معدن الحديد:
الحديد هو العمود الفقري للعالم وهو المكون الأساسي للصلب (الحديد بالإضافة إلى الكربون)، الحديد معدن مفيد للغاية لأنه يمكن مزجه مع معادن أخرى لصنع مجموعة متنوعة من السبائك التي تكون أقوى ولا تصدأ بسهولة ويمكن تشكيلها في منتجات عديدة مثل: السيارات، المسامير، الأجهزة المنزلية، المباني، الجسور، السكك الحديدية وعلب الطعام، باختصار نحن نعتمد على الحديد لصنع كل ما نحتاجه تقريباً للعيش في القرن الحادي والعشرين، نستخدم اليوم الحديد أكثر بعشرين مرة من جميع المعادن الأخرى مجتمعة.
تعدين الحديد:
الحديد هو أحد أكثر العناصر المكونة للصخور ويشكل حوالي خمسة بالمئة من القشرة الأرضية، يأتي الحديد في المرتبة الرابعة من حيث وفرته بعد الأكسجين ثم الألمنيوم ويتلوه السيليكون، يرجع السبب في المجال المغناطيسي للأرض إلى وجود الحديد والنيكل في قلبها، لذلك عندما نستخدم بوصلة، فإننا نستخدم الحديد الموجود أسفلنا، الحديد معدن فضي رمادي يصدأ بسرعة عند تعرضه للهواء والماء، وهو مسؤول عن اللون الأحمر في العديد من الصخور والرمال الحمراء العميقة للصحاري الأسترالية، لا يوجد الحديد عادة في شكل نقي داخل الصخور وبدلاً من ذلك يتم دمجه مع الأكسجين في المعادن الخام.
يوجد الحديد في قشرة الأرض بشكل أساسي كمعادن أكسيد الحديد مثل الهيماتيت والمغنتيت والجيوثايت والليمونيت، المعادن التي تستخدم في الغالب كخامات لصنع الحديد هي الهيماتيت (Fe 2 O 3 ) والمغنتيت (Fe 3 O 4 )، الحديد ناعم جداً ويمكن استخدامه بسهولة، لكن درجة انصهاره عالية جداً تبلغ 1538 درجة مئوية، الحديد أثقل بثماني مرات من الماء (كثافته النسبية 7.87)، عندما يتعرض الحديد للهواء يبدأ بالتحول إلى أكسيد الحديد والمسحوق الأحمر الذي يتشكل على سطح الحديد هو ما نسميه الصدأ، ربما رأيت الصدأ على السيارات القديمة أو حظائر الحديد القديمة.
تم تشكيل العديد من تشكيلات الحديد النطاقات التي يتم تعدينها اليوم منذ ملايين السنين منذ حوالي 3000 مليون سنة، لم يكن هناك أكسجين مذاب في المحيطات أو كان قليلاً جداً، مع ذلك فقد احتوت المحيطات على الكثير من السيليكا الذائبة والتي جاءت من تجوية الصخور، بين الحين والآخر تترسب هذه السيليكا من مياه البحر على شكل طبقات من هلام السيليكا والتي تصلب ببطء لتصبح الصخرة التي نسميها الصخرة، تم إنتاج أكسيد الحديد القابل للذوبان أيضاً من تجوية الصخور، وتم غسله أيضاً في البحر بواسطة الأنهار.
كان الحديد هو أول معدن اكتشفه المستكشف إدوارد جون آير في أستراليا في سلسلة جبال ميدلبباك في جنوب أستراليا، على الرغم من وجود موارد خام الحديد في جميع الولايات والأقاليم الأسترالية، إلا أن ما يقرب من 90% من الموارد المحددة تحدث في غرب أستراليا، بما في ذلك ما يقارب من 80% في مقاطعة هامرسلي وهي واحدة من أكبر مناطق إنتاج خام الحديد في العالم، أستراليا هي واحدة من أكبر منتجي خام الحديد في العالم وخام الحديد هو الأساس لإحدى الصناعات التصديرية الرئيسية في أستراليا.
اكتشاف رواسب خام الحديد:
تبدأ عملية التعدين من اكتشاف رواسب خام الحديد عن طريق استخلاص خام الحديد وتنتهي بإرجاع الأرض إلى الحالة السابقة، في البداية يتم اكتشاف رواسب خام الحديد التي تتم من خلال التنقيب، ثم تحديد مدى وموقع وقيمة الجسم الخام، حيث يؤدي هذا إلى تقدير رياضي للموارد لحجم ودرجة الإيداع، يتكون الاستكشاف والتقييم من تحديد وتقدير أجسام الخامات باستخدام مجموعة من التقنيات الجيولوجية والمعدنية، يتضمن الاستكشاف الحفر في المناطق النائية لأخذ عينات من المناطق، يتم تسجيل البيانات من أنشطة الاستكشاف وتعيينها وتحليلها وتفسيرها باستخدام النماذج.
بعد تقييم الجسم الخام يتم وضع خطة مفصلة للتعدين، تحدد هذه الخطة التفصيلية أجسام الخام التي سيتم تعدينها وبأي تسلسل من أجل تسليم منتج خام الحديد المطلوب بتكلفة مناسبة، تعد عملية تخطيط المناجم خطوة مهمة قبل بدء تطوير المنجم، وتستمر على أساس يومي بمجرد أن يصبح المنجم جاهز للعمل، للوصول إلى رواسب خام الحديد داخل منطقة ما، غالباً ما يكون من الضروري التنقيب عن النفايات أو إزالتها التي لا تهم، تشكل الحركة الكلية للركاز والنفايات عملية التعدين، غالباً ما يتم استخراج نفايات أكثر من الخام خلال فترة عمل المنجم اعتماداً على طبيعة وموقع رواسب الخام.
يتم استخراج خام الحديد بشكل حصري تقريباً عن طريق العمليات السطحية، أكثر طرق التعدين السطحي شيوعاً المستخدمة في تعدين خامات الحديد هي طرق التعدين المكشوف وأساليب التعدين المفتوحة، مع ذلك هناك عدد قليل من مناجم خام الحديد تحت الأرض تعمل أيضاً في جميع أنحاء العالم، يعتمد قرار استخدام التعدين السطحي أو التعدين تحت الأرض على قرب جسم الخام من السطح، التعدين المكشوف والقطع المكشوف هما أقل التقنيات تكلفة لاستخراج الخام.
تتم استعادة المواد من حفرة مفتوحة في الأرض، يتم إزالة (تجريد) الأغطية التي تتكون من الغطاء النباتي السطحي والتربة والمواد الصخرية للوصول إلى رواسب الركاز المدفونة، يتم إزالة الأثقال باستمرار خلال عمر المنجم، حيث يتم قطع الجدار العالي للسماح بتعمق الحفرة، في عملية التعدين يتم تطوير مقاعد خام لغرض الحفر والتفجير ونقل الخام إلى محطة التكسير، يعتمد ارتفاع المقاعد على عدة عوامل مثل متطلبات الإنتاج والشكل والحجم وعمق حدوث الجسم الخام والاضطراب الجيولوجي الذي يعاني منه الجسم الخام وصلابة الجسم الخام وانضغاطه.
كيفية الحفر في عمليات التعدين:
يتم الحفر في مناضد التعدين المكشوف لإنتاج خام الحديد باستخدام مثاقب ميكانيكية خاصة بكل طريقة من طرق التعدين، الهدف الرئيسي من عمليات الحفر هو إنشاء ثقب بقطر وعمق واتجاه مناسبين في الصخور من أجل وضع المتفجرات في أنشطة التفجير، يتم حفر الثقوب بشكل طبيعي في نمط معين يعتمد على ارتفاع المقعد وقطر الحفرة وآلة الحفر وطبيعة الصخور وأنواع المتفجرات المستخدمة، عادة ما تكون ثقوب الانفجار عمودية ولكن يمكن أن تكون مائلة للحصول على نتائج تفجير أفضل.
بعد التفجير يتم تحميل الخام المكسور للنقل بالمجارف أو الحفارات على شاحنات قلابة كبيرة لنقله إلى معمل التكسير والغسيل، يتم تسهيل النقل من خلال الحفاظ على طرق التفريغ الخاصة بالألغام، يتم استخدام سيور النقل البري لنقل المواد الخام، حيث توجد مسافات طويلة بين الحفر ومصانع التكسير وبين محطات التكسير ومواقع التحميل، يشار إلى الثقوب الواسعة في الأرض الناتجة عن الحفر والتفجير وإزالة الخام باسم الحفر المفتوحة.
تتم معالجة الخام في مصانع التكسير والغسيل، تتراوح معالجة الخام من التكسير البسيط والغربلة وفصل الكسور ذات الأحجام المختلفة من الخام إلى العمليات التي تحسن جودة منتجات خام الحديد، يتم ذلك عن طريق العمليات الفيزيائية التي تزيل الشوائب باختلاف كثافة الجسيمات أو حجم الجاذبية أو فصل الحجم، يتم تخزين الخام المعالج وخلطه لتلبية متطلبات جودة المنتج قبل استخراجه وتحميله إما في عربات السكك الحديدية أو الشاحنات القلابة لإرساله إلى العملاء.
