سنگ آهن ماده اولیه تولید فولاد است و ۵ درصد پوسته زمین از آن تشکیل شده است. پودر آهن پس از استخراج سنگ آهن از زمین و جداسازی ناخالصیها از آن به دست میآید. این پودر قهوهای رنگ به تنهایی استحکام چندانی ندارد و به راحتی اکسیده میشود. برای برطرف کردن این مشکلات، فلزات دیگری مثل کروم و نیکل به آن اضافه میشود. سنگ آهنی که امروزه در جهان برای تولید فولاد به کار میرود، فراوری شده و فاقد ترکیبات مضر است. این سنگ آهن، در اشکال زیر به کار میرود:
- دانهبندی شده
- کنستانتره
- گندله
۹۸ درصد سنگ آهن استخراجشده در جهان، برای تولید فولاد به کار میرود؛ چرا که به دلیل کاربرد فراوان فولاد در صنایع مختلف، زندگی مدرن به شدت به آن وابسته است. در این مقاله در مورد تاریخچه سنگ آهن و اکتشاف آن در ایران و جهان، بحث شده است.
نخستین بار چه زمانی از سنگ آهن استفاده شد؟
نخستین استفاده انسان از سنگآهن، به ۴۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح باز میگردد. در آن زمان بشر دانش استخراج سنگآهن از زمین را نداشت و آهن موردنیاز خود را از شهابسنگهایی که به زمین برخورد کرده بودند، به دست میآورد. در مورد زمان دقیق آغاز استخراج سنگ آهن اطلاعات دقیقی در دست نیست؛ اما بر اساس یافتههای باستان شناسان با اطمینان میتوان گفت که تا مدتها آهن به علت سختی در استخراج، فلزی گرانبها بوده است.
رواج استخراج آهن و استفاده از آن در ساخت اشیایی مانند سلاح جنگی، سرآغاز عصر آهن است که نقطه عطفی در تاریخچه آهن و فولاد محسوب میشود.
ایرانیان از چه زمانی از سنگ آهن استفاده میکنند؟
یافتههای باستان شناسان و پژوهشگران نشان میدهد که آهن در ایران از سال ۱۲۰۰ قبل از میلاد بهصورت گسترده مورداستفاده قرار میگرفته است. آهنگران ایرانی، با فاصله زمانی کمی از سایر اقوام پیشرو در تولید آهن و فولاد توانستند به تولید فولاد از سنگ آهن بپردازند. در آن زمان عمده فولاد تولیدشده از نوع کربنی بود که بخشی از این کربن، بهصورت ناخالصی در سنگ آهن استخراجشده وجود داشت و بخشی دیگر نیز در کوره به آن اضافه میشد.
همچنین به علت اینکه امکان بالا بردن دمای کوره در حد دمای کورههای امروزی وجود نداشته، از احیای سنگ آهن در کورههای کوتاه تولید مس و تبدیل آن به آهن اسفنجی برای تولید فولاد استفاده میشده است. استفاده از آهن اسفنجی برای تولید فولاد تا دوره قاجار، رایجترین روش بوده و امروزه نیز از آن استفاده میشود. امروزه به دلیل سهولت استخراج و فراوری آهن، کاربردهای آهن و فولاد گسترش یافته است.
تجارت سنگ آهن از چه زمانی در جهان رونق پیدا کرد؟
بخش زیادی از تاریخچه سنگ آهن و توسعه تجارت آن در جهان، به تحولات گریت لیکس آمریکا مربوط میشود. منظور از گریت لیکس، دریاچههای بزرگ پنجگانه آب شیرین با نامهای سوپریر، میشیگان، هورن، اری و انتاریو است که در مرز بین آمریکا و کانادا قرار دارند. حدود ۱۵۰ سال پیش سنگآهن نقش چندانی در تجارت این منطقه نداشت. غلات برای مدتی طولانی، کالای اساسی تجاری در گریت لیک بود، به مرور زمان چوب و بعدها هم ذغال سنگ به کالای مهم تجاری در این منطقه تبدیل شدند.
در واقع تجارت سنگ آهن در ایالاتمتحده تأثیر زیادی بر عمق آبراهها و پیشرفت تدریجی صنعت بخار گذاشت؛ چرا که تجارت این ماده معدنی باعث توسعه و ارتقای ابزارهای جابجایی و حمل بارها شد. برتری ایالاتمتحده آمریکا در تجارت آهن و فولاد در جهآنهم به مقدار زیادی مدیون فراوانی سنگ آهن در دریاچههای شیرین آن و هزینه پایین حمل در این کشور نسبت به سایر نقاط جهان است. بخش بزرگی از تاریخچه تجارت سنگ آهن درباره ماجراهای گریت لیک در ایالاتمتحده آمریکا است که در اواخر قرن نوزدهم میلادی رخ داده است. این ماجرا به چند مقطع زمانی تقسیم میشود:
کشف سنگ آهن در مارکیوت
سنگ آهن برای اولین بار در منطقه مارکیوت آمریکا توسط شخصی به نام ویلیام برت (مامور ایالتی ارزیابی اراضی) و گروهش کشف شد که در حال کاوش در پنسیلوانیای شمالی در ایالت میشیگان بودند. برت، یک قطبنمای خورشیدی اختراع کرده بود اما تغییرات زیاد در جهت سوزن این وسیله باعث شد وی و گروهش درباره دلیل این تغییر جهت عجیب تحقیق کنند. به این ترتیب سنگ آهن در ۱۹ سپتامبر ۱۸۴۴ در دل زمینِ مارکیوت به مقدار زیاد پیدا شد؛ آن هم کاملا تصادفی و به وسیله یکی از خواص سنگ آهن که مزاحم کار برت بود.
در بهار همان سال فیلو ام. اورت که از اهالی جکسون در میشیگان بود، در سفری به مارکیوت یک رسوب بزرگ سنگ آهن در دل منطقه را کشف کرد و اسم آن را «معدن جکسون» گذاشت. اورت با مقدار کوچکی از سنگآهن ذوبشده به شهرش بازگشت که در واقع اولین تکه سنگ آهن استخراجشده از پنسیلوانیا بود. سپس تأسیسات استخراج کوچکی در معدن جکسون در بهار سال ۱۸۴۶ ساخته شد؛ اولین گروهی که در آن مشغول استخراج شدند با ۳۰۰ پوند سنگ آهن به خانه برگشتند.
اتفاق مهم بعدی در توسعه صنعت سنگآهن، ساخت یک کوره آهنگری در محلی به نام کپ ریور در سه مایلی معدن جکسون بود؛ در ۱۰ فوریه ۱۸۴۸، نخستین سنگآهن استخراجشده در منطقه سوپریر، در کوره این آهنگری توسط شخصی به نام آریل ان. بارنی گداخته شد. نخستین سنگ آهنهای استخراجشده به کمپانی ای.بی.وارد فروخته شد که از آنها در ساخت کشتیهای بخار اقیانوسپیما استفاده شد.
ناکامی اولیه در تجارت سنگآهن
به مرور زمان، گروههای دیگری برای استخراج آهن به سوپریر رفتند اما هیچکدام از آنها نتوانستند به تولیدکننده بزرگی تبدیل شوند. یکی از موانع توسعه کار این کمپانیها، محدودیت وسایل حمل بار بود؛ بیشتر حملِ آهن در این منطقه توسط چهارپایان انجام میشد؛ به همین دلیل هم میزان بار حمل شده کم بود و هم هزینه حملونقل زیاد میشد.
یکی از افراد جذب شده به پنسیلوانیا برای استخراج آهن به اسم بی. الی با درک ضرورت کشیدن راهآهن به منطقه، موافقت دو کمپانی را جلب کرد. در همان حال برخی از کمپانیهای استخراج سنگ آهن به فکر استفاده از آبراهها برای انتقال آهن به دیگر مناطق افتادند و اولین حمل بار آهن از طریق آبراه در سال ۱۸۵۳ اتفاق افتاد. کنگره آمریکا هم برای تسهیل رفتوآمد قایقها و کشتیهای باری حمل آهن به پنسیلوانیا، بودجهای برای احداث یک کانال جدید آبی در سالو سنت مری اختصاص داد. همچنین در ۱۸۵۷ بالاخره راهآهن به مارکیوت آمد و حمل بار با قطار بخار به مناطق مرکزی ایالاتمتحده ممکن شد.
میزان تولید آهن در پنسیلوانیا با رشد تدریجی تا سال ۱۸۶۱ به ۴۹ هزار و ۹۰۹ تن رسید اما با آغاز جنگ داخلی در آمریکا افت کرد. در این دوره زمانی تولید و دادوستد گندم، بزرگترین سهم را در تجارت گریت لیک داشت.
آغاز پیشرفتها در گریت لیک
با وجود اینکه تا سال ۱۸۶۲ سهام هیچیک از کمپانیهای سنگ آهن در گریت لیک به سوددهی نرسیده بود، اما کار ساختن یک اسکله چوبی جدید توسط آنها در مارکیوت شروع شد. اسکله جدید به میزان زیادی کار بارگیری آهنها را آسان میکرد. با آغاز کار اسکله جدید همچنان فقط از قایق و کشتی بادبانی برای حمل آهن استفاده میشد زیرا کشتیهای بخار هنوز برای حمل بارهای بزرگ مناسب نبودند.
یکی دیگر از سختیهای جابجایی بار از قایقها، نبود ابزار مناسب و سریع برای خالی کردن بارها بود. یکی از شرکتهای بزرگ در آن دوره به نام بوسل و موریس برای خالی کردن بارهای آهن از عرشه کشتی و قایق از اسب استفاده میکرد؛ البته جی.دی. بوسل (رئیس این شرکت) در یکی از روزهای بهار ۱۸۶۷ هنگام تماشای جابجایی تودههای کاه با یک موتور بخار کوچک، متوجه شد با ساخت یک ماشین شبیه به آن، تخلیه بارهای آهن از کشتی یا قایق امکانپذیر است. به این ترتیب بوسل با همکاری یکی از کمپانیها، اولین دستگاه متحرک با موتور بخار را برای تخلیه بار در اسکله ساختند.
در ادامه این پیشرفتها در سال ۱۸۶۹ کشتی بخار آر.جی. هکت برای حمل سنگ آهن از معدن جکسون ساخته شد که اولین کشتی حمل بار عظیم در دریاچههای آمریکا بود. به مرور زمان، کشتیها و قایقهای چوبی، جای خود را به کشتیهای آهنی جدید دادند.
با ساخته شدن کشتیهای آهنی بزرگ، کانالها و راهآبها هم به تدریج گسترش یافت و در برخی از نقاط عمق آنها بیشتر شد. به این ترتیب با پیشرفت در راههای ارتباطی و ساخت کشتیها و ماشینآلات جدید بخار، استخراج و تجارت سنگ آهن رونق زیادی پیدا کرد. سنگ آهن در سال ۱۸۸۸ تبدیل به مهمترین کالای تجاری در گریت لیک شد؛ در این سال تناژ حمل آهن بین ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ بود. این رشد و توسعه در دهههای آتی هم در صنعت سنگآهن گریت لیک ادامه پیدا کرد و در حال حاضر این منطقه از تولیدکنندگان بزرگ آهن در جهان است.
میزان سنگ آهن ذخیره شده در نقاط مختلف جهان چقدر است؟
سازمان زمینشناسی امریکا منابع آهن جهان را در حدود ۱۸۷ میلیارد تن و ذخیره آهن آن را حدود ۸۶.۷ میلیارد تن تخمین زده است؛ بنابراین عیار متوسط جهانی نزدیک به ۴۶ درصد خواهد بود. میزان ذخایر سنگ آهن موجود در جهان، بر قیمت آهن تأثیرگذار است.
بزرگترین ذخایر آهن جهان به ترتیب در کشورهای استرالیا، برزیل، روسیه و چین قرار دارد. ایران نیز با حدود ۲.۵ میلیارد تن ذخیره آهن در رتبه دهم این ردهبندی قرار گرفته است.
چشمانداز تجارت آهن در ایران چگونه است؟
برای پیشبینی میزان تولید سنگ آهن در ایران باید به برنامهریزیهای موجود در صنعت فولاد توجه نمود. در حال حاضر ۳ چشمانداز ایمیدرو، شرکت مهندسی بینالمللی فولاد تکنیک و افق برنامه ۱۴۰۴ برای تولید فولاد در کشور وجود دارد که به ترتیب مقدار فولاد تولیدی را ۸۷، ۶۶ و ۵۵ میلیون تن پیشبینی نمودهاند؛ بنابراین طبق تمام این پیشبینیها تجارت آهن ایران باید روند رو به رشدی را داشته باشد.
