عنوان درس: توليد آهن و فولاد
1401/07/25 13:13فصل قبل
سرفصل درس: مقدمه
نمونه37- عنوان مطلب درسي: آهن
در بين فلزات، فلز آهن به دليل فراوان بودن منابع معدني آن در پوسته زمين، مقاومت مکانيکي بالاتر نسبت به ساير فلزات، دارا بودن چندين آلوتروپي و در نتيجه قابليت توليد انواع فولادها با عمليات حرارتي نرم کردن و سخت کردن، نقش بسيار مهمي در زندگي بشر دارد. 70% از کل فلزات مصرفي دنيا را آهن تشکيل مي‌دهد[1].
عنوان جهت الهي بحث: اهميت فلز آهن در قرآن
در قرآن به اهميت فلز آهن اين‌گونه اشاره شده است:
«لَقَدْ أَرْسَلْنَا رُسُلَنَا بِالْبَيِّنَاتِ وَأَنزَلْنَا مَعَهُمُ الْكِتَابَ وَالْمِيزَانَ لِيَقُومَ النَّاسُ بِالْقِسْطِ وَأَنزَلْنَا الْحَدِيدَ فِيهِ بَأسٌ شَدِيدٌ وَمَنَافِعُ لِلنَّاسِ وَلِيَعْلَمَ اللَّهُ مَن يَنصُرُهُ وَرُسُلَهُ بِالْغَيْبِ انّ اللَّهَ قَوِىٌّ عَزِيزٌ؛ همانا ما پيامبرانمان را با معجزات و دلايل آشكار فرستاديم و همراه آنان كتاب (آسمانى) و وسيله سنجش فرو فرستاديم تا مردم به دادگرى برخيزند و آهن را كه در آن نيرويى شديد است و منافعى براى مردم دارد فروآورديم (تا از آن بهره گيرند) و تا خداوند معلوم دارد چه كسى او و پيامبرانش را به ناديده و در نهان يارى مى‌كند. همانا خداوند، قوى و شكستناپذير است[2]».
«منظور از «منافع» هرگونه بهرهاى است كه انسان از آهن مىبرد و مىدانيم اهميت آهن در زندگى انسان‌ها به‌اندازه‌اي زياد است كه با كشف آن دوران تازهاى در تاريخ بشر شروع شد كه به دوران آهن معروف است چرا كه با اين كشف چهره زندگى انسان در تمام زمينهها دگرگون گشت و اين خود بيانگر ابعاد واژه «منافع» در آيه فوق است.
در قرآن مجيد نيز در آيات مختلف اشاره به اين معنى شده: در يکجا مىگويد هنگامى كه
ذوالقرنين تصميم بر ساختن سد عظيم خود گرفت گفت: «آتُونِي زُبَرَ الْحَدِيدِ؛[3] قطعات عظيم آهن براى من بياوريد.»
و هنگامى كه خداوند حضرت داوود g را مشمول لطف خود قرار داد؛ آهن را براى او نرم كرد تا بتواند با آن زره بسازد و از خطرات جنگ‌ها و حملات دشمنان بكاهد «وَ أَلَنَّا لَهُ الْحَدِيدَ أَنِ اعْمَلْ سابِغاتٍ وَ قَدِّرْ فِي السَّرْد[4]؛ و آهن را براى او نرم كرديم. (و دستور داديم) زره‌هاى كامل و فراخ بساز و حلقهها را به اندازه و متناسب كن.»
سپس به يكى ديگر از اهداف ارسال انبياء و نزول كتب آسمانى و همچنين آفرينش وسايلي همچون آهن اشاره كرده، مىفرمايد: «وَ لِيَعْلَمَ اللَّهُ مَنْ يَنْصُرُهُ وَ رُسُلَهُ بِالْغَيْبِ؛[5] هدف اين است كه خداوند بداند چه كسانى او و فرستادگانش را در غياب او يارى مىكنند».
سرفصل درس: مواد اوليه
نمونه38- عنوان مطلب درسي: کاني‌هاي اکسيد آهن
آهن به شکل انواع اکسيد، هيدروکسيد و کربنات‌هاي آهن در پوسته زمين وجود دارد که با مصرف انرژي زياد، آهن از آن‌ها استخراج مي‌گردد. از نظر ترموديناميکي آهن ناپايدارتر از ترکيبات اوليه خود بوده به‌طوري که در مجاورت هوا و رطوبت به شکل اکسيد يا هيدروکسيد آهن (زنگ آهن) در مي‌آيد به همين دليل لازم است براي جلوگيري از خوردگي آن تدابيري چون ضدزنگ زدن، حفاظت آندي و حفاظت کاتدي از آن به عمل آيد[6].
عنوان جهت الهي بحث: زدودن زنگار دل با تلاوت قران
همان‌گونه که در شرايط محيطي مي‌بايست براي جلوگيري از زنگ‌زدگي آهن تدابيري اتخاذ شود (مثل ضدزنگ زدن) در خصوص انسان‌ها نيز انسان مي‌بايست همواره مراقبت و تزکيه داشته باشد تا قلب او دچار زنگار نشود. ضدزنگ قلب انسان تلاوت قران است. همان‌گونه که پيامبر مي‌فرمايند: به‌درستي که اين دل‌هاي (شما) زنگار مي‌گيرد همان‌گونه که آهن زنگار مي‌گيرد. پس آن‌ها را با تلاوت قرآن جلا دهيد[7].
سرفصل درس: اصول توليد فلزات از كنسانتره‌هاي اكسيدي با يادآوري ترموديناميك و سينتيك احيا
نمونه39- عنوان مطلب درسي: پايداري اکسيدها
معمولاً ترکيبات اکسيدي از درجات پايداري مختلفي برخوردارند به‌طوري که هر اندازه پيوند بين فلز و اکسيژن در ترکيب اکسيد قوي‌تر باشد اکسيد فلز پايدارتر بوده و جدا کردن اکسيژن از فلز مشکل‌تر است. به عبارتي قابليت احياء پذيري اکسيد پايين بوده و تکنيک‌هاي پيچيده‌تر و هزينه‌هاي بالاتري براي جدا نمودن فلز از ترکيب اوليه خود لازم است[8].
عنوان جهت الهي بحث: دل کندن از تعلقات دنيوي
همان‌گونه که هرچقدر پيوند فلز و اکسيژن قوي‌تر باشد جدا کردن آن از اکسيژن و احياي آن مشکل‌تر است، هر مقدار پيوند و تعلق انسان به دنيا بيشتر باشد جدا شدن و مفارقت او از دنيا و احياي قلب او نيز سخت‌تر است.
پيوند و تعلق به دنيا به شکل‌هاي مختلف اتفاق مي‌افتد. حتي پرخوري نيز مي‌تواند موجب اين امر شود. در منابع اسلامي‌آمده است که روزي ابليس نزد حضرت يحيي g ظاهر شد. حضرت يحيي ديد دام‌هايي در انواع مختلف با او هست. از او پرسيد: اين‌ها چيست؟ گفت: اين‌ها شهوات مختلف است که به وسيله آن‌ها انسان‌ها را گمراه مي‌کنم. يحيي پرسيد: آيا چيزي از اين‌ها مربوط به من هم هست؟ شيطان گفت: آري، گاهي غذا مي‌خوري و سير مي‌شوي و نماز و دعا و ذکر برايت سنگين و دشوار است، به اين وسيله در تو نفوذ مي‌کنم. يحيي گفت: به خدا قسم ديگر شکمم را پر از غذا نخواهم کرد. شيطان گفت: سوگند به خدا که من هم ديگر احدي را نصيحت نمي‌کنم.[9]
سرفصل درس: توليد آهن به روش کوره بلند
نمونه40- عنوان مطلب درسي: مواد اوليه، واکنش‌ها و مواد خروجي
در يک کوره بلند مواد مختلفي چون کنسانتره آهن، مواد احياء کننده کربني، مواد گدازآور و سرباره ساز و هواي داغ با نسبت مشخصي وارد شده تا به‌واسطه انجام واکنش‌هاي مختلف، آهن به تدريج و مرحله‌به‌مرحله احيا شده و به‌طرف پايين کوره حرکت مي‌کند و در نهايت به شکل مذاب در مي‌آيد. در خالص شدن آهن مواد مختلفي به کار مي‌رود که هرکدام از اين آن‌ها وظايف خاصي داشته که اگر شرايط ترکيب مواد اوليه و پارامترهاي فرآيند (دما، فشار سرعت شارژ، دبي خروج آهن و ...) به‌درستي محاسبه شده و با نظم مشخصي انجام گيرد اختلال يا مشکلي در فرآيند توليد آهن رخ نمي‌دهد[10].
عنوان جهت الهي بحث
1-خودسازي مرحله‌به‌مرحله
در کوره بلند، سنگ آهن به تدريج و مرحله‌به‌مرحله به پايين مي‌آيد و احياء مي‌شود و نهايتاً آهن خالص مي‌شود. اين خالص شدنِ تدريجي و مرحله‌به‌مرحله در موارد ديگر هم مصداق دارد. به عنوان مثال انسان هم براي خالص شدن بايد به تدريج حرکت کند و با صبر و استقامت مرحله‌به‌مرحله پيش رود و خالص شود. ضمناً سنگ آهن نياز به مواد احيا کننده کربني دارد، در مثال موردنظر هم انسان به مواد کمکي و احيا کننده نياز دارد.
2- نظم در آفرينش
اين(فرآيند توليد آهن به روش کوره بلند) يک نمونه کوچکي از يک مجموعه بوده که وجود هماهنگي بين اجزاي يک سيستم براي رسيدن به يک هدف را به خوبي نشان مي‌دهد؛ بنابراين نظم موجود در آفرينش نيز ما را به اين نکته رهنمون مي‌سازد که براي جهان هستي حتماً يک نظم دهنده و هماهنگ کننده اجزاء که در وراي همه آن‌ها باشد؛ وجود دارد. نظم، گونه‌اى رابطه هماهنگ ميان اجزاى يك مجموعه، براى تحقق يافتن هدفى مشخص است؛ چونان كه هر جزئى از اجزاى مجموعه، مكمّل ديگرى باشد و فقدان هر يك سبب شود كه مجموع، هدف خاص و اثر مطلوب را از دست بدهد.
«برهان نظم» يا «اتقان صنع»، راهى روشن به سوى اثبات وجود خدا مى‌گشايد. برهان نظم از دو مقدمه تشکيل شده است كه يكى حسّى و ديگرى عقلى و منطقى است. تقرير ساده و كوتاه برهان نظم چنين است:
در هر گوشه‌اى از اين جهان پهناور، نظم، حساب، قانون و هدف به چشم مى‌خورد.
هر نظم، قانون و هدفى از يك ناظم و قانون‌گذار هدف‌دار دانا حكايت مى‌كند.
سرفصل درس: توليد فولاد با کيفيت بالا
نمونه41- عنوان مطلب درسي: مراحل تصفيه
افزايش درجه خلوص مذاب فولاد لازمه ساخت انواع فولادهاي زنگ نزن، فنر، نسوز، مغناطيس و ... است. در مواردي بايد درصد کربن و ناخالصي‌هاي مضر چون فسفر و گوگرد نزديک به صفر برسد که لازمه آن به کارگيري تکنيک‌هاي پيچيده اتمسفر خلاء، دمش گاز اکسيژن و به‌طور هم‌زمان دمش گاز آرگون به داخل مذاب است که هزينه بالايي را به دنبال دارد؛ اما در اين شرايط است که ناخالصي‌ها به شکل اکسيد و ... در سرباره بر روي سطح مذاب فولاد جمع شده و قابل جدايش است. به همان نسبت که بخواهيم درجه خلوص را افزايش دهيم پيچيدگي و هزينه کار به‌طور تصاعدي افزايش مي‌يابد.[11]
عنوان جهت الهي بحث: نقش سختي‌ها در تربيت انسان و کسب فضائل
اگر براي رسيدن به فولاد تميز لازم است هزينه کرد و سختي‌هايي را متحمل شد، اين امر اختصاصي به فولاد و فلزات ندارد، بلکه در همه امور، خالص ساختن متناسب با مقدار خلوص، هزينه‌بر و سخت است؛ بنابراين هرچه ميزان خلوص افزايش مي‌يابد هزينه‌ها بالاتر و کار سخت‌تر مي‌گردد و بر ارزش آن افزوده مي‌گردد.
خالص ساختن نفس از رذايل نيز از اين قاعده مستثنا نيست و هيچ‌گاه نابرده رنج گنج حاصل نمي‌شود. انسان اگر بخواهد انساني پاک و سالم باشد بايد براي تصفيه خود از رذايل زحمت بکشد و مکرراً سختي‌ها را تحمل کند. خواه تحمل سختي‌هاي بيروني (مانند مصيبت‌ها و مشکلات) و خواه سختي‌هاي دروني (مانند مخالفت با خواسته‌هاي نفساني و شيطاني). نکته مهم آن است که تحمل سختي‌ها و صبر در مقابل مصيبت و معصيت باعث دفع رذايل (مانند طغيان و غفلت) و حتي موجب آمرزش گناهان مي‌شود[12]. نکته مهم ديگر آنکه به همان نسبت که بخواهيم درجه خلوص و صفاي باطن را افزايش دهيم، پيچيدگي و هزينه کار (آنچه بايد براي خدا از آن گذشت) به مراتب بيشتر مي‌شود. از اين روست که گفته‌اند: هر که در اين بزم مقرب‌تر است جام بلا بيشترش مي‌دهند. يا گفته‌اند: البلاء للولاء، بلا براي دوستان است.
[1]. توليد آهن، فصل اول.
[2]. حديد: 25.
[3]. کهف: 96.
[4]. سبأ: 10 و 11.
[5]. تفسير نمونه، ج23، ص 374.
[6]. آماده‌سازي بار کوره‌هاي توليد آهن و فولاد، ص 58.
[7]. قَالَ رَسُولُ اَللَّهِ صَلَّى اَللَّهُ عَلَيْهِ وَ آلِهِ: «إِنَّ هَذِهِ اَلْقُلُوبَ لَتَصْدَأُ كَمَا يَصْدَأُ اَلْحَدِيدُ وَ إِنَّ جَلاَءَهَا قِرَاءَةُ اَلْقُرْآنِ» (إرشاد القلوب، ج 1, ص 78).
[8]. مقدمه‌اي بر ترموديناميک مواد، ج 1، ص 255.
[9]. داستان پيامبران يا قصههاي قرآن از آدم تا خاتم، ص 564.
[10]. توليد آهن، ص 265.
[11]. فولادسازي ثانويه، ص 51.
[12]. رسول خدا a در اين خصوص فرموده اند:«لَا يزَالُ الْبَلَاءُ فِي الْمُؤْمِنِ وَ الْمُؤْمِنَةِ فِي جَسَدِهِ وَ مَالِهِ وَ وُلْدِهِ حَتَّي يلْقَي اللَّهَ وَ مَا عَلَيهِ مِنْ خَطِيئَة؛ مصيبت و گرفتاري همواره گريبان مرد و زن مؤمن را مي‌گيرد و آن‌ها در مال و يا بدن خود نقصان مشاهده مي‌کنند و يا فرزندان خود را از دست مي‌دهند و اين‌ها براي اين است که هرگاه در محضر پروردگار حاضر شدند گناهي نداشته باشند». (بحارالأنوار، ج 64، ص 236).