فهرست مطالب
آشنایی با خاک آهن : خاک آهن مادهای است که در فرآیندهای صنعتی و تولیدی به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد. این ماده از تجزیه مواد حاوی آهن به دست میآید و در بسیاری از صنایع، از جمله صنعت ساختمان، کشاورزی، و حتی پزشکی کاربرد دارد. در این مقاله، به بررسی دقیقتر آشنایی با خاک آهن ، کاربردها و مزایای آن میپردازیم.
خاک آهن یا براده آهن چیست ؟
خاک آهن آلیاژ ساخته شده از سنگ آهن به مراتب ویژگی های بهتری نسبت به آهن خالص دارد. یکی از این آلیاژها که در صنایع گوناگون کاربرد بسیار گسترده ای دارد، فولاد است. در مراحل صنعتی که روی فولاد انجام می شود، پس از برش کاری ها، خاک آهن بر جای می ماند.
گاهی اوقات به دلیل درجه حرارت بالا فلز ذوب می شود و ما قطره های ذوب شده از آهن را داریم که به آن اشک برش فولاد می گویند.اغلب محصولاتی که در زنجیره فولاد سازی به عنوان ضایعات شناخته می شوند در بخش های دیگر قابل جدا سازی و کاربرد هستند. خاک برش آهن نیز از جمله همین ضایعات است که کاربردهای مختلفی در صنعت دارد و به این ترتیب می توان پرتی قطعات فولادی را به حداقل یا صفر رساند.
گاهی دیده می شود که به خاک آهن، سوده آهن نیز گفته می شود. خاک آهن در واقع در صنعت فولاد جزء ضایعات محسوب می شود ولی ذکر این نکته حائز اهمیت است که امروزه از همین مواد پرت و ضایعات دوباره استفاده می کنند
انواع خاک آهن
- خاک آهن احیا شده: این نوع خاک آهن از طریق احیای سنگ آهن با استفاده از گاز هیدروژن یا کربن مونوکسید به دست میآید.
- خاک آهن اتمیزه شده: این نوع خاک آهن با پاشش مذاب آهن به داخل یک محفظه خلاء و سرد کردن سریع ذرات آن تولید میشود.
- خاک آهن الکترولیتی: این نوع خاک آهن با رسوب الکترولیتی یونهای آهن بر روی یک کاتد تولید میشود.
همچنین بخوانید : خریدار ضایعات تهران
کاربرد های خاک آهن
با توجه به خاصیت بینظیر عنصر آهن، برادههای به جا مانده از برش آلیاژهای آهن نیز دارای ویژگیها و کاربردهای منحصربهفردی هستند. از خاک آهن میتوان به صورت مستقیم یا غيرمستقيم در صنایع مختلف استفاده کرد. از جمله کاربردهای خاک آهن، استفاده جهت حذف آرسنات و آرسنیت موجود در آب آشامیدنی و استفاده در صنعت الکترودسازی است. در زیر چند نمونه دیگر از کاربردهای خاک آهن را برای آشنایی با خاک آهن به تفصیل بیان میکنیم.
سیستم تصفیه آب
از خاک آهن میتوان در ساخت نمکهای فریک و آهنی استفاده کرد که جهت تصفیه آب مورد استفاده قرار میگیرد. در تهیه این نمکها، از کلرید فریک، کلرید آهن و اکسیدهای آهن استفاده میشود که همگی از فرآوردههای خاک آهن هستند.
بسته بندی مواد غذایی
در بستهبندیهای مواد غذایی، برای جذب بهتر اکسیژن از بستههای خاک آهن استفاده میشود. جهت این کار باید از خاک آهن فوقالعاده ریز و با درصد خلوص بالا استفاده کرد. از خاک آهن همچنین برای غنیسازی موادغذایی و در صنایع داروسازی برای تولید مکملها استفاده میشود.
جوشکاری و لحیم کاری
از کاربردهای دیگر خاک آهن برای آشنایی با خاک آهن استفاده از آن هنگام لحیم کاری قطعات مختلف است. در واقع از این پودر برای حفظ درزهای محکم بین قطعهها استفاده میشود. با توجه به خاصیت تحمل حرارت بالای خاک آهن، هنگام لحیم کاری به صورت مایع، ذوب میشود. در این صورت فضای خالی بین دو قطعهای که قرار است با هم جوش بخورند را پر میکند.
در جوشکاری نیز، از خاک آهن در سیمهای هسته دار یا به عنوان بخشی از مواد پوششی که به الکترودها جوش داده میشوند، استفاده میشود.
استفاده از خاک آهن در صنایع چاپ
از خاک آهن نیز میتوان در دستگاههای چاپ نظیر چاپگرهای رنگی، دستگاههای کپی و چاپگرهای سیاه و سفید استفاده کرد. به دلیل اینکه در این دستگاهها از کارتریج تونر استفاده میشود، هستههای حامل باید دارای براده یا همان خاک آهن باشند. در واقع این هستهها، قبل از انتقال تونر به گیرنده نوری، برای حملونقل تونر و شارژ آن استفاده میشوند.
از بین بردن ناخالصی گوگرد در سوخت های گازی
برای تصفیه کردن سوختهای گازی، به ویژه حذف گوگرد از آنها، از خاک آهن استفاده میشود. به این صورت که گوگرد به راحتی با براده ی آهن، اکسید میشود و از بین میرود.
جهت افزایش رسانایی مواد
از آنجایی که آهن رسانای خوبی برای گرما است، یکی دیگر از کاربرد خاک آهن برای آشنایی با خاک آهن ، استفاده در محصولات پلیمری صنعتی، با اهمیت بالا است. جهت تقویت پلیمر، با استفاده از مقدار معینی خاک آهن میتوان رسانایی گرمایی متناسب با کاربرد موردنظر را افزایش داد.
کاربرد خاک آهن در تولید لنت ترمز
یکی از کاربردهای خاک آهن برای آشنایی با خاک آهن ، استفاده از آن در تولید لنت ترمز است. در این روش از بازگردانی خاک آهن به چرخه تولید، در کنار خاک آهن از پوسته اکسید آهن نیز استفاده میشود. با انجام چند فرایند فراوری بر روی این مواد، لنت ترمز تولید میشود.
البته برای تولید لنت ترمز، علاوه بر خاک آهن، از آهن اسفنجی نیز استفاده میشود. هرچند این نوع لنت ترمز، به اندازه لنت ترمز تولید شده از خاک آهن با کیفیت نیست.
در صنایع فولادسازی
یکی از فواید خاک آهن این است که مجددا میتوان از آن در زنجیرهی تولید فولاد استفاده کرد. از خاک آهن همراه با پوسته اکسید آهن در جهت تولید گندله، انواع بریکت و آگلومره استفاده میشود. موارد ذکر شده جز محصولات میانی فولاد هستند که از خاک آهن تولید میشوند بنابراین میتوان گفت از این طریق برادههای آهن مجدد وارد چرخهی تولید میشوند.
افزایش وزن مواد
از خاک آهن همچنین میتوان به عنوان مواد پر کننده یکنواخت، جهت افزایش وزن لوازمی مانند قالب پلاستیکی یا پلیمری که برای کارهای مهندسی مورد استفاده قرار میگیرند، استفاده کرد.
کاربرد خاک آهن در کشاورزی
از خاک آهن میتوان به عنوان کود به صورت ریختن پای درختان میوه استفاده کرد. در واقع با استفاده از این روش تا حد قابل ملاحظهای آهن درختان میوه تأمین میشود. زمانی که یک گیاه کمبود آهن دارد، گیاه شروع به زرد شدن میکند و مراحل تولید کلروفیل با اختلال روبرو میشود. در نتیجه فرایند فتوسنتز با مشکل مواجه میشود و از رشد و بازدهی گیاه کاسته میشود.
از آنجایی که آهن یکی از عناصر ریزمغذی ضروری برای رشد گیاه است، جانورانی هم که از گیاهان فاقد آهن تغذیه میکنند دچار کمبود آهن میشوند. در نهایت با توجه به پایین آمدن مقادیر آهن در بدن جانوران، کیفیت تغذیهی انسانها نیز پایین میآید.
تولید رنگ های صنعتی و شیمیایی
خاک آهن در صنایع مختلف استفادههای فراوانی دارد. یکی از کاربردهای آن در صنایع شیمیایی، استفاده از خاک آهن برای تولید رنگهای مغناطیسی است. جهت استفاده از این پودر برای رنگهای شیمیایی ابتدا باید خاک آهن را آنالیز کرد، در صورت عدم نقص و تایید شدن میتوان از آن استفاده کرد.
برای تهیهی رنگهای آهنی نیز از خاک آهن استفاده میشود. از این رنگها میتوان برای رنگ کردن چوب استفاده کرد. از ویژگی بارز رنگهای تولید شده از خاک آهن این است که در صورت استفاده بر روی چوب، با نفوذ در داخل چوب، باعث افزایش مقاومت آن در برابر آب یا هوا میشود.
کاربرد خاک آهن در آزمایشگاه
در آزمایشگاههای مختلف، متناسب با نوع کاربرد میتوان از خاک آهن استفاده کرد. به عنوان مثال در آزمایشگاههایی که با میدان مغناطیسی در ارتباط هستند، از این پودر آهن استفاده میشود. خاک آهن همچنین در لوازمی مانند اسلایم مورد استفاده قرار میگیرد.
تولید محصولات اصطکاکی
از خاک آهن همچنین برای تولید محصولات اصطکاکی استفاده میشود. این محصولات در سیستم ترمز اتومبیل و وسایل نقلیه تجاری، قطار، هواپیما، موتور سیکلت و سایر کاربردهای صنعتی دیگر استفاده میشود. به عبارتی این محصولات به عنوان بخشی از لنت ترمز اتومبیل هم به کار میرود که در مطالب بالاتر گفته شده است.
روند و فرایند خالص سازی آهن
گفته شد که آهن در ابتدا به صورت سنگ آهن می باشد و این به این معناست که باید خالص سازی شده و آهن آن از سنگ آن جدا شود. مراحل آماده نمودن آن و خالص سازی آن با خرد کردن و آسیاب نمودن سنگ های آهن شروع شده و با سرند نمودن و شستشوی این مواد ادامه پیدا می کند. سپس با استفاده از انرژی مغناطیسی عیار آن را تا حد قابل توجهی بالا برده تا به حد مجاز برسد، پس از این مرحله آن را خرد کرده و وارد کوره ها می کنند.
در این کوره ها و مخصوصا در کوره های وزشی که با وزیدن کار می کند، سنگ آهن های حاصل را با زغال های کک گرما می دهند و ذوب می کنند. آهن به دست آمده خالص و تفاله ها و خرده سنگ ها به طور مجزا از کوره خارج می شوند. در این نوع از کوره ها به طور مداوم سنگ های فلزی را به درون کوره می افزایند تا آهن مذاب را به دست آورند.
البته برای تولید نمودن فلز و آلیاژی مقاوم که برای بسیاری از کار ها مناسب باشد در بیشتر موارد از ترکیب آهن و چدن که فولاد نام دارد استفاده می شود. محصولات استخراجی و احیا شده در این کوره ها بستگی به درصد کربنی که در خود جای داده اند، دارند که چدن و یا فولاد نامیده می شوند.
مزایای استفاده مجدد از خاک آهن
مزیت استفاده خاک آهن در تولید مجدد فولاد
فولاد تولید شده از خاک آهن همچنان قابل بازیافت است و میتوان دوباره با همان کیفیت مواد خام اولیه، آنرا تولید کرد و مورد استفاده قرار داد.
به طور نسبی میتوان گفت هر تن فولاد بازیافت شده، باعث صرفهجویی در مصرف ۱۴۰۰ کیلوگرم سنگ آهن، ۷۴۰ کیلوگرم ذغال سنگ کک و ۱۲۰ کیلوگرم سنگ آهک میشود.
مزیت استفاده از خاک آهن به عنوان کود طبیعی
خاک آهن همچنین به عنوان کود طبیعی برای درختان، بسیار مفید عمل کرده است. در واقع با استفاده از کود طبیعی آهن برای درختان، تا حدودی استفاده از کودهای شیمیایی کاهش پیدا میکند. عموما ترکیبهای شیمیایی دارای تاریخ انقضا هستند و این خود باعث مدت زمان محدود برای استفاده از کود است. در صورتی که در کود آهن، عامل کلات کننده، طبیعی و بدون انقضا است بنابراین هر زمان که بخواهید میتوان از آن استفاده کنید.
در حالت کلی استفاده مجدد از خاک آهن در صنایع مختلف به طور قابل ملاحظهای باعث ایجاد اشتغالزایی میشود. از طرفی با تولید محصولات فولادی میتوان حجم واردات مقاطع فولادی را به کشور کاهش داد و مانع از فروخته شدن خاک آهن به کشورهای دیگر شد.
تولید کنندگان خاک آهن
با توجه به ویژگیهای منحصر به فرد خاک آهن و کاربردهای بیشماری که دارد، بسیاری از تولیدکنندگان در صدد تولید خاک آهن با کیفیت، برآمدند. در واقع هدف آنها از تولید براده یا خاک آهن، پیشی گرفتن از رقیبان سرسخت و در دست گرفتن رونق بازار است. تولید خاک آهن نیز مراحل خاص خود را دارد.
مراحل تولید خاک آهن
تولید خاک آهن شامل چند مرحلهی اصلی است که در ادامه به شرح آنها میپردازیم:
- خرد کردن: برای خرد کردن لولههای آهن از دستگاه برش فرز استفاده میشود. این دستگاه با چرخش سریع تیغهها، لوله را به قطعات کوچکتر تبدیل میکند. برای ورقههای فولادی از روشهای مختلفی مانند سایش، سنباده زنی یا ماشینکاری میتوان استفاده کرد. در این روشها، سطح ورقه به تدریج برداشته میشود تا به شکل خاک آهن درآید.
- غربالگری: در این مرحله، ذرات ریز و درشت خاک آهن از یکدیگر جدا میشوند. این کار با استفاده از غربالهای مخصوص انجام میشود که سوراخهای آنها با ابعاد مختلفی طراحی شدهاند.
- شستشو: مرحله نهایی، شستشوی خاک آهن است. این کار برای زدودن ناخالصیها و جلوگیری از زنگ زدن خاک آهن انجام میشود. برای شستشو از روغن معدنی یا گلیسیرین استفاده میشود. خاک آهن را به همراه این مایعات داخل مخزنی ریخته و هم میزنند تا ذرات ناخالصی جدا شده و در ته مخزن ته نشین شوند. سپس، خاک آهن شسته شده را از مایع جدا کرده و خشک میکنند.
عوامل موثر و قیمت براده آهن در بازار
قیمت براده آهن تحت تاثیر عوامل متعددی قرار دارد که درک این عوامل میتواند به تصمیمگیریهای بهتر در خرید و فروش این ماده کمک کند. عرضه و تقاضا، قیمت مواد اولیه، هزینههای تولید، شرایط اقتصادی و سیاسی، و شرایط آب و هوایی همگی از جمله عوامل موثر بر قیمت براده آهن هستند. همچنین، نوسانات قیمت براده آهن ممکن است به صورت کوتاهمدت یا بلندمدت مشاهده شود که باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد.