المرحلة الأولى: تجهيز خامات الحديد

• تتم عمليات التجهيز عادة لتحقيق هدفين: تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية للخام، وتحسين خواصه الكيميائية.

أولًا: تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية

• التكسير والطحن: للحصول على الحجم المناسب لعمليات الاختزال.
• التلبيد:
  • ينتج عن التكسير والطحن وعن تنظيف غازات الأفران العالية كميات هائلة من الخام الناعم لا يمكن استخدامه مباشرة في الأفران العالية.
  • تعالج هذه الأحجام الدقيقة بربط حبيباتها وتجميعها في أحجام أكبر متماثلة ومتجانسة، وتسمى العملية التلبيد.
• التركيز:
  • عمليات تهدف إلى زيادة نسبة الحديد بفصل الشوائب والمواد غير المرغوب فيها المتحدة كيميائيًا أو المختلطة بالخام.
  • تستخدم فيها خاصية التوتر السطحي أو الفصل المغناطيسي أو الفصل الكهربي.

ثانيًا: تحسين الخواص الكيميائية (التحميص)

• التحميص: تسخين الخام بشدة في الهواء لغرضين:

(أ) تجفيف الخام والتخلص من الرطوبة ورفع نسبة الحديد فيه

• كربونات الحديد II (48.5% حديد) تتحلل ثم تتأكسد:
  • FeCO₃(s) → FeO(s) + CO₂(g) (بالتسخين Δ)
  • 2FeO(s) + ½O₂(g) → Fe₂O₃(s) (بالتسخين Δ، ونسبة الحديد في الناتج 69.6%)
• الليمونيت (40% حديد) يفقد ماء التهدرت:
  • 2Fe₂O₃·3H₂O(s) → 2Fe₂O₃(s) + 3H₂O(v) (بالتسخين Δ، ونسبة الحديد ترتفع من 40% إلى 69.6%)

(ب) أكسدة بعض الشوائب مثل الكبريت والفوسفور

• S(s) + O₂(g) → SO₂(g) (بالتسخين Δ)
• 4P(s) + 5O₂(g) → 2P₂O₅(s) (بالتسخين Δ)
• تتحول هذه الشوائب إلى مواد متطايرة أو سهلة الفصل.