القائمة الرئيسية

الباب الأول - الدرس 3: خامات الحديد وعمليات التجهيز والتحميص

التكسير والتلبيد والتركيز، والتخلص من الشوائب بالتحميص لتحويل الخامات إلى هيماتيت - شرح تفاعلي أكاديمي مدعوم بالمفردات الناطقة وبنك أسئلة تقييمي فوري.

68 مشاهدة آخر تحديث: 18 أكتوبر 2026
الباب الأول - الدرس 3: خامات الحديد وعمليات التجهيز والتحميص
المحطة 1 من 5 فكّر واستعد: انطلاقة التعلم والأهداف
الكيمياء - الصف الثالث الثانوي الباب الأول: العناصر الانتقالية

الباب الأول - الدرس 3: خامات الحديد الطبيعية وعمليات تجهيز الخام والتحسين الفيزيائي والميكانيكي والتحميص الكيميائي

انقر على أي جملة للاستماع إليها مباشرة 👆

يُعد الحديد عصب الصناعات الثقيلة والإنشائية، ولا يوجد حراً في الطبيعة إلا في النيازك بنسبة تصل إلى 90%، بينما يتواجد في القشرة الأرضية على هيئة خامات طبيعية تختلط بالشوائب الصخرية. تشمل الخامات الرئيسية: الماجنتيت (أكسيد الحديد المغناطيسي Fe3O4 الأسود)، والهيماتيت (أكسيد الحديد الثلاثي Fe2O3 الأحمر الداكن وهو الأسهل في الاختزال)، والليمونيت (أكسيد الحديد الثلاثي المتهدرت 2Fe2O3. 3H2O الأصفر)، والسيدريت (كربونات الحديد الثنائي FeCO3 الرمادي المصفر). وتمر عمليات تجهيز الخام بمرحلتين حاسمتين: أولاهما تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية عبر عمليات التكسير لضبط الأحجام، والتلبيد لتجميع الحبيبات الناعمة، والتركيز لرفع نسبة الحديد بفصل الشوائب باستخدام التوتر السطحي والفصل المغناطيسي. وثانيتهما التحسين الكيميائي عبر عملية التحميص بتسخين الخام بشدة في الهواء للتخلص من الرطوبة ورفع نسبة الحديد وأكسدة الشوائب الضارة كالكبريت والفوسفور.

المحطة 2 شرح الدرس والمفاهيم الأساسية

1. خامات الحديد الطبيعية في القشرة الأرضية

اسم الخامالاسم الكيميائيالصيغة الجزيئيةاللون والخواص
الهيماتيت أكسيد الحديد (III) Fe₂O₃ أحمر داكن، سهل الاختزال (خام مثالي)
الليمونيت أكسيد الحديد (III) المتهدرت 2Fe₂O₃ · 3H₂O أصفر، متهدرت ويتحول لهيماتيت بالتحميص
الماجنتيت أكسيد الحديد المغناطيسي Fe₃O₄ أسود، له خواص مغناطيسية قوية
السيدريت كربونات الحديد (II) FeCO₃ رمادي مصفر، سهل الاختزال بعد التحميص

2. مراحل تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية

  • 1. التكسير (Crushing): تحويل كتل الخام الضخمة إلى أحجام أصغر متماثلة تناسب عملية الاختزال في الأفران.
  • 2. التلبيد (Sintering): تجميع وربط حبيبات الخام الناعمة الناتجة عن التكسير وغازات الأفران في أحجام أكبر متجانسة تناسب الاختزال.
  • 3. التركيز (Concentration): فصل الشوائب الصخرية والرمال عن الخام لرفع نسبة الحديد، وتتم باستخدام: التوتر السطحي، أو الفصل المغناطيسي، أو الفصل الكهربي.

3. التحسين الكيميائي بالتحميص ومعادلاته

التحميص (Roasting): تسخين خام الحديد بشدة في تيار مستمر من الهواء الجوي بهدفين رئيسيين:

أولاً: تجفيف الخام وطرد الرطوبة ورفع نسبة الحديد

تحميص الليمونيت:

2Fe₂O₃ · 3H₂O ──Δ──> 2Fe₂O₃ + 3H₂O (ترتفع نسبة الحديد من 40% إلى 69.6%).

تحميص السيدريت (على مرحلتين):

FeCO₃ ──Δ──> FeO + CO₂
4FeO + O₂ ──Δ──> 2Fe₂O₃ (ترتفع نسبة الحديد من 48.5% إلى 69.6%).
ثانياً: أكسدة الشوائب وتحويلها لغازات متطايرة

أكسدة الكبريت:

S + O₂ ──Δ──> SO₂ (غاز يتصاعد)

أكسدة الفوسفور:

4P + 5O₂ ──Δ──> 2P₂O₅ (غاز يتصاعد)
بذلك يتم التخلص من الشوائب ورفع كفاءة ونقاوة الخام قبل دخوله أفران الاختزال.
المحطة 3 التطبيقات والأنشطة العملية
تمرين 1: حساب نسبة الحديد في خام السيدريت

المسألة: احسب النسبة المئوية الكتلية للحديد في خام السيدريت النقي FeCO₃ (الكتل الذرية: Fe = 56 , C = 12 , O = 16).

خطوات الحل:
• الكتلة المولية لـ FeCO₃ = 56 + 12 + (3 × 16) = 56 + 12 + 48 = 116 g/mol.
• نسبة الحديد = (كتلة الحديد / الكتلة المولية) × 100%.
• نسبة الحديد = (56 / 116) × 100% ≈ 48.28% (تقترب من 48.5% عملياً).
تمرين 2: معادلات تحميص السيدريت بالهواء

المسألة: وضح بالمعادلات الكيميائية الموزونة كيف يتحول خام السيدريت الرمادي إلى خام الهيماتيت الأحمر أثناء عملية التحميص.

خطوات الحل:
• المرحلة 1: الانحلال الحراري للسيدريت بمعزل عن الهواء:
FeCO₃ ──Δ──> FeO + CO₂
• المرحلة 2: الأكسدة السريعة لأكسيد الحديد الثنائي بأكسجين الهواء الجوي:
4FeO + O₂ ──Δ──> 2Fe₂O₃
تمرين 3: الفرق بين التكسير والتلبيد

المسألة: قارن من حيث المفهوم والهدف بين عمليتي تكسير الخام وتلبيد الخام.

خطوات الحل:
• التكسير: تحويل الكتل الصخرية الكبيرة جداً إلى أحجام أصغر متماثلة.
• التلبيد: تجميع الحبيبات الدقيقة والناعمة غير الصالحة للاختزال إلى أحجام أكبر ملائمة.
• كلاهما يهدف للوصول إلى الحجم الأمثل المناسب لعملية الاختزال بالأفران.
تمرين 4: طرق فصل الشوائب في مرحلة التركيز

المسألة: اذكر الطرق الفيزيائية المعتمدة لفصل الشوائب عن خامات الحديد أثناء مرحلة التركيز.

خطوات الحل:
• خاصية التوتر السطحي (Surface Tension) باستخدام رغوة الزيت والماء.
• خاصية الفصل المغناطيسي (Magnetic Separation) لجذب حبيبات الخام الحديدية وترك الصخور.
• خاصية الفصل الكهربي (Electrostatic Separation).
تمرين 5: أكسدة شوائب الفوسفور والكبريت

المسألة: اكتب المعادلات الرمزية الدالة على أكسدة شوائب الكبريت والفوسفور أثناء تحميص خامات الحديد.

خطوات الحل:
• أكسدة الكبريت الصلب: S (s) + O₂ (g) ──Δ──> SO₂ (g)
• أكسدة الفوسفور الصلب: 4P (s) + 5O₂ (g) ──Δ──> 2P₂O₅ (g)
• تتطاير هذه الأكاسيد على هيئة غازات مما ينقي الخام تماماً.
تمرين 6: تحميص الليمونيت الأصفر

المسألة: ماذا يحدث عند تسخين خام الليمونيت تسخيناً شديداً في الهواء من حيث اللون ونسبة الحديد والصيغة الكيميائية؟

خطوات الحل:
• يتصاعد ماء التبلر: 2Fe₂O₃ · 3H₂O ──Δ──> 2Fe₂O₃ + 3H₂O.
• يتحول اللون من الأصفر (الليمونيت) إلى الأحمر الداكن (الهيماتيت).
• ترتفع النسبة المئوية للحديد في الخام من نحو 40% لتصل إلى 69.6%.
تمرين 7: العوامل المحددة لصلاحية خام الحديد

المسألة: ما هي العوامل الثلاثة الأساسية التي تحدد مدى الصلاحية الاقتصادية لاستخلاص الحديد من خاماته؟

خطوات الحل:
• نسبة الحديد في الخام (كلما زادت النسبة كان الخام أجدى اقتصادياً).
• تركيب الشوائب المصاحبة للخام وسهولة فصلها والتخلص منها.
• نوعية العناصر الضارة المختلطة بالخام (مثل الكبريت، الفوسفور، والزرنيخ).
تمرين 8: التغير في عدد تأكسد الحديد بالتحميص

المسألة: وضح التغير في عدد تأكسد الحديد عند تحميص خام السيدريت في الهواء الجوي.

خطوات الحل:
• في السيدريت FeCO₃: عدد تأكسد الحديد هو (+2).
• بعد التحميص الكامل يتحول إلى الهيماتيت Fe₂O₃: عدد تأكسد الحديد هو (+3).
• إذن تأكسد الحديد وزاد عدد تأكسده من (+2) إلى (+3) ليصبح أكثر استقراراً (3d⁵).
المحطة 4 قاموس المفردات والمصطلحات الناطق

اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:

خام الهيماتيت (Fe₂O₃)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أكسيد الحديد الثلاثي أحمر اللون وهو الخام الأسهل اختزالاً في الأفران الصناعية
💡 إضاءة وتوضيح: Hematite
خام الليمونيت
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أكسيد الحديد الثلاثي المتهدرت أصفر اللون صيغته 2Fe₂O₃ · 3H₂O
💡 إضاءة وتوضيح: Limonite
خام الماجنتيت (Fe₃O₄)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
أكسيد الحديد المغناطيسي أسود اللون وله خواص مغناطيسية طبيعية قوية
💡 إضاءة وتوضيح: Magnetite
خام السيدريت (FeCO₃)
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
كربونات الحديد الثنائي رمادية اللون تتحول بالتحميص إلى أكسيد حديد ثلاثي
💡 إضاءة وتوضيح: Siderite
عملية التكسير
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
عملية ميكانيكية لتحويل كتل الخام الكبيرة إلى أحجام أصغر تناسب عملية الاختزال
💡 إضاءة وتوضيح: Crushing
عملية التلبيد
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
عملية تجميع وربط حبيبات الخام الناعمة إلى أحجام أكبر متجانسة تناسب الاختزال
💡 إضاءة وتوضيح: Sintering
عملية التركيز
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
فصل الشوائب الصخرية عن خامات الحديد لرفع نسبة الحديد باستخدام قوى فيزيائية
💡 إضاءة وتوضيح: Concentration
التوتر السطحي
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
خاصية فيزيائية تستخدم لفصل الشوائب في مرحلة التركيز عبر التعويم الرغوي
💡 إضاءة وتوضيح: Surface Tension
عملية التحميص
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
تسخين الخام بشدة في تيار هواء لطرد الرطوبة ورفع نسبة الحديد وأكسدة الشوائب
💡 إضاءة وتوضيح: Roasting
شوائب الكبريت والفوسفور
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
عناصر ضارة متواجدة بالخام يتم تحويلها إلى أكاسيد غازية متطايرة بالتحميص
💡 إضاءة وتوضيح: S & P Impurities
خامس أكسيد الفوسفور
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
غاز صيغته P₂O₅ ينتج عن أكسدة شوائب الفوسفور الصلبة في مرحلة التحميص
💡 إضاءة وتوضيح: P₂O₅
ثاني أكسيد الكبريت
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
غاز خانق صيغته SO₂ ينتج عن أكسدة شوائب الكبريت أثناء عملية التحميص
💡 إضاءة وتوضيح: SO₂
النسبة المئوية للحديد
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
كتلة الحديد الصافي منسوبة إلى كتلة الخام الكلية وتصل بالتحميص إلى 69.6%
💡 إضاءة وتوضيح: Fe Percentage
الشوائب غير المرغوبة
اضغط لاكتشاف الدلالة والشرح 👆
مواد صخرية ورملية وكبريتية وفوسفورية تقلل من جودة خام الحديد ونقاوته
💡 إضاءة وتوضيح: Gangue / Impurities
المحطة 5 بنك الأسئلة والتقييم الذكي الفوري

اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً:

1 الخام الذي ترتفع فيه نسبة الحديد من نحو 40% لتصل إلى 69.6% بعد إتمام عملية تحميصه وطرد ماء التبلر هو خام:
2 العملية الفيزيائية التي تهدف إلى تجميع حبيبات خام الحديد الناعمة الناتجة من تنظيف غازات الأفران تسمى عملية:
3 عند تحميص خام السيدريت (FeCO₃) في تيار وفير من الهواء الجوي، فإن الناتج النهائي المستقر هو:
4 تتم عملية زيادة نسبة الحديد في الخام عن طريق التخلص من الشوائب باستخدام خاصية التوتر السطحي في مرحلة:
5 تتأكسد شوائب الكبريت والفوسفور الموجودة في خام الحديد أثناء عملية التحميص وتتحول على الترتيب إلى:
6 الصيغة الكيميائية الدقيقة لخام أكسيد الحديد المغناطيسي الأسود الطبيعي هي:
7 جميع العمليات الآتية تهدف إلى تحسين الخواص الفيزيائية والميكانيكية لخام الحديد ما عدا عملية:
8 الخام الذي يمتاز بلونه الأحمر الداكن وسهولة اختزاله هو:
أحسنت يا بطل! اكتملت محطات الدرس بنجاح.

أكملت دراسة هذا الدرس؟

احفظ إنجازك الآن لإضافة 5 نقاط تميز إلى رصيدك وتسجيل الدرس في لوحة إحصائياتك!