लोहे के अयस्क का वितरण विश्वभर में | यूपीएससी सीएसई के लिए भूगोल (Geography) - UPSC PDF Download

आयरन और स्टील उद्योग के स्थान को प्रभावित करने वाले कारक

• कच्चे माल – आयरन ओर, कोयला, चूना पत्थर आदि।
• परिवहन और अन्य बुनियादी ढाँचे – सड़क, रेल, बंदरगाह आदि।
• निवेश और उद्यमिता – बैंकिंग सुविधाएँ, प्रबंधन भूमिकाओं के लिए मानव पूंजी।
• श्रम – मैनुअल संचालन के लिए अ-कुशल से सेमी-कुशल कार्यबल, तकनीकी संचालन के लिए कुशल कार्यबल।
• बाजार – निर्माण उद्योग, ऑटोमोबाइल उद्योग आदि।
• सरकारी नीति – विकास एजेंडा, भूमि अधिग्रहण, व्यवसाय करने में आसानी = श्रम कानून, स्पष्ट और निष्पक्ष कर नीति, न्यूनतम सरकारी हस्तक्षेप, कम लालफीताशाही, त्वरित पर्यावरणीय मंजूरी।

आयरन ओर – कच्चा माल

नीचे दिए गए आंकड़े प्रारंभिक परीक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं [यह कुछ तर्क आधारित प्रश्नों का उत्तर देने में सहायक होगा मुख्य परीक्षा में]

• आयरन और स्टील उद्योग के स्थान को प्रभावित करने वाले कारकों को समझने के लिए, हमें आयरन ओर स्मेल्टिंग के बारे में समझना होगा। स्मेल्टिंग एक प्रक्रिया है जिसमें खनिज को धातु में बदलने के लिए अशुद्धियों को हटाया जाता है।

आयरन ओर में सामान्य रूप से पाए जाने वाले अशुद्धियाँ

➤ सिलिकॉन

• छोटी मात्रा में पाया जाता है।
• स्टील की मजबूती और कठोरता को थोड़ी बढ़ाता है।
• एक डी-ऑक्सीडाइजिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है ==> छोटी मात्रा में अच्छा होता है। [ऑक्साइड आयरन की ताकत को कम करते हैं]

➤ सल्फर

• एक बहुत ही हानिकारक तत्व।
• आयरन सल्फाइड बनाता है जो बहुत ही भंगुर होता है।
• स्टील की मजबूती को बहुत कम कर देता है ==> बहुत बुरा।

➤ फॉस्फोरस

• आयरन के साथ मिलकर एक फॉस्फाइड बनाता है।
• यह स्टील की कठोरता और तनाव की ताकत को बढ़ाता है।
• यह डक्टिलिटी और झटका या प्रभाव के प्रति प्रतिरोध को गंभीर रूप से प्रभावित करता है ==> बुरा।

➤ सीसा

इस्पात की सभी श्रेणियों में मशीनिंग क्षमता को सुधारने के लिए छोटे मात्रा में जोड़ा जाता है। यह उपकरण जीवन को सुधारता है ==> छोटी मात्रा अच्छी होती है।

➤ मैंगनीज

• एक शक्तिशाली और सबसे प्रभावी डी-ऑक्सीडेंट है।
• इसका सल्फर पर अच्छा प्रभाव होता है ==> छोटी मात्रा अच्छी होती है।

➤ टिन

यह दाने की सीमाओं के चारों ओर एक कम पिघलने वाली, भंगुर फिल्म बनाता है, जिससे इस्पात व्यावहारिक रूप से बेकार हो जाता है ==> बहुत बुरा।

➤ ऑक्सीजन

• इस्पात की गुणों पर बुरा प्रभाव डालती है ==> बहुत बुरा। [ऑक्साइड लोहे और इस्पात को कमजोर बनाते हैं]

अशुद्धियों में से कुछ छोटे मात्रा में होने पर लाभदायक होती हैं, जबकि अन्य तब भी हानिकारक होती हैं जब उनकी अनुपात क्या हो।

इसलिए, अवांछित अशुद्धियों को हटाना आवश्यक है और यह ब्लास्ट फर्नेस में लौह अयस्क को पिघलाने के द्वारा किया जाता है।

ब्लास्ट फर्नेस में वास्तव में क्या होता है?

• ब्लास्ट फर्नेस में, ईंधन (कोक), लौह अयस्क, और फ्लक्स (चूना पत्थर) को निरंतर फर्नेस के शीर्ष से आपूर्ति की जाती है।
• नीचे के भाग में हवा का गर्म झोंका (कभी-कभी ऑक्सीजन समृद्ध) फेंका जाता है।
• ब्लास्ट फर्नेस में, लौह ऑक्साइड को “गर्म धातु” कहा जाने वाले तरल लोहे में परिवर्तित किया जाता है।

[ऑक्साइड लोहे को भंगुर बनाते हैं। लोहे को मजबूत बनाने के लिए ऑक्साइड को हटाना आवश्यक है]

ब्लास्ट फर्नेस में इनपुट

• अयस्क == लौह अयस्क,
• ईंधन == कोक,
• फ्लक्स == चूना पत्थर,

आउटपुट

• अंतिम उत्पाद è तरल स्लैग, तरल लोहे (पिग आयरन) और गैसें।

लाभदायकता = लौह की सांद्रता में सुधार करना

• अयस्क या तो हेमाटाइट (Fe2O3) या मैग्नेटाइट (Fe3O4) होता है और लौह सामग्री 50% से 70% के बीच होती है।
• यह लौह समृद्ध अयस्क को बिना किसी और प्रसंस्करण के सीधे ब्लास्ट फर्नेस में डाला जा सकता है।
• लौह अयस्क जिसमें कम लौह सामग्री होती है, उसे प्रसंस्कृत या लाभदायक बनाना आवश्यक है ताकि उसकी लौह सामग्री बढ़ सके।

[लाभदायकता è लौह अयस्क की सांद्रता में सुधार करती है]

क्यों कोक और न कि कोयला धातुकर्म में?

• impurities को अलग करने के लिए, लोहे को पिघलाने की आवश्यकता होती है।
• कोक वह ईंधन है जो लोहे को पिघलाता है।
• कोयले में कई impurities होती हैं और सबसे खतरनाक सल्फर है।
• कोयले को पकाकर कोक बनाया जाता है। इस प्रक्रिया को विनाशकारी आसवन कहा जाता है।
• कोक एक ऐसा ईंधन है जिसमें impurities कम होती हैं और कार्बन की मात्रा अधिक होती है।
• पके हुए कोयले, जिसे कोक कहते हैं, में 90 से 93% कार्बन, कुछ राख और सल्फर होता है, लेकिन कच्चे कोयले की तुलना में यह बहुत मजबूत होता है।

चूना पत्थर की भूमिका = सल्फर को हटाना

• यह फ्लक्स के रूप में कार्य करता है (एक पदार्थ जो ठोस के साथ मिलाकर पिघलने के तापमान को कम करता है, विशेष रूप से धातुकर्म में)।
• चूना पत्थर पिघलता है और सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करके स्लैग बनाता है (सभी ठोस और तरल impurities)।

[चूना पत्थर सल्फर से शादी करता है और इसे लोहे से दूर ले जाता है == बहुत अच्छा]

CaCO₃ = CaO + CO₂

इस प्रतिक्रिया से उत्पन्न CaO का उपयोग लोहे से सल्फर को हटाने के लिए किया जाता है।

FeS + CaO + C = CaS + FeO + CO

• CaS [नवविवाहित जोड़ा] स्लैग का हिस्सा बन जाता है।
• स्लैग भी किसी भी शेष सिलिका (SiO₂), आलुमिना (Al₂O₃), मैग्नेशिया (MgO) या कैल्सिया (CaO) से बनता है जो लोहे की अयस्क या कोक के साथ प्रवेश करता है।
• तरल स्लैग फिर भट्ठी के नीचे की ओर बहता है जहां यह तरल लोहे के शीर्ष पर तैरता है क्योंकि इसकी घनत्व कम होती है।

अपघटन = ऑक्सीजन को हटाना

• लोहे के ऑक्साइड में ऑक्सीजन को कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा कम किया जाता है (हटाया जाता है)।
• 3Fe₂O₃ + CO = CO₂ + 2Fe₃O₄
• Fe₃O₄ + CO = CO₂ + 3FeO
• FeO + CO = CO₂ + Fe

CO या कार्बन मोनोऑक्साइड कोक जलाने से उत्पन्न होता है।

तो CO और CO2 विस्फोट भट्टी से निकलने वाले गैसीय प्रदूषक हैं।

पिग आयरन

• पिग आयरन लोहे के अयस्क के गलाने का मध्यवर्ती उत्पाद है।
• आयरन (Fe) = 93.5 – 95.0%
• सिलिकॉन (Si) = 0.30 – 0.90%
• सल्फर (S) = 0.025 – 0.050%
• मैंगनीज (Mn) = 0.55 – 0.75%
• फॉस्फोरस (P) = 0.03 – 0.09%
• टाइटेनियम (Ti) = 0.02 – 0.06%
• कार्बन (C) = 4.1 – 4.4% [स्टील की ताकत को कार्बन सामग्री को बदलकर बदला जा सकता है]

कास्ट आयरन

• कार्बन सामग्री 2% से अधिक होती है।
• कार्बन (C) और सिलिकॉन (Si) मुख्य मिश्रधातु तत्व हैं।
• कास्ट आयरन के अनुप्रयोग: ऑटोमोटिव उद्योग के भाग, कास्ट आयरन पैन।

कार्बन सामग्री 2.1% (वजन द्वारा) तक होती है।

स्टेनलेस स्टील

• स्टील की मिश्रधातु जिसमें न्यूनतम 5% क्रोमियम सामग्री होती है।
• निकेल स्टील मिश्रधातु का एक और महत्वपूर्ण तत्व है।
• इसमें मैंगनीज, मोलिब्डेनम और अन्य धातुएं भी होती हैं।
• स्टेनलेस स्टील सामान्य स्टील की तरह पानी से जल्दी से जंग नहीं लगाता, जंग नहीं खाता या दाग नहीं पड़ता।

रॉड आयरन

• कास्ट आयरन अपनी अंतिम आकृति को तब ग्रहण करता है जब तरल लोहे की मिश्रधातु मोल्ड में ठंडी होती है।
• रॉड आयरन एक बहुत ही अलग सामग्री है जो तरल लोहे को कुछ स्लैग के साथ मिलाकर बनाई जाती है।
• परिणाम एक लोहे की मिश्रधातु है जिसमें कार्बन सामग्री बहुत कम होती है।
• रॉड आयरन कास्ट आयरन की तुलना में अधिक नरम होता है और बहुत कम कठोर होता है, इसलिए आप इसे आकार देने के लिए अपेक्षाकृत आसानी से गर्म कर सकते हैं, और यह जंग लगने की संभावना भी कम होती है।
• रॉड आयरन वह सामग्री है जो लोगों ने 19वीं सदी के मध्य में बड़े पैमाने पर स्टील बनाना सिखने से पहले उपयोग की थी।

विश्व में लौह अयस्क का वितरण

• चीन में लौह अयस्क – मांचूरिया, सिंकियांग, सी-कियांग, शांडोंग प्रायद्वीप।