من اين يأتي الحديد وكيف يتكون

قال تعالى: نزلنا المعدن الحديد فيه قوة شديدة ومنافع للناس، لكي يعلم الله من ينصره ورسله بالغيب، إن الله قوي عزيز. هذه الآية الكريمة توضح أهمية المعدن الحديد الكبيرة في حياتنا. وسنناقش بعض التفاصيل حول مصدر الحديد وكيفية تكونه.

الحديد

الحديد هو عنصر في الجدول الدوري، ينتمي إلى المجموعة الثامنة ويصنف كفلز.

يوجد الحديد بكميات كبيرة على سطح الأرض، ويعتبر من المواد الهامة التي يستخدمها الإنسان في البناء والعديد من الصناعات.

ربما اكتشف العلماء أن الحديد لا يصنف ضمن المعادن الأرضية، بل يصنف كمعدن غير أرضي ولا شمسي، لأنه تشكل خارج المجموعة الشمسية.

تكون عنصر الحديد

عند دراسة النيازك، وجد العلماء أن حوالي 90% منها مُكونةٌ من الحديد، وهذا يشير إلى أن الحديد يأتي من داخل جوف النجوم العملاقة عند نهاية حياتها.

عندما يتفاعل السيليكون، يندمج نواة ذرة الكالسيوم مع نواة ذرة الهيليوم لتكوين عنصر التيتانيوم غير المستقر.

قبل تحلل الذرة الغير مستقرة للكروم، تتحد مع ذرة الهيليوم مرة أخرى لتكون ذرة حديد غيرمستقرة، وتتحد ذرة الحديد مع ذرة الهيليوم لتكون ذرة نيكل غير مستقرة.

تتفاعل ذرة النيكل مع ذرة الكوبالت الغير مستقرة وتتحول إلى ذرة حديد مستقرة.

عندما يصل الحديد إلى حالة الاستقرار الذري، فإنه لا يمكن اندماجه مع أي ذرات أخرى، ويتشكل من هنا الحديد.

استخراج الحديد

يتم استخراج الحديد من الخامة الحديدية بعد إدخالها في فرن الصهر، وعند دخولها الفرن يتم إزالة أكسيد الحديد من الهيماتين، ويترك الحديد وحده في عملية تعرف باسم الاختزال.

يبدأ ثاني أكسيد الكربون في التفاعل مع الكربون في درجة حرارة عالية تنشأ من الفرن، ويتكون أول أكسيد الكربون.

يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الهيماتين لينتج الحديد، مع ثاني أكسيد الكربون، ويتم إنتاج عنصر الحديد بهذا التفاعل.

الحديد داخل فرن الصهر

عندما يتم إدخال الحديد إلى فرن الصهر، يتحول إلى جسيمات صغيرة تنفصل عن الجسيم الأساسي الكبير، ويتم ضخ كميات كبيرة من الهواء داخل فرن الصهر، مما يؤدي إلى اتحاد الكالسيوم في الفحم الجيري لتشكيل السيليكات التي تشكل مادة الخبث.

الحديد السائل يتجمع في قاع الفرن تحت طبقة الخبث.

مكونات الحديد

يتألف المعدن الحديد من مجموعة من المواد المعروفة باسم خامات الحديد، ويتم تصنيعه من مجموعة من المواد الأولية التي يتم استخراجها لإنتاج المعدن.

الحديد موجود في الصخور وبقايا النيازك، وفي الأماكن ذات درجات حرارة عالية، ويتم صهر الحديد لفصله عن التراب والصخور التي تشكله.

يتكون الحديد من الهيماتين بنسبة 70%، والماجنيت بنسبة 72%، والليمونيت بنسبة 40-50%.

استخدامات الحديد

يتم استخدام الحديد المصبوب بشكل محدود في التطبيقات، بينما يتم استخدام الحديد النقي الأساسي الذي يحتوي على نسبة 2-5% من الكربون وكمية من السيليكون والكبريت والمنغنيز وبعض الشوائب الأخرى.

يستخدم الحديد في التدفئة والشموع وعواميد الإضاءة، ولكن يعاني من عيب الصدأ.

يتم صنع الحديد المطاوع بتقليل الحديد الخام ويحتوي على نسبة كربون منخفضة تصل إلى 15%، ويمكن تشكيله وثنيه للاستخدام في المنتجات الزخرفية، الأثاث، والبوابات التقليدية.