تولیدآهن و فولاد (1)

انتخاب شیوه های تولید آهن و فولاد به روش کوره قوس الکتریکی و غیره می تواند به نوع کمیت ذخایر مواد اولیه در دسترس و عیار آنها بستگی داشته باشد . همچنین انتخاب فرایندهای احیای مستقیم در کوره های تنوره دار ،‌کوره ها ی دوار،‌بسترهای سیال و غیره نیز به نوع سنگ آهن و عیار آهن در دسترس بستگی دارد،‌زیرا در روشهای احیای مستقیم سنگ آهن و نیز نوع و …..

کیفیت مواد اولیه می تواند در کیفیت آهن اسفنجی، چدن و فولاد تولیدی و در نتیجه مصرف انرژی، مواد ،‌استهلاک کوره ها و بازده آنها در فرایند تولید آهن و فولاد تأثیر داشته باشد.
ترکیب گاز خروجی نیز خود متأثر از نوع سنگ آهن و بازده گاز احیاکننده بوده و می تواند در فرایند تولید گاز در برخی از روشها در طول کاتالیزورهای مصرفی مؤثر باشد.
ماده اولیه برای ساخت و تولید گندله
برای گندله سازی سنگهای آهن خرد و آسیا شده با دانه بندی بین صفر و صد میکرون در سطح جهان به عنوان خوراک گندله  عرضه می گردد. این ماده اولیه در صورت آسیاکردن تکمیلی در مدتی کوتاه برای واحدهای احیای مستقیم مانند مجتمع های فولاد اهواز و مبارکه که مجهز به تجهیزات گندله سازی هستند، باری مناسب بشمار می آیند. در برخی از فرایندهای احیای مستقیم از گندله خام   و خام سخت شده نیز استفاده می شود.
ماده اولیه برای ساخت و تولید کلوخه
سنگهای آهن تجاری با دانه بندی زیر ۱۰ میلیمتر (معمولا ۶ میلیمتر) برای کاربرد در کوره بلند و واحدهای احیای مستقیم در سطح جهانی به عنوان خوراک کلوخه   عرضه می گردد. این مواد برای استفاده در کوره بلند مستقیماً به بار اولیه دستگاه کلوخه سازی اضافه می شود و برای استفاده در روشهای احیای مستقیم می‌تواند بعد از آسیا شدن مجدد به مواد بار اولیه گندله نیز اضافه گردد.
در مجتمع های احیای مستقیم مجهز به واحدهای گندله سازی خوراک کلوخه برای گندله سازی نیز مناسب است بخصوص که حمل و نقل این ماده نسبت به خوراک گندله سهلتر و تلفات نسبی آن در حمل و نقل کمتر است،‌مضافاً به اینکه تجهیزات ویژه ای برای حمل و نقل لازم ندارد.
گندله طبیعی
سنگهای آهن با ابعادی حدود ۶ تا ۷ میلیمتر نیز در بازارهای بین المللی عرضه می گردد . اگر دانه بندی سنگهای ۱۵ میلیمتر باشد به عنوان گندله طبیعی عرضه می شود. این ماده پیش از مصرف سرند شده و پس از حذف نرمه آنها می تواند در کوره های احیای مستقیم مورد استفاده قرار گیرد.
به علت سطوح خاص این سنگها بویژه گوشه های تیز دانه های آن ونیز سختی پایینتر آن نسبت به گندله های پخته ، در کوره نرمه بیشتری تولید می کند. گندله های طبیعی را نیز می توان پس از خرد و آسیا کردن به بار اولیه کلوخه سازی اضافه کرد.
۴ـ۱ـ مرغوبیت جهانی سنگ آهن برای احیای مستقیم
همانطور که پیش از این اشاره شد ،‌در انتخاب سنگهای آهن برای فرایندهای احیای مستقیم توجه به آنالیز شیمیایی در اولویت قرار دارد. کیفیت سنگهای آهن از نظر ناخالصی ها در طیف وسیعی قرار دارند. سنگهای آهن با عیار بالا و با ترکیبات بازی در اولویت قرار دارند.
۴ـ۲ـ وضعیت جهانی آهن قراضه
در اغلب روشهای احیای مستقیم مانند روشهای میدرکس، پوروفر، اج ـ وای ـ ال و قائم به علت ویژگی آهن اسفنجی تولیدی، ذوب آن جهت پالایش به تنهایی مقدور نیست، لذا باید یا دربار کوره بلند و یا در کنورتور و یا در حوضچه مذابی از آهن قراضه در کوره قوس و یا به بار مذاب کوره القایی اضافه شود.
با توجه به افزایش ریخته گریهای مداوم و کاهش ضایعات آنها نسبت به ریخته گریهای غیر مداوم و افزایش تولید فولاد در کوره های قوس الکتریکی و افزایش نسبی مصرف آهن قراضه در آنها، میزان قراضه برگشتی بمرور کاهش می یابد.
مضافاً به اینکه وجود ناخالصیهای غیر مجاز و تنوع قراضه ها شرایط کار با آنها را بمرور مشکلتر می سازد . کمبود آهن قراضه برای کنورتور می تواند بوسیله آهن اسفنجی جبران گردد زیرا هم ترکیب آهن اسفنجی یکنواختر و هم درجه فلزی آهن بالاتر است و لذا آهن اسفنجی برای کاربرد به جای آهن قراضه ، مجاز و مطلوب می باشد.
با توجه به اینکه تولید یک تن فولاد خام در روش سنتی حدود ۵۸/۲ تن سنگ آهن ، سنگ آهک و کک لازم دارد،‌حال آنکه همین مقدار فولاد خام را با حدود یک تن قراضه با مقدار محدودی مواد آلیاژی می توان تولید کرد، ارجهیت تولید فولاد از آهن قراضه نسبت به تولید آن از مواد اولیه معدنی مشخص می شود.
میانگین مصرف آهن قراضه برای تولید ۷۲۳ میلیون تن فولاد خام طی دهه ۱۹۹۰ میلادی بالغ بر ۹/۳۲۷ میلیون تن بوده است (‌ردیف ۲ جدول ۵ـ۱) ،‌یعنی حدود ۵۰ درصد فولاد خام تولیدی، از طریق مصارف آهن قراضه تولید شده است، لذا هرچه مواد اولیه کمتری برای تولید فولاد مورد نیاز باشد، متناسباً استخراج حمل و نقل، فرآوری مواد کمتر و در نتیجه مواد آلوده کننده کمتری به محیط زیست وارد خواهد شد.
علاوه بر صرفه جوییهای فوق،‌تأمین انرژی برای کلوخه سازی ،‌گندله سازی ،‌کک سازی و غیره را نباید از نظر دور داشت. مجموع صادرات و واردات آهن قراضه ۱۰ کشور در دهه ۱۹۹۰ میلادی در جدول ۶ آمده است. از داده های این جدول و مقایسه آن با ارقام جدول ۱ـ۵ می توان دریافت که در دهه ۱۹۹۰ میلادی :
ـ مجموع صادرات و واردات آهن قراضه این کشورها ( ستون ۱۲ ، جدول ۱ـ۶) ،‌از صادرات و واردات جهانی آهن قراضه (‌ردیف ۳ و ۱ـ۵) کمتر است. اختلاف این دو صادرات و واردات آهن قراضه سایر کشورها می‌باشد.
ـ آمریکا بین کشورهای صادر کننده آهن قراضه، بیشترین سهم را دارد و پس از آن کشورهای اروپایی و بالاخره شوروی سابق عمده ترین صادر کننده در بلوک شرق بوده اند.
ـ در بین کشورهای وارد کننده آهن قراضه ،‌ایتالیا و اسپانیا عمده ترین واردکنندگان آهن قراضه بوده اند و کشورهای ترکیه،‌کره جنوبی ،‌هندوستان و تایوان در مقامهای بعدی قرار دارند و میزان واردات آنها بمرور افزایش یافته است.
ـ‌با توجه به روند صعودی تولید فولاد خام در کشورهای رو به رشد (ردیفهای ۱ و ۲ جدول ۱ـ۵) و برخورداری از ریخته گریهای مداوم و تولید نسبی قراضه کمتر، کمبود آهن قراضه این کشورها آنها همه ساله افزایش یافته است به طوری که میزان واردات آهن قراضه این گروه کشورها از ۶۴۷/۴ میلیون تن در سال ۱۹۸۱ میلادی به ۳۷۲/۱۰ میلیون تن در سال ۱۹۹۰ افزایش یافته است (ردیفهای ۲ تا ۴ جدول ۱ـ۵) . در این گروه کشورها در سال ۱۹۹۰ میلادی ۲۵۴/۱۴ میلیون تن آهن اسفنجی تولید و بجای آهن قراضه مصرف شده است.
سنگ آهن و مشخصات آن
سنگ آهن مهمترین ماده اولیه برای تولید آهن و فولاد می باشد. به طور کلی قسمت عمده سنگ آهن در روش سنتی تولید آهن و فولاد (کوره بلند / کنورتور) و فقط قسمت جزئی از آن در سایر روشها بخصوص احیای مستقیم مصرف می شود ،‌به طوری که از کل مقدار سنگ آهن که در جهان مورد استخراج قرار می‌گیرد، کمتر از ۱۰ درصد آن به منظور کاربرد در روش احیای مستقیم و بیش از ۹۰ درصد آن در کوره بلند مصرف می گردد.
مشخصات لازم برای سنگ آهن با توجه به نوع مصرف و منطقه تولید و تهیه، متفاوت می باشد. مثلاً سنگ آهنی که بخوبی در روش سنتی قابلیت کاربرد دارد ممکن است به هیچ وجه قابل مصرف در روش های احیای مستقیم نباشد و یا مشخصات لازم برای مصرف خاک سرخ در رنگ سازی کاملاً متفاوت از مصارف متارلوژی آن است. بدین ترتیب ملاحظه می شود که نه تنها مشخصات لازم برای سنگ آهن در مصارف مختلف و همچنین نقاط مختلف یکسان نیست حتی در مورد هر کوره بلند و یا روش احیای مستقیم باید مشخصات سنگ آهن با نوع کوره ، ظرفیت ، ارتفاع آن و غیره مطابقت داشته باشد. در جدول ۲ـ۱ مواد اصلی لازم برای تولید یک تن فولاد را نشان می دهد.

 
جدول ۲ـ۱ مواد اولیه اصلی لازم هر تن فولاد
ماده اولیه    مقدار به ازای هر تن فولاد    ملاحظات و محل مصرف
سنگ آهن    1500 تا ۲۰۰۰            کیلوگرم   
کک    400 تا ۵۰۰                کیلوگرم    در کوره بلند و روش سنتی
سنگ آهن    100تا۲۰۰                  کیلوگرم    در کوره بلند و تولید گندله خودگداز
هوا    1900 تا ۲۰۰۰            کیلوگرم    در کوره بلند
مواد افزودنی مانند ینتونیت    10 تا ۵۰                    کیلوگرم    در گندله سازی
اکسیژن    40 تا ۵۰                    متر مکعب    در فولاد سازی از چدن (کنورتور)
گاز طبیعی    100 تا ۱۲۰                متر مکعب    در کوره بلند
گاز طبیعی    300 تا ۷۰۰                متر مکعب    در احیای مسقیم بر حسب نوع روش
انرژی الکتریکی    500 تا ۶۰۰                کیلووات    در فولادسازی از آهن اسفنجی
در کوره قوس الکتریکی
انرژی    5/1 تا ۳                    میلیون کیلووات    تولید گندله و پخت آن
انرژی    3/0 تا ۵/۰ میلیون       کیلو کالری    پخت کلوخه
آب    70 تا ۸۰                   مترمکعب   
نسوز    30 تا ۵۰                   کیلوگرم    بر حسب نوع روش

 مشخصات هریک از مواد اولیه جدول ۲ـ۱ به نوع روش و عوامل بستگی دارد که در این بخش فقط مشخصات مربوط به سنگ آهن مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
کاربرد سنگ آهن برای تولید آهن و فولاد به طور معمول به یکی از اشکال زیر صورت می گیرد:
سنگ آهن دانه بندی شده
سنگ آهن دانه بندی شده امروزه کمتر مورد مصرف می باشد. علت این امر را در خاصیت احیاپذیری کم آن، می توان توجیه کرد. در هر حال برای مصرف سنگ آهن به صورت مستقیم در تهیه آهن باید ابعاد آن کاملاً مشخص باشد.
سنگ آهن بصورت کلوخه
کلوخه متداولترین روش کاربرد سنگ آهن می باشد. همه ساله حدود ۷۰۰ میلیون تن کلوخه تولید و در صنایع تولید آهن و فولاد مصرف می شود.
سنگ آهن به صورت گندله
تولید گندله در حال حاضر حدود ۳۰۰ میلیون تن در سال می باشد که بیش از ۸۰ درصد آن در کوره بلند و بقیه در احیای مستقیم مصرف می شود. بدیهی است مشخصات گندله برای مصرف در هریک از روشها متفاوت می باشد.
طرز تشکیل سنگهای معندی آهن در طبیعت
به طور کلی می توان گفت که چگونگی تشکیل سنگهای معدنی آهن و خواص کانی های متشکله آن از نظر فیزیکی و شیمیایی (‌پرعیار کردن ،‌کلوخه کردن و غیره) بستگی به تشکیل و تغییرات آنها در دورانهای زمین شناسی دارد. لذا چگونگی تشکیل سنگ آهن در طبیعت بسیار مهم می باشد. تشکیل کانسارهای آهن به صورتهای مختلف انجام گرفته و از نظر زمین شناسی به چهاردسته تقسیم شده اند که عبارتند از :

ـ کانسارهای رسوبی
ـ کانسارهای آتشفشانی یا هیدروترمال،
ـ کانسارهایی که از پرعیار شدن آهن محتوای آنها ناشی از حلالیت و خروج ناخالصی های موجود در سنگ بوجود آمده اند.
ـ کانسارهایی که منشاء سولفوری داشته و در اثر تغییرات فیزیکی و شیمیایی آنها، تبدیل به کانسارهای آهنی شده اند . که به طور مختصر به شرح هریک از آنها پرداخته .
الف ـ کانسارهای رسوبی
این کانسارها منشاء رسوبی دارند و معمولا به صورت لایه ای هستند. عیار آهن آنها بستگی به رسوب هم زمان کانی آهن دار با سایر ناخالصی ها دارد و معمولا همراه با کانی های رسی و سیلیسی می باشد. مشخصه عمومی سنگهای رسوبی ، تراکم و سختی نسبتا زیاد آنهاست. مهمترین این کانسارها عبارتند از :
۱ـ تاکونیت و نیمه تاکونیت
لغت تاکونیت به سنگهای آهنی اطلاق می شود که کاملا متراکم و معمولا بسیار سخت می باشند. اکثرا سنگ به همان شکل اولیه باقیمانده و اثر عوامل طبیعی در تخریب و هوازدگی آنها ناچیز می باشند. نیمه تاکونیت ها سنگهایی هستند که کم و بیش مورد عمل هوازدگی قرار گرفته اند.
به طور کلی تاکونیت های دارای قابلیت پرعیار شدن بالا می باشند. کانی آهن دار در این سنگها می تواند مختلف و شامل کانی های اکسیدی، اکسیدهای آبدار،‌سیدریت و غیره باشد و معمولا بر حسب نوع کانی اصلی آن دسته بندی می شوند، مانند تاکونیت های مگنتیتی ،‌تاکونیت سیدریتی ،‌تاکونیت گوتیتی و غیره.
کانسارهای تاکونیت در کشورهایی مانند ونزوئلا ـ آمریکای شمالی ( معادن آهن مزابی در ایالت مینسوتا) دیده می شود.
۲ـ ژاسپیلت ها
این سنگها که از رسوب هم زمان اکسید آهن و کانی ژاسپر  (‌کانی های سیلیسی) تشکیل شده اند معمولابه صورت لایه های منظم کانی ژاسپر و اکسید آهن در طبیعیت یافت می شود. این سنگها مانند تاکونیت ها می‌باشند، با این تفاوت که حاوی سیلیس بیشتر بوده و نوع کانی آهن دار آن معمولا هماتیت است.
۳ـ ایتابریت ها
در این سنگها کانی آهن دار اغلب هماتیت بوده و گاهی نیز سیدریت در آنها دیده می شود. معمولاً این کانسارها فاقد کانی های رسی می باشد. مشخصه اصلی این سنگها توزیع بسیار دانه ریز سیلیس در آنها می‌باشد این کانسارها در برزیل به وفور یافت می شود و قسمت عمده معادن سنگ آهن برزیل در ایالت  Minas – gerais از این نوع بوده که اغلب به صورت شیست می باشند.
۴ـ لاتریت ها
لاتریت ها نیز معمولا متراکم و سخت بوده و کانی آهن دار در این سنگها معمولاً اکسیدهای آهنی آب دار مانند لیمونیت می باشد. این سنگها معمولا همراه با سایر کانی های منگنز دار، کرم و نیکل دار مانند معادن سنگ آهن ونزوئلا ،‌فیلیپین ، و غیره دیده می شوند.
۵ـ اوولیتیک
در این کانسارها به طور کلی کانی آهن دار ،‌لیمونیت بوده و قسمت عمده معادن سنگ آهن لرن (فرانسه) از این نوع می باشد.
۶ـ معادن سیدریتی
در این کانسارها کانی آهن دار به طور عمده از سیدریت تشکیل شده و معادن آهن پنسیلوانیا در آمریکا از این نوع است.
۷ـ معادن شنی
در این نوع کانسارها سنگ آهن خرد شده و به صورت دانه های نسبتاً ریز در آمده اند و اکثر معادن کانادا، زلاندنو و هندوستان از این نوع می باشند.
ب ) کانسارهای آتشفشانی یا هیدروترمال
این کانسارها اکثراً حاوی کانی های سایر عناصر مانند تیتان می باشند. اگر منشاء آتشفشانی داشته باشند به صورت عدسی یا توده های بزرگ در طبیعت یافت شده و اگر منشاء آنها هیدروترمال باشد معمولا به صورت رگه ای دیده می شوند. کانی آهن دار معمولا منگنیت می باشد که گاهی در سطح اکسید شده و قسمتی از مگنتیت به هماتیت تبدیل شده است. این نوع کانسارها را می توان در ایالت میسوری آمریکا ،‌آلاسکا ،‌کانادا و سوئد مشاهده نمود.
ج)کانسارهای پر عیار شده در اثر حلالیت ناخالصی ها و خروجی آنها از سنگ
این نوع کانسارها می توانند منشاء رسوبی یا آتشفشانی داشته باشند. قسمتی از ناخالصی های آنها در دورانهای زمین شناسی توسط آبهای سطحی بتدریج حل شده و از سنگ خارج شده اند و بدین ترتیب عیار آهن بتدریج افزایش یافته و کانسارهای بزرگ آهن نسبتاً‌غنی را تشکیل داده اند. از این نوع کانسارها در برزیل، استرالیا ،‌بیهار هندیوتان و کانادا (لابرادور) دیده می شود.

د) کانسار با منشاء سولفور
در این کانسارها کانی اصلی و اولیه به صورت سولفور بوده و در شرایط اکسید کننده این سولفورها که بطور عمده از پیریت و پیروتیت تشکیل می شده اند تجزیه و اکسید شده اند. مشخصه اصلی این نوع معادن وجود گوگرد باقیمانده در آنها می باشد. از این نوع کانسار در کشورهای اروپایی مانند اسپانیا و معادن آنتاریو کانادا یافت می شود.
ه ) کانسارهای کنگلومرا
این کانسارها به صورت کنگلومرا بوده و دانه های اکسید آهن که بیشتر هماتیت است توسط سیمان لیمونیتی به یکدیگر اتصال می یابند. قسمتی از معادن برزیل از این نوع می باشد.
کانی شناسی سنگهای آهن
کانی شناسی در کاربرد سنگهای معدن آهن اهمیت فراوانی دارد. بسیاری از کانی ها که ممکن است عیار بالایی نیز از آهن داشته باشند به علت نوع ترکیب کانی به عنوان ماده اولیه آهن و فولاد قابل مصرف نیستند. مثلا فایالیتFeO)2 (SiO2. با وجود آنکه از آهن نسبتا غنی می باشد (عیار آهن حدود ۵۵ درصد) ولی به علت ترکیب سیلیکاته آن که عملاً در روشهای تولید آهن و فولاد غیر قابل احیا می باشد، در متالورژی آهن قابل کاربرد نیست. در بین انواع کانی های آهن دار تعداد محدودی از آنها از نظر متالورژی آهن مهم و قابل مصرف می باشند.
مهمترین آنها کانی های اکسیدی و سیدریت است. در بین کانی ها اکسیدی بعضی از آنها به علت خاصیت احیاپذیری کم (مگنتیت) به صورت مستقیم کاربرد ندارند و باید مورد عملیات کلوخه سازی یا گندله سازی قرار گیرند تا شکل کانی شناسی آن در جریان این عملیات تغییر یابد و سپس بکار برده شوند. سرانجام در بعضی از کانی ها وجود عناصری که می توانند نقش مهمی در آلودگی محیط زیست داشته باشند، مانند کانی ها ارسنیک دار مانع از کاربرد آنها می باشد.
در جدول ۲ـ۲ کانی های مهم آهن دار و بعضی از مشخصات آنها نشان داده شده است.
ارزشیابی سنگ معدن آ‌هن
عوامل بسیاری در ارزشیابی سنگ معدن مؤثر می باشند که به طور خلاصه عبارتند از :‌
۱ـ رطوبت و آب تبلور
مقدار رطوبت سنگ معدن بین ۰ تا ۲۰ درصد تغییر می کند،‌آب موجود در سنگهای معدن ممکن است رطوبت یا آب تبلور باشد. در بعضی از کانی های لیمونیتی مقدار آب تبلور می تواند به ۱۵ الی ۱۶ درصد نیز برسد. هرقدر آب موجود در سنگ معدن بیشتر باشد ارزش آنرا بیشتر کاهش می دهد. وجود آب در سنگ معدن باعث گران شدن حمل و نقل و همچنین افزایش مصرف انرژی برای بی آب کردن آن می گردد.
بخصوص در مورد آب تبلور باید در نظر داشت که حذف آن در درجه حرارت بالاتری نسبت به رطوبت انجام گرفته و هزینه انرژی مصرفی برای حذف آن بالاتر خواهد بود.
۲ـ عیار آهن
عیار سنگ آهن عامل اصلی در ارزش آن می باشد. معمولا عیار پایه ای برای سنگ آهن در نظر گرفته می شود و سنگهای پرعیار مشمول اضافه قیمت تصاعدی شده و سنگ با عیار کمتر مشمول جریمه می شود . عیار پایه برای سنگهای مصرفی در کوره بلند ۵/۵۱ درصد و در مورد کنستانتره های احیای مستقیم حدود ۶۷ درصد است.
۳ـ اندیس بازی
اندیس بازی سنگ یعنی در حقیقت نسبت   نیر در ارزشیابی سنگ معدن موثر بوده و با افزایش عددی این نسبت ارزش سنگ نیز بالا خواهد بود. همچنین نسبت   نیز در ارزشیابی موثر بوده و با افزایش آن ، قیمت سنگ نیز بالا می رود.
۴ـ ناخالصی ها
ناخالصی ها موجود در سنگ معدن روی ارزشیابی آن اثر عمده دارند. در بین این ناخالصی ها عنصر فسفر بسیار مهم می باشد و با افزایش مقدار فسفر در سنگ معدن ارزش سنگ کاهش می یابد. همچنین وجود سایر ناخالصی های نامطلوب باعث کاهش قیمت سنگ معدن می گردد. سرانجام وجود ناخالصی های مطلوب مانند کانی های منگنز دار و یا افزایش اندیس بازی سنگ معدن باعث افزایش قیمت می شود.
۵ـ ابعاد
ابعاد سنگ معدن خود عامل مؤثری در ارزشیابی آن می باشد. با کاهش ابعاد سنگ بر ارزش آن افزوده می شود. کاهش ابعاد سنگ معدن باعث صرفه جویی در هزینه خردایش بعدی آن شده و همچنین به علت آنکه وزن مخصوص ظاهری سنگ را افزایش می دهد،‌لذا سنگ حجم کمتری را اشغال کرده و هزینه حمل و نقل آن کاهش می یابد.
خرد بودن ابعاد سنگ محدود بوده و چنانچه از حدی کمتر باشد به علت مشکلات مربوط به حمل و نقل مواد بسیار دانه ریز ، از ارزش سنگ کاسته می گردد. ذرات بسیار دانه ریز بخصوص در حجم های کوچک هزینه حمل و نقل بالایی دارند، در صورتی که در حجم های بزرگ می توان آنها را توسط لوله جابجا کرد و هزینه حمل و نقل را بسیار کاهش داد.
به طور کلی از نظر ابعاد، سنگهای اهن به چند دسته تقسیم می شوند که عبارتند از :
ـ سنگ درشت که معمولا متوسط ابعاد آن  از ۵۰ میلیمتر بزرگتر است.
ـ سنگ متوسط که دارای ابعادی بین ۱ تا ۵۰ میلیمتر می باشد.
ـ سنگ خرد که ابعاد آن ۱ تا ۱۰  میلیمتر می باشد.
ـ سنگ دانه ریز با ابعاد ۱/۰ تا ۱ میلیمتر .
ـ نرمه یا پودر که معمولاً ابعاد آن کمتر از ۷۴ میکرون (۲۰۰ مش ) است.
ارزش سنگ معدن از سنگ درشت تا سنگ دانه ریز افزایش یافته و در مورد نرمه مسائل بسیاری از قبیل حجم، چگونگی حمل و نقل و غیره روی ارزش آن اثر می گذارند.
چگونگی حمل و نقل نیز خود در ارزش سنگ معدن در محل معدن اثر می گذارد. با توجه به اینکه حمل و نقل دریایی ۵ الی ۱۰ بار ارزانتر از حمل توسط کامیون و راه آهن می باشد و حمل توسط کشتی های بزرگ با ظرفیت های بالا (بالغ بر صد هزار تن) حداقل ۳۰ تا ۴۰ درصد ارزانتر از حمل با کشتی های کوچک است، لذا معادن سنگ آهن که در نزدیکی دریاها بخصوص دریاهای عمیق قرار گرفته اند از ارزش بالاتری برخوردارند. حمل نرمه سنگهای معدنی توسط لوله نیز راه حل جالبی برای جابجایی مواد بسیار ریز می باشد ولی دامنه کاربرد آن به نواحی گرمسیر( نقاطی که امکان یخ زدن وجود ندارد ) و مسطح ( غیر کوهستان) محدود می شود. همچنین خاصیت فرسایشی ذرات، شکل آنها (گرد و یا گوشه دار بودن ) و غیره اثر روی انتقال آنها توسط لوله به منظور حمل و نقل دراد.
۶ـ قابلیت پر عیار شدن
بیشتر سنگهای آهن امروزه عملا مورد عملیات کانه آرایی به منظور پر عیار شدن ویا حذف ناخالصی های نامطلوب آن قرار می گیرند. لذا قابلیت پرعیار شدن و هزینه آن در ارزشیابی سنگ معدن مؤثر خواهد بود . به طور کلی روشهای فیزیکی و مغناطیسی ارزانتر از روش فلوتاسیون می باشند،‌لذا کانی های آهن دار که خاصیت مغناطیسی باشند با هزینه کمتری قابل پرعیار شدن هستند. سرانجام توزیع ناخالصی ها در سنگ معدن نیز در هزینه پرعیار کردن اثر می گذارد.
هر قدر توزیع ناخالصی ها دانه درشت تر باشد امکان عمل پرعیار کردن در ابعاد درشت تری وجود داشته و هزینه آن کمتر خواهد بود. در هر حال قابلیت پرعیار شدن سنگ و هزینه آن از عوامل مهم در ارزشیابی سنگ آهن می باشد.
۷ـ قابلیت خردایش
خردایش سنگ یکی از گرانترین عملیات کانه آرایی می باشد. عملا بیش از ۵۰ درصد هزینه و ۷۰ درصد انرژی مصرفی در هر کارگاه کانه ‌آرایی صرف خردایش می گردد. لذا قابلیت خردایش سنگ آهن روی ارزشیبای آن اثر بسیار مهم دارد.
در خردایش سختی سنگ یکی از عوامل اصلی بوده و هرقدر سختی سنگ بیشتر باشد هزینه خردایش آن بالاتر خواهد بود. بسیاری از سنگهای معدنی به آسانی تا ابعاد کوچک ( حدود ۱ میلیمتر) خرد می شوند ولی خردایش نرم آنها مواجه با اشکال و هزینه و مصرف انرژی زیاد می باشد. قابلیت خردایش سنگ را می‌توان به دو قسمت تقسیم کرد که عبارتند از :
الف ـ قابلیت خردایش درشت
قابلیت خردایش درشت که مربوط به خردکردن سنگ تا ابعاد حدود ۱ میلیمتر می باشد. در این قابلیت وجود درز، ترک ،‌شکاف ، تراکم ، تخلخل صفحات کلیواژ، رگه های ناخالصی و سرانجام سختی از عوامل مهم هستند.
ب ـ قابلیت خردایش نرم
قابلیت خردایش نرم مربوط به خردایش سنگ از ابعاد حدود ۱ میلیمتر به ابعاد مورد نظر می باشد. معمولا خردایش نرم برای تولید گندله بکار گرفته می شود و حد خردایش نرم در حدود ۴۴ میکرون قرار د ارد. در این خردایش سختی سنگ و شکل بلوری و خواص فیزیکی آن از عوامل اصلی می باشند. لذا بسته به نوع عملیاتی که باید روی سنگ معدن انجام شود و نوع مصرف سنگ آهن قابلیت خردیاش درشت و یا نرم در ارزشیابی سنگ موثر خواهد بود.
۸ـ شکل و چگونگی عملیات انجام شده بر روی سنگ معدن
عملیات قبلی انجام شده بر روی سنگ معدن یکی دیگر از عوامل ارزشیابی سنگ آهن می باشد. سنگ آهن به صورتهای مختلفی در صنعت وجود دارد که عبارتند از :‌
ـ سنگ آهن به صورت مستقیم
سنگ معدنی آهن دار به صورت مستقیم سنگی است که از معدن استخراج و پس از خردایش تا میزان معینی مستقیما به بازار عرضه می گردد.
ـ‌کنستانتره آهن
کنستانتره های آهن سنگهای معدنی هستند که پس از استخراج و خردایش مورد نظر عملیات کانه آرایی قرار می گیرند و معمولا دارای عیار آهن بالا بوده و فاقد ناخالصی ها نامطلوب می باشند.
ـ‌کلوخه
برای تولید کلوخه سنگ آهن پس از خردایش مورد عمل کلوخه سازی قرار می گیرد. معمولا به علت آنکه کلوخه قابلیت حمل و نقل زیاد را ندارد و در جریان حمل و نقل های طولانی خرد می شود این شکل سنگ آهن در بازار وجود نداشته و عمل کلوخه سازی در خود کارخانه ذوب آهن انجام می گیرد.
ـ‌گندله
گندله یکی از متداول ترین شکل سنگ آهن موجود در بازار می باشد. در گندله سنگ آهن پس از خردایش و عملیات کانه آرایی به صورت گندله در آمده و به بازار عرضه می گردد. تولید آهن که در میان فلزات بیشترین مصرف را دارد ، ۹۵% ذخیره فلزی تولید شده در تمام دنیا را به خود اختصاص می دهد و بنیان تمدن امروزی را تشکیل می دهد. دلیل این موضوع نیز فراوانی ، سهولت ، قیمت کم و استحکام زیاد آن است.
آهن در ساخت انواع ماشین های سبک و سنگین ، کشتی ها ،‌راه آهن ، پل ها ، سدها ،‌ساختمان سازی ،‌تهیه اداوات جنگی، لوازم خانگی و ساخت کارخانه ها به مصرف می رسد. ۹۹% از کل مصارف سنگ آهن مربوط به صنایع تولید فولاد و چدن می شود.
مصارف دیگر سنگ آهن که بسیار ناچیزند عبارتند از : مصرف سنگ آهن در بتن ، استفاده در تولید سیمان ، استفاده در گل حفاری ، استفاده به عنوان واسطه سنگین در شستشوی زغال سنگ و استفاده به عنوان رنگدانه.
در کارخانه های ذوب آهن ، کانسنگ آهن یا کک و سنگ آهک مخلوط شده و سپس ذوب می گردد. سنگ آهک دمای ذوب کانسنگ آهن را کاهش داده و کک با اکسیژن کانسنگ تشکیل گاز کربنیک را می دهد. آهن ذوب شده که حاوی ۳ تا ۴% کربن است برای مصارف گوناگون استفاده می شود.
۹۹% از  کل مصرف کربن و مقادیر متغیری آلودگی های سولفور ،‌سیلیس و فسفات است که این آلودگی ها اثر منفی در خواص چدن ایجاد می کند . گاهی چدن حاوی ۲ تا ۵/۳% کربن ومقادیر کمی منگنز است. چدن نقطه ذوب ۱۴۷۰-۱۴۲۰ K دارد که پائین تر از اجزاء‌اصلی سازنده آن است و زمانی که آهن و کربن به اتفاق گرم می شوند،‌محصول اولیه ذوب می شود. چدن ها بی نهایت مستحکم ، سخت و شکننده هستند. چدن نرم ( کارشده) چدنی گرم و سفید است که تمایل به شکنندگی دارد.
فولاد کربنی حاوی ۵/۰ تا ۵/۱ % کربن است و محصولی سخت و چکش خوار است اما مانند چدن دیرگداز (نسوز) نیست. فولاد آلیاژهای حاوی مقادیر متغیری کربن است و به خوبی فلزاتی چون کرومیم ،‌وانادیوم ،‌مولیبدن،‌نیکل ،‌تنگستن و . . . می باشد.
آهن کربن دار به کوره تهیه فولاد منتقل می شود تا کربن و دیگر ناخالصی های آن حذف شده و در ضمن عناصر بخصوصی به آن اضافه گردد تا خواص ویژه ای در آن ایجاد شود. عناصری که در تهیه انواع فولاد استفاده می شوند عبارتند از :‌کروم ،‌منگنز ،‌کبالت، وانادیوم، نیکل ، تنگستن ، مولیبدن، مس ، سرب ،‌نیوبیوم و سیلیس.
نوع فولاد    خصوصیت مهم
کروم دار    ضد زنگ ، مقاوم در برابر حرارت بالا
منگنز دار    مقاوم، مقاومت سایشی بسیار خوب ، سخت
وانادیم دار     مقاوم ، هادی خوب ،‌خاصیت ارتجاعی خوب
نیکل دار    ضد زنگ، سخت و مقاوم
مولیبدن دار    مقاوم ، هادی ،‌مقاوم در برابر شوک و ضربه
تنگستن دار    سخت بالاو مقاوم در برابر حرارت بالا
کبالت دار    دارای خاصیت مغناطیسی دائم، مقاوم در برابر حرارت بالا
مس دار    ضد زنگ و قابل استفاده در قطعات ماشین
نیوبیوم دار    مقاوم در برابر حرارت بالا
سیلیس دار    ضد زنگ،‌مقاوم در برابر حرارت و سایش
جدول ۶ ـ خصوصیات مهم انواع فولاد
اکسیدهای فریک در تولید ذخیره مغناطیسی در کامپیوترها استفاده می شود. آنها اغلب با مواد مرکب دیگر مخلوط می شوند و خواص مغناطیسی آنها در محلول باقی می ماند.