بررسی تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت: دو چهره متفاوت یک عنصر

سنگ آهن جایگاه مهم در صنعت و تجارت داشته این عنصر باارزش نه تنها در ساخت و ساز، بلکه در تولید فولاد و صنایع مرتبط دیگر استفاده می‌شود. سوالی که اکثر در ذهن همه افراد ایجاد می شود این است که آیا تمامی نمونه‌ های سنگ آهن از خواص برخوردارند؟ در این مقاله به بررسی تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت: دو چهره متفاوت یک عنصر می پردازیم تا درک بهتری از این دو چهره متفاوت یک عنصر با ارزش به دست آوریم و بدانیم که هرکدام از این سنگ‌ ها نقش مهمی در صنعت و اقتصاد جهان ایفا می‌کنند. درک و بررسی این تفاوت ها برای مراحل مهم معدنکاری از جمله اکتشاف، استخراج، فرآوری آهن بسیار مفید می باشد. در اینجا به تعریف و بررسی تفاوت های اصلی سنگ آهن هماتیت و مگنتیت می پردازیم.

سنگ آهن هماتیت چیست؟

سنگ آهن هماتیت به رنگ‌های مختلف سیاه، خاکستری، قهوه‌ای و قرمز طبیعی دیده می شود. در دهه 1960 هماتیت جز اولین سنگ آهن استخراج شده در استرالیا بوده است که اکثر صادرات این کشور سنگ آهن هماتیت می باشد که ذخایر اصلی آن در رشته کوه امرسلی در استرالیای غربی واقع شده است.

سنگ آهن مگنتیت چیست؟

سنگ آهن مگنتیت علت نامگذاری آن خواص مغناطیسی می باشد. این سنگ آهن به صورت بلورهای سیاه یا خاکستری رنگ تشکیل و به دلیل داشتن خواص مغناطیسی، در صنعت مواد مغناطیسی، تهیه آلیاژهای آهن – نیکل و در تولید مواد مغناطیسی مگنت‌ها مورد استفاده قرار می‌ گیرد البته در صنعت فولادسازی طرفدار بیش تری نسبت به هماتیت دارد که در ادامه به علت آن می پردازیم.

بررسی تفاوت های کلیدی هماتیت و مگنتیت

فرمول شیمایی و درصد آهن

فرمول شیمیایی هماتیت Fe2O3 و مگنتیت Fe3O4  می باشد درصد آهن هر کدام از آن ها متفاوت است به طور مثال مگنتیت از 72 درصد و هماتیت از 70 درصد آهن تشکیل شده است.

تفاوت در ساختار کریستالی

هماتیت در سیستم شش وجهی یا هگزاگونال متبلور و در صورتی که به صورت ورقه ای متبلور شود به آن اسپیکولار می گویند اما سیستم تبلور مگنتیت کوبیک است.

خواص مغناطیسی

تفاوت اصلی بین این دو سنگ معدنی خواص مغناطیسی آن می باشد هماتیت پارامغناطیس و دارای خاصیت مغناطیسی ضعیف که در اثر حرارت، خاصیت مغناطیسی خود را برای همیشه از دست می دهد.

مگنتیت فرومغناطیس که به شدت مغناطیسی می باشد حتی پس از گرم شدن نیز خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کند. بنابراین، مگنتیت را می توان با استفاده از جداسازی مغناطیسی با شدت کم از از سایر کانی ها جدا کرد حتی با یک میدان مغناطیسی ضعیف مثلا 0.04 تسلا ذرات مگنتیت را به راحتی می توان از سایر ذرات جدا کرد. این خاصیت باعث شده است که مگنتیت به یک سنگ مهم در عملیات معدنکاری تبدیل شود.

تفاوت در ظاهر و رنگ خاکه

هماتیت به رنگ قهوه ای مایل به قرمز؛ قهوه‌ای و خاکستری دیده می شود هماتیت در اثر پودر شدن، رنگ خاکه آن روی صفحه رنگی متمایل به قرمز باقی می گذارد. اما مگنتیت دارای رنگ ظاهری معمولاً به رنگ سیاه یا خاکستری تیره است و رنگ خاکه آن سیاه می باشد.

مقاومت در مقابل فشار و دما

هماتیت در شرایط فشار و دمای بالا، به مگنتیت تبدیل می‌شود ولی این امر برای مگنتیت صدق نمی کند و در شرایط محیطی تبدیل به هماتیت نمی شود.

بررسی چگالی دو سنگ

چگالی هماتیت حدود 5.26-5.28 گرم بر سانتیمتر مکعب و چگالی مگنتیت در حدود 4.9-5.2 گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد.

اهمیت صنعتی

در حالی که هماتیت و مگنتیت هر دو منابع اصلی آهن برای کاربردهای صنعتی می باشد ولی مگنتیت در صنعت فولاد از اهمیت بالاتری برخوردار است درصد آهن بالا و داشتن خاصیت مغناطیسی مگنتیت باعث افزایش اهمیت این امر شده است.

چگونه می توان مگنتیت را از هماتیت جدا کنیم؟

با استفاده از خاصیت مغناطیسی می توان مگنتیت و هماتیت را از یکدیگر جدا کرد مگنتیت را می توان با استفاده از جداکننده های مغناطیسی با شدت کم از مخلوط جدا کرد اما برای جداسازی هماتیت نیازبه جداکننده های مغناطیسی با شدت بالا می باشد.

چگونه هماتیت را از مگنتیت تشخیص دهید؟

رنگ خاکه

بهترین گزینه برای مواردی که وسیله سنجشی نداشته باشید رنگ خاکه می باشد هماتیت با خراشیدن نمونه روی یک صفحه سرامیکی سفید یک رگه قرمز تا قرمز قهوه ای، در حالی که مگنتیت یک رگه سیاه باقی می گذارد.

آزمایش مغناطیسی

 این آزمایش ساده و کاربردی می باشد با استفاده از یک قطعه آهن یا مغناطیس کوچک، اگر نمونه جذب شود احتمالاً مگنتیت می باشد اما هماتیت در این نوع آزمایش جذب نمی‌شود.

بررسی رنگ ظاهری

 هماتیت به صورت طبیعی معمولاً رنگ قرمز یا قهوه‌ای؛ در حالی که مگنتیت سیاه می باشد بررسی رنگ نمونه می‌تواند در تشخیص آن ها مفید باشد.

مقاومت الکتریکی

 مگنتیت مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به هماتیت دارد و با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی هر نمونه می‌توان نوع آن را تشخیص داد.

 انجام آنالیز XRD و XRF

آزمایشگاه برای انجام آنالیز XRD؛ نمونه را پودر کرده تا سطح بیشتری از ذرات برای تعامل با اشعه ایکس فراهم شود. نمونه پودرشده را روی یک شیشه یا یک بستر مناسب قرار می‌دهند و آن را در دستگاه قرار می‌دهند. از الگو بدست آمده نوع هماتیت یا مگنتیت میزان و نوع فازهای موجود در نمونه را مشخص می کند و در انجام آنالیز XRF از روی میزان درصد اکسید آهن (FeO) می توان هماتیت را از مگنتیت تشخیص داد.

تهیه مقاطعه نازک صیقلی

برای مطالعه مگنتیت و هماتیت نیاز به تهیه مقاطع نازک صیقلی می باشد در مقاطع نازک صیقلی در نور موازی مگنتیت ها به رنگ خاکستری ـ صورتی متمایل به قهوه ای هستند و در نور متقاطع به صورت تیره دیده می شوند. اما هماتیت ها بیشتر به رنگ روشن مثلا صورتی رنگ دیده می شود.

چرا قیمت سنگ مگنتیت گران تر و با ارزش تر از هماتیت هست؟

درصد آهن

درصد آهن در مگنتیت بالاتر از سنگ آهن هماتیت است. این باعث می‌شود که سنگ مگنتیت بارزش تر و در نتیجه قیمت آن بالاتر می باشد.

مغناطیسی بودن

 مگنتیت از لحاظ خاصیت مغناطیسی قوی‌تر نسبت به هماتیت است. این ویژگی باعث شده است که مگنتیت به عنوان منبع اصلی برای تولید فولادی ها استفاده شود. این امر باعث افزایش تقاضا برای مگنتیت و افزایش قیمت مگنتیت شده است.

کیفیت سنگ آهن

کیفیت سنگ آهن به عنوان یک ماده معدنی، از طریق مجموعه‌ای از آزمایشات و تجزیه و تحلیل‌ ها تشخیص داده می‌شود که شامل آنالیز شیمیایی (بررسی عیار و درصد عناصر مزاحم مانند گوگرد؛ فسفر و…)؛ اندازه گیری خواص فیزیکی از جمله (سختی؛ مقاومت به فشار؛، مقاومت الکتریکی، چگالی و تغییرات انقباضی در دماهای مختلف)؛ بررسی متالوژی برای تشخیص کیفیت سنگ آهن استفاده می شود.

در آخر، با استفاده از تلفیق این روش‌ها و نتایج داده‌های حاصل، می‌توان کیفیت سنگ آهن را تشخیص و مشخصات مهمی مانند درصد فلزات معدنی، خلوص، نقطه ذوب، خواص مکانیکی و سایر خواص ضروری را بررسی کرد.

بازار جهانی

قیمت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت تحت تأثیر عوامل بازار جهانی قرار می‌ گیرد. عرضه و تقاضا، تغییرات قیمت سایر مواد معدنی و فلزات، و شرایط صنعت فولادسازی در بازار جهانی می‌تواند بر قیمت سنگ آهن تأثیرگذار باشد که در مقاله قبل به بررسی عوامل تاثیرگذار بر روی قیمت مواد معدنی پرداخته شده است.

شرایط بازار، عرضه و تقاضا، هزینه استخراج و فرآوری، میزان رقابت بالا در صنعت فولاد و معدن ، هزینه حمل و نقل و ….. باعث ایجاد تفاوت در قیمت سنگ مگنتیت و هماتیت می شود.

اکنون که کمی بیشتر در مورد تفاوت سنگ آهن هماتیت و مگنتیت می دانید، آیا دوست دارید در مورد برترین تولیدکنندگان سنگ آهن جهان بدانید؟

برترین کشور تولید کننده جهان

استرالیا

استرالیا بزرگترین کشور برای استخراج سنگ آهن است در سال 2022 سنگ آهن قابل استفاده آن 880 میلیون تن بوده است.

برزیل

گزارشی که این کشور در سال 2022 گزارش داده هست تولید سنگ آهن قابل استفاده 410 میلیون تن اعلام کرده است.

چین

سومین کشور تولید کننده آهن و بزرگ ترین مصرف کننده سنگ آهن می باشد.اما در سال 2022 تولید سنگ معدن قابل استفاده این کشور 14 میلیون تن کاهش یافت.

هند

تولید سنگ آهن قابل استفاده هند نسبت به سال قبل افزایش یافت و این مقدار از273 میلیون تن در سال گذشته به 290 میلیون تن افزایش یافت.

روسیه

روسیه به عنوان پنجمین تولید کننده آهن در جهان است. تولید سنگ آهن قابل استفاده نسبت به سال قبل 6 میلیون تن کاهش یافت. در سال 2022 بخاط تجریم های اقتصادی که بخاطر جنگ به این کشور وضع شد باعث کاهش تولید سنگ آهن این کشور شد.

اوکراین و آفریقای جنوبی

اوکراین و آفریقای جنوبی دارای رتبه مشترک ششم در تولید سنگ آهن می باشد.

ایران

هفتمین کشور تولید کننده آهن ایران است که در سال گذشته از رتبه دهم به این رتبه هفتم صعود کرد. در سال 2022، 75 میلیون تن سنگ آهن قابل استفاده و 49 میلیون تن آهن تولید کرد که به ترتیب از 72.9 میلیون تن و 47.9 میلیون تن افزایش یافت.

قزاقستان

هشتمین کشور بزرگ تولید کننده آهن در جهان قزاقستان می باشد.

کانادا

کانادا نهمین کشور تولیدکننده آهن است، که افزایش کمی نسبت به سال قبل داشته است.

نتیجه گیری

در این مقاله سعی بر آن بود که به بررسی تفاوت های سنگ آهن هماتیت و سنگ آهن مگنتیت پرداخته شود و از تفاوت ها برای تشخیص و شناسایی هماتیت و مگنتیت اشاره شد و از علت اهمیت سنگ مگنتیت در صنعت و قیمت بالای آن پرداخته شد.