تشكيل الحديد
يعتبر الحديد معدنًا ذا كثافة عالية ويتميز بخواص مغناطيسية فريدة، حيث يُمثل حوالي 5% من وزن القشرة الأرضية، وهو يُعتبر العنصر الرابع من حيث الوفرة بعد الأكسجين والسيليكون والألومنيوم. يذوب هذا المعدن عند درجة حرارة تبلغ 1538 درجة مئوية، ما يعادل 2800 درجة فهرنهايت. ويمكن تشكيل الحديد باستخدام الطرق التالية:
- الطرق: حيث يُمكن تشكيل الحديد بسهولة بواسطة المطرقة، لكن عادةً ما يتم دمجه مع عناصر أخرى لتحسين خصائصه، مثل الفولاذ الذي يتكون من سبائك الحديد والكربون. الهدف الرئيسي من معالجة الحديد هو فصل الحديد عن أكاسيده، ويتم استخدام الفرن اللافح (بالإنجليزية: blast furnace) لهذا الغرض بشكل رئيسي. حيث يتم رفع درجة الحرارة إلى 200 درجة مئوية لتحويل أكاسيد الحديد إلى الحديد المعدني.
- الاختزال المباشر (بالإنجليزية: direct reduction) والذي ينتج عنه الحديد الإسفنجي. في هذه العملية، يتم استخراج الحديد من خاماته عند درجات حرارة أقل من نقطة انصهار الحديد، لكن لا يتجاوز إنتاج الحديد بهذه الطريقة 5% فقط.
مصادر الحديد على الأرض
تعتبر عملية تشكل الحديد واحدة من أكثر العمليات إثارة للدهشة في الكون؛ حيث يقوم نوع من النجوم يُطلق عليه اسم العملاق الأحمر بتحويل ذرات الهيليوم إلى ذرات أكسجين وكربون، ثم تتحول هذه الذرات لاحقًا إلى ذرات حديد، وهو أثقل نوع من الذرات الذي يمكن أن ينتجه النجم. وعندما تتركز معظم الذرات المكونة للنجم كحديد، يتحول هذا النجم إلى مستعر أعظم (supernova) ينفجر محدثًا غيومًا من ذرات الحديد والأكسجين والكربون في الفضاء، والتي تُستقر بفعل الجاذبية على بعض الكواكب مثل الأرض.
استعمالات الحديد
يتمتع الحديد بمجموعة واسعة من الاستخدامات، منها:
- الحديد هو المكون الأساسي للسبائك التي تُصنع من خليط الكربون والنيكل والكروم وغيرها من العناصر.
- إنتاج المغناطيس.
- تصنيع المنتجات المعدنية المدروسة.
- صناعة الآلات الصناعية.
- إنتاج معدات النقل.
- صناعة الألعاب والسلع الرياضية.