تاریخچه تکامل تکنیک های تولید آهن
آهن یکی از مهمترین فلزات در جهان به شمار می رود. هزاران سال است که آهن در کاربردهای مختلف، از سلاح و ابزار گرفته تا مصالح ساختمانی و ماشین آلات مورد استفاده قرار گرفته است. روش های تولید آهن در طول زمان تکامل یافته و تکنیک ها و فناوری های جدیدی به وجود آمده که باعث شده که تولید آهن به لحاظ کارایی، کیفیت و کمیت، توسعه یابد.
در ادامه به بررسی تاریخچه روش های تولید آهن و همچنین نحوه تکامل تکنیک های تولید این فلز پرکاربرد و محبوب برای انسان می پردازیم. در این مسیر، سفر کوتاه ما از دوران باستان تا به امروز ادامه خواهد داشت. پس کمربند خود را محکم ببندید!
اولین شواهد تولید آهن به حدود 1200 سال قبل از میلاد در آناتولی (ترکیه امروزی) و منطقه قفقاز برمی گردد. در آن زمان و مکان، برای ساخت آهن، سنگ آهن را به وسیله زغال چوب در یک کوره حرارت می دادند. این فرایند ساخت و تولید آهن، به نام ذوب شناخته می شود. در این روش، قطعاتی از آهن ساخته می شد. در ادامه این قطعات را به شکل چکش در می آوردند. کیفیت آهن تولید شده به این روش پایین بود و ناخالصی هایی مانند کربن و سرباره در فلز باقی می ماند.
در یونان باستان، تولید آهن با استفاده از دم برای افزایش جریان هوا به کوره بهبود مییابد و در نتیجه دمای کوره ها بالاتر می رود و آهن، با کیفیت بهتر تولید میشود. با دمیدن هوا به کوره، آتش کوره بسیار شعله ور تر می شد. همین امر باعث می شد که دمای کوره بسیار بالاتر رود. یونانی ها همچنین با ابداع روش های جدید، ساخت ابزار و سلاح از آهن را گسترش دادند.
در طول قرون وسطی، تولید آهن در اروپا به صورت حرارت دهی در کوره و ضربه زدن رایج بود. در این روش، سنگ آهن در کوره ای که توسط زغال چوب، داغ شده بود، حرارت داده می شد. در مرحله بعد به آهن با چکش، ضربه زده می شد تا نا خالصی ها آهن از آن جدا شود. این فرایند کند و ناکارآمد بود و مقادیر کمی آهن با کیفیت پایین تولید می کرد. با این وجود، به دلیل اینکه لوازم لازم برای ساخت آهن به این روش فراوان و در دسترس بود، ساخت آهن با این تکنیک توانسته بود در قرون وسطی، محبوبیت بسیاری را در میان مردم اروپا پیدا کند.
در قرن چهاردهم، برای ساخت آهن و ابزار آلات وابسته، فرآیند جدیدی به نام کوره بلند در اروپا توسعه یافت. این روش شامل دمیدن هوا به داخل کوره برای افزایش دما و تولید آهن مایع بود. کوره بلند امکان تولید آهن در مقیاس زیاد و با کیفیت بالا را فراهم می کرد. آهن تولیدی با این روش بیشتر برای ساخت سلاح، ابزار و ماشین آلات استفاده می شد.
انقلاب صنعتی در قرن 18 و 19 باعث شد که شاهد پیشرفت های بیشتری در زمینه تکنیک های تولید و ساخت آهن باشیم. اختراع، ساخت و توسعه موتورهای بخار امکان استفاده کارآمدتر از کوره بلند را فراهم کرد. از طرف دیگر روش های جدیدی برای تصفیه آهن توسعه یافت. یکی از این روش ها، فرآیند بسمر (Bessemer) بود. در این فرایند، هوا به شدت و قدرت بسیار بالا به درون آهن مذاب دمیده می شود. این کار باعث حذف ناخالصی ها از آهن شده و موجب می شود که آهن و فولاد با کیفیت بسیار بالاتری تولید شوند.
در قرن بیستم، تولید آهن با توسعه کورههای قوس الکتریکی و سایر فناوریهای پیشرفته به تکامل خود ادامه داد. البته کوره ذوب آهن به روش قوس الکتریکی در اوایل قرن نوزده به عرصه ساخت آهن وارد شد؛ منتهی رواج این کوره ها در قرن بیستم بود. این روش ها و تکنیک ها، باعث کارایی و کیفیت بیشتر در تولید آهن شدند و فولاد، شکل غالب آهن مورد استفاده در صنعت شد.
امروزه تولید آهن یک فرآیند خودکار و بسیار کارآمد است. مواد خام مانند سنگ آهن و کک به کوره های بلند وارد شده و در آنجا به آن ها تا دماهای بسیار بالا، برای تولید آهن مایع و ساخت فولاد، حرارت داده می شود. سپس این آهن مذاب، برای استفاده در ساخت و ساز، ماشینآلات و سایر کاربردها تصفیه و به اشکال مختلف فولاد تبدیل میشود.
به عنوان جمعبندی می توان گفت که تاریخچه تکامل تکنیک های تولید آهن، داستانی جذاب از نبوغ و نوآوری بشر است. از فرآیند ساده حرارت و ضربه، در دوران باستان تا کورههای بلند، خودکار و بسیار پیشرفته ی امروزی، هر تکنیک، بر اساس دانش و تجربه یک انسان یا جمعی از انسان ها ساخته شده که که قبلاً آمدهاند و زندگی کرده اند. گذشته از همه ی این موارد که باهم بررسی کردیم؛ آهن همچنان یک فلز ضروری در دنیای مدرن ما خواهد بود و تکامل تکنیک های تولید آن نیز بدون شک ادامه خواهد داشت.