લોહ અયસ્ક

હિમેટાઇટ: બ્રાઝિલની ખાણોમાં મુખ્ય લોહ અયસ્ક.

સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં લોહ અયસ્કના ગંજનો ઉપયોગ થશે.

લોહ અયસ્ક ખડક અને ખનિજ સ્વરૂપે હોય છે. જેમાંથી આર્થિક રીતે પરવડી શકે તેવી રીતે ધાતુ સ્વરૂપે લોખંડને મેળવી શકાય છે. અયસ્ક સામાન્ય રીતે આયર્ન ઓક્સાઇડથી ભરપૂર હોય છે અને ઘેરો ભૂખરો, આછો પીળો, ઘાટો જાંબલીથી ફીકો લાલ જેવા રંગોમાં મળે છે. સામાન્ય રીતે લોખંડ મેગ્નેટાઇટ (Fe
₃O
₄), હિમેટાઇટ (Fe
₂O
₃), જીઓથાઇટ (FeO(OH)), લિમોનાઇટ (FeO(OH).n(H₂O)) અથવા સાઇડરાઇટ (FeCO₃) જેવા સ્વરૂપોમાં મળી આવે છે. હિમેટાઇટને 'પ્રાકૃતિક અયસ્ક' (natural ore) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. ખાણકામના શરૂઆતના વર્ષોમાં આ નામ પ્રચલિત થયું હતું. એ સમયે હિમેટાઇટ અયસ્કમાંથી 66% લોખંડ મળી આવતું હતું. આ પ્રકારની ખનિજને સીધી જ ભઠ્ઠીમાં લઈ જઈ શકાતી. સ્ટીલના નિર્માણ માટેની કાચી સામગ્રી, પિગ આયર્ન બનાવવા માટે પણ લોહ અયસ્કનો ઉપયોગ થાય છે. આજના સમયમાં, ખોદકામ કરીને કાઢવામાં આવેલી 98% લોહ અયસ્ક સ્ટીલ બનાવવા માટે વપરાય છે. અલબત્ત, એવી પણ દલીલ કરવામાં આવે છે કે, "બીજા કોઈ પેદાશની સરખામણીમાં લોહ અયસ્ક, વૈશ્વિક અર્થતંત્રની પૂર્ણતા માટે જરૂરી છે. કદાચ અપવાદરૂપે તેલને ગણી શકાય."

સ્રોતો

ધાતુ સ્વરૂપનું લોખંડ વાસ્તવિક રીતે પૃથ્વી પર ખૂબ ઓછું જોવા મળે છે, સિવાય કે લોખંડ-નિકલ મિશ્રિત ઉલ્કાઓ અને ખૂબ ઊંડે આવરણમાં આવેલા ઝિનોલીથ્સ. પરિણામે, માનવ દ્વારા લોખંડના તમામ સ્વરૂપોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઉદ્યોગો દ્વારા મોટાભાગે આયર્ન ઓક્સાઇટમાંથી લોખંડ મેળવવામાં આવે છે. પ્રાથમિક સ્વરૂપે વપરાંતુ આયર્ન ઓક્સાઇડ ખનિજ હિમેટાઈટ છે.

આમ છતાં, કેટલાક સંજોગોમાં જ્યારે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળુ હિમેટાઇટ ઉપલબ્ધ ન હોય તેવા સંજોગોમાં ઔદ્યોગિક જૂથો દ્વારા ઓછી ગુણવત્તાવાળા લોહ અયસ્ક સ્વરૂપોનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો. જેમાં બીજા વિશ્વયુદ્ધ બાદ અમેરિકામાં ટેકોનાઇટનો ઉપયોગ પણ સામેલ છે. નેપોલિયન સામેની યુદ્ધ શ્રેણીમાં તથા અમેરિકાની ક્રાંતિ દરમિયાન જોથાઇટ અથવા કણણ અયસ્કનો ઉપયોગ થયો હતો. પ્રાગ ઐતિહાસિક યુગમાં લોહ અયસ્ક તરીકે લેટરાઇટ (ગરમ પ્રદેશોમાં ખડકોના ધોવાણના કારણે પડખે જામતી માટી)નો ઉપોયગ થતો. જોકે, મોટાભાગે મેગ્નેટાઇટનો ઉપયોગ થાય છે. કારણ કે, ચુંબકીય હોવાના કારણે, તેને કાચી ધાતુમાંથી સરળતાથી છૂટું પાડી શકાય છે. હલકી ગુણવત્તા વાળા લોહ અયસ્કમાંથી લોખંડ છુટ્ટું પાડવા માટે તેના ઉપર ધાતુ શોધક કારખાનામાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. હિમેટાઈટની ઉચ્ચ ઘનતાનું કારણ સિલિકેટ છે. ધાતુને છુટી પાડવાની પ્રક્રિયામાં ખનિજનો ભૂકો કરવો, દળવો અને સાથો સાથ ભારે પ્રવાહીનો સમાવેશ થાય છે. ખનિજના ભૂક્કાને બેન્ટોનાઇટ કે દ્રાવણની ઘનતા વધારતા અન્ય ઉદ્દીપકથી સાફ કરીને આ હેતુ સિદ્ધ કરવામાં આવે છે. જ્યારે દ્રાવણ પૂર્ણ ઘનતા હાંસલ કરે છે ત્યારે હિમેટાઇટ ડૂબી જાય છે અને સિલિકાની ખનિજ ધરાવતી અશુદ્ધિઓ તરવા લાગશે, જેને દૂર કરી શકાય છે.

લોહ અયસ્કના ખાણકામની અનેક પદ્ધતિઓ છે. પરંતુ, કઇ પદ્ધતિ અપનાવવી તેનો આધાર ખાણમાં રહેલા અયસ્કના પ્રકાર પર રહે છે. વર્તમાન સમયમાં મુખ્યત્વે ચાર પ્રકારની ખાણોમાંથી લોહ અયસ્ક મેળવવામાં આવે છે. આ વિભાજન ખનિજવિદ્યા અને ભૂસ્તરશાસ્ત્રના આધારે કરવામાં આવ્યું છે. જેમાં મેગ્નેટાઇટ, ટાઈટાનોમેગ્નેટાઇટ, નક્કર હિમેટાઇટ અને પાઈસોલિટિક લોખંડના પથ્થરો મુખ્ય છે.

પડવાળી લોખંડ સંરચના ધરાવતા ખડકો

સ્ટીલ બનાવવાના ઉદ્યોગમાં ક્રિયા કરેલ ટાકોનાઇટ ગોળાનો ઉપયોગ થાય છે. પ્રમાણ માટે દર્શાવવા માટે અમેરિકન માપ સાથે

પડવાળી લોખંડ સંરચના (બીઆઈએફ) (BIF)એ કાંપમાંથી પરિવર્તિત ખડકો છે, જેમાં મુખ્યત્વે લોખંડ અને ક્વાટર્ઝ સ્વરૂપે સિલિકાના પાતળા સ્તર વધુ જોવા મળે છે. લોહ અયસ્કમાં કાર્બોનેટ સાઈડ્રાઇટ પણ હોઈ શકે છે. પરંતુ, લોહ અયસ્ક તરીકે જેનો ઉપયોગ થાય છે તેમાં ઑક્સાઈડ હોય છે. જેમ કે, મેગ્નેટાઈટ કે હિમેટાઇટ. પડવાળી લોખંડ સંરચના ઉત્તર અમેરિકામાં ટેકોનાઇટ તરીકે જાણીતી છે. બીઆઈએફ (BIF) સંરચનાના ખાણકામમાં જાડો ભૂક્કો કરવો અને તેને છૂટા પાડવાની પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. અયસ્કનો જાડો ભૂક્કો કરવામાં આવે છે, ત્યાર બાદ તેને સારી રીતે દળવામાં આવે છે. ચુંબકીય પ્રક્રિયા દ્વારા સ્ફટિક સ્વરૂપે મેગ્નેટાઇટ અને ક્વાર્ટઝ છુટ્ટા પડે તેવી રીતે આ ભૂક્કો કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાના અંતે ક્વાર્ટઝ બાકી વધેલી અશુદ્ધિમાં રહી જાય છે.

ખાણકામની પ્રક્રિયામાં અયસ્કની સાથે મોટાપાયા પર કચરો પણ સામેલ હોય છે. આ કચરો બે સ્વરૂપે મળે છે. અયસ્કમાં રહેલી માટી (મુલોક) (mullock) કે જેમાં લોહ અયસ્કનું પ્રમાણ હોતું નથી. બીજું, વણજોઈતું પ્રવાહી (કાચી ધાતુનો ક્ષાર) (gangue) કે જે ખડકોનો પોતાનો અનિવાર્ય ભાગ છે. ખાણકામ દરમિયાન અયસ્કમાં રહેલી નકામી માટીને કચરા સ્વરૂપે કાઢી નાખવામાં આવે છે અને લોખંડ ગાળવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન વણજોઈતા ખનિજોની અશુદ્ધિને દૂર કરવામાં આવે છે. ટેકોનાઇટ અશુદ્ધિમાં મુખ્યત્વે ખનિજ સ્ફટિકનો સમાવેશ થાય છે. જે રાસાયણિક દ્રષ્ટિએ નિષ્ક્રિય છે. આ પદાર્થને મોટા અને નિયંત્રિત પાણીવાળા કુંડોમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે.

મેગ્નેટાઇટ આર્થિક રીતે ઉપયુક્ત છે કે કેમ તેનું પરિમાણ મેગ્નેટાઇટની સ્ફટિકતા છે. બીઆઈએફ (BIF) ખડકમાં રહેલા લોખંડની ગુણવત્તા અને મેગ્નેટાઇટમાં રહેલા અશુદ્ધ તત્વોને પણ આર્થિક માપદંડ ગણવામાં આવે છે. મેગ્નેટાઇટના મોટાભાગના સ્ત્રોતોમાં કદ અને સ્તરનું પ્રમાણ ગૌણ બની જાય છે. કારણ કે, બીઆઇએફ (BIF)ની સંરચના સેંકડો મીટર જાડી હોય શકે છે. વળી, તે સેંકડો કિલોમીટર વિસ્તારમાં મળી આવે છે. આવા વિસ્તારમાંથી 2,500 મિલિયન ટન કે આથી પણ વધારે અયસ્ક મળી આવે છે.

સામાન્ય રીતે 25% લોખંડનું પ્રમાણ ધરાવતી મેગ્નેટાઇટ-યુક્ત સંરચનાને આર્થિક રીતે પરવડી શકે તેવી માનવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, તેમાંથી 33 થી 40% સુધી હિમેટાઇટ મળી આવે છે. જેમાંથી હિમેટાઇટના કુલ વજનના 64% લોખંડ મેળવી શકાય છે. લોહ અયસ્કની હિમેટાઇટમાં સામાન્ય રીતે 0.1% કરતાં પણ ઓછું ફોસ્ફરસ, 3-7% સિલિકા અને 3% થી પણ ઓછું ઍલ્યુમિનિયમ હોય છે.

મેગ્નેટાઇટના દાણાનું કદ અને સિલિકા સાથે તે કેટલી પ્રમાણમાં ભેળલ છે, તેના આધાર પર અયસ્કને કેટલા પ્રમાણમાં દળવાની જરૂર પડશે તે નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે. જેથી કરીને ચુંબકીય પદ્ધતિ દ્વારા અસરકારક રીતે મેગ્નેટાઇટ ખનિજને અલગ કરી શકાય આ પ્રમાણ પરથી લોખંડને શુદ્ધ કરવા માટે કેટલા પ્રમાણમાં ઊર્જાની જરૂર પડશે તે નક્કી થાય છે. સામાન્ય રીતે, ઓછી સિલિકાવાળી મેગ્નેટાઇટ માટે બીઆઇએફ (BIF ) મેગ્નેટાઈટના સ્ત્રોતો 32 થી 45 માઈક્રોમિટરની વચ્ચે હોવા જોઈએ. મેગ્નેટાઇટ ઘરાવતા ખડકો સામાન્ય રીતે 63% એફઈ તેમજ ઓછા પ્રમાણમાં ફોસ્ફરસ, ઓછા પ્રમાણમાં ઓલ્યુમિનિયમ અને ટિટાનિયમ તેમજ ઓછી માત્રામાં સિલિકા ધરાવે છે, જેની બજારમાં મહત્તમ કિંમત મળે છે.

હાલ, અમેરિકા (U.S.)ની મિન્નાસોટા અને મિશિગનની ખાણોમાંથી હિમેટાઇટ પ્રકારની લોહ અયસ્કનું ખાણકામ કરવામાં આવે છે. પૂર્વિય કેનેડાની ખાણોમાંથી મળી આવતી ખનિજમાં ટેકોનાઇટ રહેલું છે. વર્તમાન સમયમાં બીઆઈએફ (BIF) મેગ્નેટાઇટ વ્યાપકપણે બ્રાઝિલમાંથી ખોદી કાઢવામાં આવે છે, જેમાંથી, નોંધપાત્ર હિસ્સો એશિયામાં નિકાસ થાય છે. ઓસ્ટ્રેલિયામાં પણ એક નવો અને વિશાળ મેગ્નેટાઇટ લોહ અયસ્ક ઉદ્યોગ અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

મેગ્માઇટ મેગ્નેટાઇટ લોખંડનો જથ્થો

ક્યારેક ગ્રેનાઇટ અને જ્વાળામુખીના લાવાથી તૈયાર થયેલા ખડકોમાંથી છૂટક મળી આવતા મેગ્નેટાઇટ સ્ફટિક અને મેગ્નેટાઇટનો જથ્થો આર્થિક રીતે આકર્ષણરૂપ બને છે. ચિલીમાં આવેલા લોહ અયસ્કના કેટલાક સ્ત્રોત જ્વાળામુખીના લાવામાંથી તૈયાર થયેલા છે. જેમાં મેગ્નેટાઈટ ફેનોક્રિસ્ટ સારા એવા પ્રમાણમાં રહેલું હોય છે. ચિલિના અટ્ટકામા રણવિસ્તારમાં આવેલી મેગ્નેટાઈટ લોહ અયસ્કની ખાણો જ્વાળામુખીય લાવા પથરાવાથી બનેલા કાંપના સંગ્રહો છે.

ભૂતકાળમાં કાર્બોનેટ ખડકોના રૂપાંતરણથી બનેલા મેગ્નેટાઇટના હાઇડ્રોથર્મલ ખડકો પર કામ કરવામાં આવ્યું છે. કારણ કે, ઉચ્ચ ગુણવત્તા ધરાવતા લોહ અયસ્ક પર બહુ ઓછી શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા કરવાની રહે છે. મલેશિયા અને ઈન્ડોનેશિયામાં અનેક ગ્રેનાઇટ મિશ્રિત ખાણો આવેલી છે.

મેગ્નેટાઇટ લોહ અયસ્કના અન્ય સ્ત્રોતોમાં તસ્માનિયાની સાવગે નદીના પટ વિસ્તારમાંથી મળી આવતા અયસ્કનો પણ સમાવેશ થાય છે, જે કાંપસ્વરૂપે એકઠાં થયેલા મેગ્નેટાઇટ અયસ્ક અને ભૂસ્તરીય દબાણના કારણે બની છે.

લોહ અયસ્કનો અન્ય ગૌણ સ્રોત એ મેગ્મેટિક જથ્થો છે, જે સ્તર તરીકે એકબીજા પર ગોઠવાયેલા છે. જેમાંથી ટિટેનિયમ અને વાનાડિયમ યુક્ત મેગ્નેટાઇટ મળી આવે છે. અયસ્કના આ સ્વરૂપનું એક વિશિષ્ટ બજાર છે. લોખંડ, ટિટેનિયમ અને વાનાડિયમ માટે ધાતુ ગાળવાના વિશિષ્ટ મશીનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સ્તરસ્વરૂપે મળી આવતી લોહ અયસ્કની જેમ જ તેમને (લોખંડ, ટિટેનિયમ અને વાનાડિયમ યુક્ત ખનિજને) છૂટા પાડવામાં આવે છે. પરંતુ ભૂક્કો કરતા અને શુદ્ધિકરણ દરમિયાન તેમની ગુણવતા વધે છે. ટિટાનોમેગ્નેટાઇટમાં સામાન્ય રીતે 57% લોખંડ, 12% ટિટેનિયમ અને 0.5% હોય છે V
₂O
₅.

હિમેટાઇટ અયસ્ક

હિમેટાઇટ લોહ અયસ્કનું ખાણકામ હાલ બધા ખંડોમાં કરવામાં આવે છે, વિશષતઃ દક્ષિણ અમેરિકા, ઓસ્ટ્રેલિયા અને એશિયા. સ્તરસ્વરૂપે મળી આવતું હિમેટાઇટ એ હિમેટાઇટ લોહ અયસ્ક ખડકોનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે. જ્યારે જ્વાળામુખીય પ્રક્રિયાથી તૈયાર થયેલા હિમેટાઈટનો જ્વલ્લે જ ઉપયોગ થાય છે.

સામાન્ય રીતે મેગ્નેટાઇટ યુક્ત બીઆઈએફ (BIF) અથવા, હિમેટાઇટ ધરાવતા ખડકો સ્વરૂપે મળી આવતા ખનિજ અથવા પ્રોટોલાઇટ ખડકોની સરખામણીએ હિમેટાઇટ દુર્લભ છે. આમ છતાં, આર્થિક દ્રષ્ટિએ ઘણુ સસ્તું છે. કારણ કે, લોખંડની ઉચ્ચ માત્રાના કારણે, તેને રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા શુદ્ધ કરવાની ખાસ જરૂર રહેતી નથી. જોકે, હિમેટાઇટ અયસ્ક એ મેગ્નેટાઇટ અયસ્ક કરતા સખત હોય છે. શુદ્ધિકરણ કરવું પડે તોનો ભૂક્કો કરવા અને તેને દળવા માટે વધુ ઊર્જાની જરૂરિયાત રહે છે. હિમેટાઇટમાં મોટાપાયા પર અશુદ્ધિઓ રહેલી હોવાની પણ સંભાવના ધરાવે છે, જેમાં ખાસ કરીને ફોસ્ફરસ, પ્રવાહી (ખાસ કરીને પિસોલાઇટ ગાળણ સંગ્રહ) અને એલ્યુમિનિયમ (પિસોલાઇટ સાથેની ચિકણીમાટી) વધુ પ્રમાણમાં જોવા મળે છે. સામાન્ય રીતે 62 થી 64% લોખંડનું પ્રમાણ ધરાવતા હિમેટાઇટ પ્રકારના ખનીજને નિકાસ માટે યોગ્ય માનવામાં આવે છે.

ઉત્પાદન અને ઉપભોગ

દેશ	ઉત્પાદન
ચીન	820
ઓસ્ટ્રેલિયા	470
બ્રાઝિલ	250
ભારત	150
રશિયા	105
યુક્રેન	73
સંયુક્ત રાજ્યો	54
દક્ષિણ આફ્રિકા	40
ઇરાન	35
કેનેડા	33
સ્વીડન	24
વેનેઝુએલા	20
કઝાકિસ્તાન	15
મોરિટાનીયા	11
અન્ય દેશો	43
કુલ વિશ્વ	1690

લોખંડ એ વિશ્વભરમાં સૌથી વધુ વપરાતી ધાતુ છે. વર્ષ દરમિયાન વપરાતી બધી ધાતુઓમાં સ્ટીલનો ઉપયોગ 95% જેટલો હોય છે. સ્ટીલના નિર્માણમાં લોહ અયસ્કનો મુખ્ય હિસ્સો હોય છે. તેનો પ્રાથમિક ઉપયોગ માળખાકીય એન્જિનિયરીંગમાં થાય છે, ઉપરાંત દરિયાઈ પરિવહન, ઓટોમોબાઇલ્સ અને ઔદ્યોગીક કાર્યપદ્ધતિઓ(મશીનરી)માં પણ તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

લોખંડથી સમુદ્ધ ખડકો વિશ્વભરમાં પથરાયેલા છે. પરંતુ અયસ્ક પ્રમાણે વ્યવસાયિક ખાણકામ કાર્યમાં પ્રભૂત્વ ધરાવતા દેશઓની યાદી આ બાજુએ આપી છે. લોહ અયસ્ક માટેનું ખાણકામ આર્થિક રીતે ઉપયુક્ત છે કે નહીં તે માટે ખડકની ગુણવતા કે કદ ગૌણ છે. કારણ કે, ભૂસ્તરશાસ્ત્ર દ્વારા ખડકોમાં રહેલું પ્રમાણ સાબિત કરવું સહેલું છે. સંબંધિત બજારથી લોહ અયસ્કનું અંતર, બજાર સુધી પહોંચાડવા માટે તૈયાર કરવા પડતા રેલવે માળખાનું ખર્ચ અને આમ કરવા માટે કરવા પડતા ખર્ચને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

લોહ અયસ્કનું ખાણકામ એ ઓછા ગાળા પર વધુ વ્યાપારનો ધંધો છે. કારણ કે, અન્ય ધાતુઓની સરખામણીમાં લોખંડની કિંમત ઓછી છે. તેમાં મોટાપાયા પર મૂડીની જરૂર રહે છે. જહાજ સુધી લોહ અયસ્કને લઈ જવા માટે રેલવેનું માળખું ઊભું કરવા માટે પણ ખર્ચ કરવો પડે છે. આ બધા કારણોસર લોહ અયસ્કનું ઉત્પાદન કેટલાક થોડા લોકોના હાથમાં રહ્યું છે.

વિશ્વભરમાં, વાર્ષિક સરેરાશ એક અબજ મેટ્રિક ટન કાચા અયસ્કનું ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે. બ્રાઝિલની વાલે કંપની વિશ્વમાં લોહ અયસ્કની સૌથી મોટી ઉત્પાદક કંપની છે, જે ખાણકામના વ્યવસાય સાથે સંકળાયેલી છે. આ પછીના ક્રમ પર એન્ગલો-ઓસ્ટ્રેલિયન કંપની બીએચપી બિલિટોન અને રીઓ ટીન્ટો જૂથ આવે છે. વધુમાં ફોરટેસ્ક્યુ મેટલ્સ ગ્રુપ લિમિટેડની મદદથી ઓસ્ટ્રેલિયા ઉત્પાદનની દ્રષ્ટિએ બીજા ક્રમ પર પહોંચી શક્યું છે.

લોહ અયસ્કને દરિયાઈ માર્ગે અન્ય દેશોમાં લઈ જવામાં આવે છે. વર્ષ 2004માં તેનો વ્યાપાર 849 મિલિયન ટન હતો. ઓસ્ટ્રેલિયા અને બ્રાઝિલ કુલ દરિયાઈ વેપારમાં 72% બજાર સાથે પ્રભુત્વ ધરાવે છે. આ બજારના 66% હિસ્સા પર બીએચપી (BHP), રીઓ અને વાલે પ્રભુત્વ ધરાવે છે.

ઓસ્ટ્રેલિયામાં લોહ અયસ્ક મુખ્ય ત્રણ સ્રોતોમાંથી મેળવવામાં આવે છે: પિસોલાઇટ “ખાડી વિસ્તારોમાં લોખંડનો જથ્થો”, જે પ્રાથમિક લોઁખડની સ્તરિય સરંચનાના યાંત્રિક ધોવાણમાંથી પ્રાપ્ત થાય છે. આ જથ્થો પાન્નાવોનિકા, પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના ખાડી પ્રદેશોમાંથી મળી આવે છે. ખનિજની ભૂસ્તરીય રાસયણિક પ્રક્રિયામાંથી પરિવર્તીત લોખંડની સ્તરીય સંરચના મુખ્યત્વે પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના ન્યુમેન, ચિચેસ્ટર અને હમેરસ્લે, કુલ્યાનોબ્બિંગ વિસ્તારમાંથી મળી આવે છે.

તાજેતરમાં, લોહ અયસ્કના અન્ય સ્વરૂપો પણ મળી આવ્યા છે. જેમાં લાલાશ પડતુ ઓક્સિડાઇઝ્ડ લોખંડ અને પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના આર્ગ્લે સરોવર પાસેથી મળી આવેલી લેટરાઈટ ખાણો પ્રમુખ છે.

ભારતમાંથી અંદાજે 9,602 મિલિયન ટન જથ્થો હિમેટાઈટ અને 3,408 મિલિયન ટન મેગ્નેટાઇટનો જથ્થો મેળવી શકાય તેમ છે. મધ્યપ્રદેશ, કર્ણાટક,, બિહાર, ઓરિસ્સા, ગોઆ, મહારાષ્ટ્ર, આંધ્રપ્રદેશ, કેરળ, રાજસ્થાન અને તામિલનાડુ ભારતમાં લોહ અયસ્કના પ્રમુખ ઉત્પાદકો છે

વિશ્વની લોહ અયસ્કની જરૂરિયાત પ્રતિવર્ષ સરેરાશ 10%ના દરથી વધી રહી છે. ચીન, જાપાન, કોરિયા, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને યુરોપીય સંઘમાં તેનો બહોળા પ્રમાણમાં ઉપયોગ થાય છે.

ચીન હાલમાં લોહ અયસ્કનો સૌથી મોટો ઉપભોક્તા દેશ છે, જેના કારણે તે વિશ્વનો સૌથી મોટો સ્ટીલ ઉત્પાદક દેશ છે. તે વિશ્વનો સૌથી મોટો આયાતકાર દેશ પણ છે. વર્ષ 2004 દરમિયાન ચીનના દરિયાઈ વેપારમાં 52% હિસ્સો લોહ અયસ્કનો હતો. ચીન બાદ જાપન અને કોરિયાનો ક્રમ આવે છે. જેઓ મોટાપાયા પર કોલસા અને લોહ અયસ્કનો ઉપભોગ કરે છે. વર્ષ 2006માં ચીને 38%ની વાર્ષિક વૃદ્ધિ સાથે 588 મિલિયન ટન લોહ અયસ્કનું ઉત્પાદન કર્યું હતું.

લોહ અયસ્ક બજાર

છેલ્લા 40 વર્ષોથી લોહ અયસ્કના ભાવ, ખાણીયાઓ અને સ્ટીલ નિર્માતાઓની કથિત માપદંડ પદ્ધતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. પરંપરાગત રીતે, બંને જૂથો વચ્ચે થયેલા સોદાને માપદંડ માનવામાં આવે છે અને સમગ્ર ઉદ્યોગ દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે. આમ, વાટાઘાટો દ્વારા દરવર્ષે એક કિંમત નક્કી કરવામાં આવે છે. તેનું હાજર બજારપણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જોકે સામાન્ય રીતે તેનું કદ ખૂબ નાનું છે. માપદંડ પદ્ધતિની સમસ્યા એ છે કે, જ્યારે હાજર બજારમાં ભાવો માપદંડ કિંમત કરતા વધારે હોય ત્યારે ખાણીયાઓને નુકસાન થાય છે. તેમણે, હાજર બજારમાં અયસ્કના વેચાણ દ્વારા મળતી વધારાની આવક ગુમાવવી પડે છે. વળી, જ્યારે હાજર બજારના ભાવો માંપદંડ કિંમત કરતા ઓછા હોય ત્યારે કેટલાક ઉત્પાદકો હાજર બજારમાંથી અયસ્કની ખરીદી કરીને ખાણિયાઓને છેતરે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આ માપદંડ પદ્ધતિ સ્ટીલ માલિકોને સુરક્ષા પૂરી પાડે છે. પરંતુ, ખાણીયાઓને નહી. બીજી તરફ આ માપદંડ પદ્ધતિથી ખાણીયાઓ અને સ્ટીલ મીલો વચ્ચે કિંમતોની સ્થિરતા જળવાઈ રહે છે, જેના આધાર પર તેઓ અસરકારક રીતે ઉત્પાદનનું આયોજન કરી શકે છે.

હાલના, વર્ષોમાં માપદંડ પદ્ધતિ તૂટી રહી છે. કેટલાક ખાણીયાઓ દ્વારા તેમના ગ્રાહકોને હાજર બજારનો ઉપયોગ કરવા માટેનું દાબણ કરવામાં આવે છે. ચીન જેવા મોટા ખરીદનાર સાથે ભાવતાલના કારણે, પણ માપદંડ પદ્ધતિ તૂટી રહી છે હાજર બજારનું કદ અને મહત્વ વધ્યાં છે. લોહ અયસ્કની સાટા પદ્ધતિ પણ વિકસી છે. કોલસા જેવી અન્ય જણસોમાં બજાર આધારિત ભાવ વ્યવસ્થા અસ્તિત્વમાં આવી છે. આવા સંજોગોમાં મધ્યમ કે લાંબા ગાળે લોહ અયસ્ક માટે પણ આ રસ્તો અપનાવવામાં આવે તે વ્યાજબી છે. જોકે, કેટલાક કિસ્સાઓમાં, અયસ્કની કિંમત કરતા પરિવહન ખર્ચ વધી જાય છે. આવું બ્રાઝિલના લોહ અયસ્ક સંદર્ભે ઉપયુક્ત છે. જેને ઓસ્ટ્રેલિયાના લોહ અયસ્કની સરખામણીએ ચીન પહોંચતા વધુ અંતર ખેડવું પડે છે. આ કારણસર, ભૂતકાળમાં ઓસ્ટ્રેલિયાના ઉત્પાદકોએ તેમના અયસ્ક પર વધુ કિંમતની માંગ કરી હતી. કારણ કે, તેનું પરિવહન ખૂબ જ સસ્તું હતું.

ક્ષયપાત્ર જથ્થો

હાલમાં એવું લાગી રહ્યું છે કે, લોહ અયસ્કનો વિપુલ જથ્થો છે. પરંતુ, અમુક નિષ્ણાત એવો મત વ્યક્ત કરી રહ્યાં છે કે, આવી જ રીતે મોટાપાયા પર ઉપયોગ થશે તો આ સ્ત્રોત પણ ખૂટી જશે. એક અત્યંત રૂઢિવાદી અનુમાન પ્રમાણે વાર્ષિક બે ટકાના દર પર લોહ અયસ્કનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે, જેના આધારે વર્લ્ડ વૉચ ઇન્સટિટ્યુટના લેસ્ટર બ્રાઉન એ મત વ્યક્ત કર્યો છે કે, 64 વર્ષમાં આ જથ્થો પણ ખુટી જશે.

પીલબરાના જથ્થાનો વપરાશ

જીઓસાઇન્સ ઓસ્ટ્રેલિયાના અંદાજ પ્રમાણે દેશમાં "આર્થિક રીતે નિદર્શિત સ્ત્રોતો"નો જથ્થો 24 ગીગાટન કે 24 મિલિયન ટન છે. હાલ, વાર્ષિક 324 મિલિયન ટનના દરથી તેનો ઉપયોગ થઇ રહ્યો છે. એવું માનવામાં આવે છે કે, 1960ના દાયકામાં અમેરિકાની પોલાદ કંપની કૈસર સ્ટીલના તત્કાલીન ઉપાધ્યક્ષ થોમસ પ્રાઇસએ, તેને "વિપુલ અયસ્ક ધરવનાર ખાણોમાંની એક" કહી હતી.

ઓસ્ટ્રેલિયન બ્યુઅરો ઑફ એગ્રિકલ્ચરલ એન્ડ રિસોર્સ ઇકોનોમિક્સના મત મુજબ, આ જથ્થાનો વાર્ષિક 323 મિલિયન ટનના દરથી ઉપયોગ થઇ રહ્યો છે. આગામી વર્ષોમાં તેનો દર વધી શકે છે નિષ્ણાત ડૉ. ગેવિન મડ્ડ (મોનશાહ યુનિવર્સિટી) એવું માને છે કે, આ જથ્થો આગામી ૩૦ થી 50 વર્ષમાં ખૂટી જશે. જ્યારે જોનાન્થન લૉ સીએસઆઇઆરઓ (CSIRO) એવું માને છે કે, આ જથ્થો 56 વર્ષ સુધી ચાલે તેટલો છે.

શુદ્ધિકરણ

મુખ્ય લેખો: blast furnace and bloomery

લોહ અયસ્કમાં ઓક્સિજન રહેલો હોય છે, જે લોખંડના અણુ સાથે જોડાયેલો હોય છે. લોહ અયસ્કમાંથી પોલાદ બનાવવા માટે તેનું શુદ્ધિકરણ જરૂરી છે અથવા ઓક્સિજનને દૂર કરવા માટે સીધી પ્રક્રિયા કરવી જરૂરી છે. ઓક્સિજન અને લોખંડના અણુ ખૂબ જ મજબૂત રીતે જોડાયેલાં હોય છે. આથી, લોખંડમાંથી ઓક્સિજનને દૂર કરવા માટે વધુ મજબૂત તત્વનું ઓક્સિજન સાથે જોડાણ કરવામાં આવે તે જરૂરી છે. આ હેતુ માટે કાર્બનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ તાપમાન પર ઓક્સિજન-પોલાદના અણુના જોડાણ કરતા કાર્બન-ઑક્સિજનનું જોડાણ વધુ મજબૂત હોય છે. શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા માટે લોહ અયસ્કનો ભૂક્કો કરી નાખવો જોઈએ. ત્યારબાદ આ મિશ્રણને ઊંચાં તાપમાન પર ગરમ કરવું જોઈએ, જેથી શુદ્ધિકરણ થઇ શકે.

જોકે, આ પ્રક્રિયા પ્રમાણમાં સરળ નથી. રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા લોખંડમાંથી ઑક્સિજનને દૂર કરવામાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ પાયારૂપ ઘટક છે. આથી, ઑક્સિજનના અભાવવાળી અવસ્થામાં લોખંડ અને કાર્બનનું શુદ્ધિકરણ કરવું જોઈએ, જેથી કરીને કાર્બનનું દહન થતા ઉત્પન્ન CO થશે નહી કેCO
₂.

• ઍર બ્લાસ્ટ અને ચારકોલ (કોક) : 2 C + O₂ → 2 CO.
• કાર્બન મૉનોક્સાઇડ (CO)એ દૂર કરવા માટેનું મુખ્ય ઉદ્દિપક છે.
  • પ્રથમ ચરણ: 3 Fe₂O₃ + CO → 2 Fe₃O₄ + CO₂
  • દ્વિતીય ચરણ: Fe₃O₄ + CO → 3 FeO + CO₂
  • તૃતિય ચરણ : FeO + CO → Fe + CO₂
• ચૂનાના પથ્થર દ્વારા શુદ્ધિકરણ: CaCO₃ → CaO + CO₂
• પીગળાવવા માટે ચૂનાનો ઉપયોગ : CaO + SiO₂ → CaSiO₃

અલ્પાંશ તત્વો

કેટલાક તત્વની નાની માત્રા પણ લોહ અયસ્કના જથ્થાની વિશેષતા પર કે શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા પર અસર કરી શકે છે. આ અસર સકારાત્મક કે નકારાત્મક પણ હોય શકે છે. જ્યારે અમુક અસર એકદમ વિપરીત હોય છે. શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન ખનિજને પિગાળવાની પ્રક્રિયાના વધુ અસરકારક બનાવવા માટે કેટલાક રસાયણ હેતૂપૂર્વક ઉમેરવામાં આવે છે. જે ઉદ્દીપક તરીકે કામ કરે છે. લોખંડમાં તરલતા, મજબૂતાઈ કે અન્ય ઇચ્છિત ખાસિયત મેળવવા માટે અન્ય કેટલાક રસાયણ પણ ઉમેરવામા આવે છે. અયસ્કના પ્રકાર, ઈંધણ અને ઉદ્દીપકના પ્રકાર પર મોટો આધાર રહેલો હોય છે. જે નક્કી કરે છે કે, અયસ્કમાંથી લોખંડ ગાળતા વધેલ અશુદ્ધિ કેવી હશે તથા ઉત્પાદિત લોખંડની ખાસિયત શું હશે. સામાન્ય સંજોગોમાં લોહ અયસ્કમાં લોખંડ અને ઑક્સિજન મુખ્ય બે તત્વ રહેલા હોય છે. પરંતુ, વાસ્તવમાં આવું જવલ્લે જ બનતું હોય છે. સામાન્ય રીતે લોહ અયસ્કમાં એવા તત્વ રહેલા હોય છે, જેની સ્ટીલમાં જરૂર ન હોય.

સિલિકોન

લોહ અયસ્કમાં મોટાભાગે સિલિકાની (SiO
₂) ઉપસ્થિતિ હોય જ છે. શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન સિલિકાને દૂર કરી દેવામાં આવે છે. 1300 °સે. થી ઊંચાં તાપમાન પર સિલિકા દૂર થઇ જાય છે અથવા તો લોખંડની સાથે મિશ્રિત થઇ જાય છે. ભઠ્ઠીનુ તાપામાન જેમ વધુ હોય તેમ લોખંડમાં સિલિકોનના પ્રમાણ વૃદ્ધિ થાય છે. 16મી સદીથી લઈને 18મી સદી દરમિયાન યુરોપમાં નિર્મિત પોલાદમાં સામાન્યતઃ 1.5% જેટલું સિલિકા મળી આવે છે.

સિલિકોનની અસર હેઠળ ભૂખરું લોખંડ બને છે. ભૂખરું લોખંડ પ્રમાણમાં ઓછું બરડ હોય છે. સફેદ લોખંડની સરખામણીમાં ભૂખરું લોખંડ સહેલાઈથી તોડી શકાય છે. આથી, ઢાળવાના હેતુસર ભૂખરા લોખંડનો ઉપયોગ થાય છે.ઢાંચો:Harvard citation text અહેવાલ પ્રમાણે, સિલિકોનથી લોખંડનું સંકોચન ઘટે છે. લોખંડને ઘટ્ટ બનાવવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન વાયુઓના કારણસર, તેમાં પોલાણ રહી જવાની શક્યતા હોય છે. સિલિકાના કારણે તેની શક્યતા ઘટી જાય છે. આથી, બીબાંની સંભાવના ઘટી જાય છે.

ફૉસ્ફરસ

લોખંડ પર ફૉસ્ફરસની (P) મુખ્ય ચાર અસર હોય છે. ફૉસ્ફરસથી લોખંડની સખતાઈ અને મજબૂતી વધે છે. તાપમાન નીચું લાવે છે, તરલતા વધારે છે અને ઝડપથી ઠંડું પડે છે. લોખંડના સંભવિત ઉપયોગના આધાર પર આ ખાસિયત સારી કે ખરાબ છે. ભેજવાળા અયસ્કમાં ફૉસ્ફરસનું પ્રમાણ વધારે હોય છે(Gordon 1996, p. 57).

ફૉસ્ફરસનું પ્રમાણ વધારતા લોખંડની મજબૂતાઇ અને સખ્તાઇ પણ વધે છે. ઘડાયેલા લોખંડમાં 0.05% ફૉસ્ફરસ હોય તો તે મધ્યમ કાર્બન સ્ટીલ જેટલું મજબૂત બને છે. ફૉસ્ફરસના વધુ પ્રમાણ યુક્ત લોખંડ ઠંડું હોય ત્યારે પણ ઢાળી શકાય છે. લોખંડમાં ફૉસ્ફરસનું કોઇપણ પ્રમાણ પોલાદને સખ્તાઇ આપે છે. જેમ ફૉસ્ફરસનું પ્રમાણ વધુ હોય છે તેમ લોખંડ મજબૂત બને છે. આવા લોખંડને ટીપીને વધુ સખત બનાવી શકાય છે. સ્ટીલ નિર્માતા ફૉસ્ફરસનું પ્રમાણ 0.07% થી વધારીને 0.12% સુધી લઈ જાય તો લોખંડની સખતાઈમાં 30% સુધીનો વધારો થઇ શકે છે. આનાથી લોખંડની આંચકા સહન કરવાની ક્ષમતામાં કોઇ ફેર નથી પડતો. ફૉસ્ફરસ ઠંડુ પડવાના કારણે લોખંડની સખ્તાઈ પણ વધે છે. જોકે, તેનાથી ઊંચા તાપમાને લોખંડમાં કાર્બન ભેળવવાની ક્ષમતા ઘટી જાય છે. જેના કારણે, બરડ સ્ટીલના નિર્માણમાં (cementation – સિમેન્ટેસન - રસાયણો સાથે ભેળવીને નિર્માણ કરવાની ક્રિયામાં) તેની ઉપયોગિતા ઘટી જાય છે. જેમાં કાર્બન શોષવાના પ્રમાણ અને ઝડપને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

ફૉસ્ફરસના વધુ પ્રમાણની નકારાત્મક અસર થાય છે. લોખંડમાં 0.2% થી વધુ ફૉસ્ફરસનું પ્રમાણ હોય તો નીચા તાપમાન પર લોખંડ બરડ બની જાય છે. લોખંડના સળિયા બનાવવા માટે નીચા તાપમાન પર લોખંડનું બરડ હોવું જરૂરી છે. મોટાભાગે લોખંડના સળિયાં ગરમ હોય ત્યારે જ તેની ઉપર કામ કરવામાં આવે છે. પરંતુ, ઉપયોગોના કારણે પટ્ટી લોખંડ, સખત, વાળી શકાય તેવું અને સામાન્ય તાપમાન પર આંચકારોધક હોય તે જરૂરી છે. હથોડી મારવાથી તૂટી જતી ખીલ્લી કે પથ્થર સાથે ટકરાવાથી તૂટી જતા પૈડાંને વેંચી શકાય નહીં. ફૉસ્ફરસની વધુ પડતી માત્રા લોખંડને બિનઉપયોગી બનાવી દે છે.(Rostoker & Bronson 1990, p. 22). તાપમાનના કારણે ઠંડીમાં બરડ બનવાની અસર વધી જાય છે. આથી, લોખંડનો જે ટૂકડો ઉનાળામાં ખૂબ જ સારૂ કામ આપી શકે તે શિયાળામાં એકદમ બરડ બની જાય તેવું પણ બને. મધ્ય યુગમાં એવા કેટલાક પૂરાવા મળે છે કે, ખૂબ જ ધનિક માણસો ઉનાળા દરમિયાન ફૉસ્ફરસની વધુ માત્રા વાળી તલવારો વાપરતા હતા, જ્યારે શિયાળા દરમિયાન ફૉસ્ફરસના ઓછાં પ્રમાણવાળી તલવારોનો ઉપયોગ કરતા હતા(Rostoker & Bronson 1990, p. 22).

ફૉસ્ફરસનું કાળજીપૂર્વકનું નિયંત્રણ ઘડતરની પ્રક્રિયામાં મોટાપાયા પર ઉપયોગી નિવડી શકે છે. ફૉસ્ફરસના કારણે, પ્રવાહી લોખંડનું તાપમાન ઘટે છે. જેના કારણે વધુ સમય સુધી લોખંડ પીગળેલી અવસ્થામાં રહી શકે છે. વધુમાં ફૉસ્ફરસના કારણે તરલતા વધે છે. 1% જેટલું ફૉસ્ફરસનું પ્રમાણ વધારતા, પ્રવાહી સ્વરૂપના લોખંડ વચ્ચેનું અંતર બમણું થઇ જાય છે(Rostoker & Bronson 1990, p. 22). ફૉસ્ફરસના 10.2% મિશ્રણ અને લગભગ ૫૦૦ ° સે. તાપમાન પર મહત્તમ અસર મેળવી શકાય છે(Rostocker & Bronson 1990, p. 194). ટર્નરને લાગ્યું કે, લોખંડને ઢાળવા માટે આદર્શ રીતે તેમાં 0.2-0.55% ફૉસ્ફરસ હોવું જોઈએ. આથી, લોખંડમાં અવકાશ રહેવાની શક્યતા ઘટી જાય છે અને તે બરડ નથી બનતું. 19 મી સદી દરમિયાન સજાવટના ઉપયોગ માટેના લોખંડના નિર્માણમાં 5% સુધી લોખંડ ઉમેરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ પરિવર્તનશીલતાના કારણે ખૂબ જટિલ અને નાજૂક ઘાટ આપવામાં પણ સફળતા મળે છે. પરંતુ, મજબૂતાઈ ન હોવાના કારણે આ પ્રકારનું લોખંડ વધુ વજન સહન નથી કરી શકતું(Turner 1900, pp. 202–204).

ઉચ્ચ ફૉસ્ફરસ યુક્ત લોખંડ માટે બે ઉપાય છે. સૌથી જૂનો અને સરળ ઉપાય છે કે, તેની અવગણના કરવી. જો, કોઇ ચોક્કસ સ્ત્રોતના અયસ્કમાંથી ઉત્પન્ન થયેલું લોખંડ ઠંડીમાં બરડ બની જતું હોય તો લોહ અયસ્કના નવા સ્ત્રોતની શોધ કરવામાં આવતી હતી. જ્યારે બીજી રીતમાં શુદ્ધિકરણ દરમિયાન અયસ્ક સાથે આયર્ન ઓક્સાઇડ ભેળવવામાં આવે છે, જેથી ફૉસ્ફરસ સાથે તેનું ઓક્સિકરણ થઇ શકે 19મી સદી આ પ્રક્રિયાને સામાન્ય રીતે પડ ચડાવવા સાથે સાંકળવામાં આવે છે. જેની કદાચ પહેલાના સમયમાં સમજણ ન હતી. ઉદાહરણ તરીકે, માર્લબોરો આયર્ન વર્કસના માલિક ઇસાક ઝેનને વર્ષ 1772 સુધી આ અંગે ખ્યાલ હોય તેવું નથી જણાતું. સાંપ્રત વિકાસ ઘટનાઓ સાથે કદમ મિલાવવા માટે ઝેન વિખ્યાત હતા. પરંતુ, પેન્સિલવેનિયા અને વર્જિનિયાનાના લોહ નિર્માતા કદાચ આ પ્રક્રિયાથી અજાણ હતા.

ફૉસ્ફરસ એ સ્ટીલને બરડ બનાવતી હાનિકારક અશુદ્ધિ છે. મિશ્રણમાં ફૉસ્ફરસનું માત્ર 0.6% જેટલું પ્રમાણ પણ હાનિકારક છે. ધાતુને ઓગાળતી વખતે કે શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન ફૉસ્ફરસ સહેલાઈથી દૂર નથી થઇ શકતો. આથી, શરૂઆતથી જ લોહ અયસ્કમાં ફૉસ્ફરસનું પ્રમાણ ઓછું હોય તે જરૂરી છે. ફૉસ્ફરસના પ્રમાણના કારણે જ ભારતના લોહસ્તંભને કાટ ચડતો નથી. કાટને પરિવર્તિત કરવા માટે ફૉસ્ફરિક એસિડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કારણ કે, ફૉસ્ફરસયુક્ત લોખંડનું ઑક્સિડેશન થાય તેવી સંભાવના ઓછી છે.

એલ્યુમિનિયમ

ઘણા અયસ્કમાં ખૂબ નાની માત્રામાં ઍલ્યુમિનિયમ (Al) રહેલું હોય છે. (મોટાભાગે તે માટી સ્વરૂપે હોય છે.) જ્યારે ચૂનાના પથ્થરમાં પણ કેટલુંક પ્રમાણ હોય છે. અયસ્કના શુદ્ધિકરણ પહેલા તેને પાણીથી સાફ કરીને મૃદુ સ્વરૂપે રહેલું ઍલ્યુમિનિયમ દૂર કરી શકાય છે. ઇંટોમાંથી બનેલી ભટ્ઠીઓનું આગમન થયું તે પહેલા સુધી લોખંડમાં કે શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન વધેલા કચરામાં ઍલ્યુમિનિયમની અશુદ્ધિનું પ્રમાણ નહિવત્ હતું. જોકે, જ્યારથી ભઠ્ઠીઓમાં ઇંટોનો વપરાશ શરૂ થયો છે, ત્યારથી લોખંડમાં ઍલ્યુમિનિયમની અશુદ્ધિનું પ્રમાણ નાટ્યાત્મક રીતે વધ્યું છે. ભઠ્ઠીમાં અંદરના ભાગમાં ચોંટી ગયેલી પ્રવાહી સ્વરૂપની અશુદ્ધિના કારણે, આ પ્રમાણ વધ્યું છે.

ઍલ્યુમિનિયમનું પ્રમાણ ઘટાડવું ખૂબ જ અઘરૂ છે. પરિણામ સ્વરૂપે લોખંડમાં ઍલ્યુમિનિયમની અશુદ્ધિ સમસ્યા નથી. જોકે, તેના કારણે, શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન વધતા કચરાની સ્નિગધતા વધે છે (Kato & Minowa 1969, p. 37 અને Rosenqvist 1983, p. 311). જેના કારણે ભટ્ઠીની કાર્યક્ષમતા ઉપર વિપરીત અસર થાય છે. ઘટ્ટ કચરાના કારણે, ભઠ્ઠીની પ્રક્રિયા ધીમી પડે છે અને પ્રક્રિયા લાંબી ચાલે છે. ઍલ્યુમિનિયમના વધુ પ્રમાણના કારણે પ્રવાહ સ્વરૂપમાં રહેલી અશુદ્ધિને દૂર કરવી મુશ્કેલ બને છે. તેના કારણે, ભઠ્ઠી ઠંડી પડી જવાની પણ ભીતિ રહેલી હોય છે.

અશુદ્ધિમાં ઍલ્યુમિનિયમના ઉચ્ચ પ્રમાણના વિવિધ ઉપાયો હોય શકે છે. એક, તેની અવગણના કરવી. ઍલ્યુમિનિયમના ઉચ્ચ પ્રમાણવાળા ચૂનાના પથ્થર કે અયસ્કનો ઉપયોગ ન કરવો જોઈએ. ઓગાળવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન ચૂનાના પથ્થરનું પ્રમાણ વધારવામાં આવતા સ્નિગ્ધતા ઘટે છે(Rosenqvist 1983, p. 311).

સલ્ફર

સલ્ફર (S) એ મોટાભાગે કોલસાની અશુદ્ધિ હોય છે. કેટલાક સ્ત્રોતના અયસ્કમાં લધુતમ પ્રમાણમાં રહેલી હોય છે. પરંતુ તે તેને બાળીને ભૂકો કરવાથી દૂર કરી શકાય છે. શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન લોખંડની પ્રવાહી અને ઘન અવસ્થામાં સલ્ફર સહેલાઇથી ઓગળી જાય છે. સલ્ફરની નાની માત્રાની પણ પ્રત્યક્ષ અને ગંભીર અસરો હોય છે. લોખંડના નિર્માતા દ્વારા શરૂઆતના તબક્કામા જ તેનું નિરાકરણ લાવી દેવામાં આવ્યું હતું. સલ્ફરના કારણે, લોખંડ લાલ બની જાય છે તથા તે ઊંચા તાપમાન પર બરડ બની જાય છે(Gordon 1996, p. 7).

સલ્ફરની વધુ માત્રા યુક્ત લોખંડ ગરમ થાય, ત્યારે બરડ બની જાય છે. 17મી તથા 18મી સદી દરમિયાન નિર્માણ પામેલા પટ્ટી લોખંડ કે ઘડતર લોખંડમાં તે ગંભીર સમસ્યા હતી. ગરમ લોખંડને હથોડા વડે વારંવાર ટીપીને તેને આકાર આપવામાં આવે છે. આ પ્રકારના લોખંડની ઉપર હથોડા વડે પ્રહાર કરવામાં આવે તો તે તૂટી જાય છે. જ્યારે ગરમ લોખંડ કે સ્ટીલનો ટૂકડો તૂટે ત્યારે ખુલ્લી પડેલી સપાટીનું ઓક્સિકરણ થાય છે. ઓક્સાઇડના આ પડના કારણે વેલ્ડિંગ દ્વારા તિરાડને સાંધવી મુશ્કેલ બને છે. મોટી તિરાડોના કારણે લોખંડ કે સ્ટીલ તૂટી જાય છે. જ્યારે નાની તિરાડોના કારણે પણ ઉપયોગ દરમિયાન વસ્તુ તૂટી જઇ શકે છે. લોખંડમાં રહેલા સલ્ફર અને ઊંચા તાપમાન પર તેની બરડતા વચ્ચે સીધો સંબંધ છે. આજના સમયમાં લોખંડમાં 0.03% સુધીનું સ્લફરનું પ્રમાણ સ્વીકાર્ય છે.

ઊંચા તાપમાન પર બરડ હોય તેવું લોખંડ નીચા તાપમાન પર સારૂ કામ આપી શકે છે. નીચા તાપમાન પર કામ કરતી વખતે, કારીગરને વધુ શારીરિક શ્રમ પડે છે. લોખંડને આકાર આપવા માટે વધુ જોરથી આકરાં પ્રહારો કરવા પડે છે. સલ્ફરની સામાન્ય અશુદ્ધિવાળા સળિયાને ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. પરંતુ, આ માટે વધુ સમય અને પ્રયાસોની જરૂર રહે છે.

ઘડાયેલા લોખંડમાં સલ્ફરના કારણે, સફેદ લોખંડના બંધારણને ઉતેજન મળે છે. માત્ર 0.5% પ્રમાણ, ઝડપથી ઠંડુ પડી જવાની અસર અને સિલિકોનના વધુ પ્રમાણને અટકાવી શકે છે (Rostoker & Bronson 1990, p. 21). ઘડાયેલું સફેદ લોખંડ વધુ બરડ અને વધુ સખ્ત હોય છે. સામાન્ય રીતે તેનો ઉપયોગ ટાળવામાં આવે છે. કારણ કે, તેની ઉપર કામ કરવું મુશ્કેલ હોય છે. જોકે, ચીનમાં વધુ પ્રમાણવાળા લોખંડનો ઉપયોગ થાય છે. કોલસા અને કોકના ઉપયોગના કારણે કેટલાક લોખંડમાં 0.57% સુધી લોખંડનું પ્રમાણ જોવા મળે છે. આ પ્રકારના લોખંડનો ઉપયોગ ઘંટ અને ચિમનીના નિર્માણ માટે થતો હતો (Rostoker, Bronson & Dvorak 1984, p. 760). આ મુજબ ઢાંચો:Harvard citation text, ધાતુના ઢાળકામ માટે સારા લોખંડમાં સલ્ફરનું પ્રમાણ કરતા 0.15% ઓછું હોવું જોઇએ. વિશ્વના અન્ય દેશોમાં ઉચ્ચ સલ્ફરવાળા બીબાંનો ઢોળકામ માટે ઉપયોગ થઇ શકે છે. પંરતુ તેના કારણે, નીચી ગુણવતાવાળું લોખંડ ઘડાશે.

સલ્ફરની અશુદ્ધિના માટે અનેક ઉપાયો છે. જેમાં પ્રથમ ઉપાય છે કે, તેની અવગણના કરવી. પ્રાગૈતિહાસિક અને ઐતિહાસિક યુગમાં લોખંડમાં સલ્ફરની અશુદ્ધિને અવગણવામા આવતી હતી. (ચીનની જેમ) યુરોપમાં શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન બળતણ તરીકે કોલસાનો ઉપયોગ થતો ન હતો. કારણ કે, તેનાથી સલ્ફરરૂપે અશુદ્ધિ ઉમેરાતી હતી, જે ઉચ્ચ તાપમાન પર બરડ બની જાય છે જો કોઇ ખનિજના કારણે, ધાતુ બરડ બની જતી, તો લોખંડ બનાવનારાઓ ખનિજનો અન્ય સ્ત્રોત શોધતા હતા. યુરોપની ભઠ્ઠીઓમાં વર્ષ 1709માં (કદાચ એથી પણ પહેલાં) પ્રથમ વખત ખનિજ કોલસાનો ઉપયોગ થયો હતો. જે નિષ્યંદનની પ્રક્રિયા દરમિયાન મળી આવ્યો હતો. વર્ષ 1829માં પ્રથમ વખત ભઠ્ઠીમાં પ્રાકૃતિક કોલસાનો ઉપયોગ થયો હતો.

અયસ્કને પાણી વડે સાફ કરીને અથવા ગરમ કરીને સલ્ફરને દુર કરી શકાય છે. તેને ગરમ કરવાથી સલ્ફરનું સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડમાં રૂપાંતરણ થાય છે, જે વાતાવરણમાં ભળી જાય છે અથવા તો પાણી વડે સાફ કરી શકાય છે. ગરમ આબોહવાવાળા વિસ્તારમાં સલ્ફરયુક્ત ખનિજને વરસાદમાં ખુલ્લી મુકી શકાય છે. વરસાદ, બેક્ટેરિયા અને ગરમ ઑક્સાઇડના કારણે સલ્ફાઇડનું સલ્ફેટમાં રૂપાંતરણ થાય છે, જે જલદ્રાવ્ય હોય છે(Turner 1900, pp. 77). જોકે, માત્ર ઐતિહાસિક દ્રષ્ટિએ જોતાં સલ્ફર મિશ્રિત લોખંડ (આયર્ન પાઇરાઇટ FeS
₂), લોખંડનું પ્રાથમિક ખનિજ હોવા છતાં, લોખંડ ધાતુના નિર્માણમાં અયસ્ક તરીકે તેનો ઉપયોગ નથી થતો. સ્વીડનમાં પણ પ્રાકૃત્તિક વાતાવરણના ઉપયોગ દ્વારા સલ્ફરને દુર કરવામાં આવતું હતું. ભેજવાળા અને લાલ ખડકોમાં આ પ્રક્રિયા ભૂસ્તરીય ગતિથી થાય છે.

સલ્ફરની ઓછી માત્રાવાળા લોખંડનું મહત્વ એ પરથી જાણી શકાય છે કે, 16મી થી 18મી સદી દરમિયાન સ્વીડન, રશિયા અને સ્પેનના લોખંડ માટે ઊંચી કિંમત ચૂકવવામાં આવતી હતી. આજના સમયમાં સલ્ફરએ સમસ્યા નથી. આધુનિક સમયમાં સલ્ફર સાથે મેંગનિઝ ઉમેરવામાં આવે છે. જોકે, કેટલા પ્રમાણમાં સલ્ફર ઉમેરવું જોઇએ તેની જાણ નિર્માતાને હોવી જોઇએ. સલ્ફરની અસરને દુર કરવા માટે ઓછામાં ઓછું પાંચ ગણું મેંગનિઝ ઉમેરવું જોઇએ. કેટલાક ઐતિહાસિક લોખંડમાં મેંગનિઝ હોવાનું માલૂમ થયું છે. પરંતુ, આ પ્રમાણ સલ્ફરની અસરને દૂર કરવા માટે પૂરતું નથી(Rostoker & Bronson 1990, p. 21).

સંદર્ભો

• Gordon, Robert B. (1996), American Iron 1607-1900, The Johns Hopkins University Press 
• Rostoker, William; Bronson, Bennet (1990), Pre-Industrial Iron: Its Technology and Ethnology, Archeomaterials Monograph No. 1 
• Turner, Thomas (1900), The Metallurgy of Iron (2nd ed.), Charles Griffin & Company, Limited 
• Kato, Makoto and Susumu Minowa (1969), "Viscosity Measurement of Molten Slag- Properties of Slag at Elevated Temperature (Part 1)", Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan (Tokyo: Nihon Tekko Kyokai) 9: 31–38 
• Rosenqvist, Terkel (1983), Principles of Extractive Metallurgy, McGraw-Hill Book Company 
• Rostoker, William; Bronson, Bennet; Dvorak, James (1984), "The Cast-Iron Bells of China", Technology and Culture (The Society for the History of Technology) 25 (4): 750–767, doi:10.2307/3104621, http://jstor.org/stable/3104621 

બાહ્ય લિંક્સ

• ગ્રેટ લેક્સ પર લોહ અયસ્કના વેપારનો ઇતિહાસ સંગ્રહિત ૨૦૦૯-૦૭-૨૮ ના રોજ વેબેક મશિન
• અમેરિકાનો વસાહતિ લોહ અયસ્ક ઉદ્યોગ સંગ્રહિત ૨૦૦૬-૧૨-૦૯ ના રોજ વેબેક મશિન
• જે. એલ. જીન્સ દ્વારા લિખીત "પાયોનિયર ઓફ ધી ક્લેવાલેન્ડ આયોર્ન ટ્રેડ" 1875
• લોહ અયસ્ક કિંમત અંગેની પ્લે્ટ્સ અને ઐતિહાસિક નકશાઓ.
• એનવાય/એનજે(NY/NJ)ની લોખંડ ખાણો
• વિશ્વના મોટા ઉત્પાદકોની લોહ અયસ્ક ઉત્પાદક ક્ષમતા
• ફાઈનાન્સિયલ ટાઇમમાંથી લોહ અયસ્કની પારસ્પરિક કિંમત અંગેનો લેખ