-عرض حول معدن الحديد (تعريفه ،صناعته ،أنواعه )

الحديد عنصر كيميائي وفلز ، من أقدم المعادن المكتشفة ، يرمز له بالرمز Fe وعدده الذري 26 . يقع الحديد في الجدول الدوري في المجموعة الثامنة والدورة الرابعة ، وهو عنصر ضروري لحياة الإنسان كونه يدخل في تركيب هيموجلوبين الدم، وكذلك لحياة النباتات كونه يدخل في تركيب الكلوروفيل، و يدخل في كل شيء تقريباً. يحتل الحديد المركز الرابع من حيث وجود العناصر في القشرة الأرضية، وهو فلز قابل للطرق والسحب ،ويدخل في صناعة العديد من المسبوكات.
تحتوي النيازك الساقطة على الأرض على كميات من الحديد قد تصل إلى 90% من كتلة النيازك.
الشبكة البلورية للحديد على هيئة مكعب تتوزع على كل زاوية من زواياه ذرة حديد (ثمانية ذرات) ، وتقع تاسعة في مركز المكعب ، والاوتونيوم ، يوجد بناء بناء فريد من نوعه في مدينة بروكسل يمثل نموذج الشبكة البلورية للحديد مكبراً 165 مليار مرّة، جاء البناء رمزاً لعظمة الحديد ودوره في حياة البشريّة.
يعد الحديد أقوى الفلزات على الإطلاق وأكثرها أهمية للأغراض الهندسية شرط حمايته من الصدأ (أي التفاعل مع الأكسجين). هناك عدة طرق لحماية الحديد من الصدأ وأبسطها على الإطلاق منع تماس الأكسجين أوالرطوبة عن الحديد وذلك بتغليف الحديد بمادة عازلة مثل استخدام الأصباغ أو عوازل PVC مثلاً. من أفضل الطرق المستخدمة لدى إنتاجه هي استخدام نظام الحماية الكاثودية لحماية الحديد من الصدأ والتآكل.


الحديد عبر التاريخ
المشرق
من المؤكد استخدام الانسان للحديد سنة 4000 قبل الميلاد تقريباً. واستخرج أساساً من النيازك واستخدم في سومر ومصر لأغراض الزينة وكرؤوس للحراب.
عثر في بلاد ما بين النهرين و الأناضول و مصر على حديد يعود للفترة التاريخية الممتدة بين 3000 إلى 2000 قبل الميلاد مستخرج صناعياً من النيازك (يتم التعرف على حديد النيازك عبر اختبار غياب عنصر *****ل). كما يبدو فإن هذا الحديد استعمل في الطقوس الاحتفالية فقط وكان أثمن من الذهب، ويعتقد أنه ناتج عن مخلفات تحضير البرونز.

الحديد في الثقافة العامة
يرمز الحديد في الثقافة العامة إلى القوة و الصلابة ومن ذلك قولنا لا يفلٌّ الحديد إلا الحديد، و قولنا سنضرب بيدٍ من حديد.
يشكل الحديد إحدى الركائز التي تقوم عليها حضارتنا. و يعزى كونه أكثر الفلزات استخداماً إلى خواصه القيمة, و إلى وفرة خاماته و سهولة الوصول إليها.إذ إنّ الحديد موجود في معظم القشرة الارضية, وهو يمثل 50% منها من الرغم من عدم تساوي توزيعه في سطح الأرض. ونتيجة لعمليات جيولوجية, يتراكم الحديد في رواسب deposits مختلفة الحجم ،وهو أكثر وفرة في باطن الارض ، ويعتقد أن لب الأرض يتكون من كتلة من الحديد و *****ل عند درجة حرارة 4000 م تحت ضغوط عالية جداً .

في القرآن
وردت كلمة حديد في عدة مواضع في القرآن الكريم. كما أن الحديد هو اسم لسورة من سور القرآن؛ أنظر سورة الحديد.
{ لَقَدْ أَرْسَلْنَا رُسُلَنَا بِالْبَيِّنَاتِ وَأَنْزَلْنَا مَعَهُمْ الْكِتَابَ وَالْمِيزَانَ لِيَقُومَ النَّاسُ بِالْقِسْطِ وَأَنْزَلْنَا الْحَدِيدَ فِيهِ بَأْسٌ شَدِيدٌ وَمَنَافِعُ لِلنَّاسِ وَلِيَعْلَمَ اللَّهُ مَنْ يَنْصُرُهُ وَرُسُلَهُ بِالْغَيْبِ إِنَّ اللَّهَ قَوِيٌّ عَزِيزٌ} (25)
ويعتقد المسلمون بموجب هذه الايه القرانية ان الحديد يعتبر من المعجزات القرانية اذ اثبتت ان الحديد لم يكن موجودا على الارض اطلاقا من قبل ملايين السنين بل تم انزاله للارض عبر النيازك وذلك منذ فترات تكوين الارض.

استخدامات الحديد
من أبرز استخدامات الحديد ما يلي:
استخدامات الحديد الصلب ( الحديد الزهر ) :
يستخدم في صناعة الأدوات التي لا تتعرض للصدمات مثل : أنابيب المياه وأنابيب الغاز.
استخدامات الحديد المطاوع ( الحديد اللين ) :
ويستخدم في صنع المغناطيسيات الكهربائية المؤقتة المستخدمة في الأجهزة الكهربائية ، كما يستخدم في قضبان التسليح المستخدمة في البناء.
استخدامات الحديد الصلب ( الفولاذ ) :
يستخدم في صناعة السفن وقضبان سكك الحديد والجسور.
استخدمات سبائك الصلب :
صلب *****ل : ( المتكون من الحديد الصلب و*****ل ) يجعل السبيكة تقاوم تآكل الصدأ مما يزيد من صلابتها ومتانتها وتستخدم في صناعة السيارات.
صلب الكروم : ( المتكون من الحديد الصلب والكروم )، مما يجعل السبيكة أكثر صلابة وتستخدم في صناعة كرة من الحديد التي تسهل حركة محاور المحركات والتي يطلق عليها ( رمان بلي ) .

صناعة الحديد:
اولا يتم تكسير الصخرة المعقولة من خام الحديد ليسهل ترحيلها ونقلها الى افران الصهر ثانيا يتم عملية الفرز بواسطة المغناطيس ليختار النسبة المعقولة من الحديد ثالثا يتم التعريض لخام الحديد الي فترة طويلة في العراء لانها تحتوي علي نسبة كبيرة من الكبريت فيتحول الكبريت الي كبريتات يمكن ان تذوب في الماء عند الغسيل وايضا يوجد عماية التركيز ويتساقط جذء كبير في شكل بدرة ويجمعوها ويخلطوها مع الحجر الجيري وفحم الكوك(يستخدم فحم الكوك كوقود ويمتاذ لخفة وزنه وتفتح مساماته) واخيرا عملية التحميص او التكليس وهى عرض خام الحديد لدرجة حرارة لازلة الرطوبة وما تبقى من كبريت وذلك اصبح الحديد جاهزا لصهر الفرن اللفح العالي( فرن تيار الهواء)

المواد الفلزية الممعروفة التى يطلق عليها الحديد والفولاذ , هي فى الواقع سبائك لعنصر الحديد . وبوجه عام فإن الفولاذ هو سبيكة من عنصري الحديد والكربون . ولاتزيد نسبة الكربون فيها عن 2% وتحتوى معظم أنواع الفواذ بالإضافة الى الكربون فانه يحتوى على كمية من المنجنيز . ويعتمد أنواع الفولاذ والحديد على التركيب الكيميائي .
الأنواع :
1- حديد التمساح : هوالحديد الناتج من الفرن العالي وتحتوى معظم أنواع حديد التمساح على 93% حديد و3% كربون بالإضافة الى كميات أقل من العناصر الاخرى. وأصل مصطلح تماسيح الحديد يعود الى الطريقة الاولى التى اتبعت فى عمليات صب مصهور الحديد الناتج من الفرن العالي الى منظومة من القوالب وضعت حول قناة مركزية .
وقد اطلق على القضبان الحديدية داخل القالب اسم التمساح . وفى الوقت الحالي يستخدم خام حديد التمساح فى حالته المنصهرة فى صناعة الفولاذ ولايجرى صبه فى قوالب.

2- الحديد الزهر: هو أي نوع من سبائك الحديد المحتوية على نسبة عالية من الكربون . حيث يتراوح نسبة الكربون فيه بين 2% - 4% . كما يحتوى على السيلكون بنسبة تتراوح بين 1%-3% . ونظرا لارتفاع نسبة الكربون فى الحديد الزهر, فانه لايمكن تشكيله وهو فى حالته الجامدة مهما كانت درجة الحرارة التى يتم تسخينه إليها ويشكل الحديد الزهر الى الأشكال التجارية المفيدة بصب السبيكة المنصهرة فى قوالب. ثم تترك حتى تجمد , ومما يساعد فى استخدام الحديد الزهر فى العديد من التطبيقات مايتميز به من صلادة وانخفاض فى التكاليف, ومقدرة عالية على امتصاص الصدمات .

3- الحديد المطاوع: هو حديد نقي مخلوط مع مادة تشبه الزجاج وعلى العكس من حديد الزهر فإن الحديد المطاوع قابل للطرق ولهذا يمكن طرقه لأشكال مختلفة ويقاوم التىكل بصورة أفضل من الحديد الزهر