طريقة استخلاص الحديد من الهيماتيت

يُستخرج الحديد من الهيماتيت باستخدام فرن صهر (بالإنجليزية: BLAST FURNACE) في وجود الحجر الجيري (LIMESTONE) والفحم ، حيث يتم إدخال خام الحديد المسمى “الهيماتيت” بالصيغة الكيميائية (FE2O3) في فرن عالي الحرارة ، والذي يتحلل بفعل الحرارة ويتفاعل مع الكربون الموجود في الفحم لينتج حديد نقي كما هو موضح في المعادلة التالية:

FE2O3 + 3C → 2FE + 3CO

خطوات التفاعل لاستخراج الحديد من الهيماتيت

تتضمن عملية استخلاص الحديد من الهيماتيت التفاعلات التالية:

رد فعل الاختزال

يسمى التفاعل الكيميائي للحصول على معدن الحديد من خامه “الهيماتيت” تفاعل اختزال ، ويشير إلى إزالة عنصر الأكسجين من المركب. يدخل الفرن كغاز غير مرغوب فيه ويحصل على معدن ساخن ، كما في التفاعلات التالية:

2FE ₂ O ₃ (S) + 3C (S) → 4FE (L) + 3CO ₂ (G)

تكوين غاز أول أكسيد الكربون

نظرًا لوجود الفحم في الفرن واحتراقه ، وكثافة حرارة الفرن ، قد تشكل عملية الاحتراق غاز أول أكسيد الكربون (CO) داخل الفرن ، والذي يتفاعل أيضًا مع الهيماتيت ويقلل الأكسجين منه للحصول على الحديد ( FE) ، كما تظهر الردود التالية:

FE ₂ O ₃ (S) + 3CO → 2FE (L) + 3CO ₂ (G)

تكوين السيليكا

عندما يذوب الهيماتيت في الفرن ينتج مادة السيليكا وهي مادة رملية بالصيغة الكيميائية (SIO2) والتي تعتبر شوائب يجب التعامل معها. تحقيقا لهذه الغاية ، يضاف الحجر الجيري (CACO3) إلى الفرن ويتحلل بالحرارة ، كما هو موضح في الصيغة التالية:

CACO ₃ (S) → CAO (S) + CO ₂ (G)

يتفاعل أكسيد الكالسيوم (CAO) الناتج عن انحلال الحجر الجيري مع ثاني أكسيد السيليكون (SIO2) لتكوين سيليكات الكالسيوم – مادة محايدة – يتم التخلص منها كشوائب صلبة بعد مغادرة الفرن. يمكن التعبير عن تفاعل تكوين سيليكات الكالسيوم بالمعادلة التالية:

CAO (S) + SIO ₂ (S) → CASIO ₃ (L)

ويترتب على ذلك أن فرن الصهر يحتوي على مدخل ينتظر من خلاله الهيماتيت والفحم والحجر الجيري دخول المواد الخام المتفاعلة ، ومخرجًا لتنفيس الغازات غير المرغوب فيها مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ، ومنفذ آخر لصهر الحديد – والذي هو المنتج المطلوب – والمخرج الثالث للشوائب الصلبة المنصهرة ممثلة بسيليكات الكالسيوم.

الهيماتيت وأنواعه

الهيماتيت هو أهم وأوفر خام الحديد في الطبيعة ويستخدم لاستخراج الحديد لاحتوائه على نسبة عالية من الحديد حوالي 70٪. يوجد في الصخور الرسوبية ، خاصة تلك الموجودة في أمريكا الشمالية ، وهي الأكثر غزارة في العالم ، وتتميز بلونها الأحمر. هناك عدة طبيعة منها ما يلي:

• الهيماتيت الميكانيكي

يتميز باللون الرمادي المعدني والحبوب الخشنة تُعرف البلورات اللامعة بخام الحديد اللامع.

• الهيماتيت المغرة الحمراء

يشكل الهيماتيت الأحمر المغرة (بالإنجليزية: RED OCHER) معظم الهيماتيت الموجود على الأرض ويتميز بجزيئات دقيقة ، مثل الرمل ، تستخدم لتلوين الأصباغ وخشنة لتلميع الألواح الزجاجية.

• أنواع أخرى

هناك عدة أنواع ، يكون حجم حبيباتها بين ميكا الهيماتيت والمغرة الحمراء ، وحبوبها لها نسيج كلوي أو نسيج ليفي “مثل كلية الجسم”.

المراجعين

1. ، تم استرجاعه في 5/2/2022. بواسطةJUS (5/2/2022) ، ، تم استرجاعه في 2 مايو 2022.يحرر.
2. ، استرجاع 5/2/2022. بيبي سي (5/2/2022) ، استرجاعها 2 مايو 2022.يحرر.
3. ، استرجاع 5/2/2022. محرر بريطانيا العظمى (20/7/1998) ، ، ، استرجاع 2 مايو 2022.يحرر.