شبكة سيدات مصر | تحيا مصر

العودة  
اسم العضو
كلمة المرور
مركز تحميل الصور القرآن الكريم ابتسامات سيدات مصر التسجيل البحث مشاركات اليوم اجعل كافة الأقسام مقروءة

الثقافة العامة والكتب مقالات وكتب علميه ومعلومات عامة شاملة


موسوعه شامله عن الحديد بلصور

خصائص الحديد الخواص الميكانيكية يتم تقييم الخواص الميكانيكية للحديد وسبائكه باستخدام مجموعة متنوعة من الاختبارات، مثل و وكلاهما لقياس الحديد، و وغيرها؛ نتائج هذه الاختبارات على الحديد دقيقة للغاية، بما

إنشاء موضوع جديد إضافة رد
كاتب الموضوع miss_romantic مشاركات 4 المشاهدات 5046  مشاهدة صفحة طباعة الموضوع | أرسل هذا الموضوع إلى صديق | الاشتراك انشر الموضوع
 
أدوات الموضوع إبحث في الموضوع
قديم 20-04-2011, 12:00 AM   #1
miss_romantic
الصورة الرمزية miss_romantic
تاريخ التسجيل: 11 / 1 / 2011
العمر: 26
المشاركات: 16,784
المواضيع: 5351
معدل تقييم المستوى: 20
Rep Puan‎ : 53
K‎demi : miss_romantic سمعة تقييمها بادئ
المشرفة اللهلوبة العضو المميز وسام اليكسا 
مجموع الاوسمة: 3 (المزيد» ...)
معدل تقييم المستوى: 20
1 (92) موسوعه شامله عن الحديد بلصور

     
 

خصائص الحديد
الخواص الميكانيكية
يتم تقييم الخواص الميكانيكية للحديد وسبائكه باستخدام مجموعة متنوعة من الاختبارات، مثل اختبار برينل واختبار روكويل وكلاهما لقياس صلادة الحديد، واختبار قوة الشد وغيرها؛ نتائج هذه الاختبارات على الحديد دقيقة للغاية، بما يسمح باستخدام الحديد لمعايرة أو الربط بين نتائج الاختبارات المختلفة.[2][3] تعتمد نتائج تلك الاختبارات على درجة نقاء الحديد: فبللورات الحديد في صورته النقية أكثر ليونة من الألمونيوم، ومع إضافة بعض أجزاء من المليون من وزن سبيكة الحديد من عنصر الكربون، فإنها تضاعف من قوة الحديد.[4] تزداد صلادة الحديد بسرعة بزيادة محتوى الكربون في سبيكة الحديد حتى تصل نسبته إلى 0.2 ٪ من وزن السبيكة، وبعد ذلك يتزايد بمعدلات أقل ويصل إلى الذروة عندما يصل محتوى الكربون إلى 0.6 ٪ تقريبا من وزن السبيكة.[5] الحديد النقي المنتج صناعياً (حوالي 99.99 ٪) لديه صلادة تقدر بـ 20-30 HB.[6]
التآصل في الحديد
يمثل الحديد أفضل مثال لظاهرة التآصل في المعادن، فالحديد يتواجد في ثلاثة أطوار تآصلية وهي (α-Fe، γ-Fe، δ-Fe). يعد فهم ظاهرة التآصل في الحديد هو المفتاح لإنتاج سبائك صلب ذات خصائص محددة للأغراض المختلفة.
أولها تكوّناً عندما يتجمد الحديد من حالته السائلة عند 1538 درجة مئوية هو (δ-Fe)، يعد الفيريت (α-Fe) هو الطور الأكثر استقرارا للحديد في درجات الحرارة العادية.[7] أما 912 درجة مئوية وحتى 1400 درجة مئوية، يتحول الحديد تدريجياً من طور الفيريت إلى طور الأوستنيت (γ-Fe)، ويستخدم هذا الطور من الحديد في إنتاج الصلب الذي لا يصدأ، والذي يستخدم في صناعة أدوات المائدة والمستشفيات ومعدات الصناعات الغذائية.[8]
نظائر الحديد

نظائر الحديديوجد الحديد في الطبيعة في هيئة أربعة نظائر مستقرة، تكون موزعة كالآتي 5.845% 54Fe و 91.754% 56Fe و 2.119% 57Fe و 0.282% 58Fe. من المتوقع أن يخضع النظير 54Fe لعملية تحلل بيتا المزدوج(en)، لكن هذه العملية لم تلاحظ بالتجربة بالنسبة لهذه الجسيمات. وحده النظير 57Fe من بين النظائر المستقرة للحديد لديه لف مغزلي ومقداره (−1/2).
يعد نظير الحديد 56Fe أكثر نظائر الحديد وفرة وأكثرها ثباتاً. من غير الممكن إجراء عملية انشطار أو اندماج نووي لهذا النظير مع حدوث إصدار للطاقة. يتشكل هذا النظير من نظير النيكل 56Ni الذي يتشكل من نوى أخف من خلال عملية ألفا داخل المستعرات العظمى (اقرأ عملية احتراق السيليكون). يشكل النظير 56 للنيكل نهاية سلسلة تفاعل الاندماج النووي داخل النجوم العملاقة، لأن إضافة جسيم ألفا آخر سيشكل الزنك-60، والذي يتطلب تشكيله طاقة عالية جداً، لذلك فإن النيكل-56، والذي عمر النصف له 6 أيام، يوجد بكثرة في هذه النجوم. أثناء عملية اضمحلال المستعر الأعظم إلى بقايا، تحدث للنيكل-56 عمليتي إصدار بوزيتروني متلاحقتين، يتحول من خلالها أولاً إلى الكوبالت-56، ومن ثم إلى الحديد-56 المستقر، مما يفسر الوفرة الكبيرة للحديد في الكون مقارنة مع فلزات أخرى مقاربة في الكتلة الذرية. يوجد نظير الحديد-56 في قلب العملاق الأحمر وفي النيازك الحديدية وفي جوف الكرة الأرضية.
هنالك نظير مشع منقرض للحديد 60Fe له عمر نصف كبير يبلغ 2.6 مليون سنة.[9] إن أغلب الدراسات السابقة حول قياس نسبة نظائر الحديد كانت مركزة حول تحديد نسبة الاختلافات في النظير 60Fe، وذلك نتيجة للعمليات المرافقة لحدوث التخليق النووي وفي تشكل الخامات. ساعد التطور الكبير والمتسارع في تقنية مطيافية الكتلة على كشف وتحديد نسب النظائر المستقرة للحديد، وذلك نتيجة وجود العديد من الفروع العلمية المهتمة بهذا المجال، من بينها علوم الأرض وعلم الكواكب بالإضافة إلى التطبيقات الحيوية والصناعية.[10]
أظهرت الدراسات لبعض النيازك الحديدية أن العلاقة بين تركيز النيكل-60، والذي يمثل ناتج اضمحلال للحديد-60، ووفرة نظائر الحديد المستقرة يمكن أن تعطي دلالة على وجود الحديد-60 60Fe أثناء تشكل وتطور النظام الشمسي. من المحتمل أن تكون الطاقة المتحررة أثناء اضمحلال نظير الحديد-60، بالإضافة إلى الطاقة المتحررة عن نظير الألومنيوم المشع 26Al، قد ساهمت في حدوث إعادة انصهار وإعادة تشكيل وتمايز الكويكيبات قبل نشوئها من 4.6 بليون سنة.
تمتاز نوى نظائر الحديد بأن لها طاقة ارتباط عالية لكل نوية، ولا يفوقها بذلك إلا نظير النيكل 62Ni، والذي يتشكل في تفاعلات الاندماج النووي في النجوم. أما بالنسبة لتوزع عنصري الحديد والنيكل، فإن نسبة نظائر الحديد في الكرة الأرضية تفوق نظائر النيكل، ومن المتوقع أنها تفوقها أيضاً أثنائ تشكل العناصر في المستعرات العظمى.[11]
موسوعه شامله عن الحديد بلصور 150px-Eisen_1.jpg موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
قطعة من الحديد النقي

<H2> مركبات الحديد</H2>تكافؤ مركبات الحديد غالباً ما يكون +2 أو +3، ويطلق على مركبات الحديد ثنائية التكافؤ (حديدوز) مثل أكسيد الحديدوز (FeO)، وعلى مركبات الحديد ثلاثية التكافؤ (حديديك) مثل أكسيد الحديديك (Fe2O3). قد يصبح تكافؤ مركبات الحديد سداسي التكافؤ كحالة رابع حديدات البوتاسيوم (K2FeO4). كما أن مركبات الحديد التي تشارك في تفاعلات الأكسدة البيوكيميائية، رباعية التكافؤ.[12][13] كما تتواجد مركبات عضوية معدنية للحديد ذات تكافؤ أحادي موجب أو أحادي سالب أو ثنائي سالب. بل ويتواجد الحديد أحياناً في حالته العنصرية داخل جسم الإنسان.
كما يتواجد مركبات للحديد يكون فيها الحديد ذا تكافؤ ثنائي وثلاثي في الوقت ذاته كأكسيد الحديد الأسود (الماغنتيت) ومركب أزرق بروسيا (Fe4(Fe[CN]6)3)،[13] والذي يستخدم بعض أنواع أوراق الطباعة التي تستخدم في بعض الرسومات الهندسية.[14]
تعد كبريتات الحديدوز المائية (FeSO4•7H2O) وكلوريد الحديديك (FeCl3) من أكثر مركبات الحديد إنتاجاً صناعياً. وتعتبر كبريتات الحديدوز المائية من أكثر المصادر المتاحة للحصول على أكسيد الحديدوز (FeO)، لكنه أكثر عرضة للتأكسد في الهواء من ملح موهر ((NH4)2Fe(SO4)2•6H2O)، وبصفة عامة تميل مركبات الحديد ثنائية التكافؤ للتأكسد في الهواء لتصبح مركبات حديد ثلاثية التكافؤ.[13]
موسوعه شامله عن الحديد بلصور 200px-Iron(III)_chlo موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
مسحوق كناري اللون من كلوريد الحديديك المائي

<H3>أكاسيده وكبريتيداته


يتفاعل الحديد مع الأكسجين في الهواء مكوناً أكاسيد الحديد وأشهرها: أكسيد الحديد الأسود (Fe3O4) وأكسيد الحديديك (Fe2O3) وأكسيد الحديدوز (FeO)، وإن كان غير مستقر في درجات الحرارة العادية. هذه الأكاسيد هي الخامات الأساسية لإنتاج الحديد. أما أشهر كبريتيدات الحديد فهو البيريت (FeS2) والذي يعرف بـ الذهب الكاذب.[13]
[عدل] هاليداته

عرفت هاليدات الحديد الثنائية والثلاثية منذ القدم باستثناء يوديد الحديديك، وهي تنشأ عن طريق تفاعل معدن الحديد مع حامض هالوجيني لكي ينتج عن ذلك التفاعل أحد الأملاح المائية.[13]
Fe + 2 HX → FeX2 + H2
يتفاعل الحديد مع الفلور الكلور البروم وينتج عن ذلك هاليدات الحديديك، وأشهرها كلوريد
الحديديك
2 Fe + 3 X2 → 2 FeX3 (X = F, Cl, Br)
سيانيداته
موسوعه شامله عن الحديد بلصور 220px-Prussian_blue. موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
مسحوق أزرق بروسيا


يدخل الحديد في العديد من مركبات السيانيد. من أشهر مركبات السيانيد التي يدخل فيها الحديد مسحوق أزرق بروسيا (Fe4(Fe[CN]6)3)، وفيروسيانيد البوتاسيوم وفيريك-سيانيد البوتاسيوم.
كما يستخدم مسحوق أزرق بروسيا كترياق من سموم الثاليوم السيزيوم المشعة[15][16]، كما يستخدم كصبغة زرقاء لإزالة إصفرار الماء نتيجة وجود رواسب من أملاح الحديد.[17]الحديد عبر التاريخ
موسوعه شامله عن الحديد بلصور 150px-Widmanstatten_ موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
حديد نيزكي


يرجع استخدام الإنسان للحديد إلى ما قبل التاريخ. كما يرجع تاريخ أقدم المنتجات الحديدية، للألفية الخمسة قبل الميلاد في إيران والألفية الثانية قبل الميلاد في الصين، وكانت مصنوعة من النيازك.[18] ومن غير المعروف متى أو أين بدأ صهر الحديد من خاماته، ولكن هناك دلائل تشير إلى إنتاجه عن طريق صهر خاماته قرب نهاية الألفية الثانية قبل الميلاد في الهند وجنوب الصحراء الكبرى في إفريقيا.[19]
كما يرجع تاريخ أقدم الأدوات المصنوعة من الهيماتيت إلى حوالي عام 35,000 ق.م.[20] واستخدم السومريون والمصريون الحديد النيزكي لأغراض الزينة وكرؤوس للحراب،[21] وفي الطقوس الاحتفالية، وكان أثمن من الذهب. كما تشير الاكتشافات إلى أن الحثيين أنتجوا الحديد منذ حوالي عام 2,000 ق.م،[22] كما قايضوا الحديد مقابل الفضة مع الآشوريين في القرن الرابع عشر قبل الميلاد.[18]
إختلف انتقال بلدان العالم القديم للعصر الحديدي، فبلاد ما بين النهرين عام 900 ق.م كانت قد انتقلت كلياً للعصر الحديدي. وعلى الرغم من أن مصر كانت قد بدأت تنتج الحديد منذ وقت مبكر، إلا أن العصر البرونزي ظل مسيطراً عليها حتى الغزو الآشوري لها في عام 663 ق.م. وبدأ العصر الحديدي في وسط أوروبا حوالي عام 500 ق.م، وفي الهند والصين في وقت ما بين 1200 ق.م و 500 ق.م.[23] وحوالي عام 500 ق.م، أصبحت النوبة منتج ومصدر رئيسي للحديد.[24]
اكتشف الحيثيون[25] أنتاج الحديد قديماً في أفران تستخدم فيها منفاخ لضخ الهواء من خلال كومة من الحديد الخام والمدفون في الفحم. يختزل أول أكسيد الكربون الناتج من حرق الفحم خامة الحديد لينتج الحديد. لم تكن الحرارة الناتجة كافية لصهر الحديد، لذا فإن الجزء السفلي من المعدن الناتج يكون على شكل كتلة إسفنجية، تعج بالمسام الممتلئة بالرماد والخبث. يعاد تسخين الحديد الناتج لتليينه وصهر الخبث، ومن ثم يُطرق مراراً وتكراراً لإزالة الخبث المنصهر. ناتج هذه العملية الطويلة والشاقة هو الحديد المطاوع، وهو سبيكة مرنة ولكن ضعيفة نوعاً ما.
ومع الوقت، اكتشف الحدادون في الشرق الأوسط، أن الحديد المطاوع يمكن أن يتحول إلى منتج أقوى بكثير عن طريق تسخينه في وعاء يحتوي على الفحم النباتي لبعض الوقت، ومن ثم غمره في الماء أو الزيت حتى يخمد. نتج عن هذه الطريقة تكون طبقة خارجية للقطعة من الصلب، وهي سبيكة من الحديد وكربيد الحديد، والتي كانت أكثر صلادة وأقل هشاشة من البرونز وبدأت تحل محله. وقبل عام 200 ق.م، استطاع الهنود إنتاج صلب عالي الجودة في جنوب الهند بصهر الحديد الخام والفحم والزجاج في بواتق حتى ينصهر الحديد ويذيب الكربون.[26] انتقلت تلك الفكرة من الهند إلى الصين بحلول القرن الخامس الميلادي.[27]
في القرن الحادي عشر، صنع الصينيون الصلب بطريقة تشبه إلى حد ما طريقة بسمر، عن طريق إزالة الكربون جزئياً بطرق الحديد بصورة متكررة مع نفخ الهواء البارد.[28] مما استدعى إزالة مساحات كبيرة من الغابات لتفي بحاجة صناعة الحديد من الفحم.[29]
تقدمت صناعة الحديد أكثر وأكثر باختراعات المسلمين، خلال العصر الذهبي للإسلام. شمل ذلك إقامة مصانع لإنتاج المعادن. وبحلول القرن الحادي عشر، انتشرت تلك المصانع في كل الولايات الإسلامية من الأندلس وشمال أفريقيا غرباً إلى آسيا الوسطى شرقاً.[30] كما أن هناك دلائل تشير إلى استخدام ما يشبه الفرن العالي في عصر الدولة الأيوبية المماليك.[31]
اخترع المسلمون أحد أشهر أنواع الصلب في العصور الوسطى وهو الصلب الدمشقي، واستخدموه في صناعة السيوف، في الفترة من عام 900 إلى عام 1750. أنتج هذا الصلب باستخدام بواتق بطريقة تشبه الطريقة الهندية، ولكنه يحتوي على الكربيدات مما يجعل السيوف أكثر كفاءة في القطع.[32]
الحديد في القرآن
وردت كلمة حديد في عدة مواضع في القرآن الكريم، وهناك سورة في القرآن هي سورة الحديد ورد فيها نزول الحديد من السماء، قال تعالى: ﴿لَقَدْ أَرْسَلْنَا رُسُلَنَا بِالْبَيِّنَاتِ وَأَنْزَلْنَا مَعَهُمُ الْكِتَابَ وَالْمِيزَانَ لِيَقُومَ النَّاسُ بِالْقِسْطِ وَأَنْزَلْنَا الْحَدِيدَ فِيهِ بَأْسٌ شَدِيدٌ وَمَنَافِعُ لِلنَّاسِ وَلِيَعْلَمَ اللَّهُ مَنْ يَنْصُرُهُ وَرُسُلَهُ بِالْغَيْبِ إِنَّ اللَّهَ قَوِيٌّ عَزِيزٌ ﴾«‌57‏:25»
يؤمن بعض المسلمين، بموجب هذه الآية أن الحديد نزل من السماء، ويربطون ذلك بما ورد في النظريات العلمية الحديثة بأن الحديد لم يكن موجوداً على الأرض إطلاقا قبل ملايين السنين، بل وصل الأرض عبر النيازك وذلك خلال فترات تكوين الأرض.[33]
الحديد في الأحياء
موسوعه شامله عن الحديد بلصور 150px-Heme_b.svg.png موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
مركب الهيم أساس خضاب الدم.


يدخل الحديد كعنصر حيوي أساسي في تركيب العديد من المركبات العضوية والإنزيمات في الكائنات الحية جميعها، من أبسطها من الناحية التطورية (العتائق) وحتى البشر ويدخل في مجموعة المركبات العضوية الفلزية التي لها أدوار حيوية ضرورية. بعض مركباته العضوية الفلزية:
  • خضاب الدم الذي يتكون من سلسلة الهيم، والذي بدوره يحوي على حلقة عضوية في مركزها ذرة الحديد (موسوعه شامله عن الحديد بلصور 30px-Index_pointing_ الصورة).
  • ميوغلوبين (en) والذي يشبه في تركيبه تركيب الهيم، ولكنه يدخل في تركيب الألياف العضلية.
  • سيتوكروم أو خضاب الخلية، وهو يحوي الهيم ويدخل في التنفس الخلوي وفي عمليات الأكسدة العضوية.
  • نتروجيناز (enإنزيم تستعمله بعض الكائنات في تثبيت النتروجين.
  • القبط والتخزينيجري تنظيم دقيق للحديد داخل الخلايا، حيث لا يوجد حديد حر فيها. من أهم عناصر تنظيم الحديد البروتين ترانسفيرين (en) الذي يربط الحديد الذي يتم امتصاصه في الإثني عشري ويحمله إلى الخلايا.[34] عند الحيوانات والنباتات والفطريات الحديد عادةً هو الأيون المضمّن في مركّب الهيم، والهيم مكوّنة أساسية لبروتينات السيتوكروم التي تتواسط في تفاعلات الأكسدة والاختزال، وكذلك للبروتينات الناقلة للأكسجين مثل الهيموغلوبين والميوغلوبين (en) والليغيموغلوبين (en). يساهم الحديد اللاعضوي أيضاً في تفاعلات الأكسدة والاختزال في عناقيد الحديد والكبريت (en) في الكثير من الأنزيمات، مثل النتروجيناز (en) والهيدروجيناز (en). تشمل الأمثلة على البروتينات غير المعتمدة على الهيم مختزلة الريبونوكليوتيد (en) (تحول الريبوز إلى ديوكسي ريبوز (en)) وفسفتاز حمضية (en).
    يخضع توزع الحديد في الثدييات إلى تنظيم صارم، ويعود ذلك جزئياً إلى سميته المحتملة[35].
    يمكن أن يشكل الحصول على الحديد مشكلةً بالنسبة للكائنات الهوائية (en) لأن الحديد ثلاثي التكافؤ ذوبانيته قليلة في الوسط المعتدل؛ وقد تطور لدى بعض البكتيريا والفطريات والنباتات عوامل احتجاز الحديد ذات ألفة عالية تسمى حاملات الحديد (en)[36][37] [38].
  • مصادر الحديد
    موسوعه شامله عن الحديد بلصور 25px-Crystal_Clear_a مقال تفصيلي :عوز الحديد (طب)
    الحديد موجود في مواد كثيرة. تشمل أغنى الموارد القوتية بالحديد اللحوم الحمراء والبقول كالعدس والحمص والفول، ولحوم الدواجن والسمك، والخضار. ويكون امتصاص حديد اللحوم (حديد الهيم) أسهل مقارنةً مع الحديد من النباتات[39].
    تشير دراسات عديدة أن الهيم أو الهيموغلوبين من اللحوم الحمراء قد يزيد اختطار سرطان القولون[40][41]، إلا أن هذا الأمر موضع لبعض الخلاف[42]، وتوحي بضعة دراسات أن البيّنات الموجودة غير كافية لإثبات هذا الادعاء[43].
    وفي النباتات يؤدي عوز الحديد (en) إلى اصفرار الأوراق لأن الحديد ضروري في عملية اصطناع الكلوروفيل، فهو يدخل في تركيب إنزيم يساهم في تركيب حمض أمينوليفولينيك، وهذا الحمض هو طليعة الكلوروفيل والهيم[44].
  • الحديد في الطبيعة
    موسوعه شامله عن الحديد بلصور 25px-Crystal_Clear_a مقال تفصيلي :خام حديد
    موسوعه شامله عن الحديد بلصور 150px-Mineral_Olixis موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
    الهيماتيت


    موسوعه شامله عن الحديد بلصور 150px-Magnetit.jpg موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
    الماغنتيت


    الحديد هو السادس من حيث وفرة من العناصر الكيميائية في الكون، وهو يتكون خلال الخطوة الأخيرة من عملية احتراق السيليكون في النجوم العملاقة. ونادراً ما يتواجد الحديد في حالته كعنصر (Fe) على سطح الأرض لأنه يميل إلى التأكسد، ولكن أكاسيده منتشرة وتمثل خاماته الأولية. بالرغم من أنه يمثل نحو 5 ٪ من القشرة الأرضية، إلا أنه يعتقد أن سبيكة من الحديد والنيكل في باطن الأرض تمثل 35 ٪ من كتلة الأرض ككل. لذا، فالحديد هو العنصر الأكثر وفرة على سطح الأرض، لكنه العنصر الرابع الأكثر وفرة في القشرة الأرضية.[45][46]
    معظم الحديد في القشرة الأرضية متحد مع الأكسجين مكوناً أكاسيد الحديد والتي تمثل خامات الحديد في الطبيعة كالهيماتيت الماغنتيت. يتواجد الحديد بوفرة في بعض التكوينات الحجرية. هذه التكوينات الجيولوجية هي نوع من الصخور التي تتكون من طبقات رقيقة من أكاسيد الحديد، إما من الماغنيتيت (Fe3O4) أو الهيماتيت (Fe2O3)، بالتناوب مع طبقات فقيرة بالحديد من الحجارة والطمي. تشكلت هذه التكوينات منذ 3700 إلى 1800 مليون عام.[47][48] كما أن هناك صور أخرى لخامات الحديد مثل الليمونيت البيريت والإلمينيت والسيدريت.
    نحو 1 من كل 20 حجر نيزكي تتكون من معادن غنية بالحديد والنيكل كالتاينيت (35–80% حديد)، والكاماسيت (90-95 % حديد). وبالرغم من ندرتها، إلا أن نيازك الحديد هي المصدر الرئيس للحديد على سطح الأرض.[49]
    وقد ثبت باستخدام مطياف موس باوير(en)، أن اللون الأحمر لسطح المريخ هو طبقة غنية بأكاسيد الحديد.[50]
    • إنتاج الحديدموسوعه شامله عن الحديد بلصور 220px-Alto_horno_ant موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png
      الفرن العالي


      إنتاج الحديد أو الصلب هو عملية تتضمن مرحلتين أساسيتين، ما لم يكن المنتج المطلوب هو الحديد الزهر. المرحلة الأولى هي إنتاج الحديد الخام في الفرن العالي، أو بالاختزال المباشر، والمرحلة الثانية هي جعل إنتاج الحديد المطاوع أو الصلب من الحديد الغفل من خلال عمليات أخرى.
      في بعض الأحيان مثل لإنتاج المغناطيس الكهربي، ويتم إنتاج الحديد النقي بواسطة التحليل الكهربائي للزاج الأخضر.[17]
      طريقة الفرن اللافح

      طريقة الفرن اللافح

      موسوعه شامله عن الحديد بلصور 25px-Crystal_Clear_a مقال تفصيلي :فرن لافح


      صناعياً، ينتج الحديد في الفرن اللافح عن طريق اختزال خامات الحديد وخاصة الهيماتيت (Fe2O3) والماغنتيت (Fe3O4) بالكربون عند 2000 درجة مئوية.

      في الفرن اللافح، تلقى خامات الحديد، والكربون في هيئة فحم كوك، والحجر الجيري (الذي يعمل كـمخبث ويستخدم لإزالة شوائب ثاني أكسيد السيليكون التي قد تتسبب في انسداد الفرن) من أعلى الفرن، وفي ذاته يتم الدفع بـ 4 أطنان هواء ساخن لكل طن من خامات الحديد من أسفل الفرن.[51] يدخل تيار من الهواء الساخن عبر أنابيب النفخ الواقعة أسفله حيث يتفاعل الأكسجين مع الكوك مكونا أول أكسيد الكربون

      2 C + O2 → 2 CO


      يختزل أول أكسيد الكربون الهيماتيت لينتج حديد منصهر وثاني أكسيد الكربون:

      Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2


      ويختزل بعض الهيماتيت مباشرة بالكوك قرب قاعدة الفرن اللافح مستغلاً الحرارة العالية لهذه المنطقة

      2 Fe2O3 + 3 C → 2 Fe + 3 CO2


      يعمل المخبث (الحجر الجيري الدولوميت) على إزالة الشوائب المتمثلة في الرمل والسيليكات الأخرى. تتسبب حرارة الفرن في تحلل الحجر الجيري إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون.

      CaCO3 → CaO + CO2


      ثم يتحد أكسيد الكالسيوم مع الرمل ليكون الخبث.

      CaO + SiO2 → CaSiO3


      يطفوا الخبث على سطح الحديد المنصهر، نظراً لأن كثافته أقل من كثافة الحديد. يزال بعد ذلك كل من الحديد والخبث من فتحات جانبية في الفرن. يسمى الحديد الناتج بالحديد الغفل والذي يستخدم كخام للحديد في مراحل تصنيع الحديد التالية، بينما يستخدم الخبث في رصف الطرق أو كمادة مخصبة لبعض التربات الفقيرة بالمعادن وفي صناعة الاسمنت.[51] ينتج عن الفرن اللافح غازات كثيفة بمعدل 4000 م3/طن.

      طبقاً لإحدى الإحصائيات البريطانية، فإن الصين هي أكبر منتج لخامات الحديد (نحو ربع الإنتاج العالمي) تليها البرازيل واستراليا والهند.

      إنتاج الحديد بالاختزال المباشر

      بسبب المخاوف البيئية، أصبح هناك إتجاهاً للحد من استخدام فحم الكوك. ظهرت أساليب بديلة لمعالجة الحديد، أحدها هو اختزال الحديد مباشر باستخدام الغاز الطبيعي.[51] تختزل خامة الحديد إلى مادة تشبه المسحوق تسمى الحديد الاسفنجي، التي تستخدم في صناعة الصلب. تتكون العملية من تفاعلين رئيسيين:
      • أولاً: أكسدة الغاز الطبيعي بمساعدة عامل محفز وحرارة.
      2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2

      • ثانياً: هذه الغازات تدفع إلى فرن مشحون بخامة الحديد، عند درجة حرارة بين 800-900 درجة مئوية، لينتج الحديد الإسفنجي.
      Fe2O3 + CO + 2 H2 → 2 Fe + CO2 + 2 H2O


      تزال السيليكا بإضافة مخبث كالحجر الجيري في خطوة تالية.

      ومع نهاية ثمانينات القرن العشرين، وصل إنتاج حديد الاختزال المباشر إلى حوالي 50 مليون طن/سنة. تمتاز هذه الطريقة في إنتاج الحديد بأنها:
      1. لا تحتاج إلى فحم الكوك غالي الثمن والغير متوافر.
      2. تكلفة إنشائها أقل بكثير من تكلفة إنشاء الفرن اللافح.
      3. تقنيته بسيطة ويسهل استخدامها.
      4. الحديد الناتج من هذه العملية خال من الكربون بينما الحديد الغفل الناتج عن الفرن اللافح يحتوي تقريبا على 4 % كربون.
    • طرق أخرىمن المعروف أن الحديد الغفل حديد غير نقي، حيث أنه يحتوي على 4-5 ٪ كربون مع كميات صغيرة من الشوائب الأخرى مثل الكبريت الماغنيسيوم الفوسفور المنغنيز، غير أنه هش لزيادة نسبة الكربون به. يصب هذا النوع من الحديد، والمعروف أيضا باسم الحديد الزهر، في المسابك لإنتاج الأنابيب والواقيات من المواد المشعة والقضبان وغيرها من المسبوكات الأخرى.
      كما يمكن إنتاج الصلب أو الحديد المطاوع من الحديد الغفل. استخدمت لذلك عدة طرق منها أفران التسويط ومحولات بسمر وأفران المجمرة المكشوفة وفرن القوس الكهربي. تهدف هذه الطرق لأكسدة بعض أو كل الكربون وغيره من الشوائب، ومن ناحية أخرى، إضافة المعادن الأخرى لإنتاج سبائك الصلب.
      وهناك طرق بديلة لإنتاج الحديد، وبعض هذه العمليات تنتج الصلب مباشرة في خطوة واحدة بدلاً من إنتاج الحديد ثم تنقيته لإنتاج الصلب. أهم هذه الطرق ما يعرف باسم الصهر، والاختلاف الأساسي بين الاختزال المباشر والصهر، أن الناتج في الحالة الثانية يكون سائلا، بينما في الأولى ينتج الحديد في صورة جامدة وتتم هذه العملية في فرن الصهر أو قد يكون الصهر والاختزال باستخدام البلازما.
      فرن قوس البلازما يشبه إلى حد بعيد فرن القوس الكهربي، ولكن بدلا من أقطاب الجرافيت، يتم تثبيت شعلات البلازما. هذه الشعلات تبرد بالماء من خلال غلاف معدني يغلفها. يمر من خلال الغلاف أنابيب لتغذية الغاز المتأين (سواء النيتروجين أو الأرجون)، وقطب إسطواني قابل للذوبان من الجرافيت.
      يتم الصهر على مرحلتين باستخدام البلازما الأولى: اختزال خام الحديد جزئيا بنسبة 50 % إلى 60 %، قبل أن يتم خلطها مع الفحم والحجر الجيري وفي الثانية: الاختزال النهائي والصهر وهو يشبه إلى حد كبير الاختزال في الفرن العالي والفارق الأساسي هو وجود البلازما.
    • المعالجات الحرارية للمنتجات الحديدية
      تتوقف صلادة الصلب على محتوى الكربون فيها، فكلما ارتفعت نسبة الكربون، كلما ازدادت صلادته وقلت قابلية للتشكيل. رغم ذلك، هناك عدة طرق للتحكم في صلادة الصلب، منها:
      • التخمير: يتم بتسخين الصلب إلى 700-800 درجة مئوية لعدة ساعات، ومن ثم التبريد ببطء في الفرن. تؤدي هذه العملية إلى تقليل صلادة الصلب وجعله أكثر ليونة وعملي أكثر.
      • تشغيل الصلب على البارد: تتم هذه العملية بطرق الصلب وتشكيله في درجة حرارة منخفضة (أقل من 150 درجة مئوية). من أشكالها، الطرق على البارد والدرفلة على البارد والسحب على البارد.
      • التقسية: تتم بتسخين الصلب إلى الإحمرار ثم تبريده في الماء، فيصبح الصلب أكثر صلادة وأكثر هشاشة. ولمعالجة ذلك يعاد تسخين الصلب، ولكن لدرجة حرارة أقل ثم تركه ليبرد ببطء، وبذلك تقل هشاشة الصلب.[51]
      • التقسية السطحية: أحياناً يكون من المطلوب إنتاج صلب به خواص المتانة الصلادة، وعندئذ يسخن الصلب إلى حوالي 900 درجة مئوية في وسط من الفحم أو النيتروجين. ينتشر الكربون أو النيتروجين في سطح الصلب، مما يزيد من صلادة السطح. يبرد السطح بسرعة، بينما يبرد قلب الصلب ببطء، مما يجعل من السطح صلد والقلب مرن وذو متانة
      • منتجات الحديد الرئيسيةنظراً لانخفاض تكلفة إنتاجه وقوته، أصبح استخدامه لا غنى عنه في التطبيقات الهندسية مثل أجسام الماكينات والسيارات وهياكل السفن والهياكل المعدنية للأبنية العملاقة. لا يستخدم الحديد الخالص نظراً لأنه لين جداً، لذا فهو غالباً ما تستخدم أشهر سبائكه وهي سبائك صلب.
        يصنف الحديد تجارياً على أساس درجة نقائه ووفرة العناصر السبائكية به. يحتوي الحديد الغفل على 3.5-4.5 % كربون،[52] ويحتوي على كميات مختلفة من الشوائب، مثل الكبريت والسيليكون والفوسفور. الحديد الغفل ليس منتجاً نهائياً قابلاً للبيع، وإنما هو خطوة وسيطة في إنتاج الحديد الزهر والصلب من خامات الحديد. الحديد الزهر يحتوي على 2-4 ٪ كربون و 1-6 ٪ سيليكون وكميات صغيرة من المنغنيز. تؤثر الشوائب الموجودة في الحديد الغفل مثل الكبريت والفسفور سلباً على خصائص المنتج النهائي، لذا يتم تخفيضها إلى مستوى مقبول. لكلا العنصرين درجات انصهار بين 1150-1200 درجة مئوية، وهي أقل من أي من العنصرين الرئيسيين في سبائك الحديد (الحديد والكربون)، لذا فإنهما ينصهرا أولاً، ويسهل إزالة أغلبهما. تتأثر الخصائص الميكانيكية للسبائك الحديدية كثيراً، بالهيئة التي يتخذها الكربون في السبيكة.
        يأخذ الكربون في "الحديد الزهر الأبيض" شكل سمنتيت أو كربيد الحديد (Fe3C). يتسبب هذا المركب الهش من الكربيدات في جعل الحديد الزهر الأبيض غير مقاوم للصدمات. أما في الحديد الزهر الرمادي فيتواجد الكربون حراً في شكل رقائق دقيقة من الجرافيت، مما يجعله أيضا هشاً لتركز الإجهادات عند الأطراف المدببة لرقائق الجرافيت. هناك نوع آخر من الحديد الزهر هو الحديد الزهر المرن، وهو أحد أشكال الحديد الزهر الرمادي المعالجة بإضافة كميات ضئيلة من الماغنيسيوم، لتحويل شكل الجرافيت من الشكل الرقائقي إلى أشباه كرات أو عقيدات، والتي تزيد من متانة وقوة للمادة.
        يحتوي الحديد المطاوع على أقل من 0.25 % كربون،[52] وهو متين ومرن، ولكنه أقل قابلية للانصهار من الحديد الغفل. يتميز الحديد المطاوع باحتوائه على بقايا خبث داخل المعدن، كما أنه أكثر مقاومة للصدأ من الصلب. قل استخدامه الآن وأصبح يستبدل بالصلب منخفض الكربون. بالرغم من أن الصلب منخفض الكربون أكثر عرضة للتآكل من الحديد المطاوع، إلا أن رخص ثمنه جعله أكثر استخداماً.
        الصلب الكربوني هو الصلب الذي يحتوي على 2 % كربون أو أقل[53] مع كميات قليلة من المنغنيز والكبريت والفوسفور والسيليكون. بينما الصلب السبائكي فيحتوي على نسب متفاوتة من الكربون، فضلا عن المعادن الأخرى، مثل الكروم والفاناديوم والموليبدنوم والنيكل والتنجستن وغيرها. يرفع محتوى العناصر السبائكية في هذا النوع من الصلب من ثمنه، لذا لا يستخدم إلا في أغراض خاصة. أشهر سبائك هذا النوع هي سبائك الصلب الذي لا يصدأ. أدخل علماء المعادن الحديدية الآن بعض التحسينات على الصلب السبائكي، فأنتجوا منه نوعاً جديداً يمتاز بالقوة رغم احتوائه على محتوى قليل من العناصر السبائكية، مما يزيد من متانة الصلب الناتج وبتكلفة أقل.
        كما يستخدم الحديد أحياناً كمادة واقية من الإشعاعات المؤينة، لأنه أخف وأقوى بكثير ميكانيكيا من أشهر مادة في هذا المجال وهي عنصر الرصاص.
        من أبرز استخدامات الحديد ما يلي:
        • استخدامات الحديد الزهر : يستخدم في صناعة الأدوات التي لا تتعرض للصدمات مثل : أنابيب المياه وأنابيب الغاز.
        • استخدامات الحديد المطاوع : ويستخدم في صنع المغناطيسيات الكهربائية المؤقتة المستخدمة في الأجهزة الكهربائية، كما يستخدم في قضبان التسليح المستخدمة في البناء.
        • استخدامات الصلب : يستخدم في صناعة السفن وقضبان سكك الحديد والجسور والسيارات.
        يعيب سبائك الحديد والصلب تعرضها بشدة للصدأ، إذا لم تكن محمية بشكل أو بآخر. الطلاء والجلفنة والتخميل والغطاء البلاستيكي هي طرق تستخدم جميعها لحماية الحديد من الصدأ من خلال إبعاد الماء والأكسجين عن سطح المعدن، كما أن هناك طريقة أخرى تستخدم غالباً في حماية أجسام السفن الخارجية وحماية أنابيب نقل النفط وسخانات المياة، وهي باستخدام طريقة القطب المضحى به والذي يضحى به ليتآكل بدلاً من الجسم الأساسي.
      • استخدامات مركبات الحديد
        مركبات الحديد منتشرة في الصناعة، وتستخدم في العديد من الاستخدامات المتخصصة. تستخدم مركبات الحديد عادة كعامل محفز في عملية هابر-بوش لإنتاج الأمونيا وعملية فيشر-تروبش لتحويل أول أكسيد الكربون إلى هيدروكربونات لإنتاج الوقود ومواد التشحيم.[54]
        يستخدم كلوريد الحديد الثلاثي في تنقية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي، وفي صبغ القماش وكعامل لتلوين الطلاء، كما يضاف لأعلاف الحيوانات، ويستخدم أيضاً لتنظيف النحاس في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة.[55] كما يتحلل في الكحول ليستخدم كصبغة.[17] أما الهاليدات فيتوقف استخدامها على بعض الاستخدامات المختبرية المحدودة.
        يستخدم كبريتات الحديد الثنائي لاختزال أملاح الكرومات في صناعة الاسمنت، كما يستخدم لعلاج افتقار الدم لعنصر الحديد. أما كبريتات الحديد الثلاثي فيستخدم في ترسيب الجسيمات الدقيقة في مياة الصهاريج. بينما يستخدم كلوريد الحديد الثنائي كعامل مختزل في بعض الصناعات العضوية.
      • الاعباء البيئية لصناعة الحديد
        تلوث البيئة المحيطة بالمنطقة الصناعية نتيجة:
        • انبعاث غازات سامة من الافران إلى الجو الخارجي التي تؤدي إلى:
          • آثار ضارة على صحة العاملين.
          • التأثير القاتل على المحاصيل الزراعية.
        • ارتفاع درجة حرارة الجو.
        • تلوث مياه المجاري نتيجة المياه المنصرفة من المصانع.
        • تصاعد الأتربة من قمة الفرن عند صب الحديد
      • الحد من التلوثموسوعه شامله عن الحديد بلصور 220px-LightningVolt_ موسوعه شامله عن الحديد بلصور magnify-clip.png


        • الاستفادة من الغازات الضارة المتصاعدة من قمم الافران بعملية استرجاع لها واعادة شحنها مرة ثانية.
        • معالجة مياه وحدات التصنيع حيث يمكن اعادة استعمالها أو صرفها.
        • تجميع الاتربة المتصاعدة.
        • إمكانية استرجاع المواد الجامدة ذات النفع وإعادة استخدامها في التصنيع..
        • الاستفادة من غاز ثاني أكسيد الكبريت في تصنيع حمض الكبريتيك، أو إنتاج عنصر الكبريت.
        • كثيرا ما تنطلق الغازات عند درجات حرارة عالية أي أنها تحمل طاقة مخزونة فيها، ومن المحبذ استرجاع الطاقة بدلا من فقدها.
        • تجميع أول أكسيد الكربون واستخدامه وقودا في المواقد.
</H3>
الموضوع الأصلي: موسوعه شامله عن الحديد بلصور || الكاتب: miss_romantic || المصدر: سيدات مصر



l,s,ui ahlgi uk hgp]d] fgw,v

التوقيعلا يوجد توقيع لهذا العضو
miss_romantic غير متواجد حالياً   رد مع اقتباس
قديم 20-04-2011, 12:01 AM   #2
زهرة العين
Avatar Yok
تاريخ التسجيل: 22 / 5 / 2008
العمر: 26
المشاركات: 39,486
المواضيع: 19
معدل تقييم المستوى: 46
Rep Puan‎ : 53
K‎demi : زهرة العين سمعة تقييمها بادئ
معدل تقييم المستوى: 46
افتراضي

     
 
أهلا وسهلا بك يا miss_romantic منورانا في المنتدي موضوعك نال أعجابنا وشكرا لك على الطرح
التوقيعلا يوجد توقيع لهذا العضو
زهرة العين غير متواجد حالياً   رد مع اقتباس
قديم 20-04-2011, 04:34 PM   #3
*ام مشمش*
الصورة الرمزية *ام مشمش*
تاريخ التسجيل: 10 / 5 / 2010
المشاركات: 38,637
المواضيع: 14480
معدل تقييم المستوى: 43
Rep Puan‎ : 50
K‎demi : *ام مشمش* سمعة تقييمها بادئ
الشكر والتقدير وسام الحضور الدائم وسام النشاط التمييز 
مجموع الاوسمة: 4 (المزيد» ...)
معدل تقييم المستوى: 43
افتراضي رد: موسوعه شامله عن الحديد بلصور

     
 
شكرا يا قمر دائما مميزة
التوقيعلا يوجد توقيع لهذا العضو
*ام مشمش* غير متواجد حالياً   رد مع اقتباس
قديم 20-04-2011, 06:27 PM   #4
اووشا
الصورة الرمزية اووشا
تاريخ التسجيل: 3 / 5 / 2010
العمر: 24
المشاركات: 71,381
المواضيع: 10627
معدل تقييم المستوى: 78
Rep Puan‎ : 270
K‎demi : اووشا سمعة طيبهاووشا سمعة طيبهاووشا سمعة طيبه
التميز في الاسلامي وسام الادارة الحكمة والأخلاق وسام الحضور الدائم 
مجموع الاوسمة: 6 (المزيد» ...)
معدل تقييم المستوى: 78
افتراضي رد: موسوعه شامله عن الحديد بلصور

     
 
نقره لعرض الصورة في صفحة مستقلة
التوقيعلا يوجد توقيع لهذا العضو
اووشا غير متواجد حالياً   رد مع اقتباس
قديم 21-04-2011, 04:57 PM   #5
miss_romantic
الصورة الرمزية miss_romantic
تاريخ التسجيل: 11 / 1 / 2011
العمر: 26
المشاركات: 16,784
المواضيع: 5351
معدل تقييم المستوى: 20
Rep Puan‎ : 53
K‎demi : miss_romantic سمعة تقييمها بادئ
المشرفة اللهلوبة العضو المميز وسام اليكسا 
مجموع الاوسمة: 3 (المزيد» ...)
معدل تقييم المستوى: 20
افتراضي رد: موسوعه شامله عن الحديد بلصور

     
 
تسلمو يا قمرات نورتونى
التوقيعلا يوجد توقيع لهذا العضو
miss_romantic غير متواجد حالياً   رد مع اقتباس
إنشاء موضوع جديد إضافة رد
كاتب الموضوع miss_romantic مشاركات 4 المشاهدات 5046  مشاهدة صفحة طباعة الموضوع | أرسل هذا الموضوع إلى صديق | الاشتراك انشر الموضوع

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
موسوعه, الحديد, بلصور, شامله

مواضيع ذات صله الثقافة العامة والكتب


أدوات الموضوع إبحث في الموضوع
إبحث في الموضوع:

البحث المتقدم

الانتقال السريع

المواضيع المتشابهه للموضوع: موسوعه شامله عن الحديد بلصور
الموضوع كاتب الموضوع المنتدى مشاركات آخر مشاركة
موسوعه شامله ازاى تنظفى مملكتك *جنجونه* الاشغال اليدوية - التدبير المنزلي 8 20-04-2011 07:20 AM
موسوعه شامله عن انواع الميك اب الدولفين ميك اب و تسريحات 7 30-03-2011 10:29 PM
موسوعه شامله عن الجيش المصري joudy الثقافة العامة والكتب 7 29-03-2011 05:54 AM
موسوعه مشروبات شامله بالشرح + الصور مجنونة ناصر عصائر و فواكه و ايسكريم 8 13-12-2010 06:48 PM
موسوعه مشروبات شامله بالشرح + الصور مجنونة ناصر الأرشيف والمواضيع المكرره 10 13-03-2010 07:08 PM

العاب تلبيس العاب مزارع العاب تلبيس بنات

العاب تلبيس

سيدات مصر ازياء ازياء محجبات عبايات لانجيري مكياج ديكور تريكو تسريحات فساتين غرف نوم كوش مكياج عرايس اكسسورات انتريهات وصفات طبخ

facebook

RSS RSS 2.0 XML MAP HTML

الساعة الآن 05:28 PM


Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2014
التعليقات المنشورة لا تعبر عن رأي موقع سيدات مصر ولا نتحمل أي مسؤولية قانونية حيال ذلك (ويتحمل كاتبها مسؤولية النشر)
This Forum used Arshfny Mod by islam servant
أضف اعجاب لسيدات مصر