بخشی از مقاله
چکیده
آهن از جمله فلزات با ارزشی است که از نظر جرمی، بزرگترین عنصر سازنده زمین محسوب میشود. این عنصر یک عناصر حیاتی در بدن انسان و تمامی موجودات زنده - به استثناء تعداد کمی از باکتریها - به شمار میرود. این عنصر انتقال اکسیژن در گلبولهای قرمز، تولید هموگلوبین خون، مقاومت در برابر استرس و ناخوشی، عملکرد صحیح آنزیم ها و تقویت سیستم ایمنی را بر عهده دارد.
مطالعات نشان داده که وجود آهن اضافی در بدن انسان باعث بروز بیماریهای متعددی از جمله مسدود شدن رگهای خونی، سیدورز، سرطانهای پوستی، هپاتیت، توبوکولوز و ...میشود. لذا توجه به نحوه فعالیت های معدنی برای جلوگیری از بروز این بیماریها بسیار حائز اهمیت میباشد. با این وجود چالش زیست محیطی معدنکاری آهن و تولید فولاد، چندان جدی نیست. با توجه به مضرات کمبود یا مصرف بیش از حد این عنصرکه باعث بیماریهای خطرناکی می شود، و از سوی دیگر وجود معادن آهن فراوان در ایران، مطالعه و بررسی اثرات زیست محیطی این عنصر حائز اهمیت میباشد.
-1 مقدمه
ریشه نام این کانی معلوم نیست. اما تصور می شود که از نام محلی به نام» ماگنزی «magnesia درمقدونیه گرفته شده است. در آنجا شبانی به نام Magnes، مگنتیت های طبیعی را که به نوک آهنی چوب دستی و میخ های کفش خود جذب شده بود، کشف کرده است. نام دیگر این کانی اکسید مغناطیسی است. آهن فلزی است اصلی به رنگ سیاه یا خاکستری با نماد Fe، در گروه - VIIIB - 8جدول تناوبی به عنوان Transition Metals بوده و در دوره 4 قرار دارد. بیش از 300 کانی Fe در طبیعت یافت می شود که مهمترین آن ها عبارتند از : منیتیتFe3O4 ، هماتیتFe2O3 ، گوتیتFeOOH ، لیمونیتFe 2O3.nH2O ، سیدریت FeCO3، شاموزیتFeSiO4 ، مارتیت و ماگهمیت می باشند - شکل. - 1
این عنصر ویژگیهای مرزی لیتوفیل/کالکوفیل دارد و بر اثر تغییرات فیزیکوشیمیایی حالتهای آن به آسانی تغییر میکند و رفتار آن بر اثر اتصال محکمی که با کربن، اکسیژن و گوگرد ایجاد میکند، تعیین میشود. واکنش آهن در فرایندهای هوازدگی وابستگی خیلی زیادی به سیستم Eh-Ph و اکسیداسیون ترکیبات آهن دارد. بطور کلی آهن در شرایط قلیایی و اکسیدی ته نشین میشود، در حالی که در شرایط اسیدی و احیاء ترکیبات آهن به حالت محلول در میآیند. همان طور که در شکل 2 مشاهده میکنید غلظت آهن در محلول با افزایش PH کاهش مییابد. آهن آزاد به راحتی میتواند به صورت اکسید و هیدروکسید رسوب کند یا جانشین آلومینیوم شود و همچنین قادر است کمپلکسهایی با مواد آلی تشکیل دهد
تولید سنگ معدن آهن در 48 کشور جهان روی می دهد اما 5 تولید کننده بزرگ آن عبارتند از: چین، برزیل، استرالیا، روسیه و هند می باشند که %70 تولید سنگ معدن جهان را به عهده دارند و ایران در این میان رتبه 16 را دارد.
شکل-1 شبکه اتمی آهن.
شکل -2 تاثیر PH خاک بر فعالیتهای Fe3+ که به طور عمده در اکسیدهای Fe وجود دارند. غلظت آهن در محلول خاکیd=بلوری، - c=Fe - OH - 3 آمورف، b=Fe - OH - 3، گوتیت، a= FeOOH
عموماً آهن حاصل فرآیندهای ماگمایی و یا اسکارن حاصل از ماگمای بازالتی و یا رسوبی است. انواع کانسارهای آهن عبارتند از : رسوبی - نواری، الیتی، سیدریتی، چشمه ای و لایه ای - ، ماگمایی، دگرگونی، تجزیه ای، گرمابی، اگزلاسیون دریایی و اسکارنی.
آهن عمدتاً از کانسارهای رسوبی لایه ای،کانسارهای مافیک و اولترامافیک لایه ای و اسکارن های آهن دار بدست می آید. لیکن حدود %1-2 از یک بیلیون تن آهن مصرفی دنیا از کانسارهای ماگمایی درونی و کمی بیشتر، از کانسارهای آهن بدست می آید. بسیاری از کانسارهای مگنتیت با ابعاد کوچک و متوسط در توده های نفوذی گابرویی یافت می شوند.
لیکن کانسارهای بزرگ مگنتیت در لوپولیت های لایه ای حادث می گردند. بعضی از این کانسارها بخاطر وانادیم و همچنین آهن استخراج می شوند مانند مگنتیت های وانادیوم دار Upper zone در مجموعه بوشولد. واحد مشابهی در مجموعه های استیل واتر، دولوث - Duluth - اسکارگارد و مناطق دیگر وجود دارند. فرآیندی که باعث به وجود آمدن لایه های غنی از مگنتیت گردیده است، هنوز به درستی مشخص نیست اما احتمالات زیر وجود دارد:
-1 چشمه هایی با خاستگاه ماگمایی از آتش فشان های زیر دریایی اکسیدهای آهن و سیلیس را به درون آب ریخته اند.
-2 آهن و سیلیس فرآورده فرسایش و انحلال از سنگهای ماگمایی نزدیک و پیرامون ساحل است. انباشتگی آهن در نتیجه افزایش مقدار Fe در آب به انجام رسیده است.
-3 آهن از توفهای آهن دار و رسوبات دیگر پر مایه از آهن به دریا وارد شده است.
-4 سازندهای نواری بخشهای پایانی و یا فرآورده پایانی چرخه های رسوبی اند.
-5 سازندهای آهن از بالا آمدن آب سرد ژرف و جای گرفتن بر روی فلات قاره محکم پدید آمده است.
-6 ذخیره سازی آهن در نتیجه زیاد شدن غلظت آهن در دریا حادث شده است.
از لحاظ شیمیایی آهن عنصری فعال است و در هوا با آب سریع اکسیده میشود و از لحاظ آرایش الکترونی شبیه کبالت، کروم، منگنز، تیتان و وانادیوم است. به دلیل رفتار ژئوشیمیایی مشابه این عناصر با آهن به این عناصر گروه فریدها گفته میشود. آهن در سطوح فوقانی پوسته زمین به صورت فریک Fe+3 با اکسیژن ترکیب شده و در تشکیل کانیها مشارکت میکند.
