लौह अयस्क

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हेमेटाइट: ब्राजील की खानों में मुख्य लौह अयस्क।
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इस तरह के लौह अयस्क गुटिकाओं के भंडार का उपयोग इस्पात उत्पादन में किया जाता है।
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टोलेडो, ओहायो में गोदी में लौह अयस्क उतारा जा रहा है।

लौह अयस्क[1] चट्टान (भूविज्ञान) और खनिज हैं जिनसे धात्विक लोहा आर्थिक रूप से निकाला जा सकता है। अयस्क सामान्यतः लोहे के आक्साइड में समृद्ध होते हैं और गहरे भूरे, चमकीले पीले या गहरे बैंगनी से लाल रंग के रंग में भिन्न होते हैं। लोहा सामान्यतः मैग्नेटाइट (Fe
3O
4, 72.4% Fe) के रूप में पाया जाता है, हेमेटाइट (Fe
2O
3, 69.9% Fe), गोइथाइट (FeO(OH), 62.9% Fe), लिमोनाईट (FeO(OH)·n(H2O), 55% Fe) या सिडेराइट (FeCO3, 48.2% फ़े)।

हेमेटाइट या मैग्नेटाइट (लगभग 60% से अधिक लोहे) की बहुत अधिक मात्रा वाले अयस्कों को प्राकृतिक अयस्क या प्रत्यक्ष परिवहन अयस्क के रूप में जाना जाता है, जिसका अर्थ है कि उन्हें सीधे लोहा बनाने वाली वात भट्टी में डाला जा सकता है। लौह अयस्क कच्चा लोहा बनाने के लिए उपयोग किया जाने वाला कच्चा माल है, जो इस्पात बनाने के लिए मुख्य कच्चे माल में से एक है - खनन किए गए लौह अयस्क का 98% इस्पात बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।[2] 2011 में वित्तीय समय ने बार्कलेज मूलधन के खनन विश्लेषक क्रिस्टोफर लाफेमिना के हवाले से कहा कि संभवतः पेट्रोलियम को छोड़कर लौह अयस्क किसी भी अन्य वस्तु की तुलना में वैश्विक अर्थव्यवस्था का अधिक अभिन्न अंग है।[3]


स्रोत

धात्विक लोहा पृथ्वी की सतह पर वस्तुतः अज्ञात है अतिरिक्त इसके कि उल्कापिंडों से निकली लौह-निकल मिश्रधातुएँ और गहरे आवरण अपराश्म के बहुत दुर्लभ रूप हैं। माना जाता है कि कुछ लोहे के उल्कापिंड 1,000 किमी व्यास या उससे बड़े पिंडों से उत्पन्न हुए हैं[4] लोहे की उत्पत्ति अंततः सितारों में परमाणु संलयन के माध्यम से गठन के लिए खोजी जा सकती है, और अधिकांश लोहे को मरने वाले सितारों में उत्पन्न हुआ माना जाता है जो सुपरनोवा के रूप में ढहने या विस्फोट करने के लिए काफी बड़े हैं।[5] यद्यपि लोहा पृथ्वी की आवरण में चौथा सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है, जो लगभग 5% की रचना करता है, विशाल बहुमत सिलिकेट या अधिक दुर्लभ, कार्बोनेट खनिजों में बंधा हुआ है (अधिक जानकारी के लिए, लौह चक्र देखें)। इन खनिजों से शुद्ध लोहे को पृथक करने के लिए ऊष्मागतिक बाधाएं दुर्जेय और ऊर्जा-गहन हैं; इसलिए, मानव उद्योग द्वारा उपयोग किए जाने वाले लोहे के सभी स्रोत तुलनात्मक रूप से दुर्लभ लौह ऑक्साइड खनिजों, मुख्य रूप से हेमेटाइट का उपयोग करते हैं।

औद्योगिक क्रांति से पहले, अधिकांश लोहा व्यापक रूप से उपलब्ध गोइथाइट या बोग अयस्क से प्राप्त किया जाता था, उदाहरण के लिए, अमेरिकी क्रांति और नेपोलियन युद्धों के पर्यन्त अयस्क से प्राप्त किया जाता था। प्रागैतिहासिक समाज लेटराइट का उपयोग लौह अयस्क के स्रोत के रूप में करते थे। ऐतिहासिक रूप से, औद्योगिक समाजों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश लौह अयस्क का खनन मुख्य रूप से लगभग 70% Fe के श्रेणी वाले हेमेटाइट भण्डार से किया गया है। इन भण्डारओं को सामान्यतः सीधे निर्यात अयस्कों या प्राकृतिक अयस्कों के रूप में जाना जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में उच्च श्रेणी के हेमेटाइट अयस्कों की कमी के साथ-साथ लौह अयस्क की मांग में वृद्धि, द्वितीय विश्व युद्ध के बाद निम्न श्रेणी के लौह अयस्क स्रोतों के विकास के लिए मुख्य रूप से मैग्नेटाइट और टैकोनाइट का उपयोग करते हैं।

लौह अयस्क के खनन के तरीके खनन किए जा रहे अयस्क के प्रकार के आधार पर भिन्न होते हैं। अयस्क भण्डार के खनिज विज्ञान और भूविज्ञान के आधार पर वर्तमान में चार मुख्य प्रकार के लौह अयस्क भण्डार हैं। ये मैग्नेटाइट, टाइटैनोमैग्नेट्स, बड़े पैमाने पर हेमेटाइट और उनींदा आयरनस्टोन भण्डार हैं।

पट्टित लोह की संरचनाएँ

Main article: पट्टित लोहे की संरचनाएँ
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2.1 अरब साल पुरानी चट्टान में बंधी हुई लोहे की संरचना दिखाई दे रही है।
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यू.एस. चौथाई (व्यास: 24 mm [0.94 in]) स्केल के लिए दिखाया गया है।

पट्टित लोह विचरन (बीआईएफ) तलछटी चट्टानें हैं जिनमें 15% से अधिक लोहा होता है जो मुख्य रूप से पतले संस्तरित वाले लोहे के खनिजों और सिलिका (क्वार्ट्ज के रूप में) से बना होता है। पट्टित लोह विचरन विशेष रूप से कैम्ब्रियनपूर्व चट्टानों में होती हैं, और सामान्यतः तीव्रता से रूपांतरण के लिए कमजोर होती हैं। बंधी हुई लोहे की संरचनाओं में कार्बोनेट खनिज (साइडेराइट या लंगर) या सिलिकेट खनिज (मिनेसोटन्स , ग्रीनेलाइट , या ग्रूनेराइट) में लोहा हो सकता है, परन्तु लौह अयस्क के रूप में खनन में, ऑक्साइड खनिज (मैग्नेटाइट या हेमेटाइट) प्रमुख लौह खनिज हैं।[6] बंधी हुई लोहे की संरचनाओं को उत्तरी अमेरिका के भीतर टैकोनाइट के रूप में जाना जाता है।

खनन में भारी मात्रा में अयस्क और कचरे को स्थानांतरित करना सम्मिलित है। अपशिष्ट दो रूपों में आता है: खदान में गैर-अयस्क मूल सिद्धान्त (पल्ला झुकना या इंटरबर्डन जिसे स्थानीय रूप से मुलॉक के रूप में जाना जाता है), और अवांछित खनिज, जो स्वयं अयस्क रॉक (गिरोह्यू) का एक आंतरिक हिस्सा हैं। मललॉक का खनन किया जाता है और ओवरबर्डन में ढेर कर दिया जाता है, और लाभकारी प्रक्रिया के पर्यन्त गैंग को पृथक कर दिया जाता है और अवशेष के रूप में हटा दिया जाता है। टैकोनाइट टेलिंग्स अधिकतर खनिज क्वार्ट्ज हैं, जो रासायनिक रूप से निष्क्रिय हैं। यह सामग्री बड़े, विनियमित पानी के भण्डारव वाले तालाबों में भण्डार होती है।

मैग्नेटाइट अयस्क

मैग्नेटाइट अयस्क के किफायती होने के लिए प्रमुख मापदण्ड मैग्नेटाइट की मणिभता, पट्टित लौह निर्माण आतिथेय शैल के भीतर लोहे का श्रेणी और मैग्नेटाइट सांद्रण के भीतर उपस्थित दूषित तत्व हैं। अधिकांश मैग्नेटाइट संसाधनों का आकार और पट्टी अनुपात अप्रासंगिक है क्योंकि पट्टित लौह गठन आतिथेय शैल सैकड़ों मीटर मोटा हो सकता है, आघात और डुबकी के साथ सैकड़ों किलोमीटर तक फैल सकता है, और सरलता से तीन अरब या अधिक टन निहित अयस्क तक आ सकता है।

लोहे का विशिष्ट श्रेणी जिस पर मैग्नेटाइट युक्त पट्टित लौह का निर्माण आर्थिक हो जाता है, वह मोटे तौर पर 25% लोहा होता है, जो सामान्यतः वजन से 33% से 40% तक मैग्नेटाइट की प्राप्ति कर सकता है, जिससे 64% से अधिक भार लोहे की सांद्रता वर्गीकरण का उत्पादन होता है। विशिष्ट मैग्नेटाइट लौह अयस्क सांद्रण में 0.1% से कम फास्फोरस, 3–7% सिलिका और 3% से कम अल्युमीनियम होता है।

वर्तमान में संयुक्त राज्य अमेरिका में मिनेसोटा और मिशीगन में मैग्नेटाइट लौह अयस्क का खनन यू.एस., पूर्वी कनाडा और उत्तरी स्वीडन में किया जाता है।[7] मैग्नेटाइट-बेयरिंग पट्टित लोहे का गठन वर्तमान में ब्राज़िल में बड़े मापक्रम पर खनन किया जाता है, जो एशिया को महत्वपूर्ण मात्रा में निर्यात करता है, और ऑस्ट्रेलिया में एक नवागत और बड़ा मैग्नेटाइट लौह अयस्क उद्योग है।

प्रत्यक्षतः-निर्यात (हेमेटाइट) अयस्क

दक्षिण अमेरिका, ऑस्ट्रेलिया और एशिया में सबसे बड़ी तीव्रता के साथ प्रत्यक्षतः-निर्यात लौह अयस्क (डीएसओ) भण्डार (सामान्यतः हेमेटाइट से बना) अंटार्कटिका को छोड़कर सभी महाद्वीपों पर खनन किया जाता है। हेमेटाइट लौह अयस्क के अधिकांश बड़े भंडार परिवर्तित बंधी हुई लोहे की संरचनाओं और संभवतः ही कभी आग्नेय संचय से प्राप्त होते हैं।

डीएसओ भण्डार सामान्यतः मैग्नेटाइट युक्त बीआईएफ या अन्य चट्टानों की तुलना में दुर्लभ होते हैं जो इसका मुख्य स्रोत या प्रोटोलिथ चट्टान बनाते हैं, परन्तु खदान और प्रक्रिया के लिए काफी सस्ते होते हैं क्योंकि उच्च लौह सामग्री के कारण उन्हें कम लाभ की आवश्यकता होती है। हालांकि, डीएसओ अयस्कों में जुर्माना तत्वों की काफी अधिक सांद्रता हो सकती है, सामान्यतः फास्फोरस, पानी की मात्रा (विशेष रूप से पिसोलाइट तलछटी संचय) और एल्यूमीनियम (पिसोलाइट्स के भीतर मिट्टी के खनिज) में अधिक होती है। निर्यात-श्रेणी डीएसओ अयस्क सामान्यतः 62-64% फ़े श्रेणी में होते हैं।[8]


मैग्मीय मैग्नेटाइट अयस्क भण्डार

कभी-कभी ग्रेनाइट और अल्ट्रापोटासिक आग्नेय चट्टानें मैग्नेटाइट मणिभ को पृथक करती हैं और आर्थिक एकाग्रता के लिए उपयुक्त मैग्नेटाइट का द्रव्यमान बनाती हैं।[9] कुछ लौह अयस्क भण्डार, विशेष रूप से चिली में, मैग्नेटाइट लक्ष्यक्रिस्टल के महत्वपूर्ण संचय वाले ज्वालामुखीय प्रवाह से बनते हैं।[10] अटाकार्या रेगिस्तान के भीतर चिली के मैग्नेटाइट लौह अयस्क के भंडार ने भी इन ज्वालामुखी संरचनाओं से निकलने वाली धाराओं में मैग्नेटाइट के जलोढ़ संचय का निर्माण किया है।

कुछ मैग्नेटाइट स्कार्न और जलतापीय भंड़ार अतीत में उच्च श्रेणी के लौह अयस्क के भंड़ार के रूप में कार्य किए गए हैं, जिनमें थोड़े से लाभ की आवश्यकता होती है। मलेशिया और इंडोनेशिया में इस प्रकृति के कई ग्रेनाइट से जुड़े भंडार हैं।

मैग्नेटाइट लौह अयस्कों के अन्य स्रोतों में बड़े पैमाने पर मैग्नेटाइट अयस्क के रूपांतरित संचय सम्मिलित हैं, जैसे अशिष्ट नदी, तस्मानिया में, जो ओफीयोलाइट अतिमैफिक के अपरूपण द्वारा निर्मित हैं।

लौह अयस्कों का एक और लघु स्रोत परतदार अंतर्वेधन में मैग्मीय संचय है जिसमें सामान्यतः वैनेडियम के साथ सामान्यतः टाइटेनियम युक्त मैग्नेटाइट होता है। ये अयस्क एक कर्मस्थिति बाजार बनाते हैं, जिसमें लोहे, टाइटेनियम और वैनेडियम को पुनर्प्राप्त करने के लिए विशेष प्रगालक का उपयोग किया जाता है। इन अयस्कों को पट्टित लोह शैलसमूह अयस्कों के समान अनिवार्य रूप से तैयार किया जाता है, परन्तु सामान्यतः संदलन और पृथक्करण के माध्यम से अधिक सरलता से अपश्रेणी किया जाता है। विशिष्ट टाइटानोमैग्नेटाइट सांद्र श्रेणी 57% Fe, 12% Ti और 0.5% V
2O
5 है।[citation needed]

खदान अवशिष्ट

प्रत्येक 1 टन लौह अयस्क के उत्पादन के लिए लगभग 2.5-3.0 टन लौह अयस्क अवशेष का निर्वहन किया जाएगा। आंकड़े बताते हैं कि प्रत्येक वर्ष 130 मिलियन टन लौह अयस्क का निस्तारण होता है। उदाहरण के लिए, यदि खदान के अवशेषों में औसतन लगभग 11% लौह होता है, तो वार्षिक लगभग 1.41 मिलियन टन लौह नष्ट हो जाएगा।[11] ये अवशेष अन्य उपयोगी धातुओं जैसे तांबा, निकल और कोबाल्ट में भी उच्च हैं,[12] और इनका उपयोग सड़क निर्माण सामग्री जैसे कुट्टिम और भराव और निर्माण सामग्री जैसे चूना, निम्न-श्रेणी के कांच और दीवार सामग्री के लिए किया जा सकता है।[11][13][14] जबकि अवशेष एक अपेक्षाकृत निम्न-श्रेणी के अयस्क हैं, वे इकट्ठा करने के लिए सस्ते भी हैं क्योंकि उन्हें खनन नहीं करना पड़ता है। इसके कारण मैग्नेटेशन (लौह अयस्क) जैसे उद्योगों ने पुनर्ग्रहण परियोजनाएं प्रारंभ की हैं, जहां वे धातु के लोहे के स्रोत के रूप में लौह अयस्क के अवशेषों का उपयोग करते हैं।[11]

लौह अयस्क के अवशेषों से लोहे को पुनर्चक्रित करने की दो मुख्य विधियाँ चुंबकीय भर्जन और प्रत्यक्ष अपचयन हैं। लोहे को गलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले लौह सांद्र (Fe3O4) का उत्पादन करने के लिए 1 घंटे से कम समय के लिए चुंबकन भर्जन 700 और 900 डिग्री सेल्सियस के मध्य तापमान का उपयोग किया जाता है। भर्जन को चुम्बकित करने के लिए ऑक्सीकरण और Fe2O3 के गठन को रोकने के लिए कम करने वाले वातावरण का होना महत्वपूर्ण है क्योंकि इसे पृथक करना कठिन होता है क्योंकि यह कम चुंबकीय होता है।[11][15]प्रत्यक्ष अपचयन 1000 °C से अधिक गर्म तापमान और 2-5 घंटों के लंबे समय का उपयोग करती है। इस्पात बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले स्पंज लोहा (Fe) का उत्पादन करने के लिए प्रत्यक्ष अपचयन का उपयोग किया जाता है। प्रत्यक्ष अपचयन के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है क्योंकि तापमान अधिक और समय अधिक होते है और इसे भर्जन की तुलना में अधिक कम करने वाले कर्मक की आवश्यकता होती है।[11][16][17]


निष्कर्षण

See also: खनिज प्रसंस्करण and लौह अयस्क खनन का पर्यावरणीय प्रभाव

लौह अयस्क के निम्न-श्रेणी के स्रोतों को सामान्यतः अयस्क की एकाग्रता में सुधार करने और अशुद्धियों को दूर करने के लिए संदलन, भ्रमिकर्तन, गुरुत्वीय पृथकन, पृथक्करण, और सिलिका फेन प्लवन जैसी प्रविधियों का उपयोग करके सज्जीकरण की आवश्यकता होती है। परिणाम, उच्च गुणवत्ता वाले महीन अयस्क चूर्ण को महीन के रूप में जाना जाता है।

मैग्नेटाइट

मैग्नेटाइट चुंबकीय है, और इसलिए सरलता से अपअयस्क खनिजों से पृथक हो जाता है और बहुत कम स्तर की अशुद्धियों के साथ एक उच्च श्रेणी सांद्र केंद्रित करने में सक्षम होता है।

मैग्नेटाइट के दाने का आकार और सिलिका आधात्रिका के साथ मिलने की इसकी डिग्री उस पेषक आकार को निर्धारित करती है, जिस पर उच्च शुद्धता वाले मैग्नेटाइट सांद्र प्रदान करने के लिए कुशल चुंबकीय पृथक्करण को सक्षम करने के लिए चट्टान को कम किया जाना चाहिए। यह भ्रमिकर्तन संक्रिया चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा इनपुट निर्धारित करता है।

पट्टित लोहे की संरचनाओं के खनन में अशिष्ट संदलन और पृथक्करण सम्मिलित है, इसके पश्चात अमसृण संदलन और महीन पेषण के बाद अयस्क को उस बिंदु तक पहुँचाया जाता है, जहाँ क्रिस्टलीकृत मैग्नेटाइट और क्वार्ट्ज़ इतने महीन होते हैं कि क्वार्टज़ पीछे रह जाते है, जब परिणामी चूर्ण को चुंबकीय विभाजक के अंतर्गत पारित किया जाता है।

सामान्यतः अधिकांश मैग्नेटाइट पट्टित लोह शैलसमूह भंड़ार 32 और 45 सूक्ष्ममापी के मध्य स्थिर किया जाना चाहिए ताकि कम सिलिका मैग्नेटाइट सांद्र का उत्पादन किया जा सके। मैग्नेटाइट सांद्र श्रेणी सामान्यतः भार से 70% लोहे से अधिक होते हैं और सामान्यतः कम फास्फोरस, कम एल्यूमीनियम, कम टाइटेनियम और कम सिलिका होते हैं और अधिमूल्य प्रभार की मांग करते हैं।

हेमेटाइट

संबद्ध सिलिकेट अपअयस्क के सापेक्ष हेमेटाइट के उच्च घनत्व के कारण, हेमेटाइट सज्जीकरण में सामान्यतः सज्जीकरण प्रविधियों का संयोजन सम्मिलित होता है।

एक विधि मैग्नेटाइट या अन्य कर्मक जैसे फेरोसिलिकॉन युक्त घोल के ऊपर महीन संदलित अयस्क को प्रवाहित करने पर निर्भर करती है जो इसके घनत्व को बढ़ाता है। जब घोल का घनत्व ठीक से अंशांकित किया जाता है, तो हेमेटाइट डूब जाएगा और सिलिकेट खनिज के टुकड़े तैरेंगे और उन्हें निष्काषित किया जा सकता है।[18]


उत्पादन और खपत

For a more comprehensive list, see लौह अयस्क उत्पादन द्वारा देशों की सूची.
File:Evolution minerai fer.svg
विभिन्न देशों (कनाडा, चीन, ऑस्ट्रेलिया, ब्राजील, संयुक्त राज्य अमेरिका, स्वीडन, यूएसएसआर-रूस, विश्व) में निकाले गए लौह अयस्क ग्रेड का विकास। विश्व अयस्क ग्रेड में हालिया गिरावट निम्न श्रेणी के चीनी अयस्कों की बड़ी खपत के कारण है। बेचे जाने से पहले अमेरिकी अयस्क को 61% से 64% के बीच अपग्रेड किया जाता है।[19]
2015 के लिए मिलियन मीट्रिक टन में प्रयोग करने योग्य लौह अयस्क का उत्पादन[20] चीन के लिए खदान उत्पादन का अनुमान नेशनल ब्यूरो ऑफ स्टैटिस्टिक्स चीन के कच्चे अयस्क के आँकड़ों से लगाया गया है, न कि प्रयोग करने योग्य अयस्क के बजाय अन्य देशों के लिए रिपोर्ट किया गया है।[21]
देश उत्पादन
ऑस्ट्रेलिया 817
ब्राज़िल 397
चीन 375*
भारत 156
रूस 101
दक्षिण अफ्रीका 73
यूक्रेन 67
संयुक्त राज्य अमेरिका 46
कनाडा 46
ईरान 27
स्वीडन 25
कज़ाकस्तान 21
अन्य देश 132
कुल विश्व 2,280

लोहा विश्व का सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला धातु-इस्पात है, जिसमें लौह अयस्क प्रमुख घटक है, जो प्रति वर्ष उपयोग की जाने वाली सभी धातुओं का लगभग 95% प्रतिनिधित्व करता है।[3] यह मुख्य रूप से संरचनाओं, जहाजों, वाहनों और कलयंत्रो में उपयोग किया जाता है।

विश्व भर में लौह-समृद्ध चट्टानें सामान्य हैं, परन्तु अयस्क-श्रेणी के व्यावसायिक खनन कार्यों में अलग-अलग तालिका में सूचीबद्ध देशों का वर्चस्व है। लौह अयस्क भण्डारों के लिए अर्थशास्त्र की प्रमुख बाधा आवश्यक रूप से निक्षेपों का क्रम या आकार नहीं है, क्योंकि भूवैज्ञानिक रूप से चट्टानों के पर्याप्त टन भार को सिद्ध करना विशेष रूप से कठिन नहीं है। मुख्य बाधा बाजार के सापेक्ष लौह अयस्क की स्थिति, इसे बाजार में लाने के लिए रेल आधारभूत संरचना की लागत और ऐसा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा लागत है।

लौह अयस्क का खनन एक उच्च मात्रा, कम संचय वाला व्यवसाय है, क्योंकि लोहे का मूल्य आधार धातुओं की तुलना में काफी कम है।[22] यह अत्यधिक पूंजी गहन है, और अयस्क को खदान से मालवाहक जहाज तक ले जाने के लिए रेल जैसे आधारभूत संरचना में महत्वपूर्ण निवेश की आवश्यकता होती है।[22]इन कारणों से, लौह अयस्क का उत्पादन कुछ प्रमुख खिलाड़ियों के हाथों में केंद्रित है।

विश्व उत्पादन औसतन दो अरब मीट्रिक टन कच्चा अयस्क वार्षिक है। लौह अयस्क का विश्व का सबसे बड़ा उत्पादक ब्राजीलियाई खनन निगम वेल है, इसके पश्चात ऑस्ट्रेलियाई संगठन रियो टिंटो समूह और बीएचपी हैं। एक और ऑस्ट्रेलियाई आपूर्तिकर्ता, फोर्टेस्क्यू धातु समूह सीमित, ने ऑस्ट्रेलिया के उत्पादन को विश्व में प्रथम स्थान पर लाने में सहायता की है।

2004 में लौह अयस्क का समुद्री व्यापार—अर्थात दूसरे देशों में भेजे जाने वाला लौह अयस्क—849 मिलियन टन था।[22]72% बाजार के साथ ऑस्ट्रेलिया और ब्राजील समुद्री व्यापार पर वर्चस्व हैं।[22]बीएचपी, रियो और वैले इस बाजार के 66% भाग को अपने मध्य नियंत्रित करते हैं।[22]

ऑस्ट्रेलिया में लौह अयस्क को तीन मुख्य स्रोतों से प्राप्त किया जाता है: पिसोलाइट प्रणाल लौह भण्डार अयस्क प्राथमिक पट्टित-लौह संरचनाओं के यांत्रिक क्षरण से प्राप्त होता है और जलोढ़ प्रणालो जैसे पन्नावोनिका, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में भण्डार होता है; और न्यूमैन, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया, चिचेस्टर परिसर, हैमरस्ले परिसर और कूल्यानोबिंग, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया जैसे प्रमुख तत्वांतरणी रूप से परिवर्तित पट्टित लोह शैलसमूह सेसं बंधित अयस्क है। अन्य प्रकार के अयस्क हाल ही में सामने आ रहे हैं,[when?] जैसे ऑक्सीकृत फेरुजिनस हार्डकैप्स, उदाहरण के लिए पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में अर्गाइल झील के पास लेटराइट लौह अयस्क भण्डार है।

भारत में लौह अयस्क का कुल पुनर्प्राप्त करने योग्य भंडार लगभग 9,602 मिलियन टन हेमेटाइट और 3,408 मिलियन टन मैग्नेटाइट है।[23] छत्तीसगढ़, मध्य प्रदेश, कर्नाटक, झारखंड, ओडिशा, गोवा, महाराष्ट्र, आंध्र प्रदेश, केरल, राजस्थान और तमिलनाडु लौह अयस्क के प्रमुख भारतीय उत्पादक हैं। चीन, जापान, कोरिया, संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोपीय संघ के मुख्य उपभोक्ताओं के साथ लौह अयस्क की विश्व खपत प्रति वर्ष 10%[citation needed]बढ़ जाती है।

चीन वर्तमान में लौह अयस्क का सबसे बड़ा उपभोक्ता है, जो विश्व का सबसे बड़ा इस्पात उत्पादक देश है।यह सबसे बड़ा आयातक भी है, जिसने 2004 में लौह अयस्क के समुद्री व्यापार का 52% खरीदा था।[22]चीन के पश्चात जापान और कोरिया हैं, जो कच्चे लौह अयस्क और धातुकर्म कोयले की महत्वपूर्ण मात्रा का उपभोग करते हैं। 2006 में, चीन ने 38% की वार्षिक वृद्धि के साथ 588 मिलियन टन लौह अयस्क का उत्पादन किया।

लौह अयस्क बाजार

फ़ाइल:लौह अयस्क की कीमतें.webp|thumb|330px|लौह अयस्क की कीमतें (मासिक)

  China import/inbound iron ore spot price[24]
  Global iron ore price[25]

फ़ाइल:Iron Ore price.webp|thumb|330px|लौह अयस्क की कीमतें (दैनिक)
25 अक्टूबर 2010 - 4 अगस्त 2022

पिछले 40 वर्षों में, लौह अयस्क की कीमतों का फैसला छोटे खनिकों और इस्पात निर्माताओं के मध्य बंद दरवाजे की बातचीत में तय किया गया है, जो स्थान और अनुबंध दोनों बाजारों पर वर्चस्व हैं। परंपरागत रूप से, इन दो समूहों के मध्य हुआ प्रथम समझौता शेष उद्योगों द्वारा पालन किए जाने के लिए एक मानदण्ड निर्धारित करता है।[3]

हाल के वर्षों में, हालांकि, यह मानदण्ड प्रणाली का अनुविभाजन प्रारंभ हो गया है, मांग और आपूर्ति श्रृंखला दोनों के प्रतिभागियों ने अल्पावधि मूल्य निर्धारण में परिवर्तन की मांग की है। यह देखते हुए कि अधिकांश अन्य पण्य वस्तुओं में पहले से ही एक परिपक्व बाजार-आधारित मूल्य निर्धारण प्रणाली है, लौह अयस्क के लिए वाद का पालन करना स्वाभाविक है। अधिक सुस्पष्ट मूल्य निर्धारण के लिए बाजार की बढ़ती मांगों का उत्तर देने के लिए, विश्व भर के कई वित्तीय विनिमय और/या समाशोधन गृहों ने लौह अयस्क विनिमय समाशोधन प्रस्तुत किया है। सीएमई समूह, एसजीएक्स (सिंगापुर विनिमय), लंदन समाशोधन गृह (LCH.Clearnet), एनओएस समूह और आईसीईएक्स (भारतीयपण्‍य पदार्थ विनिमय) सभी इस्पात सूचकांक (TSI) लौह अयस्क संक्रमणी दत्त के आधार पर स्वीकृत विनिमय प्रस्तुत करते हैं। सीएमई अपने टीएसआई विनिमय समाशोधन के अतिरिक्त प्लैट्स-आधारित विनिमय भी प्रदान करता है। आईसीई (अंतर्महाद्वीपीय विनिमय) प्लैट्स-आधारित विनिमय समाशोधन सेवा भी प्रदान करता है। टीएसआई के मूल्य निर्धारण के आसपास तरलता गुच्छन के साथ, विनिमय बाजार तीव्रता से बढ़ा है।[26] अप्रैल 2011 तक, टीएसआई कीमतों के आधार पर US$5.5 बिलियन मूल्य के लौह अयस्क के विनिमय की संस्वीकृति दे दी गई है। टीएसआई के आधार पर, अगस्त 2012 तक प्रति दिन दस लाख टन से अधिक विनिमय व्यापार नियमित रूप से हो रही थी।

विनिमय के अतिरिक्त, एक अपेक्षाकृत नया विकास लौह अयस्क विकल्पों की प्रारंभ भी रहा है। सीएमई समूह अगस्त 2012 में 12,000 लॉट से अधिक ओपन इंटरेस्ट के साथ टीएसआई के खिलाफ लिखे गए विकल्पों के समाशोधन के लिए सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला स्थल रहा है।

सिंगापुर मर्केंटाइल एक्सचेंज (SMX) ने धातु बुलेटिन आयरन ओर सूचकांक (MBIOI) के आधार पर विश्व का पहला वैश्विक लौह अयस्क वायदा अनुबंध प्रारंभ किया है, जो उद्योग प्रतिभागियों और स्वतंत्र चीनी इस्पात कंसल्टेंसी और डेटा प्रदाता शंघाई इस्पातहोम के व्यापक स्पेक्ट्रम से दैनिक मूल्य डेटा का उपयोग करता है। पूरे चीन में इस्पात उत्पादकों और लौह अयस्क व्यापारियों का व्यापक संपर्क आधार।[27] वायदा अनुबंध में आठ महीने के कारोबार के बाद मासिक मात्रा 1.5 मिलियन टन से अधिक देखी गई है।[28] यह कदम विश्व के तीन सबसे बड़े लौह अयस्क खनिकों- वैले (कंपनी), रियो टिंटो (निगम) और बीएचपी द्वारा 2010 की शुरुआत में इंडेक्स-आधारित त्रैमासिक मूल्य निर्धारण के लिए स्विच का अनुसरण करता है, मानदण्ड वार्षिक मूल्य निर्धारण की 40 साल की परंपरा को तोड़ता है।[29]

देश द्वारा बहुतायत

उपलब्ध विश्व लौह अयस्क संसाधन

लोहा पृथ्वी पर सबसे प्रचुर तत्व है परन्तु भूपर्पटी में नहीं।[30] सुलभ लौह अयस्क भंडार की सीमा ज्ञात नहीं है, हालांकि वर्ल्डवॉच संस्थान के लेस्टर आर. ब्राउन ने 2006 में सुझाव दिया था कि 2% के आधार पर लौह अयस्क 64 वर्षों के भीतर (अर्थात, 2070 तक) समाप्त हो सकता है प्रति वर्ष मांग में वृद्धि। रेफरी नाम = ब्राउन >Brown, Lester (2006). प्लान बी 2.0. New York: W.W. Norton. p. 109.</ref>

ऑस्ट्रेलिया

भूविज्ञान ऑस्ट्रेलिया ने गणना की है कि देश के आर्थिक रूप से प्रदर्शित लौह संसाधन वर्तमान में 24 गीगाटन, या 24 बिलियन टन हैं।[citation needed] एक और अनुमान ऑस्ट्रेलिया के लौह अयस्क के भंडार को 52 बिलियन टन, या विश्व के अनुमानित 170 बिलियन टन का 30 प्रतिशत रखता है, जिसमें से पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया का हिस्सा 28 बिलियन टन है।[31] पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया के पिलबरा क्षेत्र से वर्तमान उत्पादन दर लगभग 430 मिलियन टन प्रति वर्ष है और बढ़ रही है। गैविन मुड (आरएमआईटी विश्वविद्यालय) और जोनाथन लॉ (सीएसआईआरओ) उम्मीद करते हैं कि क्रमशः 30-50 साल और 56 साल के भीतर यह खत्म हो जाएगा।[32] 2010 के इन अनुमानों के लिए निम्न-श्रेणी के लौह अयस्क की मांग में बदलाव और खनन और पुनर्प्राप्ति तकनीकों में सुधार (भूजल तालिका के नीचे गहरे खनन की अनुमति) को ध्यान में रखते हुए निरंतर समीक्षा की आवश्यकता है।

संयुक्त राज्य

2014 में संयुक्त राज्य अमेरिका में खानों ने $5.1 बिलियन के अनुमानित मूल्य के साथ 57.5 मिलियन मीट्रिक टन लौह अयस्क का उत्पादन किया।[33] संयुक्त राज्य अमेरिका में लौह खनन का अनुमान है कि विश्व के लौह अयस्क उत्पादन का 2% हिस्सा है। संयुक्त राज्य अमेरिका में बारह लौह अयस्क की खदानें हैं जिनमें से नौ खुले गर्त मे खनन और तीन रिक्लेमेशन ऑपरेशन हैं। 2014 में कार्य कर रहे दस पेलेटिटिंग प्लांट, नौ सघनता वाले प्लांट, दो प्रत्यक्षतः-रिड्यूस्ड आयरन (DRI) प्लांट और एक आयरन नगेट प्लांट भी थे।[33]संयुक्त राज्य अमेरिका में अधिकांश लौह अयस्क लेक सूपीरियर झील के आसपास आयरन परिसर में होता है। ये आयरन परिसर मिनेसोटा और मिशिगन में पाए जाते हैं, जो 2014 में संयुक्त राज्य अमेरिका में उत्पादित प्रयोग करने योग्य लौह अयस्क का 93% हिस्सा था। संयुक्त राज्य में नौ ऑपरेशनल ओपन पिट खदानों में से सात मिनेसोटा में स्थित हैं और साथ ही तीन में से दो टेलिंग्स रिक्लेमेशन ऑपरेशंस। अन्य दो सक्रिय खुली खदानें मिशिगन में स्थित थीं, 2016 में दो खानों में से एक बंद हो गई।[33]यूटा और अलाबामा में लौह अयस्क की खदानें भी रही हैं; हालांकि, यूटा में आखिरी लौह अयस्क खदान 2014 में बंद हो गई[33]और अलबामा में आखिरी लौह अयस्क खदान 1975 में बंद हो गई।[34]


कनाडा

2017 में कनाडा की लौह अयस्क खदानों ने 49 मिलियन टन लौह अयस्क का सांद्रण पैलेट और 13.6 मिलियन टन कच्चे इस्पात का उत्पादन किया। 13.6 मिलियन टन इस्पात में से 7 मिलियन का निर्यात किया गया था, और 4.6 बिलियन डॉलर के मूल्य पर 43.1 मिलियन टन लौह अयस्क का निर्यात किया गया था। निर्यात किए गए लौह अयस्क में से 38.5% मात्रा $2.3 बिलियन के मूल्य के साथ लौह अयस्क छर्रों का था और 61.5% $2.3 बिलियन मूल्य के साथ लौह अयस्क केंद्रित था।[35] कनाडा के लौह अयस्क का छत्तीस प्रतिशत कनाडा की लौह अयस्क कंपनी, लैब्राडोर सिटी, न्यूफ़ाउन्डलंड में मैरी रिवर माइन, नुनावुत सहित द्वितीयक स्रोतों से आता है।[35][36]


ब्राजील

ब्राजील लौह अयस्क का दूसरा सबसे बड़ा उत्पादक है जिसमें ऑस्ट्रेलिया सबसे बड़ा है। 2015 में ब्राज़ील ने 397 मिलियन टन प्रयोग करने योग्य लौह अयस्क का निर्यात किया।[33]दिसंबर 2017 में ब्राजील ने 346,497 मीट्रिक टन लौह अयस्क का निर्यात किया और दिसंबर 2007 से मई 2018 तक उन्होंने मासिक औसत 139,299 मीट्रिक टन का निर्यात किया।[37]


यूक्रेन

लौह अयस्क पर अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण की 2021 रिपोर्ट के अनुसार,[38] यूक्रेन को 2020 (2019: 63 मिलियन टन) में 62 मिलियन टन लौह अयस्क का उत्पादन करने का अनुमान है, जो इसे ऑस्ट्रेलिया, ब्राजील, चीन, भारत, रूस और दक्षिण अफ्रीका के बाद लौह अयस्क उत्पादन का सातवां सबसे बड़ा वैश्विक केंद्र बनाता है। यूक्रेन में लौह अयस्क के उत्पादकों में सम्मिलित हैं: फेरेक्सपो, मेटिन्वेस्ट और आर्सेलर मित्तल क्रीवी रिह।

भारत

लौह अयस्क पर अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण की 2021 रिपोर्ट के अनुसार,[38]भारत को 2020 (2019: 52 मिलियन टन) में 59 मिलियन टन लौह अयस्क का उत्पादन करने का अनुमान है, जो इसे ऑस्ट्रेलिया, ब्राजील, चीन, रूस और दक्षिण अफ्रीका और यूक्रेन के बाद लौह अयस्क उत्पादन के सातवें सबसे बड़े वैश्विक केंद्र के रूप में स्थापित करता है।

प्रगलन

Main articles: वात भट्टी and ब्लूमरी

लौह अयस्क में ऑक्सीजन और लोहे के परमाणु एक साथ अणुओं में बंधे होते हैं। इसे धात्विक लोहे में परिवर्तित करने के लिए ऑक्सीजन को निकालने के लिए इसे गलाना या सीधे कम लोहे की प्रक्रिया के माध्यम से भेजा जाना चाहिए। ऑक्सीजन-लौह बंधन मजबूत होते हैं, और लोहे को ऑक्सीजन से निकालने के लिए, ऑक्सीजन से जुड़ने के लिए एक मजबूत मौलिक बंधन प्रस्तुत किया जाना चाहिए। कार्बन का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि उच्च तापमान पर कार्बन-ऑक्सीजन बंधन की ताकत आयरन-ऑक्सीजन बॉन्ड की तुलना में अधिक होती है। इस प्रकार, गलाने की प्रक्रिया में जलाने के लिए लौह अयस्क को चूर्ण और कोक (ईंधन) के साथ मिश्रित किया जाना चाहिए।

कार्बन मोनोआक्साइड लोहे से ऑक्सीजन को रासायनिक रूप से पृथक करने का प्राथमिक घटक है। इस प्रकार, उत्पादन के लिए कार्बन के जलने को बढ़ावा देने के लिए लोहे और कार्बन प्रगलन को ऑक्सीजन की कमी (कम करने वाली) स्थिति में रखा जाना चाहिए CO नहीं CO
2.

  • एयर ब्लास्ट और चारकोल (कोक): 2 सी + ओ2 → 2 सीओ
  • कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ) प्रमुख कमी एजेंट है।
    • स्टेज वन: 3 फ़े2O3 + CO → 2 Fe3O4 + सीओ2
    • चरण दो: फ़े3O4 + CO → 3 FeO + CO2
    • चरण तीन: FeO + CO → Fe + CO2
  • चूना पत्थर कैल्सीनिंग: CaCO3 → काओ + सीओ2
  • चूना प्रवाह के रूप में कार्य करता है: CaO + SiO2 → कैल्शियम सिलिकेट | CaSiO3

तत्वों का ज्ञात लगाएं

कुछ तत्वों की थोड़ी मात्रा को सम्मिलित करने से लोहे के एक बैच या स्मेल्टर के संचालन की व्यवहार संबंधी विशेषताओं पर गहरा प्रभाव पड़ सकता है। ये प्रभाव अच्छे और बुरे दोनों हो सकते हैं, कुछ विनाशकारी रूप से बुरे। कुछ रसायनों को जानबूझकर जोड़ा जाता है जैसे फ्लक्स जो ब्लास्ट फर्नेस को अधिक कुशल बनाता है। दूसरों को जोड़ा जाता है क्योंकि वे लोहे को अधिक तरल, सख्त बनाते हैं, या इसे कुछ अन्य वांछनीय गुण देते हैं। अयस्क, ईंधन और प्रवाह की पसंद निर्धारित करती है कि लावा कैसे व्यवहार करता है और उत्पादित लोहे की परिचालन विशेषताएं। आदर्श रूप से लौह अयस्क में केवल लोहा और ऑक्सीजन होता है। हकीकत में ऐसा कम ही होता है। विशिष्ट रूप से, लौह अयस्क में कई तत्व होते हैं जो आधुनिक इस्पात में अक्सर अवांछित होते हैं।

सिलिकॉन

सिलिका (SiO
2) लगभग हमेशा लौह अयस्क में उपस्थित होता है। इसका अधिकांश भाग गलाने की प्रक्रिया के पर्यन्त स्लैग हो जाता है। ऊपर के तापमान पर 1,300 °C (2,370 °F) कुछ अपचयित होकर लोहे के साथ मिश्रधातु बना लेंगे। भट्टी जितनी गर्म होगी, लोहे में उतना ही अधिक सिलिकन होगा। 16वीं से 18वीं शताब्दी के मध्य यूरोपियन कास्ट आयरन में 1.5% Si तक का मिलना असामान्य नहीं है।

सिलिकॉन का प्रमुख प्रभाव ग्रे आयरन के निर्माण को बढ़ावा देना है। ग्रे आयरन सफेद आयरन की तुलना में कम भंगुर और खत्म करने में आसान होता है। इस कारण कास्टिंग उद्देश्यों के लिए इसे प्राथमिकता दी जाती है।Turner (1900, pp. 192–197) ने बताया कि सिलिकॉन भी सिकुड़न और ब्लोहोल्स के गठन को कम करता है, जिससे खराब कास्टिंग की संख्या कम हो जाती है।

फास्फोरस

फास्फोरस (पी) के लोहे पर चार प्रमुख प्रभाव हैं: बढ़ी हुई कठोरता और शक्ति, कम ठोस तापमान, बढ़ी हुई तरलता और ठंड की कमी। लोहे के उपयोग के उद्देश्य के आधार पर, ये प्रभाव या तो अच्छे या बुरे होते हैं। बोग अयस्क में अक्सर उच्च फास्फोरस सामग्री होती है।(Gordon 1996, p. 57)

फास्फोरस की सांद्रता से लोहे की ताकत और कठोरता बढ़ जाती है। रॉट आयरन में 0.05% फॉस्फोरस इसे मध्यम कार्बन इस्पात जितना कठोर बनाता है। उच्च फॉस्फोरस आयरन को ठंडे हथौड़े से भी कठोर किया जा सकता है। फॉस्फोरस की किसी भी सांद्रता के लिए सख्त प्रभाव सही है। जितना अधिक फॉस्फोरस होता है, लोहा उतना ही कठोर होता है और हथौड़े से उसे उतना ही कठोर बनाया जा सकता है। आधुनिक इस्पात निर्माता 0.07 और 0.12% के मध्य फास्फोरस के स्तर को बनाए रखते हुए सदमे प्रतिरोध का त्याग किए बिना कठोरता को 30% तक बढ़ा सकते हैं। यह शमन के कारण सख्त होने की गहराई को भी बढ़ाता है, परन्तु साथ ही उच्च तापमान पर लोहे में कार्बन की विलेयता भी कम करता है। इससे ब्लिस्टर इस्पात (सीमेंटेशन) बनाने में इसकी उपयोगिता कम हो जाएगी, जहां कार्बन अवशोषण की गति और मात्रा सर्वोपरि विचार है।

फॉस्फोरस मिलाने का एक नकारात्मक पक्ष है। 0.2% से अधिक सांद्रता पर लोहा तेजी से ठंडा हो जाता है, या कम तापमान पर भंगुर हो जाता है। बार आयरन के लिए कोल्ड शॉर्ट विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। हालांकि बार आयरन को सामान्यतः गर्म कार्य किया जाता है, इसका उपयोग होता है[example needed] अक्सर इसे कमरे के तापमान पर सख्त, मोड़ने योग्य और झटके के लिए प्रतिरोधी होने की आवश्यकता होती है। एक कील जो हथौड़े से टकराने पर टूट जाती है या एक गाड़ी का पहिया जो चट्टान से टकराने पर टूट जाता है, वह अच्छी तरह से नहीं बिकेगा।[citation needed] फास्फोरस की पर्याप्त उच्च सांद्रता किसी भी लोहे को अनुपयोगी बना देती है।(Rostoker & Bronson 1990, p. 22) ठंड की कमी के प्रभाव तापमान से बढ़ जाते हैं। इस प्रकार, लोहे का एक टुकड़ा जो गर्मियों में पूरी तरह से कार्य में आता है, सर्दियों में बेहद भंगुर हो सकता है। कुछ सबूत हैं कि मध्य युग के पर्यन्त बहुत धनी लोगों के पास गर्मियों के लिए उच्च-फास्फोरस वाली तलवार और सर्दियों के लिए कम-फास्फोरस वाली तलवार हो सकती थी।(Rostoker & Bronson 1990, p. 22)

कास्टिंग संचालन में फास्फोरस का सावधानीपूर्वक नियंत्रण बहुत लाभकारी हो सकता है। फास्फोरस तरल पदार्थ के तापमान को कम करता है, जिससे लोहा अधिक समय तक पिघला रहता है और तरलता बढ़ जाती है। 1% जोड़ने से पिघला हुआ लोहा प्रवाहित होने वाली दूरी को दुगुना कर सकता है।(Rostoker & Bronson 1990, p. 22). अधिकतम प्रभाव, लगभग 500 °C, 10.2% की सांद्रता पर प्राप्त किया जाता है(Rostocker & Bronson 1990, p. 194). फाउंड्री वर्क टर्नर के लिए(Turner 1900) ने महसूस किया कि आदर्श आयरन में 0.2–0.55% फॉस्फोरस होता है। परिणामी आयरन कम रिक्तियों वाले सांचों को भरता है और कम सिकुड़ता भी है। 19वीं शताब्दी में सजावटी ढलवां लोहे के कुछ उत्पादकों ने 5% फॉस्फोरस वाले लोहे का उपयोग किया। अत्यधिक तरलता ने उन्हें बहुत जटिल और नाजुक कास्टिंग करने की अनुमति दी। परन्तु, वे वजन वहन नहीं कर सकते थे, क्योंकि उनमें ताकत नहीं थी।(Turner 1900, pp. 202–204).

दो उपाय हैं[according to whom?] उच्च फास्फोरस आयरन के लिए। सबसे पुराना, आसान और सस्ता परहेज है। यदि लौह, जिससे अयस्क का उत्पादन होता था, कम ठंडा होता, तो व्यक्ति लौह अयस्क के नए स्रोत की खोज करता। दूसरी विधि में लोहे के आक्साइड को जोड़कर फाइनिंग प्रक्रिया के पर्यन्त फास्फोरस को ऑक्सीकरण करना सम्मिलित है। यह तकनीक सामान्यतः 19वीं शताब्दी में पोखर से जुड़ी हुई है, और हो सकता है कि इसे पहले नहीं समझा गया हो। उदाहरण के लिए मार्लबोरो आयरन वर्क्स के मालिक इसहाक ज़ेन को 1772 में इसके बारे में ज्ञात नहीं था। ज़ेन की प्रतिष्ठा को देखते हुए[according to whom?] नवीनतम विकास के बराबर रखने के लिए, तकनीक संभवतः वर्जीनिया और पेंसिल्वेनिया के आयरनमास्टर्स के लिए अज्ञात थी।

फास्फोरस को सामान्यतः एक हानिकारक संदूषक माना जाता है क्योंकि यह इस्पात को भंगुर बना देता है, यहां तक ​​कि 0.6% की कम सांद्रता पर भी। 1870 के दशक में जब गिलक्रिस्ट-थॉमस प्रक्रिया ने कच्चा लोहा से बड़ी मात्रा में तत्वों को निकालने की अनुमति दी, तो यह एक प्रमुख विकास था क्योंकि उस समय महाद्वीपीय यूरोप में खनन किए गए अधिकांश लौह अयस्क फॉस्फोरस थे। हालांकि, फ्लक्सिंग या गलाने से सभी दूषित पदार्थों को हटाना जटिल है, और इसलिए प्रारंभ करने के लिए वांछनीय लौह अयस्कों में सामान्यतः फॉस्फोरस कम होना चाहिए।

एल्युमिनियम

लौह अयस्क, रेत और कुछ चूना पत्थर सहित कई अयस्कों में एल्युमिनियम (Al) की थोड़ी मात्रा उपस्थित होती है। गलाने से पहले अयस्क को धोकर पूर्व को निष्काषित किया जा सकता है। ईंट की परत वाली भट्टियों की शुरुआत तक, एल्यूमीनियम संदूषण की मात्रा इतनी कम थी कि इसका लोहे या लावा पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा। हालांकि, जब ईंट का उपयोग चूल्हों और ब्लास्ट फर्नेस के इंटीरियर के लिए किया जाने लगा, तो एल्यूमीनियम संदूषण की मात्रा में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई। यह लिक्विड स्लैग द्वारा फर्नेस लाइनिंग के क्षरण के कारण था।

एल्युमीनियम को कम करना मुश्किल है। नतीजतन, लोहे का एल्यूमीनियम संदूषण कोई समस्या नहीं है। हालाँकि, यह लावा की चिपचिपाहट को बढ़ाता है।Kato & Minowa 1969, p. 37Rosenqvist 1983, p. 311 इससे भट्टी के संचालन पर कई तरह के प्रतिकूल प्रभाव पड़ेंगे। मोटा धातुमल आवेश के अवरोहण को धीमा कर देगा, प्रक्रिया को लंबा कर देगा। उच्च एल्युमिनियम भी तरल स्लैग को टैप करना अधिक कठिन बना देगा। चरम पर यह एक जमी हुई भट्टी का कारण बन सकता है।

उच्च एल्युमीनियम धातुमल के लिए कई समाधान हैं। पहला परिहार है; उच्च एल्यूमीनियम सामग्री वाले अयस्क या चूने के स्रोत का उपयोग न करें। चूने के प्रवाह के अनुपात में वृद्धि से चिपचिपाहट कम हो जाएगी।(Rosenqvist 1983, p. 311)

सल्फर

सल्फर (एस) कोयले में निरंतर प्रदूषक है। यह कई अयस्कों में कम मात्रा में भी उपस्थित होता है, परन्तु कैलसिनिंग द्वारा इसे निष्काषित किया जा सकता है। लोहे के गलाने में उपस्थित तापमान पर सल्फर तरल और ठोस लोहे दोनों में सरलता से घुल जाता है। गंधक की थोड़ी मात्रा का भी प्रभाव तत्काल और गंभीर होता है। वे लोहे के निर्माताओं द्वारा सबसे पहले कार्य करने वालों में से एक थे। सल्फर के कारण आयरन लाल या गर्म शॉर्ट हो जाता है।(Gordon 1996, p. 7)

गर्म छोटा लोहा गर्म होने पर भंगुर होता है। यह एक गंभीर समस्या थी क्योंकि 17वीं और 18वीं शताब्दी के पर्यन्त उपयोग किया जाने वाला अधिकांश लोहा बार या रॉट आयरन था। गढ़ा हुआ लोहा गर्म होने पर हथौड़े से बार-बार वार करने से बनता है। अगर हथौड़े से कार्य किया जाए तो गर्म छोटे लोहे का टुकड़ा टूट जाएगा। जब गर्म लोहे या इस्पात का एक टुकड़ा उजागर सतह को तुरंत ऑक्सीकृत करता है। ऑक्साइड की यह परत वेल्डिंग द्वारा दरार को ठीक होने से रोकती है। बड़ी दरारें लोहे या इस्पात को तोड़ने का कारण बनती हैं। छोटी दरारें उपयोग के पर्यन्त वस्तु के विफल होने का कारण बन सकती हैं। गर्म कमी की डिग्री उपस्थित सल्फर की मात्रा के सीधे अनुपात में है। आज 0.03% से अधिक सल्फर वाले आयरन से बचा जाता है।

हॉट शॉर्ट आयरन से कार्य किया जा सकता है, परन्तु इसे कम तापमान पर कार्य करना पड़ता है। कम तापमान पर कार्य करने के लिए स्मिथ या फोर्जमैन से अधिक शारीरिक प्रयास की आवश्यकता होती है। एक ही परिणाम प्राप्त करने के लिए धातु को अधिक बार और कठिन मारा जाना चाहिए। हल्के सल्फर से दूषित बार पर कार्य किया जा सकता है, परन्तु इसके लिए अधिक समय और प्रयास की आवश्यकता होती है।

कच्चा लोहा में सल्फर सफेद लोहे के निर्माण को बढ़ावा देता है। कम से कम 0.5% धीमी शीतलन और उच्च सिलिकॉन सामग्री के प्रभावों का प्रतिकार कर सकता है।(Rostoker & Bronson 1990, p. 21) सफेद कच्चा लोहा अधिक भंगुर होता है, परन्तु कठिन भी होता है। इसे सामान्यतः टाला जाता है, क्योंकि यह कार्य करना मुश्किल है, चीन को छोड़कर जहां उच्च सल्फर कच्चा लोहा, कोयले और कोक से बने 0.57% जितना अधिक होता है, का उपयोग घंटी और झंकार बनाने के लिए किया जाता था।(Rostoker, Bronson & Dvorak 1984, p. 760) के अनुसार Turner (1900, pp. 200), अच्छे फाउंड्री आयरन में 0.15% से कम सल्फर होना चाहिए। विश्व के बाकी भागो में एक उच्च सल्फर कच्चा लोहा कास्टिंग बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है, परन्तु लोहे को खराब कर देगा।

सल्फर संदूषण के लिए कई उपचार हैं। पहला, और ऐतिहासिक और प्रागैतिहासिक कार्यों में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला परिहार है। यूरोप में (चीन के विपरीत) कोयले को गलाने के लिए ईंधन के रूप में उपयोग नहीं किया जाता था क्योंकि इसमें सल्फर होता है और इसलिए लोहे को गर्म करने का कारण बनता है। यदि एक अयस्क गर्म छोटी धातु के रूप में परिणत होता है, तो लौह स्वामी दूसरे अयस्क की तलाश करते हैं। जब 1709 (या संभवतः पहले) में खनिज कोयले का पहली बार यूरोपीय विस्फोट भट्टियों में उपयोग किया गया था, तो यह कोक (ईंधन) था। 1829 से गर्म धमाका की शुरुआत के साथ ही कच्चे कोयले का उपयोग किया जाने लगा।

अयस्क भर्जन

अयस्कों से गंधक को भूनकर (धातुकर्म) और धुलाई द्वारा निष्काषित किया जा सकता है। भर्जन पर सल्फर ऑक्सीकृत होकर सल्फर डाइऑक्साइड बनाता है (SO2) जो या तो वायुमंडल में चला जाता है या धुल सकता है। गर्म जलवायु में पायराइट अयस्क को बारिश में बाहर छोड़ना संभव है। बारिश, जीवाणु और गर्मी की संयुक्त क्रिया सल्फाइड को सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करती है, जो पानी में घुलनशील और निक्षालित होते हैं।(Turner 1900, pp. 77) हालांकि, ऐतिहासिक रूप से (कम से कम), आयरन सल्फाइड (लौह पाइराइट FeS
2), हालांकि एक सामान्य लौह खनिज, लौह धातु के उत्पादन के लिए अयस्क के रूप में उपयोग नहीं किया गया है। स्वीडन में भी प्राकृतिक अपक्षय का उपयोग किया गया था। एक ही प्रक्रिया, भूगर्भीय गति से, gossan लिमोनाइट अयस्कों में परिणत होती है।

16वीं से 18वीं शताब्दी तक स्वीडन, रूस और स्पेन के लोहे के लिए भुगतान की गई निरंतर उच्च कीमतों से कम सल्फर वाले लोहे से जुड़ा महत्व प्रदर्शित होता है। आज गंधक की कोई समस्या नहीं है। आधुनिक उपचार मैंगनीज के अतिरिक्त है। परन्तु, संचालक को ज्ञात होना चाहिए कि लोहे में कितना सल्फर है क्योंकि इसे बेअसर करने के लिए कम से कम पांच गुना ज्यादा मैंगनीज मिलाया जाना चाहिए। कुछ ऐतिहासिक लोहा मैंगनीज के स्तर को प्रदर्शित करते हैं, परन्तु अधिकांश सल्फर को बेअसर करने के लिए आवश्यक स्तर से काफी नीचे हैं।(Rostoker & Bronson 1990, p. 21)

मैंगनीज सल्फाइड (MnS) के रूप में सल्फाइड समावेश निम्न-श्रेणी के स्टेनलेस इस्पात जैसे एसएई 304 स्टेनलेस इस्पात में गंभीर क्षरण की समस्या का कारण हो सकता है।[39][40] ऑक्सीकरण स्थितियों के तहत और नमी की उपस्थिति में, जब सल्फाइड ऑक्सीकरण करता है तो यह थायोसल्फेट आयनों को मध्यवर्ती प्रजातियों के रूप में पैदा करता है और क्योंकि थायोसल्फेट आयनों में क्लोराइड आयनों की तुलना में इसके दोहरे नकारात्मक विद्युत आवेश के कारण उच्च समतुल्य इलेक्ट्रोमोबिलिटी होती है, यह गर्त के विकास को बढ़ावा देता है।[41] दरअसल, Fe द्वारा पैदा किए गए सकारात्मक विद्युत आवेश2+ गर्त के अंदर एनोड ज़ोन पर Fe ऑक्सीकरण द्वारा समाधान में जारी किए गए उद्धरणों को केशिका गर्त में आयनों के वैद्युतगतिक घटना प्रवास द्वारा लाए गए नकारात्मक आरोपों द्वारा जल्दी से मुआवजा/निष्प्रभावित किया जाना चाहिए। एक केशिका गर्त में होने वाली कुछ विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं केशिका वैद्युतकणसंचलन में होने वाली प्रक्रियाओं के समान होती हैं। उच्च आयनों वैद्युतगतिक माइग्रेशन दर, पिटिंग जंग की दर जितनी अधिक होगी। गर्त के अंदर आयनों की वैद्युतगतिक घटनाएं गर्त की वृद्धि दर में दर-सीमित कदम हो सकती हैं।

यह भी देखें

उद्धरण

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  2. ↑ "Iron Ore – Hematite, Magnetite & Taconite". Mineral Information Institute. Archived from the original on 17 April 2006. Retrieved 7 April 2006.
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बाहरी संबंध

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