سنگ آهن (Iron Ore)، از فراوانترین سنگهای فلزات در زمین و از محبوبترین و کاربردیترین مواد معدنی موجود است و حدود پنج درصد پوسته زمین را تشکیل میدهد. به تعبیر دیگر، سنگ آهن یکی از انواع سنگ معدن، حاوی رگه هایی از آهن (Fe) است که در نقاط مختلف دنیا در دسترس است. در این رابطه، سنگهایی که بیش از 20 درصد آهن داشته باشند، سنگ معدنی آهن نامیده میشوند. فراوانی منابع و معادن اولیه، استحکام، سهولت در فرآوری و ذوب و نیز برخورداری از قیمت مناسب، از دلایل رواج استفاده از سنگ آهن است و آن را به یک کالای با ارزش در تولیدات صنعتی و رونق اقتصادی تبدیل کرده است.
pdf سنگ آهن چیست و چه کاربردهایی در صنعت دارد؟
سنگ آهن، ماده اولیه تولید فولاد است و 98 درصد استخراج این ماده در سطح جهان، به منظور تولید فولاد استفاده میشود. این عنصر که به راحتی اکسیده میشود، چندان محکم نیست و آلیاژ آن، برای افزایش استحکام در صنعت ساختمان سازی و نظایر آن، با استفاده از عناصر مختلف به ویژه نیکل و کروم تهیه میشود. از آنجا که صنایع خودروسازی و ساخت و ساز، مصرف کنندگان اصلی فولاد هستند، بنابراین میزان تقاضای فولاد در این صنایع، بر تقاضا و قیمت سنگ آهن موثر است.
هرچند سنگ آهن، جایگزین مستقیمی ندارد اما فولاد به عنوان مصرف کننده اصلی آن، جایگزینهای مختلفی دارد و با فلزاتی مانند آلومینیوم به ویژه به دلیل رشد فزاینده آن در صنعت خودروسازی رقابت میکند. با این همه، از آنجا که تولید آلومینیوم نیازمند مصرف بالای برق است، مصرف فولاد همچنان رایجتر است. البته کانتینر، پلاستیک و شیشه در امر تولید نیز جایگزینهایی برای فولاد هستند. نکته دیگر اینکه هر چند حجم محدودی از آهن قراضه بازیافت میشود ولی بازیافت فولاد از فلزات دیگر بیشتر است و با اینکه از بازیافت قراضه، فولاد نیز تولید میشود ولی حجم آن کافی نیست.
عمدهترین کاربردها و موارد مصرف سنگ آهن در ساخت ماشین آلات، تجهیزات ساختمان سازی، راه آهن تجهیزات مختلف صنعتی است. همچنین کاربردهای متفرقه مانند به کارگیری تولید بتن و سیمان، گل حفاری، شست و شوی زغال سنگ و برخی رنگدانهها برای آن ذکر شده است.
از سایر کاربردهای سنگ آهن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
سنگ آهن برای استفاده، نیازمند خالص سازی است. استخراج آهن از سنگ معدن، طی فرایندهای فیزیکی و مکانیکی و شیمیایی ویژه صورت میگیرد. در عمل شیمیایی، سنگهای اکسیدی آهن توسط کربن، احیا و عنصر آهن، آزاد میشود. برای خالص سازی، ابتدا سنگ معدن باید طی چندین مرحله عملیات مانند خرد کردن، آسیاب کردن، سرند کردن، شستشو، استفاده از جدا کننده مغناطیسی یا به روش فلوتاسیون تغلیظ شود. تولید یک تن آهن در یک کوره بلند، نیازمند 75.1 تن سنگ آهن، 750 کیلو زغال سنگ و 250 کیلو سنگ آهک بوده همچنین دمای هوا در مرکز کوره 1600 درجه سانتیگراد است.
برای فرآیند تولید و خالص کردن باید فرایند ذوب و احیا در کورهها، به شیوه امروزی صورت گیرد. در این زمینه، روشهای متفاوتی وجود دارد که کوره بلند، اصیلترین روش جداسازی آهن از سنگ آهن است. کوره بلند، کوره عمودی است که در کارخانههای ذوب فلز برای استخراج فلز، به ویژه آهن، از سنگ معدنی کاربرد دارد. با استخراج سنگ آهن خام از پوسته زمین و تفکیک ناخالصیها، پودر تیره رنگ نقره ای – قهوه ای آهن به دست می آید.
فرآوری سنگ آهن به این خاطر است که سنگ آهنهای استخراج شده از معادن، خالص نیستند و ترکیبات مضری دارند. همچنین عیار این سنگهای آهن پایین است. مراحل مختلف فرآوری سنگ آهن، استفاده از آن را در فضاها و مکان های مختلف را تسهیل میکند. سنگ آهن پس از فرآوری به اشکال مختلفی از جمله دانه بندی شده، گندله و کنسانتره تبدیل میشود و مصرف کنندگان با توجه به نیاز خود، این محصول را نیز تهیه میکنند. فرآوری این ماده با توجه به محصول تولیدی، به دو دسته تقسیم میشود:
برای تولید سنگ آهن دانه بندی شده از روش خشک و بدون آب استفاده میشود. سنگ آهن دانه بندی شده به دلیل اینکه دارای عیار پایین است، در سیستم احیا قابل استفاده نیست و از آن در کوره بلند بهره گرفته می شود.
برای تولید سنگ آهن کنسانتره از آب استفاده می شود. از آنجا که کنسانتره تولید شده، عیار مناسبی دارد، متناسب با نیاز، در مصارف مختلف، قابل بهره برداری است. در این رابطه، مراحل فرآوری سنگ آهن برای تولید کنسانتره عبارتند از: خرد کردن، آسیاب کردن، پرعیارسازی، آبگیری
نکته حائز اهمیت اینکه فرآوری سنگ آهن برای تولید فولاد اهمیت دارد. در صورت فرآوری آن، در بسیاری از فرآیندهای تولید فولاد و هزینه های ناشی از آن، صرفه جویی می شود. همچنین کاهش هزینه تصفیه، کاهش آلودگی و کاهش هزینه ذوب و انرژی از دیگر مزایای فرآوری سنگ آهن در این زمینه است. فرآوری سنگ آهن از منظر عرضه آن در بازار به صورت های مختلف انجام می شود و صنایع گوناگون می توانند از آن به شیوه مورد نظر خود استفاده نمایند. از این رو، اشکال مختلف سنگ آهن و شیوه های ارائه آن به بازار را می توان شامل موارد زیر دانست:
در مجموع با توجه به فرآوری سنگ آهن ها و شیوه عرضه آنها در بازار می توان سنگ های آهن فرآوری شده و قابل ارائه را در قالب دانه بندی شده، کلوخه، کنسانتره و گندله تقسیم بندی کرد.
سنگ آهن ها انواع مختلفی دارند و در مجموع، قیمت آنها، مناسب و مقرون به صرفه است. با توجه به اینکه حداقل آهن موجود در سنگ آهن، 20 درصد است، هر چه مقدار آهن آنها افزایش پیدا کند، ارزش بالاتری دارند. انواع سنگ آهن حداقل از دو جنبه قابل طبقه بندی است:
در حال حاضر، با ارزش ترین سنگ آهن های موجود که میزان آهن آنها حدود 70 درصد است، عبارتند از:
هر یک از انواع این کانی ها، دارای ویژگی های خاصی هستند و می توان از آنها با توجه به نیاز در موارد خاص استفاده کرد. با این وجود، به گفته کارشناسان معدنی کشور، از آنجا که فرآوری مگنتیت در مقایسه با هماتیت آسان تر است، تمایل بازار داخلی به سنگ آهن مگنتیت است. سنگ آهن هماتیت برای فرآوری، هزینه بیشتری به کارخانه های ذوب آهن تحمیل می کند و از آنجا که ذخایر مگنتیت در ایران بیشتر است، تمایل چندانی برای سرمایه گذاری در فرآوری سنگهای هماتیتی در کشور وجود ندارد. هزینه بالا و کارکرد پایین پرعیار سازی به دلیل باطله زیاد و عیار کم در معادن هماتیت دار، دلیل کم توجهی به هماتیت نسبت به مگنتیت است. با این همه، به دلیل نیاز روز افزون کارخانه های کنسانتره فولاد به سنگ آهن، توجه به ذخایر هماتیت مهم است. همچنین از سنگ آهن سیدریت در کشورهای دارای کمبود منابع سنگ آهن در شرایط خاصی برای استحصال آهن استفاده می شود.
قیمت سنگ آهن در دنیا، متاثر از عوامل مختلفی است و پارامترهای متعددی مانند 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 سنگ آهن موثرند. در ایران، در زنجیره آهن و فولاد از اوایل دهه 1380، با توجه به دولتی بودن آن، قیمت گذاری دستوری متداول شد اما از اواسط این دهه و رونق صادرات به چین و فعالیت معادن خصوصی و کوچک، اختلاف قیمت بازار داخلی و صادراتی مطرح و تلاش برای ترمیم فاصله قیمتی آغاز شد؛ به گونه ای که در سال های گذشته قیمت کنسانتره از 9 درصد قیمت شمش فولاد خوزستان به 11، 13 و 16 درصد افزایش یافت اما در سال جاری (1399)، توافق واحد برای نرخ کنسانتره ایجاد نشده است.
با این حال، بر اساس نظرات کارشناسان، قیمت فولاد، میزان عرضه و تقاضا و نرخ دلار و شیوه قیمت گذاری شرکت های بزرگ، از جمله شاخص های کلان موثر بر قیمت سنگ آهن در دنیا محسوب می شوند:
از نگاه برخی کارشناسان در سال های اخیر، موجودی بنادر کشورهای صادر کننده سنگ آهن، موجودی بنادر چین و موجودی انبارهای فولاد سازان که رشد این سه عامل، قیمت سنگ آهن را کاهش می دهد، شاخص حمل دریایی، قیمت فولاد و شاخص های اقتصادی کلان چین که رشد آنها، قیمت سنگ آهن را افزایش می دهد، از عوامل موثر بر قیمت جهانی سنگ آهن بوده است.
با وجود دیدگاه های مختلف فعالان بازار و محققان حوزه معدن، عوامل موثر بر قیمت سنگ آهن، متناسب با شرایط و تحولات جهانی، متفاوت و متغیر است. به گونه ای که برگشت چینی ها از تعطیلات، رسیدن موجودی انبارهای سنگ آهن به مرز 114 میلیون تن و خبر بازگشت شرکت سامارکو در برزیل، از عوامل موثر بر قیمت سنگ آهن، در نیمه مهرماه 1399 بوده است.
با این همه، به گفته برخی محققان، با توجه به تعدد شاخص ها و پیچیدگی روابط میان آنها، امروزه از روش های مبتنی بر هوش مصنوعی نظیر شبکه های عصبی مصنوعی برای پیش بینی قیمت سنگ آهن استفاده می شود. بر اساس نتایج حاصل شده از پژوهش «ارزیابی عوامل موثر بر قیمت سنگ آهن با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی»، در سومین کنفرانس معادن روباز ایران، پارامترهای تولید ناخالص داخلی چین، قیمت طلا و قیمت نفت به ترتیب بیشترین تاثیر و پارامترهای نرخ بهره، نرخ تورم و ارزش دلار به ترتیب کمترین تاثیر را در بین پارامترهای ورودی بر قیمت سنگ آهن دارند.
در حال حاضر، وضعیت تولید سنگ آهن و فولاد در جهان با شتاب کمتری نسبت به ایران در حال رشد است. بر این اساس، در سال 2020 به دلیل تاثیرات ناشی از کووید 19 و تعطیلی پروژه های زیر ساختی، رشد تولید سنگ آهن و فولاد، در بسیاری از کشورها کاهش محسوس داشته و بعضا به تعطیلی معادن منجر شده است. با این وجود، یکی از دلایل رشد اقتصادی چین در حوزه زیرساختی، در سال 2020، سنگ آهن بوده است. بر اساس پیش بینی موسسه وود مکنزی، محرک های قیمتی در حوزه سنگ آهن، متعادل تر و عرضه سنگ آهن حمل شده از راه دریا و تقاضا از سال 2021 به یکدیگر نزدیک تر خواهد شد.
در همین زمینه، کل استخراج سنگ آهن ایران در سال 98، برابر با 94.808 میلیون تن بوده و پیشبینی می شود این میزان در سال 99 به 99.448 میلیون تن برسد. از آنجا که در چشم انداز 1404، میزان تولید فولاد باید به 55 میلیون تن برسد، سالانه 155.8 میلیون تن برای واحدهای کنسانتره سازی و 13.2 میلیون تن برای واحدهای دانه بندی و در مجموع 169 میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است.
بر اساس پیش بینی طرح جامع فولاد کشور، ذخایر کشف شده، تنها پاسخگوی نیاز واحدهای پایین دستی تا 10 سال بعد از چشم انداز 1404 است در حالی که صنعت آهن و فولاد، برای تداوم تولید 55 میلیون تن فولاد، در یک دوره 20 ساله بعد از سند چشم انداز، یعنی تا حدود سال 1425، به حداقل 1.5 میلیارد تن ذخیره قطعی جدید سنگ آهن نیاز دارد. از آنجا که سنگ آهن طی یک دهه، از بازار مبهم با قراردادهای سالانه به یک کالای مالی جهانی و یک محرک اقتصادی و زیربنایی تبدیل شده، از یک سو، افزایش تولید آن، به بالندگی و رشد صنایع فولادی کشور کمک می کند و از سوی دیگر، موجب توسعه صادرات و رونق اقتصادی می شود.