سنگ آهن و کاربردهای آن

سنگ آهن یا Iron Ore سنگی است که از فلز گران‌بها و پرکاربرد آهن بدست می‌آید. این ماده، یکی از سنگ‌های معدنی است که حدود 5 درصد پوسته‌ی زمین از این فلز تشکیل شده است و به دلیل مقاومت بالا، سهولت درفرآوری، فراوانی معادن استخراج آن و ... کاربرد و استفاده از این فلز رایج و بسیار با اهمیت بوده. در این مقاله ما به بررسی سنگ آهن، مراحل استخراج، کاربردهای آن و ... اشاره خواهیم کرد پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

سنگ آهن چیست؟

یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع سنگ‌های معدنی، سنگ آهن است. پس از استخراج آهن از معدن این عنصر به دلیل خالص بودن از استحکام کافی برخوردار نبوده و به همین دلیل به آن کروم و نیکل برای افزایش استحکام این فلز اضافه می‌شود و پس از آن می‌توان از عنصر نهایی برای تولید محصولات فولادی استفاده کرد. بنابراین، پیش از مصرف طی چند مرحله کنسانتره می‌شود تا هم عیار آن بالا رود و هم از استحکام کافی برخوردار گردد. از آن جا که این فلز گرانبها در صنایع مختلفی از جمله تولید لوازم خانگی استفاده می‌شود؛ قیمت آن با افزایش تقاضا افزایش یافته و گران می‌شود و به دلیل قیمت بالای این فلز، عده‌ای از تولیدکنندگان از آلومینیوم برای تولید محصولات نهایی خود استفاده می‌کنند. 

انواع سنگ آهن

در معادن مختلف کشور، تنوع قابل‌توجهی از سنگ‌آهن استخراج می‌شود که هرکدام ویژگی‌ها و خلوص متفاوتی دارند و در صنایع فولادسازی کاربرد مشخصی پیدا می‌کنند. شناخت این دسته‌بندی‌ها به تحلیل بهتر کیفیت مواد اولیه و انتخاب نوع مناسب برای تولید کمک می‌کند.انواع سنگ‌ آهن موجود در ایران شامل چهار نوع اصلی است: 

1. مگنتیت
2. تیتانو مغناطیس
3. هماتیت سنگین
4. سنگ‌آهن پزولیتی

برای تشخیص انواع مختلف این سنگ‌ها می‌توان از ویژگی‌های ظاهری آن‌ها کمک گرفت. مگنتیت معمولاً در رنگ‌های سیاه، خاکستری تیره و قهوه‌ای دیده می‌شود و در برخی موارد به رنگ بنفش تیره و مات هم یافت می‌شود. هماتیت را می‌توان با رگه قرمزی که پس از خراشیدن آن ظاهر می‌شود، شناسایی کرد. این سنگ در رنگ‌های قرمز، قهوه‌ای، مشکی، نقره‌ای و خاکستری تیره موجود است. در ضمن، برخی از انواع سنگ‌آهن‌ها ممکن است به رنگ‌های زرد و سفید نیز دیده شوند.

کاربردهای سنگ آهن

به‌دلیل استحکام بالا و قابلیت تبدیل به انواع مقاطع فولادی، این ماده معدنی در بسیاری از صنایع نقش پایه‌ای دارد و بخش قابل‌توجهی از تولیدات فلزی به آن وابسته است. از جمله کاربردهای سنگ آهن می‌توان به تولید لوازم خانگی، خودروسازی، پروژه‌های ساختمان‌سازی، راه‌آهن و... اشاره کرد. از سایر کاربردهای شناخته‌شده آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد که عبارت‌اند از:

• سولفات آهن: به عنوان قارچ کش، اگزالات آهن در توسعه‌ی عکاسی، لیمونیت، گوتیت، هماتیت به عنوان رنگدانه و ساینده، مگنتیت در تولید الکترودهای صنعتی و همچنین برای شستشوی زغال سنگ استفاده می‌شود.
• کلرید و نیترات آهن: به عنوان ماده خشک کننده و برای تولید انواع مختلف جوهر
• کربونیل آهن: به عنوان کاتالیزور بسیاری از واکنش‌های شیمیایی
• هماتیت میکاسی: به عنوان یک رنگ محافظ روی روبناهای فولادی

منابع جهانی سنگ آهن

منابع جهانی سنگ آهن خام بیش از 800 میلیارد تن تخمین زده می‌شود که حاوی بیش از 230 میلیارد تن آهن است. تولید کنونی این ماده در جهان، عمدتاً از طریق ذخایر سنگ معدنی با عیار بالا است که متشکل از سنگ‌های هماتیت عظیم یا گوتیت پیزولیتی است.تولید جهانی سنگ آهن در سال 2013، 2.95 میلیارد تن بود که تولیدکنندگان عمده‌ آن چین، استرالیا و برزیل بودند. تولید در استرالیا 530 میلیون تن بود. مجموع تولید استرالیای جنوبی در سال 2013 به ترتیب 12 میلیون تن، شامل 3.2 میلیون تن سنگ معدن بود.

نحوه استخراج سنگ‌ آهن

برای استفاده آهن موجود در سنگ آهن ابتدا باید آن را خالص سازی کرد که طی فرآیند فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی خاص انجام می‌شود. برای خالص‌سازی ابتدا باید مراحلی مانند خرد کردن، آسیاب کردن، سرند کردن، شستشو با استفاده از جداکننده مغناطیسی یا روش فلوتاسیون انجام می‌شود. کوره بلند یکی از روش‌های جداسازی مدرن آهن از سنگ آهن است که برای فرآیند تولید و خالص کردن باید فرآیند ذوب و احیا در این کوره‌‌ها به شیوه‌ی امروزی صورت گیرد. پس از استخراج خام این ماده از پوسته زمین و تفکیک ناخالصی‌‌ها، پودر تیره رنگ نقره‌ای – قهوه‌ای آهن به دست می‌آید.

مراحل فرآوری سنگ آهن چیست؟

فرآوری سنگ‌ آهن مجموعه‌ای از مراحل است که با هدف افزایش عیار، حذف مواد زائد و آماده‌سازی آن برای تولید فولاد انجام می‌شود. این فرایند معمولاً با غربالگری آغاز می‌شود تا ذرات ریز پیش از خردایش جدا شده و کارایی سنگ‌شکن افزایش یابد. در ادامه، محصول استخراج‌شده بسته به نیاز صنعت به چند شکل مختلف تبدیل می‌شود:

• سنگ‌آهن دانه‌بندی‌شده که به روش خشک تولید شده و به‌دلیل عیار پایین بیشتر در کوره بلند مصرف می‌شود.
• کنسانتره که طی مراحلی مانند خردایش، آسیاب، پرعیارسازی و آب‌گیری تولید می‌شود و به‌دلیل عیار بالا کاربرد گسترده‌ای در زنجیره فولاد دارد.
• درنهایت، فرآوری این ماده علاوه‌بر کاهش هزینه تولید فولاد، آلودگی زیست‌محیطی را نیز کم می‌کند و محصول نهایی بسته به نوع کاربرد به شکل دانه‌بندی‌شده، کلوخه یا گندله عرضه می‌شود.

معادن سنگ آهن ایران

در حال حاضر در ایران معادن سنگ آهن مختلفی وجود دارد که فعال بوده و این ماده از آن‌ها استخراج می‌شود. معدن چغارت در بافق یزد به عنوان اولین معدن ایران شناخته شده است. این معدن با دارا بودن یک سوم از ذخایر آهن ایران، بزرگترین و مهم‌ترین منطقه آهنی کشور محسوب می‌شود.
شرکت ذوب آهن اصفهان از جمله کارخانه‌هایی است که در ابتدای راه خود از این معدن تغذیه می‌کرده است. در حال حاضر ذخایر آهنی موجود در این معدن رو به اتمام می‌باشد. 
دومین معدن کشور که در حال حاضر بیشترین استخراج آهن از آن صورت می‌گیرد، معدن سنگ آهن چادرملو است. معادن گل گهر، فولاد صبا نور و سنگان از دیگر معادن آهنی کشور هستند.

انواع سنگ آهن موجود در ایران

در ایران انواع مختلفی از این ماده معدنی استخراج می‌شود و به‌دلیل قیمت مناسب، استفاده گسترده‌ای در صنایع دارد. حداقل عیار آهن در سنگ‌آهن حدود ۲۰ درصد است و هرچه میزان آهن آن بیشتر باشد، ارزش و کاربرد صنعتی آن نیز بالاتر می‌رود. به‌طورکلی، این ماده به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

• شکل ظاهری: دانه‌بندی شده، کلوخه، کنستانتره و گندله که در بالا به توضیح آن پرداختیم.
• نوع کانی: هماتیت، مگنتیت، زئولیت، لیمونیت، سیدریت

عوامل موثر بر قیمت سنگ آهن

عوامل زیادی بر قیمت سنگ آهن در دنیا تأثیرگذار است. که از جمله می‌توان به این موارد اشاره کرد: قیمت فولاد، شاخص تولید ناخالص داخلی، قیمت نفت خام، قیمت آلومینیوم، قیمت طلا، نرخ بهره، نرخ تورم، ارزش دلار، ارزش سهام و میزان تولید آهن و فولاد بر قیمت جهانی این سنگ موثر است. از اوایل سال 1380 با توجه به دولتی بودن آهن، دستوری شدن قیمت آن در ایران، رایج شد. با رونق گرفتن صادرات به چین و همچنین فعالیت‌های معادن خصوصی و کوچک، اختلاف قیمت موجود در میان بازار داخلی و بازار صادرات مطرح شد که پس از آن تلاش برای رفع این اختلاف قیمت انجام شد. 
اما با این تفاسیر کارشناسان معتقدند از جمله شاخص‌های تأثیرگذار بر قیمت سنگ آهن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• قیمت دلار
• میزان عرضه و تقاضا
• نرخ دلار
• شیوۀ قیمت‌گذاری شرکت‌های بزرگ

در ادامه به توضیح مختصری درباره ای موارد خواهیم پرداخت:

• عرضه و تقاضا

عرضه و تقاضا یکی از شاخص‌های مهمی بوده که با توجه به آن و همچنین قیمت‌های جهانی آهن، بر نرخ نهایی آن تأثیر مستقیم گذاشته.

• قیمت فولاد

به‌عنوان مادۀ اولیه تولید فولاد، نوسانات این ماده نقش مهمی در تعیین هزینه نهایی محصولات فولادی دارد و تغییرات عرضه و تقاضا در بازار جهانی فولاد نیز بر آن اثر می‌گذارد. در گذشته، نرخ این ماده معمولاً از طریق مذاکرات میان شرکت‌های معدنی و فولادسازان مشخص می‌شد و به‌عنوان شاخص مهمی در صنعت فولاد مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه نیز هر تغییر در سنگ‌آهن مستقیماً بر بهای مقاطع فولادی تأثیر می‌گذارد و می‌تواند باعث افزایش یا کاهش قیمت میلگرد، تیرآهن و سایر محصولات شود. همچنین تولیدکنندگانی که واحدهایشان مبتنی بر فرآوری سنگ‌آهن است، معمولاً هزینه تمام‌شده کمتر و قدرت رقابت بیشتری نسبت به واحدهایی دارند که از قراضه برای تولید استفاده می‌کنند.

• قیمت دلار

از آنجایی که شاخص‌های نرخ بین المللی بر قیمت نهایی سنگ تأثیرگذار بوده به همین دلیل این نرخ‌ها بر اساس دلار آمریکا نشان داده می‌شود و با نوسانات نرخ دلار آمریکا، قیمت نهایی سنگ آهن نیز تغییر می‌کند.
برخی از کارشناسان معتقدند که  این چرخه‌ افزایش قیمت این سنگ و افزایش نرخ دلار در بازار ایران باعث شده تا برخی از معادن کوچک سنگ آهن کسب و کارشان رونق گرفته و توانسته‌اند فعالیت خود را احیا کنند.

• تولید و قیمت گذاری شرکت های معدنی بزرگ

به‌عنوان ماده اولیه اصلی در زنجیره تولید فولاد، نوسانات سنگ‌آهن نقش تعیین‌کننده‌ای در هزینه نهایی مقاطع فولادی دارد. در سال‌های گذشته، قیمت آن معمولاً از طریق مذاکرات میان شرکت‌های معدنی بزرگ و فولادسازان تعیین می‌شد و به‌عنوان شاخص مهمی برای صنعت فولاد به‌کار می‌رفت. امروزه نیز هر تغییر در بهای این ماده اولیه به‌طور مستقیم بر قیمت تمام‌شده محصولاتی مانند میلگرد و تیرآهن اثر می‌گذارد. همچنین کارخانه‌هایی که فرآیند تولیدشان مبتنی بر استخراج و فرآوری ماده خام است، معمولاً هزینه کمتری نسبت به تولیدکنندگانی دارند که از قراضه برای تولید فولاد استفاده می‌کنند؛ موضوعی که بر رقابت‌پذیری آن‌ها در بازار تأثیر می‌گذارد.

پیش بینی قیمت سنگ آهن

در سال‌های اخیر، عوامل مختلفی بر نوسانات قیمت سنگ‌آهن اثر گذاشته‌اند؛ از جمله میزان موجودی بنادر کشورهای صادرکننده، موجودی انبارهای فولادسازان، شاخص حمل‌ونقل دریایی، قیمت جهانی فولاد و شرایط اقتصادی چین. افزایش موجودی بنادر معمولاً به افت قیمت منجر می‌شود و رشد شاخص‌های اقتصادی چین به بالا رفتن بهای این ماده می‌انجامد. نمونه‌ای از این تأثیرات را می‌توان در نیمه مهرماه ۱۳۹۹ مشاهده کرد؛ زمانی که بازگشت چین از تعطیلات و رسیدن موجودی انبارها به حدود ۱۱۴ میلیون تن بر روند بازار اثر گذاشت.

به‌دلیل پیچیدگی این متغیرها، محققان از روش‌های هوش مصنوعی برای پیش‌بینی قیمت استفاده می‌کنند. بر اساس نتایج یک پژوهش ارائه‌شده در «سومین کنفرانس معادن روباز ایران»، تولید ناخالص داخلی چین، قیمت طلا و نفت بیشترین اثر را بر قیمت سنگ‌آهن دارند؛ در حالی‌که نرخ بهره، نرخ تورم و ارزش دلار کمترین نقش را ایفا می‌کنند.

وضعیت سنگ آهن در ایران و جهان چگونه است؟

به دلیل رشد و سرعت شیوع همه‌گیری ویروس کرونا، تعطیلی پروژه‌های عمرانی، وضعیت تولید سنگ آهن و فولاد در جهان با شتاب کمتری نسبت به ایران در حال رشد است. زیرا همین دلایل باعث شد که تولید سنگ آهن و فولاد در بسیاری از کشورها کاهش محسوس داشته باشد و یا به تعطیلی معادن منجر شده شود. با این حال، یکی از دلایل رشد اقتصادی چین در حوزه زیرساختی، در دوران پاندمی کرونا، سنگ آهن بوده است. 

افزایش نرخ سنگ آهن و تاثیر آن بر صنایع فولادی

همان‌طور که در ابتدای مقاله نیز به آن اشاره کردیم سنگ آهن که یکی از با ارزش‌ترین فلزات موجود بوده در تمامی صنایع و یا حتی داروسازی کاربرد دارد از این رو این فلز دارای اهمیت بالایی است. در حال حاضر افزایش نرخ سنگ آهن، قیمت میلگرد و سایر محصولات فولادی وجود دارد زیرا در بخش‌های عرضه و تقاضا  شاهد نشانه‌های مثبتی هستیم. در بخش عرضه، عوامل جَوی و در بخش تقاضا نیز تقاضای بالای کشور چین بسیار موثر می‌باشند. البته بالا رفتن نرخ، ریسک‌هایی نیز به دنبال دارد. چنانچه بالا رفتن نرخ محصولات فولادی، تقاضا را کم کند، آن وقت بر نرخ سنگ آهن نیز اثر می‌گذارد.در کل می‌توان گفت افق روشنی در انتظار سنگ آهن و صنایع وابسته است.