حديد

منگنيز → حديد ← كوبالت
-

Fe

Ru
26Fe
الجدول الدوري
المظهر
رمادي فلزي


الخطوط الطيفية للحديد
الخصائص العامة
الاسم، الرمز، الرقم حديد, Fe, 26
النطق الأمريكي //; UK //
تصنيف العنصر فلز انتنطقي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 8, 4, d
الوزن الذري القياسي 55.845(2)
التوزيع الإلكتروني أرغون]; 3d6 4s2]
2, 8, 14, 2
الخصائص الطبيعية
الطور صلب
الكثافة (بالقرب من د.ح.غ.) 7.874 g·cm−3
الكثافة السائلة عند ن.إ. 6.98 گ·سم−3
نقطة الانصهار 1811 ك, 1538 °C, 2800 °F
نقطة الغليان 3134 ك, 2862 °س, 5182 °ف
حرارة الانصهار 13.81
حرارة التبخر 340 ك‌ج·مول−1
السعة الحرارية المولية 25.10 ج·مول−1·ك−1
ضغط البخار
پ (پا) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 1728 1890 2091 2346 2679 3132
الخصائص الذرية
سالبية كهربية 1.83 (مقياس پولنگ)
طاقات التأين
(المزيد)
الأولى: 762.5 ك‌ج·مول−1
الثانية: 1561.9 ك‌ج·مول−1
الثالثة: 2957 ك‌ج·مول−1
نصف القطر الذري 126 پ‌م
نصف قطر تساهمي (لف مغزلي منخفض) 132±3،

(لف مغزلي مرتفع) 152±6 pm

متفرقات
البنية البلورية مكعب مركزي الجسم
الترتيب المغناطيسي مغناطيسية حديدية
1043 ك
المقاومية الكهربائية (20 °C) 96.1 نانوΩ·m
ناقلية حرارية 80.4 W·m−1·K−1
التمدد الحراري (25 °س) 11.8 µm·م−1·ك−1
سرعة الصوت (قضيب رفيع) (د.ح.غ.) 5120 م·ث−1
معامل ينگ 211 گ‌پا
معامل القص 82 گ‌پا
معامل الحجم 170 گ‌پا
نسبة پواسون 0.29
صلادة موس 4
صلادة ڤيكرز 608 MPa
صلادة برينل 490 م‌پا
رقم تسجيل كاس 7439-89-6
أكثر النظائر استقراراً
الموضوعة الرئيسية: نظائر حديد
نظ ت.ط. عمر النصف DM DE (م‌إڤ) DP
54Fe 5.8% >3.1×1022 سنة ? 54Cr
55Fe مصطنع 2.73 سنة ε 0.231 55Mn
56Fe 91.72% Feقد يكون ثابت وله 30 نيوترون
57Fe 2.2% Feقد يكون ثابت وله 31 نيوترون
58Fe 0.28% Feقد يكون ثابت وله 32 نيوترون
59Fe مصطنع 44.503 يوم 1.565 59Co
60Fe مصطنع 2.6×106 سنة 3.978 60Co
·

الحديد هوعنصر كيميائي وفلز، وهومن اقدم الفلزات المكتشفة ، يرمز له بالرمز "حد" أو"Fe" وعدده الذري 26 ، وفي الجدول الدوري يقع الحديد في المجموعة الثامنة والدورة الرابعة ، وهوعنصر ضروري لحياة الانسان كونه يدخل في هجريب هيموجلوبين الدم وكذلك لحياة النباتات كونه يدخل في هجريب الكلوروفيل.


تحتوي النيازك الساقطة على الارض على كميات من الحديد قد تصل إلى 90% من كتلة النيازك.

وتأخذ الشبكة البلورية للحديد هيئة المكعب، تتوزع على جميع زاوية من زواياه ذرة حديد(ثمانية ذرات)، وتقع تاسعة في مركز المكعب، والاوتونيوم، البناء الفريد في مدينة بروكسل يمثل نموذج الشبكة البلورية للحديد مكبرا 165 مليار مرّة، اتى البناء رمزا لعظمة الحديد ودوره في حياة البشريّة.

يعد الحديد أقوى الفلزات على الاطلاق وأكثرها أهمية للأغراض الهندسية، بشرط حمايته من الصدأ. (أي التفاعل مع الأكسجين).

وهناك عدة طرق لحماية الحديد من الصدأوابسطها منع تماس الأكسجين والرطوبة عن الحديد وذلك بتغليف الحديد بمادة عازلة مثل استخدام الاصباغ اوعوازل PVC مثلا. من افضل الطرق المستخدمة في الصناعة هي استخدام نظام الحماية الكاثودية لحماية الحديد من الصدأ والتآكل.

معادن الحديد

الاحمرار في هذا المجرى المائي راجع إلى وجود حديد في الصخور.
  • مغنتيت أومگنتيت Magnetite هومعدن حديدي المغناطيسية وصيغته الكيميائية Fe3O4, وهوأحد اكسيدات حديد متعددة وعضوفي مجموعة spinel group. اسم ايوپاك له هوiron(II,III) oxide والاسم الكيميائي الشائع له هواكسيد الحديدوز-حديديك. صيغة المگنتيت يمكن أيضاً كتابتها كالتالي FeO·Fe2O3, وهي جزء wüstite (FeO) والجزء الآخر هماتيت (Fe2O3). وهذا يشير إلى المراحل المتنوعة من أكسدة الحديد في نفس البنية, ولا يعني أنه محلول صلب.

المگنتيت ( Fe2O4 )هوأحد الخامات التي يستخلص منهاالحديد. ويستخدم في صناعة المغنطيسات الدائمة وهناك خامات اخرى يستخلص منها الحديد مثل الهيماتيت والسيدرايت

  • الهـِماتيت معدن لونه أسود إلى صلبي (فضي-رمادي), بني إلى بني محمرّ, أوأحمر. ويتم استخراجه كالخام الرئيسي للحديد. أصنافه تتضمن خام الكِلـْية, مارْتيت (pseudomorphs اخذوا اسمهم من المگنتيت), زهرة الحديد وspecularite (specular hematite). وبينما تختلف صيغ الهماتيت, إلا أنهم جميعاً يشهجرون في حتى لديهم تعريق صدأ-أحمر. والهماتيت أشد صلادة من الحديد النقي, إلا أنه أشد انقصافاً.

وقد عـُثر على رواسب هائلة من الهماتيت في banded iron formations. الهماتيت الرمادي عادة ما يوجد في الأماكن التي بها مياه ساكنة أوينابيع مياه دافئة معدنية, كما هوالحال في يلوستون. ويمكن للمعدن حتى يترسب خارج الماء ويتجمع في طبقات في قاع بحيرة, نبع, أوأي مياه ساكنة أخرى. ويمكن للهماتيت حتى يتواجد أيضاً بدون الماء, إلا أنه في تلك الحالة عادة ماقد يكون نتيجة نشاط بركاني.


مركبات الحديد

Iron chloride hexahydrate
  • ثالث كلوريد الحديد
  • كرومات الحديد
  • ثالث هيدروكسيد الحديد
  • ثالث فوسفات الحديد
  • ثالث خلات الحديد
  • ثاني گلوكونات الحديد
  • ثاني فوسفات الحديد
  • مركب الحديد-فلور

في التخليق العضوي

استخدام فلز الحديد في التخليق العضويقد يكون في الأساس لاختزال مركبات النيترو. بالإضافة إلى ذلك، يـُستعمل الحديد في نزع الكبريت،اختزال الألدهايدات، ونزع الأكسجين من الأكسيدات الأمينية.

الانتاج الصناعي

توضح هذه الخريطة مراكز تصنيع الفولاذ الأساسية ومناطق ترسب خامات الحديد. كما توضح الخريطة أيضًا أماكن ترسباتفحم الكوك، وهومادة أولية مهمة في تصنيع الحديد.
  • سبائك حديدية
  • سبائك الصلب
  • حديد زهر

تاريخ

عملية التوحـُّـل puddling لصهر خام الحديد لصناعة حديد السكب pig iron من الحديد المطاوع, الرسم الأيمن يبين رجالاً يشغـِّلون فرن لصهر المعادن بتيار هوائي, من موسوعة Tiangong Kaiwu, التي طبعها سنة 1637 سونگ يينگ شينگ.
عمود الحديد بدلهي هومثال على أساليب استخلاص ومعالجة الحديد في الهند. فقد قاوم عمود الحديد بدلهي التآكل لنحو1600 سنة.


العصر الحديدي

حصل إنسان ما قبل التاريخ على الحديد من النيازك، ومن ثَمّ استخدمه في صناعة العُدَد والأسلحة ومكونات أخرى. وحدثة حديد تعني في الكثير من اللغات القديمة فلز من السماء. ولقد استخدم حديد النيازك في فترات قديمة جدًا يعتقد أنها تصل إلى أربعة آلاف عام قبل الميلاد. ولكن لا توجد أي أدلة مؤكدة تبين بداية استخدام الحديد المستخلص بالصهر والاختزال من الخامات الأرضية، أوتشير إلى المكان الذي بدأ استخلاص الحديد فيه لأول مرة.

ويُعتقد حتى الحيثيين هم أول من عهد الحديد بكميات ضخمة. وقد عاشوا فيما يعهد الآن باسم هجريا. وفي عام 1400 ق.م. اكتشف الحيثيون كيفية تصنيع الحديد وأساليب تصليد العُدد والأسلحة الحديدية. وحول هذه الفترة نفسها تقريبًا طوّر سكان جميع من الصين والهند طرقًا وأساليب لاستخلاص الحديد. وعندما وصل العالم إلى القرن العاشر قبل الميلاد كانت معظم الحضارات القديمة حينذاك قد توصلت إلى تقنيات تصنيع الحديد، إلى غير ذلك بدأ العصر الحديدي.

اتسمت أفران استخلاص الحديد الأولية بالضحالة وعدم العمق. وكانت مجمراتها تشبه الطبق، وكان يتم تسخين خام الحديد مع الفحم النباتي في مجمرة الفرن. وبعد مرور عدة ساعات على بدء التسخين يفقد خام الحديد أكسجينه إلى الكربون الساخن المحيط به، ويتحول الخام إلى فلز الحديد في صورة لامعة. ولم يكن يُستخدم فلز الحديد الناتج مباشرة، ولكن يعاد تسخينه مرارًا وفي جميع مرة يتم طرقه للتخلص من بقية الشوائب القصيفة الصلدة. وتمكن صُنَّاع الحديد نحوعام 1200م من إعادة تسخين وتشكيل وتبريد الحديد المستخلص لإنتاج وتصنيع الحديد المطاوع. وقد كانت خواص الحديد المطاوع الناتج تشبه إلى حد بعيد خواص الفولاذ الكربوني المنتج في العصور الحديثة.

وسرعان ما تفهم صناع الحديد حتى نفث الهواء خلال قصبات أوودنات إلى الفرن، تحمل إلى حد كبير درجة الحرارة، وكان لذلك الاكتشاف أثره الكبير في تحسين نوعية الحديد المنتج. وفيما بعد استخدم صنّاع الحديد أداة أوجهازًا أطلق عليه الكير يقوم بدفع الهواء خلال القصبات إلى الفرن. وتمكن صناع الحديد نحوعام 700م في منطقة قطالونيا ـ وهي تقع الآن في شمال شرقي أسبانيا ـ من التوصل إلى أفضل صورة لمجمرة فرن استخلاص الحديد. وعهد ذلك الفرن عندئذ باسم كوركتلان، وكان الهواء يضغط عند قاعدة الفرن ويدفع إلى الداخل باستخدام الطاقة المائية. وبلغت طاقة إنتاج كوركتلان حوالي 160 كجم من الحديد المليف جميع خمس ساعات. وهذا الإنتاج أكبر بكثير من إنتاج الأفران السابقة.

حضّر يعقوب بن إسحاق الكندي (ت 260هـ، 873م) أنواعًا من الحديد الفولاذ بأسلوب المزج والصهر، فقد مزج كمية من الحديد المطاوع، وكان يسمى الزماهن، وكمية أخرى من الحديد الصلب (الشبرقان) وصهرهما معًا ثم سخنهما إلى درجة حرارة معلومة بحيث نتج عن ذلك حديد يحتوي على نسبة من الكربون تتراوح بين 0,5 و1,5%. وعندما تحدث ابن سينا (ت 428هـ، 1037م) عن النيازك قسمها إلى نوعين حجري، وحديدي وهونفس التقسيم المتبع في الوقت الراهن.

.

أما في أوروبا لم تتطور طرق وأساليب تشكيل الحديد المنصهر في صورة منتجات استهلاكية مناسبة بصورة سقمية حتى حلول عام 1500م. وفي بداية القرن الثامن عشر الميلادي بدأ صناع الحديد البريطانيون في استخدام الكوك بدلاً من الفحم النباتي في الأفران العالية نظرًا لنقص الأخشاب، وهي المصدر الأساسي للفحم النباتي.

يُعد ابراهام داربي أول من تمكن من تكويك الفحم الحجري وإنتاج الكوك، ومن ثَمّ استخدم الكوك في إنتاج الحديد عام 1709م في بلدة كولبروكديل في مقاطعة شروبشاير في إنجلترا. وفي أواخر القرن الثامن عشر تمكن جميع من ابن أبراهام داربي وحفيده من تحسين أسلوب التكويك الذي بدأه رب الأسرة. وقد أدت أعمال هذه العائلة إلى قيام الثورة الصناعية التي بدأت في بريطانيا بإنتاج الحديد الزهر ومن ثم استخدامه في المباني والآلات. وقد نقل المهاجرون الأوروبيون هذه الصناعات ونشروها بعد ذلك في أراتى العالم.

أول إنتاج من الفولاذ

أُنتجت أول كمية من الفولاذ في العصر الحديدي، ولوحتى الكمية المنتجة كانت صغيرة. وعلى سبيل المثال فقد خلق مواطنومنطقة هيا التي تقع في شرق السودان الفولاذ في أفران أسطوانية خاصة. كما صنعت في الهند نحوعام 300 قبل الميلاد كتل ضخمة من الحديد الإسفنجي التي أعيد تشكيلها ثم تسخينـها لإنتـاج مايسـمى بفولاذ ووتز. ومع بداية القــرن الخامس الميلادي تمكن الصينيون أيضًا من إنتاج الفولاذ.

وفي العصور الوسطى ابتكر الأوروبيون كميات صغيرة من الفولاذ، لكن الكميات كانت شحيحة بدرجة كبيرة إضافة إلى ازدياد التكلفة. وفي عام 1740م تمكن صانع ساعات بريطاني يدعى بنجامين هنتسمان من اختراع أسلوب البوتقة لصناعة الفولاذ، وهي تشبه إلى حد بعيد الأسلوب الذي كان متبعًا في إنتاج فولاذ ووتز. وقام هونتسمان بإعادة صهر وتنقية قضبان من الحديد المطاوع عالية النوعية في بواتق (مراجل صهر). وكانت طريقة هنتسمان لإنتاج الفولاذ بطيئة، وتتطلب قدرًا كبيرًا من العمل الشاق، إضافة إلى حتى أضخم البواتق لا يمكنها إنتاج أكثر من 45 كجم من الفولاذ في المرة الواحدة.

طريقة بِسْمر لتصنيع الفولاذ كانت الأسلوب الأساسي لصنع الفولاذ في نهاية القرن التاسع عشر الميلادي. وتوضح الصورة وحدة لإنتاج الفولاذ، وفيها يقوم العمال بشحن الحديد المنصهر إلى محول بسمر، ثم يصبون الفولاذ المنصهر في قوالب.

ميلاد صناعة الفولاذ الحديثة

لم تطبق أولى الطرق الحديثة لإنتاج الفولاذ بكميات كبيرة وبتكلفة مقبولة إلا في منتصف القرن التاسع عشر. وعهدت هذه الطريقة باسم طريقة بسمر، وذلك على اسم مخترعها ومطورها هنري بسمر، وهوصانع فولاذ بريطاني. ولقد تمكن صانع حديد أمريكي اسمه وليم كلي، في الفترة نفسها تقريبًا، من تطوير أسلوب مماثل لأسلوب بسمر في إنتاج الفولاذ دون فهم بنتائج أبحاث بسمر. وعلى الرغم من نجاح جميع من بسمر وكيلي في إنتاج الفولاذ، إلا حتى جهودهما لم يكن ليكللها النجاح دون الاستفادة من اختراع روبرت موشيه الذي توصل إليه في عام 1857م. وموشيه عالم فلزات بريطاني، عثر حتى إضافة سبيكة الحديد ـ الكربون ـ المنجنيز المعروفة باسم تماسيح الحديد المنجنيزي، أثناء عملية تنقية الحديد تساعد على إزالة الأكسجين وضبط مستوى الكربون في الفولاذ المنتج.

قامت طريقة بسمر لتصنيع الفولاذ على صب حديد التمساح المنصهر الناتج من الفرن العالي في وعاء كمثري الشكل يعهد باسم المحول، ثم حقن الهواء في الحديد المنصهر من خلال قصبات مثبتة في قاع المحول. وبمجرد تلامس الهواء المدفوع في المحول مع الحديد المنصهر، فإن أكسجين الهواء يتفاعل بسرعة مع شوائب الحديد. وتؤدي تفاعلات الأكسجين مع الشوائب، بالإضافة إلى مفعول تماسيح الحديد المنجنيزي إلى تحويل حديد التمساح إلى فولاذ.

وقد تم تسجيل براءة اختراع تصنيع الفولاذ بأسلوب بسمر باسم مخترعها في بريطانيا عام 1860م. وفي عام 1870م بدأ إنتاج الفولاذ عمليًا بهذه الطريقة في جميع أنحاء أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية.

ظهرت طريقة فرن المجمرة المكشوفة لإنتاج وتصنيع الفولاذ بعد انتشار طريقة بسمر مباشرة. ففي عام 1856م تمكن اثنان من الفهماء، ألمانيّا المولد ولكنهما نشآ وعاشا في بريطانيا، هما الأخوان وليم وفريدريك سيمنز، من اختراع فرن إعادة توليد الغاز. ويستخدم هذا الفرن المخلفات الغازية لتسخين جميع من الوقود والهواء قبل دخولهما إلى الفرن. وفي عام 1864م تمكن أخوان فرنسيان هما بيير وأميل مارتن، من تصنيع وإنتاج الفولاذ في فرن بناه مهندسوشركة سيمنز، ولهذا يطلق على أسلوب إنتاج الفولاذ بهذه الكيفية طريقة سيمنز ـ مارتن لتصنيع الفولاذ، وهي الكيفية التي عهدت بعد ذلك باسم فرن المجمرة المكشوفة. وقد تميزت طريقة المجمرة المكشوفة لإنتاج الفولاذ عن طريقة بسمر لإنتاج الفولاذ، بعدد من السمات أهمها إمكانية استخدامها لإنتاج الفولاذ من الخردة، بالإضافة إلى إمكانية التحكم بدرجة كبيرة في الهجريب الكيميائي للفولاذ الناتج. ونتيجة لمميزات طريقة فرن المجمرة المكشوفة لإنتاج الفولاذ، فقد بدأ عدد وحدات محولات بسمر في التناقص منذ عام 1910م وأصبحت محدودة العدد، وإن ظلت الوحدات التي أنشئت قديمًا في الإنتاج حتى الستينيات من القرن العشرين.

وفي عام 1878م أثبت وليم سيمنز إمكانية إنتاج الفولاذ في فرن القوس الكهربائي. ونظرًا لأن كمية الكهرباء المتوفرة في ذلك الوقت كانت محدودة كما أنها كانت باهظة التكلفة، فلم يتم استخدام هذا الأسلوب لتصنيع الفولاذ بكميات تجارية في ذلك الوقت. وفي عام 1899م أنشأ بول هيرولت في فرنسا أول وحدة لإنتاج الفولاذ عمليًا بصورة تجارية من أفران القوس الكهربائي.

التحكم في تلوث الهواء. يعد التحكم في تلوث الهواء من الأنشطة المهمة في وحدات تصنيع الفولاذ الحديثة. وحمولة الأتربة التي تحملها العربة المشروحة في الصورة أعلاه تمت إزالتها من المخلفات الغازية المنطلقة أثناء إنتاج الفولاذ.

نموصناعة الفولاذ

بعد ظهور طريقتي بسمر وفرن المجمرة المكشوفة لتصنيع وإنتاج الفولاذ، توسعت صناعة الفولاذ ونمت بسرعة كبيرة. ولأن بريطانيا كانت تمتلك ترسبات غنية من خام الحديد، فقد كانت أكبر دول العالم في صناعة الحديد والفولاذ، في منتصف القرن التاسع عشر، كما أنها كانت أكثر دول العالم في التقدم التقني في هذا المجال.

ومع بداية الثمانينيات من القرن التاسع عشر وحتى الآن، بدأت بعض الدول الأخرى في الظهور في مجال بناء صناعة الفولاذ، حيث اكتشف الجيولوجيون في منتصف القرن التاسع عشر الميلادي ترسبات غنية من خامات الحديد في منطقة البحيرات العظمى في الولايات المتحدة الأمريكية. وأدى ذلك الاكتشاف إلى تطور ضخم في صناعة الفولاذ في الولايات المتحدة. وقد أنشأ أندروكارنيجي في عام 1873م أول مصنع ضخم لإنتاج الفولاذ في الولايات المتحدة الأمريكية، كما بدأت جميع من فرنسا وألمانيا وروسيا وبعض الدول الأوروبية الأخرى في بناء مصانع كبيرة لإنتاج الفولاذ. وبحلول بدايات القرن العشرين كانت جميع من الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا تتصدران دول العالم المنتجة للفولاذ، وكان إنتاج جميع دولة منهما أكثر من إنتاج بريطانيا.

وبحلول عام 1901م ظهرت دول أخرى منتجة للفولاذ في جميع من آسيا والأمريكتين كما بدأت أستراليا عام 1915م في إنتاج الفولاذ.

صب الجديلة: تنتج عملية صب الجديلة فولاذًا خشنًا. ويجب إجراء بعض العمليات عليه للحصول على منتجات مفيدة، وأحيانًا يستعمل في صورته الأصلية دون أي معالجة. وفي هذه الفترةقد يكون الفولاذ صلبًا على الرغم من أنه لا يزال متوهجًا. ويشكل الفولاذ في المسقط أوينقل لأماكن أخرى حيث تجري عليه معالجات لاحقة.

استخدم معظم الفولاذ المنتج في نهاية القرن التاسع عشر في صناعة قضبان السكك الحديدية. وفي بداية القرن العشرين زاد إنتاج الفولاذ كثيرًا للقاءة الزيادة في الطلب عليه ونجاحه في صناعة السيارات التي نمت بسرعة كبيرة بالإضافة إلى حاجة الكثير من المنتجات الأخرى إلى الفولاذ. وصاحب زيادة إنتاج الفولاذ تطوير طرق حديثة لإنتاجه روعي فيها زيادة الإنتاجية. كما ضم التطور أيضًا التوصل إلى طرق جديدة لعمليات الدلفنة وتشكيل الفولاذ إضافة إلى استنباط الكثير من سبائك الفولاذ الجديدة ذات الخواص المتفوقة.

وأثناء الحرب العالمية الثانية (1939-1945م)، دُمِّرت معظم مصانع الفولاذ في العالم فيما عدا مصانع الولايات المتحدة الأمريكية. ونتيجة لذلك احتكرت شركات الفولاذ الأمريكية إنتاج الفولاذ وأسواقه في العالم كله لفترة بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية. وعلى الرغم من ذلك فقد أعادت اليابان وأيضًا الكثير من الدول الأوروبية بناء مصانعها لإنتاج الفولاذ في الخمسينيات من القرن العشرين. وتميزت وحدات الفولاذ حديثة الإنشاء باستخدام أحدث التقنيات لإنتاج الفولاذ بما فيها أسلوب الأكسجين القاعدي واستخدام طريقة صبات الجديلة. ونتيجة تحديث مصانع الفولاذ التي أنشئت حديثًا تفوقت المصانع اليابانية ومصانع دول وسط أوروبا في نوعية وكمية الإنتاج على مصانع الفولاذ في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا اللتين استمرتا في استخدام الأساليب القديمة والمعدات متدنية الكفاءة.

وتقلصت صناعة الفولاذ في بريطانيا بصورة كبيرة على الرغم من أنها كانت الدولة المطورة لأساليب إنتاج الفولاذ والمصنعة له بكميات كبيرة قبل أي دولة أخرى في العالم. وتتحكم الحكومة البريطانية في هيئة الفولاذ البريطانية، والأخيرة هي المالك الأساسي لصناعة الفولاذ في بريطانيا. وقد أغلقت الهيئة في بداية الثمانينيات من القرن العشرين عددًا كبيرًا من المصانع الضخمة لإنتاج الفولاذ. وفي الفترة نفسها تقريبًا، فقدت بريطانيا أيضًا أفضل ترسبات خامات الحديد بعد استنزافها. وعلى الرغم من المصاعب التي تقابل صناعة الفولاذ في بريطانيا، إلا حتى هيئة الفولاذ البريطانية بدأت في فترة الثمانينيات من القرن العشرين تحديث أساليب واستخدام أفضل التقنيات لإنتاج الفولاذ تمهيدًا لنقل ملكية صناعة الفولاذ إلى القطاع الخاص تحت اسم الفولاذ البريطاني. وعلى الرغم من جميع هذه المصاعب إلا حتى الفولاذ لا يزال يؤدي دورًا بالغ الأهمية ويمثل جزءًا مهمًا من حجم التجارة البريطانية.

أجهزة التحكم بالحاسوب تقوم هذه الأجهزة بكثير من العمليات في وحدات تصنيع الفولاذ. في الصورة عاملان يلاحظان الحاسوب الذي يتحكم في فرن عال ضخم.

التطورات الحديثة في صناعة الفولاذ

انخفض معدل إنتاج الفولاذ في الدول المتقدمة بشدة في السبعينيات من القرن العشرين نتيجة الكساد الاقتصادي العالمي في هذه الفترة. ورغم المصاعب التي قابلت إنتاج الفولاذ في الدول المتقدمة، إلا حتى الإنتاج العالمي من الفولاذ استمر في الزيادة، ويرجع ذلك أساسًا إلى توسع الدول النامية في إقامة مصانع الفولاذ والتوسع في إنتاجه في جميع من أمريكا الجنوبية وآسيا.

وقبل منتصف الخمسينيات من القرن العشرين، كانت جميع الدول النامية في العالم تستورد جميع حاجاتها من الفولاذ من الولايات المتحدة الأمريكية ومن بعض الدول الصناعية الكبرى الأخرى. ولكن مع بداية خمسينيات القرن العشرين أنشأت كثير من الدول النامية مصانعها الخاصة لإنتاج ما تحتاجه من الفولاذ. ولقد أثر نموصناعة الفولاذ بلا شك، على الدول النامية تأثيرًا كبيرًا، وبخاصة الدول التي تمتلك احتياطيًا كبيرًا من الغاز الطبيعي وخامات الحديد، ومن أمثلة ذلك المكسيك وفنزويلا ومصر. فقد أقامت الدول التي تمتلك احتياطيًا كبيرًا من الغاز الطبيعي وخامات الحديد الغنية مصانع لإنتاج الحديد بطرق الاختزال المباشر، ومن ثَمّ أنتجت الفولاذ من ذلك الحديد باستخدام أفران القوس الكهربائي. وحتى الدول الفقيرة التي لاتمتلك خامات حديد، ساهمت حكوماتها في إنشاء مصانع حديثة لإنتاج الفولاذ.

وتميزت مصانع الفولاذ التي أُنشئت في الثمانينيات من القرن العشرين بالآلية التامة كما أنها مجهزة بمعدات ذات إنتاجية عالية تتحكم في تشغيلها مختلف أنواع الحواسيب الآلية. وقد اتى تطوير المعدات الحديثة المتقدمة المستخدمة في مصانع الفولاذ نتيجة للتزاوج بين كفاءة فهماء الفلزات والمهندسين والمتخصصين في الأجهزة، ومبرمجي الحاسوب. كما عمل الباحثون في صناعة الفولاذ على تطوير طرق جديدة واستنباط أساليب حديثة لتحويل الفحم الحجري إلى كوك. ويأمل الباحثون أيضًا حتى تثمر جهودهم للتوصل إلى أساليب جديدة للاختزال المباشر وتطوير طرق تؤدي إلى استخدام الفحم الحجري في إنتاج غاز الاختزال حتى يصبح الفحم بديلاً عن الغاز الطبيعي. وبالإضافة إلى هذه الجهود مازال الفهماء والمهندسون مستمرين في جهودهم وأبحاثهم لتطوير طرق أفضل لصناعة الفولاذ واستنباط سبائك جديدة من الفولاذ.

انتاج الحديد من خام الحديد

The symbol for Mars has been used since ancient times to represent iron.

انتاج الحديد أوالصلب هوعملية تتم إلا إذا كان المنتج النهائي المطلوب هوالحديد الزهر. أول فترة هي انتاج الحديد الغفل في فرن لافح أويسمى في مصر بالفرن العالى . ثاني فترة هي صناعة الحديد المطاوع wrought iron أوالصلب steel من الحديد الغفل بعملية لاحقة.

فرن الصهر

كيفية استخراج الحديد في القرن التاسع عشر
انتاج الحديد في 2005
هذه الكومة من خام الحديد pellets سيستخدم في انتاج الصلب.
→ CaO +

ثم يختلط اكسيد الكالسيوم مع ثاني اكسيد السليكون ليكونا الخبث slag.

CaO + →

الحديد في فهم الأحياء

بنية هيم ب

عنصر الحديد من العناصر الهامة في بناء جسم الإنسان فهويدخل في هجريب المادة الصباغية الحمراء المكونة للدم المعروفة بإسم الهيموجلوبين والتي تنقل مولد الحموضة (الأكسجين) من الرئة الى أنسجة الجسم المتنوعة. مادة الأكسجين يتم بواسطتها إحراق المواد الغذائية لتوليد الحرارة اللازمة للجسم. كما حتى الحديد يدخل في هجريب كافة خلايا الجسم ويلعب دورا هاما في النمووالإفرازات ونقصه في الجسم يسبب فقر الدم.

التغذية والمصادر الغذائية

توجد أملاح الحديد في أكثر أنواع الخضروات كالبصل والطماطم ، والبقول وبصورة خاصة يوجد في الخضروات الورقية كالسبانخ ، والبقدونس ، والكرفس ، والخس وما شابهها ، ويوجد أيضا في الفواكه كالموز والمشمش والعنب والتين والبلح وفي البذور واللوز ، جوز الهند واللحوم وصفار البيض وغيرها.

ومما هوجدير بالذكر حتى الجسم يستطيع حتى يستفيد من عنصر الحديد الموجود في البصل والموز بمعدل 90% بينما لا يستفيد من عنصر الحديد الموجود في المواد الغذائية الأخرى بأكثر من 60%، ومن الملاحظ بأن البرتنطق يزيد من فعالية امتصاص عنصر الحديد فيجدر بالمصابين بفقر الدم ان يتناولوا البرتنطق مع الغذاء المحتوي على مادة الحديد لزيادة الإستفادة فهما بأن مشروب الشاي يعاكس مفعول البرتنطق (أي يقلل من امتصاص الحديد).

نقص الحديد

يؤدي نقص الحديد إلى الإصابة بفقر الدم بعوز الحديد Iron deficiency Anemia وجفاف الجلد ويكون لون الجلد شاحبآ والاضطرابات الهضمية. من الاعراض الاخرى نذكر الخمول ، التعب، ضيق النفس ، خفقان سريع للقلب ، الحكة ، هشاشة وتفلطح الاظافر ، التهاب وتشققات مؤلمة في زوايا الفم ، تورم وحرقان في اللسان ، جفاف الفم والحلق ، صعوبة البلع ، جفاف وهشاشة وتساقط الشعر.

وعند الاطفال يسبب التعب الدائم ، فقدان الشهية ، تأخر النموالعقلي وزيادة خطر الاصابة بالامراض.

الافراط في الحديد

- يؤدي الإفراط في تناول الحديد إلى تراكم الحديد في الأنسجة والأعضاء مما يسبب انتاج شقوق حرة Free Radicals.

- تلف القلب ، الكبد ، الغدد التناسلية وأعضاء أخرى.

- تلف البنكرياس ومن ثم سقم السكري الذي يسمى بـ السكري البرونزي Bronze Diabetes.

- فرط التلون Hemochromatosis وهوإضطراب وراثي يتعلق بأيض الحديد ويسبب إصطباغ الجلد بلون برونزي.

- الحديد ضار للأشخاص الذي تم نقل الدم لهم حديثاً أولمن يعانون من اختلال في بعض الجينات، وعند تناوله بصورة تكميلية على نحومفرط للمرأة الحامل يسبب التسمم.

- زيادة خطر الاصابة بسرطان الحلق والمعدة. لكن الخطر يتقلص مع زيادة مستويات الزنك.

الحديد في الثقافة العامة

يرمز الحديد في الثقافة العامة إلى القوة والصلابة ومن ذلك قولنا لا يفل الحديد إلا الحديد وقولنا سنضرب بيد من حديد. يشكل الحديداحدى القواعد التي تقوم عليها حضارتنا. ويرجع كونه اكثثر الفازات استخداما إلى خواصه القيمة,وإلى وفرة خاماته وسهولة الوصول اليها.ان الحديد موجود في معظم القشرة الارضية, وهويمثل 50% منها من الرغم من عدم تساوي توزيعه في سطح الارض. ونتيجة لعمليات جيولوجية, يتراكم الحديد في رواسب deposits مختلفة الحجم ،وهواكثر توافرا في باطن الارض ، ويعتقد ان لب الارض يتكون من كثلة من الحديدوالنيكل في درجة حرارة 4000 م تحت ضغوط عالية جدا .

في القرآن الكريم

وردت حدثة حديد في عدة مواضع في القرآن الكريم. كما حتى الحديد هواسم لسورة من سور القرآن أنظر سورة الحديد.

انظر أيضاً

  • خام الحديد
  • El Mutún in Bolivia, where 20% of the world's accessible iron and magnesium is located.
  • Iron (metaphor)
  • Iron Age
  • Iron fertilization - Fertilization of oceans to stimulate phytoplankton growth.
  • Pelletizing - Process of creation of iron ore pellets.
  • الحديد في القرآن.
  • Specht Building - A historic landmark in Omaha, Nebraska utilizing an iron facade.
  • الحديد في الأساطير
  • قائمة الدول حسب إنتاج الحديد

المراجع

  • Doulias PT, Christoforidis S, Brunk UT, Galaris D. Endosomal and lysosomal effects of desferrioxamine: protection of HeLa cells from hydrogen peroxide-induced DNA damage and induction of cell-cycle arrest. Free Radic Biol Med. 2003;35:719-28.
  • H. R. Schubert, History of the British Iron and Steel Industry ... to 1775 AD (Routledge, London, 1957)
  • R. F. Tylecote, History of Metallurgy (Institute of Materials, London 1992).
  • R. F. Tylecote, 'Iron in the Industrial Revolution' in J. Day and R. F. Tylecote, The Industrial Revolution in Metals (Institute of Materials 1991), 200-60.
  • Los Alamos National Laboratory — Iron
  • Crystal structure of iron

وصلات خارجية

Look up iron in Wiktionary, the free dictionary.
  • WebElements.com - Iron
  • It's Elemental - Iron
  • The Most Tightly Bound Nuclei

المصادر

  • مقتطفات من "طرائف عن الفلزات" س. فينيسكي ، دار مير 1984
  • الحديد من الموسوعة الانجليزية
  1. ^ Fox, B. A.; Threlfall, T. L. Organic Syntheses, Coll. Vol. 5, p.346 (1973); Vol. 44, p.34 (1964). (Article)
  2. ^ Blomquist, A. T.; Dinguid, L. I. J. Org. Chem. 1947, 12, 718 & 723.
  3. ^ Clarke, H. T.; Dreger, E. E. Org. Syn., Coll. Vol. 1, p.304 (1941); Vol. 6, p.52 (1926). (Article).
  4. ^ den Hertog, J.; Overhoff, J. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas 1950, 69, 468.
  5. ^ "الحديد والفولاذ". الموسوعة العربية الكاملة. Retrieved 2009-05-07.
  6. ^ صحة
  7. ^ كبيب دوت كوم
تاريخ النشر: 2020-06-04 19:01:05
التصنيفات: Infobox element missing image, حديد, عناصر كيميائية, فلزات انتقالية, وقودات نارية, مواد قابلة للتدوير, مواد حديدية مغناطيسية, معادن غذائية, مواد بناء

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

العدد الورقي الأسبوعي لجريدة وطني بتاريخ1/1/2023

المصدر: وطنى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:22:10
مستوى الصحة: 54% الأهمية: 69%

الذرة بـ 1500 جنيه.. أسعار أعلاف الدواجن في التعاملات الصباحية اليوم

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:52
مستوى الصحة: 60% الأهمية: 52%

رسالة بخط اليد تكشف نوايا منفذ هجوم «الساطور» في نيويورك

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:44
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 58%

زعيم كوريا الشمالية يقدم ساعات سيكو هدايا لأعضاء اتحاد الأطفال

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:43
مستوى الصحة: 60% الأهمية: 57%

اليوم.. مجلس النواب يناقش اتفاقية الهيدروجين الأخضر مع فرنسا

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:48
مستوى الصحة: 46% الأهمية: 60%

اليوم.. نهاية الحق في توزيع كوبون «المهندس للتأمين»

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:51
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 61%

المفتي يوافق على إعدام مرتكب مجزرة «الريف الأوروبي»

المصدر: المصريون - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:22:18
مستوى الصحة: 60% الأهمية: 56%

عبدالله رشدي ينشر أول صوره لزوجته بعد وفاتها

المصدر: المصريون - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:22:24
مستوى الصحة: 52% الأهمية: 68%

تحرك برلماني حول زيادة الأسعار ومطالبات بتشديد الرقابة على الأسواق

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:47
مستوى الصحة: 48% الأهمية: 52%

الفراخ البيضاء بـ 45.. أسعار الدواجن البيضاء في الأسواق اليوم

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:53
مستوى الصحة: 45% الأهمية: 69%

سوريا تعلن عودة مطار دمشق الدولي للخدمة عقب القصف الإسرائيلي

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:42
مستوى الصحة: 54% الأهمية: 65%

حريق شقة سكنية فى منطقة الوراق

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:25
مستوى الصحة: 57% الأهمية: 50%

بلاغ للنائب العام ضد مصور الفعل الفاضح لللفتاة والشاب

المصدر: المصريون - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:22:16
مستوى الصحة: 54% الأهمية: 62%

قاعة الباب تحتضن فوتوغرافيا كريم نبيل ومعرضه «الذكر».. غدًا

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:22:01
مستوى الصحة: 56% الأهمية: 66%

ننشر موعد إقامة لقاء القمة بين الإتحاد و الهلال بدوري روشن

المصدر: وطنى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:22:08
مستوى الصحة: 48% الأهمية: 55%

صباح الخير يا مصر

المصدر: وطنى - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:22:09
مستوى الصحة: 45% الأهمية: 64%

جمال رائف يتحدث عن تفاصيل برامج الحماية الاجتماعية (فيديو)

المصدر: موقع الدستور - مصر التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-01-02 09:21:57
مستوى الصحة: 45% الأهمية: 57%

تحميل تطبيق المنصة العربية