30 Bin Üyemize Katılın
E-Bülten yayınlarımız için abone olun.
Reklamı kapat

Demir Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Demir Nedir?

Latince “ferrum” kelimesinden gelen demirin sembolü de bu ifadeden alınan “Fe” şeklindedir. Atom numarası 26, atom ağırlığı 55,847, yoğunluğu 7,8’dir. Element tablosunun 8-B grubunda yer alır. 1535 derecede erir, 2740 derecede kaynar.

Demir, doğada serbest halde bulunmayan ve doğada en çok bulunan bir metaldir. Birçok alanda kullanılan demir, doğada en çok kükürtlü ve oksijenli bileşikler halinde bulunur.

Çok kullanışlı bir metaldir. Alaşım ve bileşiklerle birçok metalin de yapı taşıdır. Gümüş gri beyaz rengindedir.

Kolay işlenebilir, dövülerek şekil verilebilir, tel ve levha haline getirilebilir. Elektrik ve ısı iletimi iyi düzeydedir.

Nemli havalarda oluşan oksitlenme iç tabakalarına kadar inebilir ve paslanır. Bu sebeple korozyona karşı dayanıksızdır. Korozyondan korumak için boya veya nikel, krom gibi elementler veya alaşımlarla kaplanması gerekir.

Kristal yapısı iç merkezli kübiktir. Bir manyetik alan veya elektrik akımı ile hemen manyetikleşmesi en belirgin özelliğidir. Demir, oksijen ve kükürt mineralleri ile kolayca birleşebilir. Aktif ametallerle de birleşme özelliği vardır. Karbon ilave edilerek çeşitli formlarda çelik elde edilir.

Oksitleri, hidroksitleri, asetatları, karbonatları, sülfatları, sülfürleri, nitratları, halojenürleri ve birçok kompleks iyonları vardır.

Hidroklorik ve seyreltik sülfürik asitlerde hidrojenin yerine geçebilir, soğuk nitrik asitle muamele edildiğinde reaksiyon vermez.

Demir Nasıl Keşfedilir?

Demir doğada serbest halde nadir bulunur, genelde demir cevherleri çeşitli minerallerde oluşur. Çok fazla mineral demir içerebilir. En fazla demir bulunan mineraller; manyetit, hematit, limonit, götit, siderit ve pirittir. Daha çok oksijen ve kükürtlü bileşiklerde yer alır. Diğer bir deyişle; oksitler, silikatlar, sülfürler ve karbonatlar halindeki minerallerde daha fazla bulunur.

Demir mineralleri, oksijen, silisyum ve alüminyumdan sonra dünyada en çok bulunan dördüncü cevherlerdir. Metal olarak da alüminyumdan sonra en çok bulunan metaldir.

Bunlardan en çok rastlananı 770°C’ın altında kararlı olan ve ferrit adıyla bilinen alfa şeklidir.

Demir Nerelerde Kullanılır?

Günümüzde demir, sanayinin temel hammaddesini oluşturmakta ve ülkelerin ekonomik kalkınmasında   önemli   bir rol   oynamaktadır. Ülkelerin   ekonomik gelişmişlik   göstergeleri kişi başına düşen gayri safi milli hasıla yanı sıra kişi başına düşen demir-çelik tüketimi ile de ölçülebilmektedir.  

Ucuz bir metal olmasından dolayı inşaat sektöründen otomotiv sektörüne varıncaya dek birçok alanda demir metalinden faydalanılmaktadır. Bilgisayarların önemli bir parçası olan manyetik depolama alanlarının üretiminde de demir metali kullanılmaktadır.

Geçmişte, yüksek fırında aranan özelliklere sahip demir cevheri doğrudan maden ocaklarında yapılan üretimle karşılanmıştır.  Ancak sanayide demire olan gereksinimin hızla artması ve yüksek fırına doğrudan yüklenebilir özellikteki cevherin giderek azalması, düşük tenörlü cevherlerin de değerlendirilmesini zorunlu kılmıştır.

Demir-çelik sektörünün ana hammaddesi demir cevheridir.  Bir madenin cevher olarak değerlendirilebilmesi için işletilmesi ve kullanılmasının ekonomik olması gerekmektedir.  Çelik sanayisinde kullanılan demir cevherlerinin harman tenörünün en az %57 Fe olması arzu edilmektedir.

Demir cevherleri doğada Manyetit (Fe304), Hematit (Fe203), Limonit (2Fe203. 2H20), Götit (Fe203.  H20), Siderit (FeCO3) ve Pirit (FeS2) mineralleri şeklinde bulunmaktadır.

Demir Madenciliğinde En çok Kullanılan Terimler Nedir?

Demir madenciliğinde kullanılan tanımları şu şekilde açıklayabiliriz:

Tüvenan cevher: Ocaktan doğal halde çıkarılmış  ve hiçbir  işleme tabi tutulmamış cevherdir.

Parça cevher: Kırılıp elendikten sonra ayrılan 10-150 mm boyutları arasındaki cevherdir.

Toz cevher: 0-10 mm boyutları arasındaki cevherdir.

Sinterlik cevher: 0.15 mm elek altı en çok %10,   6.35 mm elek üstü en çok % 5 olan  0. 15-6.35 mm boyutları arasındaki cevherdir.

Pelet: Zenginleştirme amacı ile belirli boyuta öğütülmüş  ve  sinterlenemeyecek boyuttaki   cevher konsantresinin  aglomera edilerek  4-16 mm arasında boyutlandırılmış, belirli bir ısısal işlem ile yüksek fırında kullanılabilecek dayanıma  getirilmiş   şeklidir.

Sinterlik konsantre cevher: Zenginleştirilmiş 2-25 mm boyutlarında cevherdir.

Kalibre cevher: 10-30 mm boyutlarındaki cevherdir.

Safsızlıklar: Cevher içinde istenmeyen maddelerdir.  Bazen bu safsızlıkları zenginleştirme yöntemleri ile ekonomik olarak cevher bünyesinden uzaklaştırmak mümkün değildir.  Cevher bünyesinde bulunan bu safsızlıkların başlıcaları; SiO2, A1203, S, Cu, As, Ti, P, Na20, K20, Pb, Zn gibi element ve bileşiklerdir. Bu safsızlıkların yüksek fırındaki etkileri aşağıda belirtilmiştir:

SiO2: Cevher içindeki SiO2 fazlalığı metalurjik proses sırasında fazla miktarda cüruf oluşumuna sebep olur.  Bu silisi nötralize etmek için ilave edilen kireç taşı, sıvı demir verimliliğini düşürür, yüksek fırında cüruf miktarını ve yakıt tüketimi artırır.

A1203: Alüminanın   %0,8-%1,5 arasında olması istenir.  Alümina yüzdesinin fazla olduğu durumlarda gerekli sıvı demirin akışkanlığını sağlamak için, yüksek fırın ısısının artırılması gerekir. Bu da yakıt tüketiminin artmasına neden olur.

S: Yüksek fırın işletmeciliğinde pik demirin bünyesine giren çok küçük oranlardaki S bile çeliğin kırılganlığını arttırır.   Cevher, kömür ve manganez bu kükürdün kaynağı olabilir.  Kükürt yüzdesini düşürmek için yüksek fırın harmanınına CaCO3 ve SiO2 ilave edilmesi gerekir.  Bu da yüksek fırın verimliliğini olumsuz yönde etkiler.

Alkaliler: Yüksek fırına şarj malzemesi ile giren alkaliler, fırın cidarlarına yapışarak kabuk oluşturup yüksek fırın hacmini azaltır.  Bu arada yapıştıkları yüksek fırın tuğlalarının içine doğru nüfus ederek bu tuğlaların refrakterlik özelliklerini olumsuz yönde etkiler.

Çinko: ZnO, fırın üst cidarlarında tabakalaşma yapmasının yanı sıra, fırın tuğlası içindeki alümina ile reaksiyona girerek tuğlanın şişmesine neden olur. Çinkonun varlığı, yüksek fırında indirgenmesi zor ve üretim kayıpları meydana getiren fayalit ve gersenit gibi bileşiklerin oluşmasına neden olur. Cevher içinde çinkonun %0,2’den az olması istenir. Data detaylı bilgi için ; Çinko Nedir? Çinko Nerelerde Kullanılır?

Kurşun: Kurşun, demir cevherlerinde nadir olarak bulunur.  Pik demire geçmez, fakat   refrakter tuğlaya olumsuz yönde etki eder.

Titanyum: Titanyum, demir cevherinde ilmenit FeTiO2 ve rutil TiO2 olarak bulunur. Cevherde ortalama TiO2 %1 den az ise bu cevher yüksek fırında herhangi bir problem yaratmadan kullanılabilir.  Data detaylı bilgi için ; Titanyum Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir?

Arsenik: Arsenik oranının fazlalığı çeliğin soğukta kırılganlığını arttırırken kaynak yapılabilme özelliğini azaltır.   Normal çelikte %0,15-0,25 arası ve su vermede %0,05-0.10 arsenik kabul edilebilir sınırlardır. Data detaylı bilgi için ;Arsenik Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Bakır: Bakır oranının %0,3-0,4’ün üzerine çıkması durumunda çeliğin haddelenmesi ve şekil verilmesi sırasında, çeliğin yüzeyinde akırca zengin, ergime derecesi düşük bir alaşım oluşur ve bu alaşım hadde sınırlarından geçerek yüzeyde küçük çatlaklar meydana getirir. Yüksek fırına beslenecek cevherin kalitesi; cevherin bulunabilirliğine, fırının özelliklerine, üretilecek pik ya da çeliğin kullanım amacına göre tüketiciler tarafından belirlenir. Genel olarak cevherin yüksek Fe içermesi, silis, kükürt, alkali, titan, fosfat gibi safsızlıkları içermemesi ya da kabul edilebilir oranlarda düşük olması istenmektedir. Demir cevheri, demir metali ve çelik yapımı dışında en çok çimento ve yoğun ortam hazırlamada, daha az miktarlarda ferro alaşımlar, boya sanayii, yoğunluğu yüksek beton aglomerası ve hayvan yemlerinde kullanılır.

Demir Nerelerde Bulunur?

En fazla demir üretimi yapan ülkeler ABD, Çin, Avustralya, Brezilya, Rusya, Ukrayna ve Hindistan’dır.

Türkiye’de ise birçok bölgede demir cevheri bulunmaktadır. Ankara (Bala), Kayseri (Yahyalı, Pınarbaşı) ve Malatya (Hekimhan) başta olmak üzere özelikle İç Anadolu Bölgesi’nin demir metali bakımından zengin bölgeler olduğunu söyleyebiliriz. Sivas (Divriği, Gürün ve Kangal), Kırıkkale,Zonguldak (Ereğli), İskenderun ve İzmir illerinde demir cevheri işlenmektedir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir