، ونسبة الحديد في الصخور المضيفة لتكوين الحديد المخطط، والعناصر الملوثة الموجودة في مركز الماغنيتيت. أما حجم ونسبة التعرية لمعظم موارد الماغنيتيت فلا تُعدّ ذات أهمية، إذ قد يصل سمك تكوين الحديد المخطط إلى مئات الأمتار، ويمتد لمئات الكيلومترات على امتداده ، وقد يحتوي بسهولة على أكثر من ثلاثة مليارات طن من الخام.

تبلغ نسبة الحديد النموذجية التي تجعل تكوين الحديد المخطط الحامل للمغنيتيت اقتصاديًا حوالي 25%، مما يسمح باستخلاص المغنيتيت بنسبة تتراوح بين 33% و40% وزنيًا، لإنتاج مركز حديد بنسبة تزيد عن 64% وزنيًا. ويحتوي مركز خام الحديد المغنيتيت النموذجي على أقل من 0.1% فسفور ، و3-7% سيليكا ، وأقل من 3% ألومنيوم .

اعتبارًا من عام 2019، يُستخرج خام الحديد الماغنيتيت في مينيسوتا وميشيغان بالولايات المتحدة الأمريكية ، وشرق كندا ، وشمال السويد . [ 9 ] كما يُستخرج تكوين الحديد الشريطي الحامل للماغنيتيت على نطاق واسع في البرازيل اعتبارًا من عام 2019، والتي تُصدّر كميات كبيرة منه إلى آسيا ، وتوجد صناعة ناشئة وكبيرة لخام الحديد الماغنيتيت في أستراليا . [ 10 ] [ 11 ]

خامات الشحن المباشر (الهيماتيت)

تُستغل رواسب خام الحديد المُصدَّرة مباشرةً (والتي تتكون عادةً من الهيماتيت ) حاليًا في جميع قارات العالم باستثناء القارة القطبية الجنوبية ، مع وجود أكبر كثافة للاستغلال في أمريكا الجنوبية وأستراليا وآسيا. وتستمد معظم رواسب خام الحديد الهيماتيتية الكبيرة من تكوينات الحديد الشريطية المتغيرة، ونادرًا من التراكمات النارية.

تُعدّ رواسب الحديد والسيليكا المُعدّنة (DSO) أقل شيوعًا من رواسب الحديد والسيليكا الحاملة للمغنيتيت أو الصخور الأخرى التي تُشكّل مصدرها الأساسي، أو الصخور الأصلية، ولكنها أرخص بكثير في التعدين والمعالجة نظرًا لحاجتها إلى معالجة أقل بسبب محتواها العالي من الحديد. مع ذلك، قد تحتوي خامات الحديد والسيليكا المُعدّنة على تركيزات أعلى بكثير من العناصر الضارة، وعادةً ما تكون أعلى في الفوسفور، ومحتوى الماء (خاصةً في التراكمات الرسوبية للبيزوليت )، والألومنيوم ( في الطين داخل البيزوليت). تتراوح نسبة الحديد في خامات الحديد والسيليكا المُعدّنة للتصدير عمومًا بين 62 و64%. [ 12 ]

رواسب خام الماغنيتيت الماغماتية

استُخدمت الصخور الجرانيتية والصخور النارية فائقة البوتاسيوم أحيانًا لفصل بلورات الماغنيتيت وتكوين كتل منه مناسبة للتركيز الاقتصادي. [ 13 ] وتتكون بعض رواسب خام الحديد، لا سيما في تشيلي ، من تدفقات بركانية تحتوي على تراكمات كبيرة من بلورات الماغنيتيت الكبيرة . [ 14 ]

مخلفات التعدين

مقابل كل طن من مركزات خام الحديد المنتجة، يتم تصريف ما يقارب 2.5 إلى 3 أطنان من مخلفات  خام الحديد. تشير الإحصاءات إلى تصريف 130 مليون طن من مخلفات خام الحديد سنويًا. فإذا احتوت مخلفات المناجم، على سبيل المثال، على ما يقارب 11% من الحديد، فسيتم  إهدار حوالي 1.41 مليون طن من الحديد سنويًا. [ 15 ] كما تحتوي هذه المخلفات على نسبة عالية من معادن أخرى مفيدة مثل النحاس والنيكل والكوبالت ، [ 16 ] ويمكن استخدامها في مواد بناء الطرق مثل الرصف والحشو ، ومواد البناء مثل الأسمنت والزجاج منخفض الجودة ومواد الجدران. [ 15 ] [ 17 ] [ 18 ] ورغم أن المخلفات تُعتبر خامًا منخفض الجودة نسبيًا، إلا أنها غير مكلفة في جمعها، إذ لا تتطلب استخراجها من المناجم. ولهذا السبب ، بدأت شركات مثل ماغنيتيشن مشاريع استصلاح تستخدم فيها مخلفات خام الحديد كمصدر للحديد المعدني. [ 15 ]

الطريقتان الرئيسيتان لإعادة تدوير الحديد من مخلفات خام الحديد هما التحميص المغناطيسي والاختزال المباشر. يستخدم التحميص المغناطيسي درجات حرارة تتراوح بين 700 و900 درجة مئوية (1300 و1700 درجة فهرنهايت) لمدة تقل عن ساعة واحدة لإنتاج مركز الحديد (Fe₃O₄ ) الذي يُستخدم في صهر الحديد. في التحميص المغناطيسي، من المهم توفير بيئة اختزالية لمنع الأكسدة وتكوّن Fe₂O₃ ، لأنه يصعب فصله لانخفاض مغناطيسيته. [ 15 ] [ 19 ] أما الاختزال المباشر فيستخدم درجات حرارة أعلى تتجاوز 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت) ولمدة أطول تتراوح بين ساعتين وخمس ساعات. يُستخدم الاختزال المباشر لإنتاج الحديد الإسفنجي ( Fe ) الذي يُستخدم في صناعة الصلب. يتطلب الاختزال المباشر طاقة أكبر، نظرًا لارتفاع درجات الحرارة وطول المدة، كما يتطلب كمية أكبر من عامل الاختزال مقارنةً بالتحميص المغناطيسي. [ 15 ] [ 20 ] [ 21 ]    

اِستِخلاص

تتطلب مصادر خام الحديد منخفضة الجودة عادةً عمليات معالجة ، باستخدام تقنيات مثل التكسير والطحن والفصل بالجاذبية أو باستخدام وسائط ثقيلة والغربلة والتعويم برغوة السيليكا لتحسين تركيز الخام وإزالة الشوائب. وتُعرف النتائج، وهي مساحيق خام ناعمة عالية الجودة، باسم "الخامات الدقيقة".

المغنيتيت

الماغنيتيت مغناطيسي ، وبالتالي يسهل فصله عن المعادن المصاحبة وقادر على إنتاج مركز عالي الجودة بمستويات منخفضة للغاية من الشوائب.

يُحدد حجم حبيبات الماغنيتيت ودرجة اختلاطه مع المادة الأرضية السيليكية حجم الطحن المطلوب للصخور لتمكين الفصل المغناطيسي الفعال، وبالتالي الحصول على مركز ماغنيتيت عالي النقاء. وهذا بدوره يُحدد كمية الطاقة اللازمة لتشغيل عملية الطحن.

يتضمن استخراج تكوينات الحديد المخططة التكسير الخشن والغربلة، يليهما التكسير الخشن والطحن الدقيق لتفتيت الخام إلى النقطة التي يكون فيها الماغنيتيت والكوارتز المتبلور ناعمًا بما يكفي بحيث يتم ترك الكوارتز خلفه عند تمرير المسحوق الناتج تحت فاصل مغناطيسي.

عموماً، يجب طحن معظم رواسب تكوينات الحديد المغنتيتية الشريطية إلى حجم يتراوح بين 32 و45 ميكرومتر (0.0013 و0.0018 بوصة) لإنتاج مركز مغنتيت منخفض السيليكا. تحتوي مراكز المغنتيت عادةً على أكثر من 70% من الحديد وزناً، وتكون منخفضة في الفوسفور والألومنيوم والتيتانيوم والسيليكا، ولذا فهي تُباع بسعر مرتفع.  

الهيماتيت

نظراً لكثافة الهيماتيت العالية مقارنةً بالشوائب السيليكاتية المصاحبة له، فإنّ معالجة الهيماتيت تتضمن عادةً مزيجاً من تقنيات المعالجة. تعتمد إحدى هذه الطرق على تمرير الخام المسحوق ناعماً فوق معلق يحتوي على الماغنيتيت أو عامل آخر مثل الفيروسليكون ، مما يزيد من كثافته. عند معايرة كثافة المعلق بشكل صحيح، يغوص الهيماتيت وتطفو شظايا المعادن السيليكاتية ، ما يُمكّن من إزالتها. [ 22 ]

الإنتاج والاستهلاك

تطور درجة خام الحديد المستخرج في كندا ، والصين ، وأستراليا ، والبرازيل ، والولايات المتحدة ، والسويد ، والاتحاد السوفيتي، وروسيا ، والعالم. ويعود الانخفاض الأخير في درجة الخام العالمية إلى الاستهلاك الكبير للخامات الصينية منخفضة الجودة. أما الخام الأمريكي، فيتم تحسينه عادةً بنسبة تتراوح بين 61% و64% قبل بيعه. [ 23 ]
إنتاج خام الحديد القابل للاستخدام بالأطنان المترية لعام 2015 [ 24 ]
دولةإنتاج
أستراليا817,000,000
البرازيل397,000,000
الصين375,000,000 [ أ ]
الهند156,000,000
روسيا101,000,000
جنوب أفريقيا73,000,000
أوكرانيا67,000,000
الولايات المتحدة46,000,000
كندا46,000,000
إيران27,000,000
السويد25,000,000
كازاخستان21,000,000
دول أخرى132,000,000
العالم الكامل2,280,000,000

شكّل خام الحديد 93% من المعادن المستخرجة عالميًا في عام 2021. [ 26 ] أما الفولاذ، الذي يُعدّ الحديد مكوّنه الرئيسي، فيمثّل ما يقارب 95% من إجمالي المعادن المستخدمة سنويًا. [ 3 ] ويُستخدم بشكل أساسي في الإنشاءات والسفن والسيارات والآلات.

تنتشر الصخور الغنية بالحديد في جميع أنحاء العالم، إلا أن عمليات التعدين التجاري للخامات عالية الجودة تهيمن عليها الدول المذكورة في الجدول الجانبي. ولا يكمن العائق الرئيسي أمام جدوى استخراج خام الحديد اقتصاديًا بالضرورة في درجة الخام أو حجم الرواسب، إذ ليس من الصعب إثبات وجود كميات كافية من هذه الصخور جيولوجيًا. بل يكمن العائق الأساسي في موقع خام الحديد بالنسبة للسوق، وتكلفة البنية التحتية للسكك الحديدية اللازمة لنقله إلى السوق، وتكلفة الطاقة المطلوبة لذلك.

يُعدّ استخراج خام الحديد نشاطًا تجاريًا ضخمًا ذو هوامش ربح منخفضة، نظرًا لأن قيمة الحديد أقل بكثير من قيمة المعادن الأساسية. [ 27 ] كما أنه نشاط كثيف رأس المال ويتطلب استثمارات ضخمة في البنية التحتية، مثل السكك الحديدية، لنقل الخام من المنجم إلى سفينة الشحن. [ 27 ] لهذه الأسباب، يتركز إنتاج خام الحديد في أيدي عدد قليل من الشركات الكبرى.

يبلغ متوسط ​​الإنتاج العالمي ملياري طن ( مليارا طن إنجليزي، و2.2 مليار طن أمريكي) من خام الحديد سنوياً. وتُعدّ شركة التعدين البرازيلية "فالي" أكبر منتج لخام الحديد في العالم ، تليها شركتا " ريو تينتو" و "بي إتش بي" الأستراليتان. كما ساهمت شركة "فورتسكيو" ، وهي مورد أسترالي آخر ، في جعل أستراليا تتصدر الإنتاج العالمي.   

بلغت تجارة خام الحديد المنقولة بحراً - أي خام الحديد المُعدّ للشحن إلى دول أخرى - 849 مليون طن (836 مليون طن إنجليزي؛ 936 مليون طن أمريكي) في عام 2004. [ 27 ] تهيمن أستراليا والبرازيل على هذه التجارة، بحصة سوقية تبلغ 72%. [ 27 ] وتسيطر شركات BHP وRio وVale مجتمعةً على 66% من هذه السوق. [ 27 ]   

في أستراليا ، يُستخرج خام الحديد من ثلاثة مصادر رئيسية: خام البيزوليت ( رواسب الحديد القنوية ) الناتج عن التعرية الميكانيكية لتكوينات الحديد الشريطية الأولية والمتراكمة في القنوات الطميية كما هو الحال في باناوونيكا ؛ والخامات السائدة المرتبطة بتكوينات الحديد الشريطية المتحولة ميتاصوماتية كما هو الحال في نيومان ، وسلسلة جبال تشيتشستر ، وسلسلة جبال هامرسلي ، وكوليانوبينغ في غرب أستراليا . وقد برزت أنواع أخرى من الخام مؤخرًا، مثل القمم الصلبة الحديدية المؤكسدة، على سبيل المثال رواسب خام الحديد اللاتريتية بالقرب من بحيرة أرجيل في غرب أستراليا.

يبلغ إجمالي احتياطيات خام الحديد القابلة للاستخراج في الهند حوالي 9.6 مليار طن (9.4 مليار طن طويل؛ 10.6 مليار طن قصير) من الهيماتيت و 3.4 مليار طن (3.3 مليار طن طويل؛ 3.7 مليار طن قصير) من الماغنيتيت . [ 28 ] وتُعدّ ولايات تشاتيسغار ، وماديا براديش ، وكارناتاكا ، وجهارخاند ، وأوديشا ، وغوا ، وماهاراشترا ، وأندرا براديش ، وكيرالا ، وراجستان ، وتاميل نادو، المنتجين الرئيسيين لخام الحديد في الهند. وينمو الاستهلاك العالمي لخام الحديد بنسبة 10% سنويًا في المتوسط، وتُعدّ الصين واليابان وكوريا والولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي من أبرز المستهلكين.      

تُعدّ الصين حاليًا أكبر مستهلك لخام الحديد، ما يجعلها أكبر دولة منتجة للصلب في العالم. كما أنها أكبر مستورد، إذ استحوذت على 52% من تجارة خام الحديد المنقولة بحرًا عام 2004. [ 27 ] وتليها اليابان وكوريا، اللتان تستهلكان كميات كبيرة من خام الحديد الخام وفحم الكوك . وفي عام 2006، أنتجت الصين 588 مليون طن (579 مليون طن طويل؛ 648 مليون طن قصير) من خام الحديد، بمعدل نمو سنوي قدره 38%.   

سوق خام الحديد

أسعار خام الحديد (شهرياً)
  سعر خام الحديد الوارد من الصين في السوق الفورية [ 29 ]
  سعر خام الحديد العالمي [ 30 ]
أسعار خام الحديد (يومياً) 25 أكتوبر 2010 - 4 أغسطس 2022

على مدى الأربعين عامًا الماضية، كانت أسعار خام الحديد تُحدد عبر مفاوضات مغلقة بين عدد محدود من شركات التعدين وصناعة الصلب ، التي تهيمن على كلٍ من أسواق التداول الفوري والتعاقدي. وحتى عام 2006، كانت الأسعار تُحدد من خلال مفاوضات مرجعية سنوية بين كبار منتجي خام الحديد ( BHP ، وريو تينتو ، وفالي ) والمستوردين اليابانيين. [ 31 ] : 31 في عام 2006، بدأت شركة باوستيل الصينية بإدارة المفاوضات نيابةً عن المستوردين. [ 31 ] : 31 وفي عام 2009، استبدلت الحكومة الصينية شركة باوستيل بجمعية الحديد والصلب الصينية كمفاوض رئيسي. [ 31 ] : 109 جرت العادة أن تُعتبر أول صفقة يتم التوصل إليها بين كبار المنتجين وكبار المستوردين معيارًا يُحتذى به في باقي قطاعات الصناعة. [ 3 ]

أطلقت بورصة سنغافورة التجارية (SMX) أول عقد آجل عالمي لخام الحديد، استنادًا إلى مؤشر ميتال بوليتين لخام الحديد (MBIOI) الذي يستخدم بيانات الأسعار اليومية من مجموعة واسعة من المشاركين في الصناعة، بالإضافة إلى قاعدة بيانات واسعة النطاق لشركة شنغهاي ستيل هوم، وهي شركة استشارية ومزودة بيانات مستقلة في قطاع الصلب، تضم منتجي الصلب وتجار خام الحديد في جميع أنحاء الصين. [ 32 ] وقد شهد العقد الآجل أحجام تداول شهرية تجاوزت 1.5 مليون طن (1.5 مليون طن طويل؛ 1.7 مليون طن قصير) بعد ثمانية أشهر من التداول. [ 33 ]   

وتأتي هذه الخطوة في أعقاب تحول أكبر ثلاث شركات تعدين لخام الحديد في العالم - وهي شركة فالي ، وريو تينتو ، وبي إتش بي - إلى التسعير الفصلي القائم على المؤشر في أوائل عام 2010، مما يكسر تقليدًا دام 40 عامًا من التسعير السنوي المرجعي. [ 34 ]

معيار الحديد

لطالما اعتمد سوق خام الحديد العالمي على معيارٍ مرجعيٍّ قائمٍ على خامٍ يحتوي على نسبة حديد (Fe) تبلغ 62% لتحديد أسعاره. إلا أنه في العقود الأخيرة، انخفض متوسط ​​محتوى الحديد في الخام المستخرج تدريجيًا، بينما ازدادت نسبة الشوائب. ونتيجةً لذلك، لم يعد معيار 62% Fe يُمثّل بدقة الخام المتداول في السوق، والذي غالبًا ما يكون أقرب إلى 61% Fe. واستجابةً لهذه التغييرات، من المقرر أن ينتقل قطاع خام الحديد إلى معيار تسعير جديد قائم على خام 61% Fe بدءًا من عام 2026. [ 35 ]

الوفرة حسب البلد

موارد خام الحديد العالمية المتاحة

يُعدّ الحديد أكثر العناصر وفرةً على سطح الأرض، لكن ليس في القشرة الأرضية. [ 36 ] ولا يُعرف مدى احتياطيات خام الحديد المتاحة، مع أن ليستر براون من معهد وورلد ووتش أشار في عام 2006 إلى أن خام الحديد قد ينفد في غضون 64 عامًا (أي بحلول عام 2070)، استنادًا إلى نمو الطلب بنسبة 2% سنويًا. [ 37 ]

أستراليا

في عام 2018، قدّرت هيئة علوم الأرض الأسترالية أن " الموارد الاقتصادية المؤكدة " من الحديد في البلاد تبلغ حاليًا 33 مليار طن (32 مليار طن إنجليزي؛ 36 مليار طن أمريكي) . [ 38 ] وتشير تقديرات أخرى لعام 2021 إلى أن احتياطيات أستراليا من خام الحديد تبلغ 52 مليار طن (51 مليار طن إنجليزي؛ 57 مليار طن أمريكي) ، أي ما يعادل 30% من الاحتياطيات العالمية المقدرة بـ 170 مليار طن (170 مليار طن إنجليزي؛ 190 مليار طن أمريكي) ، منها 28 مليار طن (28 مليار طن إنجليزي؛ 31 مليار طن أمريكي) من غرب أستراليا . [ 39 ] ويبلغ معدل الإنتاج الحالي من منطقة بيلبارا في غرب أستراليا حوالي 844 مليون طن (831 مليون طن إنجليزي؛ 930 مليون طن أمريكي) سنويًا، وهو في ازدياد. [ 40 ] يتوقع غافين مود ( جامعة RMIT ) وجوناثان لو (منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية ) أن يختفي هذا المورد خلال 30-50 عامًا و56 عامًا على التوالي. [ 41 ] تتطلب هذه التقديرات لعام 2010 مراجعة مستمرة لمراعاة تغير الطلب على خام الحديد منخفض الجودة وتحسين تقنيات التعدين والاستخلاص (مما يسمح بالتعدين على أعماق أكبر تحت مستوى المياه الجوفية).               

البرازيل

تُعدّ البرازيل ثاني أكبر منتج لخام الحديد بعد أستراليا، إذ تُساهم بنسبة 16% من الإنتاج العالمي. بعد فترة من التباطؤ النسبي في حجم الإنتاج بين عامي 2010 و2020، ويعود ذلك جزئيًا إلى كارثة سد ماريانا عام 2015 وكارثة سد برومادينيو عام 2019، اللتين أدتا إلى توقف الإنتاج في المنجمين المتضررين، شهد الإنتاج ارتفاعًا مطردًا منذ عام 2021، حيث بلغ إنتاج البرازيل 431 مليون طن (424 مليون طن طويل؛ 475 مليون طن قصير) . وفي عام 2022، ارتفع الإنتاج إلى 435 مليون طن (428 مليون طن طويل؛ 480 مليون طن قصير) ، ثم إلى 440 مليون طن (430 مليون طن طويل؛ 490 مليون طن قصير) في عام 2023. [ 42 ]         

من المتوقع أن يرتفع الإنتاج البرازيلي بمعدل نمو سنوي مركب قدره 2٪ بين عامي 2023 و2027، [ 43 ] وتوقع محلل الصناعة فيتش سوليوشنز في عام 2021 أن يصل الإنتاج السنوي للبرازيل إلى 592 مليون طن (583 مليون طن طويل؛ 653 مليون طن قصير) بحلول عام 2030. [ 44 ]   

كندا

في عام 2017، أنتجت مناجم خام الحديد الكندية 49 مليون طن (48 مليون طن إنجليزي؛ 54 مليون طن أمريكي) من خام الحديد على شكل كريات مركزة، و13.6 مليون طن من الصلب الخام. ومن بين 13.6 مليون طن (13.4 مليون طن إنجليزي؛ 15.0 مليون طن أمريكي) من الصلب، تم تصدير 7 ملايين طن (6.9 مليون طن إنجليزي؛ 7.7 مليون طن أمريكي) ، كما تم تصدير 43.1 مليون طن (42.4 مليون طن إنجليزي؛ 47.5 مليون طن أمريكي) من خام الحديد بقيمة 4.6 مليار دولار أمريكي. ومن بين خام الحديد المُصدَّر، كانت 38.5% من الكمية على شكل كريات خام الحديد بقيمة 2.3 مليار دولار أمريكي، و61.5% على شكل مركزات خام الحديد بقيمة 2.3 مليار دولار أمريكي. [ 45 ] يأتي 46% من خام الحديد في كندا من منجم شركة خام الحديد الكندية في مدينة لابرادور ، نيوفاوندلاند ، مع مصادر ثانوية تشمل منجم نهر ماري في نونافوت . [ 45 ] [ 46 ]                

الهند

وفقًا لتقرير هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لعام 2021 عن خام الحديد، [ 47 ] تشير التقديرات إلى أن الهند ستنتج 59 مليون طن (58 مليون طن طويل؛ 65 مليون طن قصير) من خام الحديد في عام 2020، مما يجعلها سابع أكبر مركز عالمي لإنتاج خام الحديد، بعد أستراليا والبرازيل والصين وروسيا وجنوب إفريقيا وأوكرانيا.   

بلغ إنتاج الهند من خام الحديد في عام 2023 نحو 285 مليون طن (280 مليون طن طويل؛ 314 مليون طن قصير) وكانت رابع أكبر منتج في العالم. [ 48 ]   

أوكرانيا

بحسب تقرير هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لعام 2021 حول خام الحديد، [ 47 ] تشير التقديرات إلى أن أوكرانيا أنتجت 62 مليون طن (61 مليون طن طويل؛ 68 مليون طن قصير) من خام الحديد في عام 2020، ما يجعلها سابع أكبر مركز عالمي لإنتاج خام الحديد، بعد أستراليا والبرازيل والصين والهند وروسيا وجنوب إفريقيا. ومن بين منتجي خام الحديد في أوكرانيا: فيريكسبو ، وميتينفيست ، وأرسيلورميتال كريفي ريه .   

الولايات المتحدة

في عام 2014، أنتجت مناجم الولايات المتحدة 57.5 مليون طن (56.6 مليون طن إنجليزي؛ 63.4 مليون طن أمريكي) من خام الحديد بقيمة تُقدّر بـ 5.1 مليار دولار أمريكي. [ 49 ] ويُقدّر أن تعدين الحديد في الولايات المتحدة قد ساهم بنسبة 2% من إنتاج خام الحديد العالمي. يوجد في الولايات المتحدة اثنا عشر منجمًا لخام الحديد، تسعة منها مناجم مكشوفة وثلاثة مناجم لإعادة تأهيل المناجم. كما كان هناك عشرة مصانع لتكوير الحديد، وتسعة مصانع لتركيزه، ومصنعان للحديد المختزل المباشر، ومصنع واحد لإنتاج كتل الحديد، جميعها كانت تعمل في عام 2014. [ 49 ] في الولايات المتحدة، يتركز معظم تعدين خام الحديد في نطاقات الحديد المحيطة ببحيرة سوبيريور . توجد هذه السلاسل الحديدية في مينيسوتا وميشيغان، اللتين شكلتا معًا 93% من خام الحديد القابل للاستخدام المنتج في الولايات المتحدة عام 2014. سبعة من أصل تسعة مناجم مكشوفة عاملة في الولايات المتحدة تقع في مينيسوتا، بالإضافة إلى اثنين من أصل ثلاثة مواقع لإعادة تأهيل مخلفات التعدين. أما المنجمان المكشوفان الآخران العاملان فكانا يقعان في ميشيغان . وفي عام 2016، أُغلق أحد هذين المنجمين. [ 49 ] كما وُجدت مناجم لخام الحديد في يوتا وألاباما ؛ إلا أن آخر منجم لخام الحديد في يوتا أُغلق عام 2014 [ 49 ] ، وآخر منجم لخام الحديد في ألاباما أُغلق عام 1975. [ 50 ]    

صهر

تتكون خامات الحديد من ذرات الأكسجين والحديد المرتبطة معًا لتكوين جزيئات. ولتحويلها إلى حديد فلزي، يجب صهرها أو إخضاعها لعملية اختزال مباشرة لإزالة الأكسجين. روابط الأكسجين-الحديد قوية، ولإزالة الحديد من الأكسجين، يجب وجود رابطة عنصرية أقوى للارتباط بالأكسجين. يُستخدم الكربون لأن قوة رابطة الكربون-الأكسجين أكبر من قوة رابطة الحديد-الأكسجين عند درجات الحرارة العالية. لذلك، يجب طحن خام الحديد وخلطه مع فحم الكوك لحرقه في عملية الصهر.

يُعدّ أول أكسيد الكربون المكوّن الأساسي في عملية نزع الأكسجين من الحديد كيميائيًا. لذا، يجب الحفاظ على عملية صهر الحديد والكربون في حالة نقص الأكسجين (حالة اختزال) لتعزيز احتراق الكربون لإنتاج أول أكسيد الكربون وليس ثاني أكسيد الكربون.2 .

  • نفخ الهواء والفحم (الكوك): 2 C + O 2 → 2 CO
  • أول أكسيد الكربون (CO) هو عامل الاختزال الرئيسي.
    • المرحلة الأولى: 3 Fe 2 O 3 + CO → 2 Fe 3 O 4 + CO 2
    • المرحلة الثانية: Fe 3 O 4 + CO → 3 FeO + CO 2
    • المرحلة الثالثة: FeO + CO → Fe + CO 2
  • تكليس الحجر الجيري: CaCO3 → CaO + CO2
  • الجير يعمل كعامل مساعد على الصهر: CaO + SiO₂ → CaSiO₃

عناصر التتبع

إن إضافة كميات ضئيلة من بعض العناصر قد يكون لها تأثيرات بالغة على خصائص الحديد الخام أو على عملية صهر الحديد. هذه التأثيرات قد تكون إيجابية أو سلبية، وبعضها كارثي. تُضاف بعض المواد الكيميائية عمدًا، مثل المُساعد على الصهر، لزيادة كفاءة الفرن العالي. بينما تُضاف مواد أخرى لجعل الحديد أكثر سيولة أو صلابة، أو لمنحه خصائص مرغوبة أخرى. ويُحدد اختيار الخام والوقود والمُساعد على الصهر سلوك الخبث وخصائص تشغيل الحديد المُنتَج. من الناحية المثالية، لا يحتوي خام الحديد إلا على الحديد والأكسجين. ولكن في الواقع، نادرًا ما يكون هذا هو الحال. عادةً ما يحتوي خام الحديد على مجموعة من العناصر التي غالبًا ما تكون غير مرغوب فيها في صناعة الصلب الحديث.

السيليكون

السيليكا ( SiO2)٢ ) يوجد السيليكون بشكل شبه دائم في خام الحديد. ويُزال معظمه أثناء عملية الصهر. عند درجات حرارة أعلى من١٣٠٠درجة مئوية (٢٤٠٠درجة فهرنهايت)، يُختزل جزء منه ويُشكّل سبيكة مع الحديد. كلما ارتفعت درجة حرارة الفرن، زادت نسبة السيليكون في الحديد. ومن الشائع العثور على ما يصل إلى ١.٥٪ من السيليكون في الحديد الزهر الأوروبي الذي يعود تاريخه إلى القرنين السادس عشر والثامن عشر.  

يتمثل التأثير المهم للسيليكون في تعزيز تكوين الحديد الرمادي. يتميز الحديد الرمادي بأنه أقل هشاشة وأسهل في التشكيل من الحديد الأبيض، ولذلك يُفضل استخدامه في عمليات الصب. وقد ذكر عالم المعادن البريطاني توماس تيرنر أن السيليكون يقلل أيضًا من الانكماش وتكوّن الثقوب، مما يقلل من عدد المسبوكات المعيبة. مع ذلك، فإن وجود كمية كبيرة من السيليكون في الحديد يؤدي إلى زيادة الهشاشة وانخفاض الصلابة. [ 51 ]

الفوسفور

للفوسفور (P) أربعة تأثيرات رئيسية على الحديد: زيادة الصلابة والقوة، وانخفاض درجة حرارة التصلب ، وتحسين السيولة، وتقليل الهشاشة على البارد. وتختلف هذه التأثيرات باختلاف استخدام الحديد، فتكون إما إيجابية أو سلبية. غالبًا ما يحتوي خام المستنقعات على نسبة عالية من الفوسفور. [ 52 ]

تزداد قوة وصلابة الحديد مع زيادة تركيز الفوسفور. فوجود 0.05% من الفوسفور في الحديد المطاوع يجعله بنفس صلابة الفولاذ متوسط ​​الكربون. كما يمكن تقوية الحديد عالي الفوسفور بالطرق البارد. وينطبق تأثير التقوية على أي تركيز للفوسفور. فكلما زاد الفوسفور، زادت صلابة الحديد، وازدادت إمكانية تقويته بالطرق. يستطيع مصنّعو الفولاذ الحديثون زيادة الصلابة بنسبة تصل إلى 30%، دون التأثير على مقاومة الصدمات، وذلك بالحفاظ على مستويات الفوسفور بين 0.07 و0.12%. كما يزيد ذلك من عمق التقوية الناتج عن التبريد السريع، ولكنه في الوقت نفسه يقلل من ذوبان الكربون في الحديد عند درجات الحرارة العالية. وهذا من شأنه أن يقلل من جدواه في صناعة الفولاذ المُقشّر ( التصلب )، حيث تُعد سرعة وكمية امتصاص الكربون من الاعتبارات الأساسية.

لإضافة الفوسفور جانب سلبي. فعند تركيزات أعلى من 0.2%، يصبح الحديد أكثر هشاشةً أو قابليةً للكسر في درجات الحرارة المنخفضة. وتُعدّ هذه الهشاشة بالغة الأهمية بالنسبة لقضبان الحديد. فعلى الرغم من أن قضبان الحديد تُشكّل عادةً وهي ساخنة، إلا أن استخداماتها تتطلب غالبًا أن تكون متينةً وقابلةً للثني ومقاومةً للصدمات في درجة حرارة الغرفة. فالمسمار الذي يتحطم عند ضربه بالمطرقة، أو عجلة العربة التي تنكسر عند اصطدامها بصخرة، لن يُباع جيدًا. وتجعل التركيزات العالية من الفوسفور أي حديد غير قابل للاستخدام. [ 53 ] وتتفاقم آثار الهشاشة مع ارتفاع درجة الحرارة. لذا، قد تصبح قطعة الحديد التي تكون صالحةً للاستخدام تمامًا في الصيف شديدة الهشاشة في الشتاء. وهناك بعض الأدلة على أن الأثرياء في العصور الوسطى ربما كانوا يمتلكون سيفًا عالي الفوسفور للصيف وسيفًا منخفض الفوسفور للشتاء. [ 53 ]

يُعدّ التحكم الدقيق في نسبة الفوسفور ذا فائدة كبيرة في عمليات الصب. يُخفّض الفوسفور درجة حرارة الانصهار، مما يسمح للحديد بالبقاء منصهرًا لفترة أطول ويزيد من سيولته. ويمكن أن تُضاعف إضافة 1% من الفوسفور المسافة التي يتدفق فيها الحديد المنصهر. [ 53 ] ويُمكن تحقيق أقصى تأثير، عند حوالي 500 درجة مئوية (930 درجة فهرنهايت) ، بتركيز 10.2%. [ 54 ] بالنسبة لأعمال المسابك، رأى تيرنر [ 55 ] أن الحديد المثالي يحتوي على نسبة فوسفور تتراوح بين 0.2% و0.55%. كما أن القوالب المملوءة بالحديد الناتجة، ذات الفراغات الأقل، كانت تنكمش بشكل أقل. في القرن التاسع عشر، استخدم بعض مُصنّعي الحديد الزهر الزخرفي حديدًا يحتوي على نسبة فوسفور تصل إلى 5%. سمحت لهم السيولة العالية جدًا بصنع مصبوبات معقدة ودقيقة للغاية، لكنها لم تكن قادرة على تحمل الأوزان، لافتقارها إلى القوة. [ 56 ]  

هناك حلّان لمعالجة مشكلة الحديد عالي الفوسفور. أقدمهما وأسهلهما وأرخصهما هو تجنّبه. فإذا كان الحديد المُستخرج من الخام ناقصًا، يُبحث عن مصدر جديد لخام الحديد. أما الطريقة الثانية فتتضمن أكسدة الفوسفور أثناء عملية التكرير بإضافة أكسيد الحديد. ترتبط هذه التقنية عادةً بعملية التكرير في القرن التاسع عشر، وربما لم تكن معروفة قبل ذلك. على سبيل المثال، يبدو أن إسحاق زين، مالك مصانع مارلبورو للحديد، لم يكن على دراية بها عام ١٧٧٢. ونظرًا لسمعة زين في مواكبة أحدث التطورات، فمن المرجح أن هذه التقنية كانت مجهولة لأصحاب مصانع الحديد في فرجينيا وبنسلفانيا .

يُعتبر الفوسفور عمومًا ملوثًا ضارًا لأنه يجعل الفولاذ هشًا، حتى بتركيزات منخفضة تصل إلى 0.6%. عندما سمحت عملية جيلكريست-توماس بإزالة كميات كبيرة من هذا العنصر من الحديد الزهر في سبعينيات القرن التاسع عشر، كان ذلك تطورًا هامًا لأن معظم خامات الحديد المستخرجة في أوروبا القارية آنذاك كانت غنية بالفوسفور. مع ذلك، فإن إزالة جميع الملوثات عن طريق الصهر أو المعالجة الحرارية عملية معقدة، ولذا يجب أن تكون خامات الحديد المرغوبة منخفضة الفوسفور في الأساس.

الألومنيوم

توجد كميات ضئيلة من الألومنيوم (Al) في العديد من الخامات، بما في ذلك خام الحديد والرمل وبعض أنواع الحجر الجيري. ويمكن إزالة خام الحديد بغسل الخام قبل صهره. وحتى ظهور الأفران المبطنة بالطوب، كانت كمية تلوث الألومنيوم ضئيلة لدرجة أنها لم تؤثر على الحديد أو الخبث. إلا أنه مع بدء استخدام الطوب في بناء المواقد وداخل أفران الصهر، ازدادت كمية تلوث الألومنيوم بشكل كبير، ويعود ذلك إلى تآكل بطانة الفرن بفعل الخبث السائل.

يصعب اختزال الألومنيوم، ولذلك لا يُشكل تلوث الحديد به مشكلة. مع ذلك، يزيد الألومنيوم من لزوجة الخبث. [ 57 ] [ 58 ] وهذا بدوره يُؤثر سلبًا على تشغيل الفرن. فزيادة سُمك الخبث تُبطئ نزول الشحنة، مما يُطيل العملية. كما أن ارتفاع نسبة الألومنيوم يُصعّب سحب الخبث السائل، وقد يُؤدي في أسوأ الأحوال إلى تجمد الفرن.

توجد عدة حلول لمعالجة الخبث عالي الألومنيوم. أولها تجنبه: لا تستخدم خامًا أو مصدرًا للجير يحتوي على نسبة عالية من الألومنيوم. زيادة نسبة الجير المضاف ستؤدي إلى تقليل اللزوجة. [ 58 ]

الكبريت

يُعدّ الكبريت (S) من الملوثات الشائعة في الفحم. كما يوجد بكميات ضئيلة في العديد من الخامات، ولكن يمكن إزالته بالتكليس . يذوب الكبريت بسهولة في كلٍّ من الحديد السائل والصلب عند درجات الحرارة المستخدمة في صهر الحديد. وتكون آثار حتى الكميات الضئيلة من الكبريت فورية وخطيرة. وقد كان الكبريت من أوائل العوامل التي اكتشفها صانعو الحديد. يتسبب الكبريت في احمرار الحديد أو سخونته الزائدة. [ 59 ]

الحديد القصير الساخن هشٌّ عند تسخينه. كانت هذه مشكلة خطيرة، إذ أن معظم الحديد المستخدم خلال القرنين السابع عشر والثامن عشر كان من نوع القضبان أو الحديد المطاوع. يُشكَّل الحديد المطاوع بالضربات المتكررة بالمطرقة وهو ساخن. قطعة من الحديد القصير الساخن ستتشقق عند تشكيلها بالمطرقة. عندما تتشقق قطعة من الحديد أو الفولاذ الساخن، يتأكسد السطح المكشوف فورًا. تمنع طبقة الأكسيد هذه إصلاح الشق باللحام. الشقوق الكبيرة تُسبب تكسر الحديد أو الفولاذ. أما الشقوق الصغيرة فقد تُسبب تلف القطعة أثناء الاستخدام. تتناسب درجة هشاشة الحديد الساخن طرديًا مع كمية الكبريت الموجودة فيه. اليوم، يُتجنب استخدام الحديد الذي يحتوي على أكثر من 0.03% كبريت.

يمكن تشكيل الحديد القصير الساخن، ولكن يجب أن يتم ذلك في درجات حرارة منخفضة. يتطلب العمل في درجات حرارة منخفضة جهدًا بدنيًا أكبر من الحداد أو صانع المعادن. يجب طرق المعدن بشكل متكرر وبقوة أكبر لتحقيق النتيجة نفسها. يمكن تشكيل قضيب حديدي ملوث بالكبريت بشكل طفيف، ولكنه يتطلب وقتًا وجهدًا أكبر بكثير.

في الحديد الزهر، يُعزز الكبريت تكوين الحديد الأبيض. نسبة ضئيلة تصل إلى 0.5% كافية لموازنة آثار التبريد البطيء وارتفاع نسبة السيليكون. [ 60 ] يتميز الحديد الزهر الأبيض بهشاشته، ولكنه أكثر صلابة. يُتجنب استخدامه عمومًا لصعوبة تشكيله، باستثناء الصين، حيث استُخدم الحديد الزهر عالي الكبريت، الذي تصل نسبة الكبريت فيه إلى 0.57%، والمصنوع من الفحم وفحم الكوك، في صناعة الأجراس. [ 61 ] وفقًا لتيرنر (1900 ، ص 200) ، يجب ألا تتجاوز نسبة الكبريت في حديد المسابك الجيد 0.15%. في بقية أنحاء العالم، يُمكن استخدام الحديد الزهر عالي الكبريت في صناعة المسبوكات، ولكنه يُنتج حديدًا مشغولًا رديئًا. 

توجد عدة حلول للتلوث بالكبريت. أولها، والأكثر استخدامًا في العمليات التاريخية وما قبل التاريخ، هو تجنبه. لم يُستخدم الفحم في أوروبا (على عكس الصين) كوقود للصهر لاحتوائه على الكبريت، مما يُسبب نقصًا في الحديد الساخن. فإذا نتج عن خام ما نقص في الحديد الساخن، كان أصحاب مصانع الحديد يبحثون عن خام آخر. عندما استُخدم الفحم المعدني لأول مرة في أفران الصهر الأوروبية عام ١٧٠٩ (أو ربما قبل ذلك)، كان يُحوّل إلى فحم الكوك . ولم يُستخدم الفحم الخام إلا مع إدخال تقنية النفخ الساخن عام ١٨٢٩.

تحميص الخام

يمكن إزالة الكبريت من الخامات عن طريق التحميص والغسل. يؤكسد التحميص الكبريت لتكوين ثاني أكسيد الكبريت (SO₂ ) ، الذي إما أن يتسرب إلى الغلاف الجوي أو يُغسل. في المناخات الدافئة، يمكن ترك خام البيريت تحت المطر. يؤدي التأثير المشترك للمطر والبكتيريا والحرارة إلى أكسدة الكبريتيدات إلى حمض الكبريتيك والكبريتات ، وهي مواد قابلة للذوبان في الماء وتُغسل. [ 62 ] مع ذلك، تاريخيًا (على الأقل)، كان كبريتيد الحديد ( بيريت الحديد FeS)٢ ) على الرغم من كونه معدنًا حديديًا شائعًا، إلا أنه لم يُستخدم كخام لإنتاج الحديد المعدني. كما استُخدمت التجوية الطبيعية في السويد. وتؤدي العملية نفسها، ولكن بوتيرة جيولوجية، إلى تكوينالليمونيتالمؤكسدة .

تتجلى أهمية الحديد منخفض الكبريت في ارتفاع أسعار الحديد السويدي والروسي والإسباني باستمرار خلال القرنين السادس عشر والثامن عشر. أما اليوم، فلم يعد الكبريت يمثل مشكلة. والحل الحديث هو إضافة المنغنيز ، ولكن يجب على المستخدم معرفة كمية الكبريت الموجودة في الحديد، إذ يجب إضافة ما لا يقل عن خمسة أضعاف كمية المنغنيز اللازمة لمعادلته. تُظهر بعض المكواة القديمة مستويات المنغنيز، لكن معظمها أقل بكثير من المستوى المطلوب لمعادلة الكبريت. [ 60 ]

قد يكون وجود الكبريتيد، مثل كبريتيد المنغنيز (MnS)، سببًا لمشاكل التآكل النُقري الحادة في الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الجودة ، مثل فولاذ AISI 304. [ 63 ] [ 64 ] في ظل ظروف مؤكسدة وبوجود الرطوبة، ينتج عن أكسدة الكبريتيد أيونات الثيوسلفات كمركبات وسيطة، ونظرًا لأن أيون الثيوسلفات يتمتع بحركة كهربائية مكافئة أعلى من أيون الكلوريد بسبب شحنته الكهربائية السالبة المزدوجة، فإنه يعزز نمو النُقر. [ 65 ] في الواقع، يجب تعويض/معادلة الشحنات الكهربائية الموجبة التي تحملها كاتيونات Fe²⁺ المنطلقة في المحلول نتيجة أكسدة الحديد في المنطقة الأنودية داخل النُقرة بسرعة بواسطة الشحنات السالبة الناتجة عن الهجرة الكهروكينيتيكية للأنيونات في النُقرة الشعرية. بعض العمليات الكهروكيميائية التي تحدث في النُقرة الشعرية هي نفسها التي تحدث في الفصل الكهربائي الشعري . كلما زاد معدل الهجرة الكهروكينيتيكية للأنيونات، زاد معدل التآكل النُقري. يمكن أن يكون النقل الكهروكينيتيكي للأيونات داخل الحفرة هو الخطوة المحددة لمعدل نمو الحفرة.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ تم تقدير إنتاج المناجم في الصين من إحصاءات الخام الخام الصادرة عن المكتب الوطني للإحصاء في الصين، وليس من الخام القابل للاستخدام كما هو مذكور في البلدان الأخرى. [ 25 ]

الاقتباسات

  1. ↑ رامانايدو وويلز، 2014
  2. 1 2 "خام الحديد - الهيماتيت، والماغنيتيت، والتاكونيت" . معهد المعلومات المعدنية . مؤرشف من الأصل في 17 أبريل 2006. تم الاطلاع عليه في 7 أبريل 2006 .
  3. ١ ٢ ٣ أسعار خام الحديد تخرج من العصر الحجري ، فايننشال تايمز ، ٢٦ أكتوبر ٢٠٠٩. مؤرشف في ٢٢ مارس ٢٠١١ على موقع Wayback Machine.
  4. ↑ مراد، أنور؛ كاشيون، جون (28 يونيو 2011). مطيافية موسباور للمواد البيئية . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 159. ISBN  978-1-4419-9040-2.
  5. ↑ "صهر الحديد من اللاتريت: إمكانية تقنية أم شذوذ إثنوغرافي؟" . ResearchGate . مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2024. تم الاطلاع عليه في 18 نوفمبر 2025 .
  6. ↑ فراي، بيري أ.؛ ريد، جورج هـ. (21 سبتمبر 2012). "انتشار الحديد". مجلة ACS للكيمياء الحيوية . 7 (9): 1477-1481 . doi : 10.1021/cb300323q . ISSN 1554-8929 . PMID 22845493 .  
  7. ↑ غولدشتاين، جي آي؛ سكوت، إي آر دي؛ شابوت، إن إل (2009). "النيازك الحديدية: التبلور، والتاريخ الحراري، والأجسام الأم، والأصل". الكيمياء الجيولوجية . 69 (4): 293-325 . Bibcode : 2009ChEG...69..293G . doi : 10.1016/j.chemer.2009.01.002 .
  8. ↑ هاري كليميك، هارولد ل. جيمس، وجي. دونالد إيبرلين، (1973) "الحديد"، في موارد المعادن في الولايات المتحدة ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، ورقة مهنية 820، ص 298-299.
  9. ^ ترول ، فالنتين ر. ويس، فرانز أ؛ جونسون، إريك. أندرسون، أولف ب. مجيدي، سيد أفشين؛ هوغدال، كارين. هاريس، كريس. الدخن، مارك ألبان؛ تشيناسامي، ساكثي سارافانان؛ كويجمان، إلين. نيلسون ، كاتارينا ب. (12 أبريل 2019). "يكشف الارتباط العالمي لنظائر Fe-O عن الأصل المنصهر لخامات أكسيد الحديد الأباتيت من نوع كيرونا" . اتصالات الطبيعة . 10 (1): 1712. بيب كود : 2019NatCo..10.1712T . دوى : 10.1038/s41467-019-09244-4 . ISSN 2041-1723 . بمك 6461606 . PMID 30979878 .   
  10. ↑ "صحيفة حقائق خام الماغنيتيت الأسترالي 2023" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 9 ديسمبر 2025.
  11. ↑ "خام الحديد" . 19 ديسمبر 2023.
  12. ↑ موانغوزي، أبراهام جيه بي؛ كاراسيف، أندريه في؛ بياروهانغا، جوزيف كيه؛ جونسون، بار جي. (3 ديسمبر 2012). "توصيف التركيب الكيميائي والبنية المجهرية لخام الحديد الطبيعي من رواسب موكو" . مجلة ISRN لعلوم المواد . 2012 e174803. doi : 10.5402/2012/174803 . S2CID 56961299 . 
  13. ↑ جونسون، إريك؛ ترول، فالنتين ر.؛ هوجدال، كارين؛ هاريس، كريس؛ فايس، فرانز؛ نيلسون، كاتارينا ب.؛ سكيلتون، ألاسدير (10 أبريل 2013). "الأصل الصهاري لخامات الأباتيت-أكسيد الحديد العملاقة من نوع "كيرونا" في وسط السويد" . التقارير العلمية . 3 (1): 1644. Bibcode : 2013NatSR...3E1644J . doi : 10.1038/srep01644 . ISSN 2045-2322 . PMC 3622134. PMID 23571605 .   
  14. ↑ غويخون، ر.؛ هنريكيز، ف.؛ نارانخو، ج. أ. (2011). "الاعتبارات الجيولوجية والجغرافية والقانونية لحفظ تدفقات أكسيد الحديد والكبريت الفريدة في مجمعي إل لاكو ولاستاريا البركانيين، جبال الأنديز الوسطى، شمال تشيلي" . التراث الجيولوجي . 3 (4): 99-315 . Bibcode : 2011Geohe...3..299G . doi : 10.1007/s12371-011-0045-x . S2CID 129179725 . 
  15. 1 2 3 4 5 لي، تشاو؛ صن، هينغهو؛ باي، جينغ؛ لي، لونغتو (15 فبراير 2010). "منهجية مبتكرة للاستخدام الشامل لمخلفات خام الحديد: الجزء 1. استخلاص الحديد من مخلفات خام الحديد باستخدام الفصل المغناطيسي بعد التحميص المغناطيسي". مجلة المواد الخطرة . 174 ( 1-3 ): 71-77 . Bibcode : 2010JHzM..174...71L . doi : 10.1016/j.jhazmat.2009.09.018 . PMID 19782467 . 
  16. ↑ سيركجي، أ.أ؛ غول، أ.؛ بولوت، ج.؛ أرسلان، ف.؛ أونال، ج.؛ يوجي، أ.إ (أبريل 2006). "استخلاص الكوبالت والنيكل والنحاس من مخلفات مصنع تركيز خام الحديد ديفريجي". مجلة معالجة المعادن واستخلاص المعادن . 27 (2): 131-141 . Bibcode : 2006MPEMR..27..131S . doi : 10.1080/08827500600563343 . ISSN 0882-7508 . S2CID 93632258 .  
  17. ↑ داس، إس كيه؛ كومار، سانجاي؛ راماتشاندرا راو، ب. (ديسمبر 2000). "استغلال مخلفات خام الحديد لتطوير بلاط السيراميك". إدارة النفايات . 20 (8): 725-729 . Bibcode : 2000WaMan..20..725D . doi : 10.1016/S0956-053X(00)00034-9 .
  18. ↑ غزوغيان، ت.ن.؛ غوبين، س.ل.؛ غزوغيان، س.ر.؛ ميلنيكوفا، ن.د. (1 نوفمبر 2005). "فقدان الحديد في مخلفات المعالجة". مجلة علوم التعدين . 41 (6): 583-587 . Bibcode : 2005JMinS..41..583G . doi : 10.1007/s10913-006-0022-y . ISSN 1573-8736 . S2CID 129896853 .  
  19. ↑ أواديال، جي جي أو أو؛ ويويل، آر جيه (1 أكتوبر 1988). "تأثير درجة الحرارة على اختزال مغنطة خام الحديد أغباجا". المعاملات المعدنية ب . 19 (5): 731-735 . رمز Bibcode : 1988MTB....19..731U . doi : 10.1007/BF02650192 . ISSN 1543-1916 . S2CID 135733613 .  
  20. ↑ ستيفنز، إف إم؛ لانغستون، بيني؛ ريتشاردسون، إيه سي (1 يونيو 1953). "عملية الأكسدة والاختزال لمعالجة التاكونيت". مجلة المعادن . 5 (6): 780-785 . رمز Bibcode : 1953JOM.....5f.780S . doi : 10.1007/BF03397539 . ISSN 1543-1851 . 
  21. ↑ HT Shen, B. Zhou, et al. “التحميص والفصل المغناطيسي والاختزال المباشر لخام الهيماتيت الأوليثي المقاوم للحرارة” Min. Met. Eng. , 28 (2008), pp. 30-43
  22. ↑ غودان، أ.م، مبادئ معالجة المعادن، 1937
  23. ↑ رسم بياني من كتاب "حدود النمو" و"الموارد المعدنية المحدودة"، صفحة 5، جافين م. مود
  24. ↑ تاك، كريستوفر. "ملخصات السلع المعدنية 2017" (ملف PDF) . هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2017 .
  25. ↑ تاك، كريستوفر. "بيانات الإنتاج العالمي لخام الحديد؛ توضيح بشأن الإبلاغ من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية" (ملف PDF) . هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2017 .
  26. ↑ "إليكم ما استخرجه العالم في عام 2021 في رسم بياني واحد" . المنتدى الاقتصادي العالمي . 24 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه في 31 ديسمبر 2024 .
  27. 1 2 3 4 5 6 حرب أسعار خام الحديد ، فايننشال تايمز ، 14 أكتوبر 2009
  28. ↑ قاضي، شبير أحمد؛ قاضي، نويد شبير (1 يناير 2008). صون الموارد الطبيعية وإدارة البيئة . دار نشر APH. ISBN 978-81-313-0404-4تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2016 – عبر كتب جوجل.
  29. ↑ "خام الحديد - السعر الشهري - أسعار السلع - الرسوم البيانية للأسعار والبيانات والأخبار" . إندكس موندي . تم الاطلاع عليه في 5 أغسطس 2022 .
  30. ↑ "السعر العالمي لخام الحديد | فريد | بنك الاحتياطي الفيدرالي في سانت لويس" . Fred.stlouisfed.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أغسطس 2022 .
  31. 1 2 3 ماسوت، باسكال (2024). مفارقة ضعف الصين: كيف غيّر أكبر مستهلك في العالم أسواق السلع العالمية . نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة جامعة أكسفورد . ISBN 978-0-19-777140-2.
  32. ↑ "SMX ستدرج أول مؤشر عالمي لعقود خام الحديد الآجلة" . 29 سبتمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2016 .
  33. ↑ "بورصة العقود الآجلة في سنغافورة (ICE Futures - Futures Exchange)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2016 .
  34. ↑ "مؤشر الحديد في الدم" . مؤرشف من الأصل في 25 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 20 أكتوبر 2010 .
  35. ↑ فينديتي، برونو (15 أغسطس 2025). "شرح تحول درجة خام الحديد" . MINING.COM . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أغسطس 2025 .
  36. ↑ مورغان، جيه دبليو؛ أندرس، إي. (1980). "التركيب الكيميائي للأرض والزهرة وعطارد" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 77 (12): 6973-77 . Bibcode : 1980PNAS...77.6973M . doi : 10.1073 / pnas.77.12.6973 . PMC 350422. PMID 16592930 .  
  37. ↑ براون، ليستر (2006). الخطة ب 2.0 . نيويورك: دبليو دبليو نورتون. ص 109. 
  38. ↑ "خام الحديد" . 19 ديسمبر 2023.
  39. ↑ "خام الحديد" . حكومة غرب أستراليا - وزارة المناجم والصناعة والتنظيم والسلامة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2021 .
  40. ↑ ملخص إحصاءات المعادن والبترول في غرب أستراليا 2021-2022 (ملف PDF) (تقرير). حكومة غرب أستراليا، وزارة المناجم والصناعة والتنظيم والسلامة. 2022.
  41. ↑ بينكوك، ستيفن (14 يوليو 2010). "بلاد خام الحديد" . علوم ABC . تم الاسترجاع في 28 نوفمبر 2012 .
  42. ↑ "إنتاج خام الحديد من المناجم في البرازيل من عام 2010 إلى عام 2023" . ستاتيستا . 19 أبريل 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يوليو 2024 .
  43. ↑ "إنتاج خام الحديد في البرازيل والمشاريع الكبرى" . تكنولوجيا التعدين . 5 يوليو 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يوليو 2024 .
  44. ↑ "توقعات تعدين خام الحديد العالمي" (ملف PDF) . فيتش سوليوشنز . 26 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يوليو 2024 .
  45. ١ ٢ كندا، الموارد الطبيعية (٢٣ يناير ٢٠١٨). "حقائق عن خام الحديد" . www.nrcan.gc.ca . مؤرشف من الأصل في ٢٠ يونيو ٢٠١٩. تم الاطلاع عليه في ١٦ فبراير ٢٠١٩ .
  46. ↑ "استخراج المعادن للمستقبل 2030: خطة للنمو في صناعة التعدين في نيوفاوندلاند ولابرادور | مكارثي تيتراولت" . 19 نوفمبر 2018. مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2022. تم الاطلاع عليه في 13 أغسطس 2021 .
  47. 1 2 "تقرير هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية عن خام الحديد، 2021" (PDF) .
  48. ↑ "قائمة الدول حسب إنتاج خام الحديد" ، ويكيبيديا ، 31 أكتوبر 2023 ، تم الاطلاع عليه في 13 فبراير 2024
  49. 1 2 3 4 "معلومات المعادن من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية: خام الحديد" . minerals.usgs.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2019 .
  50. ↑ لويس س. دين، المعادن في اقتصاد ألاباما 2007، مؤرشف في 24-09-2015 على موقع Wayback Machine ، هيئة المسح الجيولوجي في ألاباما، 2008
  51. ↑ تيرنر 1900 ، ص 287.
  52. ↑ غوردون 1996 ، ص 57.
  53. 1 2 3 روستوكر وبرونسون 1990 ، ص. 22.
  54. ^ روستوكر وبرونسون 1990 ، ص. 194.
  55. ↑ تيرنر 1900 .
  56. ↑ تيرنر 1900 ، ص 202-204.
  57. ^ كاتو ومينوا 1969 ، ص. 37.
  58. 1 2 روزنكفيست 1983 ، ص 311.
  59. ↑ غوردون 1996 ، ص 7.
  60. 1 2 روستوكر وبرونسون 1990 ، ص. 21.
  61. ^ روستوكر، برونسون ودفوراك 1984 ، ص. 760.
  62. ↑ تيرنر 1900 ، ص 77.
  63. ↑ ستيوارت، ج.؛ ويليامز، د. إي. (1992). "بدء تآكل التنقر على الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي: حول دور وأهمية شوائب الكبريتيد". علم التآكل . 33 (3): 457-474 . Bibcode : 1992Corro..33..457S . doi : 10.1016/0010-938X(92)90074-D . ISSN 0010-938X . 
  64. ↑ ويليامز، ديفيد إي.؛ كيلبورن، مات ر.؛ كليف، جون؛ ووترهاوس، جيفري آي إن (2010). "تغيرات التركيب حول شوائب الكبريتيد في الفولاذ المقاوم للصدأ، وآثارها على بدء تآكل التنقر". علم التآكل . 52 (11): 3702-3716 . Bibcode : 2010Corro..52.3702W . doi : 10.1016/j.corsci.2010.07.021 . ISSN 0010-938X . 
  65. ↑ نيومان، آر سي؛ إسحاق، إتش إس؛ ألمان، بي. (1982). "تأثير مركبات الكبريت على سلوك التنقر للفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 في محاليل الكلوريد شبه المتعادلة". التآكل . 38 (5): 261-265 . doi : 10.5006/1.3577348 . ISSN 0010-9312 . 

المراجع العامة والمستشهد بها

  • غوردون، روبرت ب. (1996). الحديد الأمريكي 1607-1900 . مطبعة جامعة جونز هوبكنز.
  • كاتو، ماكوتو؛ مينوا، سوسومو (1969). "قياس لزوجة الخبث المنصهر - خصائص الخبث عند درجات حرارة مرتفعة (الجزء 1)" . معاملات معهد الحديد والصلب الياباني . 9. طوكيو: نيهون تيكو كيوكاي: 31-38 . doi : 10.2355/isijinternational1966.9.31 .
  • رامانايدو، إي آر وويلز، إم إيه (2014). 13.13 "خامات الحديد الرسوبية". في: هولاند، إتش دي وتوريكيان، كيه كيه (محرران)، موسوعة الجيوكيمياء (الطبعة الثانية). أكسفورد: إلسيفير. 313-355. doi : 10.1016/B978-0-08-095975-7.01115-3 .
  • روزنكفيست، تيركل (1983). مبادئ علم المعادن الاستخلاصي . شركة ماكجرو هيل للنشر.
  • روستوكر، ويليام؛ برونسون، بينيت (1990). الحديد ما قبل الصناعي: تقنيته وعلم الأعراق . دراسة في علم الآثار رقم 1.
  • روستوكر، ويليام؛ برونسون، بينيت؛ دفوراك، جيمس (1984). "أجراس الصين المصنوعة من الحديد الزهر". التكنولوجيا والثقافة . 25 (4). جمعية تاريخ التكنولوجيا: 750-767 . doi : 10.2307/3104621 . JSTOR 3104621. S2CID 112143315 .  
  • تيرنر، توماس (1900). علم المعادن للحديد (  الطبعة الثانية). شركة تشارلز جريفين المحدودة.