Demir, insanlık tarihi boyunca en fazla kullanılan metaldir. Hayatta karşılaştığımız her obje, eşya ve araçta demire rastlayabiliriz. Elementer demir yaşamı kolaylaştırırken, biyolojik demir ise canlıların hayatının devamı için önemli bir mineraldir. Belki de bu sebeple yerkabuğunda çok bulunur. Dünyada kullanılan bütün metallerin yüzde 90’ının demir olduğu tahmin edilmektedir.
Demir, değerli metallere göre çok daha ucuz ve aslında kıymeti pek bilinmeyen bir metal. Her yerde demir olduğu için önemsemeyiz. Ancak demirin hayatımızda olmadığı düşünüldüğünde hayatın nasıl karmaşıklaşacağını ve zorlaşacağını anlamak zor değil herhalde… Bu açıdan bakınca demirin bütün metallerden daha değerli olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü altından köprü yapamayız veya bakırdan her tür motor parçası yapmak imkânsız… Kısaca “demirsiz hayat düşünülemez” diyebiliriz.
Tarihçesi
Demir tarih öncesi çağlardan beri bilinmekte ve kullanılmaktadır. Bazı kaynaklarda 7000 yıl önce demir kullanıldığına dair kanıtlar bulunuyor. Çin’de 2500’lü yıllarda çelik kullanıldığı düşünülünce demirin izi bu tarihlere kadar gidiyor. Bu tarihlerde en çok bıçak, mızrak uçları, süs eşyaları ve çeşitli kaplarda kullanılmış.
Demir kullanımının geliştirilerek yaygınlaştığı Demir Çağı, maden devirlerinin sonuncusudur. Yani bakır ve tunçtan sonra son olarak demir bulunmuştur. Bu çağ farklı ülkelerde farklı tarihlerde başlamıştır. Avrupa’da MÖ 900-200 yılları arasında yaşanan Demir Çağı, Japonya’da MÖ 200’lü yıllarda yaşanmıştır. Genel olarak MÖ 1800-1200 yılları arasındaki Demir Çağı’nda birçok alanda gelişim sağlanmış ve tunçtan daha az maliyetli olduğu için demir bu çağda hızla yayılmış. Demir aslında Demir Çağı’ndan önce de kullanılan bir metaldi; ancak az bulunması sebebiyle çok değerliydi ve kullanım alanı sınırlıydı. Demir cevherleri keşfedildikçe kullanım alanları da genişledi ve maliyetler azaldı.
Demir Çağı ile birlikte demir işçiliği de giderek gelişmiş ve ülkelere yayılmıştır. MÖ 1200’lü yıllarda batı Afrika’da ilk kez demir eritilmiştir. Anadolu’da demir izleri MÖ 1300’lü yıllara kadar uzanıyor. Bazı antik kentlerdeki kral mezarlarında birçok demir eşya bulunmuştur. Anadolu’da MÖ 1300-4000 yılları arasında yaşandığı kabul edilen Demir Çağı’nda demirle ilgili birçok gelişme yaşanmış, kullanımı yaygınlaşmıştır. MÖ 15. yüzyılda Eski Yunan’da demir madenleri altın kadar değerli görülüyordu. MÖ 14. yüzyıla ait Mısır firavunu Tutankamon’un mezarında demir hançer bulundu. Hititler’in MÖ 1500’lü yıllarda cevherden demir elde ettiğine dair kayıtlar mevcut. MÖ 3000’li yıllara ait tarihi objelerde ergitilmiş demir eserlere rastlanmıştır. Osmanlılar da özellikle savaş sanayisinde demirden çok faydalanmıştır.
Demirle ilgili önemli çalışmalar ise yaklaşık 250 yıl önce başladı. Fransız fizikçi René Antoine Ferchault de Réaumur, 1720 yılında demir filizine oksit demir katarak çelik elde edilmesini sağlayan “kupola” ocağını geliştiren bir isim olarak 1722 yılında yayınladığı bir kitapta çelik, ferforje (yüksek ateşte demirin dövülmesiyle ortaya çıkan şekiller) ve dökme demirin karbon miktarı ile nasıl ayırt edilebileceğini açıkladı. 18. yüzyıldaki sanayi devriminde de demir vazgeçilmez bir metal haline geldi.
Günümüzde ise ülkelerin gelişmişlik göstergesi olan gayrisafi milli hâsıla miktarı kişi başına düşen demir ve çelik üretimi ile ölçülüyor.
Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri
Latince “ferrum” kelimesinden gelen demirin sembolü de bu ifadeden alınan “Fe” şeklindedir. Atom numarası 26’dır. Element tablosunun 8-B grubunda yer alır. 1535 derecede erir, 2740 derecede kaynar. Çok kullanışlı bir metaldir. Alaşım ve bileşiklerle birçok metalin de yapıtaşıdır. Gümüş gri beyaz rengindedir. Kolay işlenebilir, dövülerek şekil verilebilir, tel ve levha haline getirilebilir. Elektrik ve ısı iletimi iyi düzeydedir. Nemli havalarda oluşan oksitlenme iç tabakalarına kadar inebilir ve paslanır. Bu sebeple korozyona karşı dayanıksızdır. Korozyondan korumak için boya veya nikel, krom gibi elementler veya alaşımlarla kaplanması gerekir. Kristal yapısı iç merkezli kübiktir. Bir manyetik alan veya elektrik akımı ile hemen manyetikleşmesi en belirgin özelliğidir. Demir, oksijen ve kükürt mineralleri ile kolayca birleşebilir. Aktif ametallerle de birleşme özelliği vardır. Karbon ilave edilerek çeşitli formlarda çelik elde edilir.
Demir doğada serbest halde nadir bulunur, demir cevherleri çeşitli minerallerde oluşur. Çok fazla mineral, demir içerebilir. En fazla demir bulunan mineraller; manyetit, hematit, limonit, götit, siderit ve pirittir. Daha çok oksijen ve kükürtlü bileşiklerde yer alır. Diğer bir deyişle; oksitler, silikatlar, sülfürler ve karbonatlar halindeki minerallerde daha fazla bulunur. Demir mineralleri, oksijen, silisyum ve alüminyumdan sonra dünyada en çok bulunan dördüncü cevherlerdir. Metal olarak da alüminyumdan sonra en çok bulunan metaldir. Yerkabuğunun yaklaşık yüzde 5’ini demirin oluşturduğu tahmin edilmektedir. İçeriğindeki demirin yerkabuğunun manyetik alanına da etki ettiği düşünülmektedir.
Nerelerde Kullanılır?
Demir, günümüzde sanayi ve endüstrinin temel taşını oluşturuyor. Demirle ilgili çalışmalar da çok fazla ve bu sebeple demir ihtiyacı ve kullanım alanı giderek artıyor. Demir, cevherlerine uygulanan indirgeme yöntemi ile bileşiklerinden ayrıştırılır. Alaşım ve bileşik olarak birçok ürün ve metalin omurgasını oluşturur.
Geçmişte maden ocaklarında üretilen demir cevherleri yüksek tenörlü ve yüksek fırınlarda işlenebilir nitelikteydi. Sanayideki demir ihtiyacı artınca daha düşük tenörlü demirler de kullanılmaya başlandı. Ekonomik olarak işlenebilir ve değerlendirilebilir bir demir cevherinin yaklaşık yüzde 60 oranında demir içermesi gerekmektedir.
Demir en çok döküm ve çelik sanayisinde kullanılmaktadır. Çeliğin ana maddesi olan demir, otomotivden inşaata, metalürjiden takılara kadar çok geniş bir yelpazenin içinde kullanılır. Demirin kullanıldığı önemli ürün ve alanlardan bazılarını sayabiliriz: Önemli bilgisayar parçaları, manyetik depolama ürünleri, gemi gövdeleri ve parçaları, inşaatlar, elektrik malzemeleri, elektronik ürünler, teknolojik ürünler, delici ve kesici aletler, bütün ulaşım araçlar ve parçaları, bütün motor ve makineler ve parçaları, mutfak aletleri, tıpta kullanılan cerrahi aletler, küçük ev aletleri, beyaz eşyalar…
Demir ve Sağlık
Biyolojik anlamda demir minerali, insan ve hayvanların metabolizmaları için hayati önemdedir. Yetişkin erkekler günde yaklaşık 5 mg demire ihtiyaç duyar. Kadınlar da özellikle regl dönemlerinde daha fazla demir tüketir. Çocuklarda demir ihtiyacı günlük 10-15 mg civarındadır. Çünkü çocukların gelişimi için demir minerali gereklidir. Eğer çocuklarda demir miktarı azsa konuşma ve yürüme sorunları, dikkat eksikliği gibi sorunlar ortaya çıkabilir. Bu sebeple demir eksikliği durumunda ilaçlarla takviye edilmesi gerekir. İnsan vücudunda yaklaşık 5 gram kadar demir bulunur. En fazla demir bulunan organ olan karaciğer 700 mg civarında demir içermektedir.
Demir, kandaki oksijen taşıyıcı hemoglabin yapısı için önemli bir mineraldir. Kandaki oksijeni taşıyan kırmızı kan hücrelerindeki hemoglabinin üretimi için gereklidir. Hemoglabin; akciğerlerden doku solunumu için gerekli olan hücrelere oksijen taşır. Bu sebeple demir iyonlarının organizmalar ve solunum için stratejik rolü vardır. Vücutta yeterli miktarda demir minerali yoksa kırmızı kan hücresi daha az üretilir ve hemoglabin azalır. Böylece vücuttaki oksijen de azalır. Bunun sonucu olarak “demir eksikliği anemisi” hastalığı ortaya çıkar. Bağışıklık sistemini güçlendiren demirin eksikliği bazı sorunlara yol açar. Bu rahatsızlıklar; yorgunluk, halsizlik, nefes darlığı, baş ağrısı şeklinde olabilir.
İnsanlar demir ihtiyacını yedikleri besinlerden karşılar. Demir bakımından zengin besinlerden bazıları şunlardır: Ispanak, fasulye, kuşkonmaz, incir, hurma, kırmızı et, karaciğer, tahıllar, pekmez, yumurta, lahana, kuruyemişler…
Hangi Ülkelerde Demir Rezervi Vardır?
Dünyada yaklaşık 50 ülkede demir cevheri bulunmaktadır. Dünyadaki demir cevherlerinin toplam miktarının 400 milyar ton civarında olduğu tahmin edilmektedir. Metal demir içeriği olarak toplam dünya rezervi 80 milyar ton civarında. En fazla demir üretimi yapan ülkeler Çin, Avustralya, Brezilya, Rusya, Ukrayna ve Hindistan dünya demir cevheri üretiminin yaklaşık yüzde 70’ini karşılamaktadır.
Türkiye’de de birçok bölgede demir cevheri bulunmaktadır. Türkiye’deki toplam ekonomik ve işlenebilir demir cevheri rezervi yaklaşık 135 milyon tondur. En çok demir rezervi bulunan bölgeler şunlardır; Sivas (Divriği, Gürün ve Kangal), Malatya (Hekimhan), Kayseri (Yahyalı, Pınarbaşı), Adana (Feke, Elmadağ, Karaisalı), Ankara (Bala), Balıkesir (Havran, Şamlı).