خاک آهن و کاربردهای آن
یکی از آلیاژهای آهن که در صنایع گوناگون کاربرد فراوانی دارد، فولاد است. آلیاژهای مختلف آهن مانند فولاد از ترکیب سنگ آهن با عناصری مانند کربن، کروم، نیکل و… به دست می‌آیند. همان‌طور که گفته شد از فولاد استفاده‌های فراوانی می‌شود. در حین انجام مراحل گسترده و صنعتی که روی فولاد انجام می‌شود؛ بعد از عملیات برش کاری خاک آهن برجای می‌ماند.
خاک آهن همان براده‌ای است که در مرحله‌ی برش کاری یا فرایندی مانند مته کاری روی آهن یا فولاد بر جای می‌ماند. در این مقاله قصد داریم در مورد خاک آهن و ویژگی‌های آن بحث کنیم. اگر می‌خواهید در مورد کاربرد خاک آهن بیشتر بدانید، تا پایان مقاله با ما همراه باشید.
خاک آهن چیست؟
خاک آهن یا براده آهن همان پودری است که هنگام انجام عملیات برش کاری روی آهن و فولاد، بر جای می‌ماند. خاک آهن همچنین در حین انجام فرایندهایی مانند مته کاری یا سوهان زدن از قطعات فلزی جدا می‌شود. با وجود این‌که خاک آهن جز ضایعات آهنی به شمار می‌آید اما می‌توان با استفاده از آن در صنایع مختلف؛ میزان ضایعات قطعات فولادی و آهنی را به حداقل رساند.
روش استفاده از خاک آهن در صنعت به دو صورت احیا شده و احیا نشده انجام می‌شود.
روش احیا شده: مجددا وارد چرخه‌ی تولید شده و جهت کاربردهای مختلف از آن استفاده می‌شود.
روش احیا نشده: در این روش، رنگ خاک آهن به رنگ ذغالی متمایل به سیاه است. پس از طی مراحل احیا به رنگ خاکستری درمی‌آید و مجدد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
خواص فیزیکی و شیمیایی خاک آهن
زمانی که آهن خالص است و با عنصری واکنش نداده است، فلزی سفید و براق است که به دلیل دارا بودن خاصیت نرمی به راحتی می‌توان با آن کار کرد. از طرفی بسیار واکنش‌پذیر است و در صورت قرار گرفتن در محیط مرطوب، پوششی از اکسید هیدراته روی براده‌ها تشکیل می‌شود.
خاک آهن یک ماده مغناطیسی جامد است که درخشش خاصی دارد. این ماده دارای نقطه ذوب ۱۵۳۵ و نقطه جوش ۳۰۰۰ درجه می‌باشد بنابراین با توجه به خاصیت ذکر شده در اثر مجاورت با دمای بالا آتش می‌گیرد.
خاک آهن همچنین نسبت به اکسیداسیون حساس است و نباید در مجاورت با آب و هوا قرار بگیرد. این ماده محلول در حلال‌های آلی است که اسیدیته ندارند. ذرات خاک آهن مانند یک آهنربا عمل می‌کنند و به میدان مغناطیسی آهنربا حساس هستند و ذرات به راحتی همدیگر را جذب می‌کنند. همین خاصیت باعث می‌شود الگوهای مختلفی از ذرات آهن ایجاد شود.
فلز آهن با توجه به خاصیت بی‌نظیری که دارد، پایه و اساس تولید بسیاری از مقاطع فولادی است. به همین ترتیب خاک آهن حاصل از این فلز نیز کاربردهای فراوانی دارد. خواص منحصربه‌فرد آلیاژ آهن، همراه با کربن، نیکل، کروم و سایر عناصر دیگر، باعث تولید مواد با ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی متفاوتی خواهد شد.
کاربرد 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 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 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، 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، 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.
مزایای استفاده از خاک آهن
استفاده از خاک آهن به عنوان مواد بازیافتی تا حد زیادی در صرفه‌جویی انرژی و مواد خام مؤثر است. در واقع با برگرداندن خاک آهن به چرخه‌ی تولید تا حد زیادی از هدر رفتن سرمایه جلوگیری می‌شود.
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
برای تولید خاک آهن ابتدا باید اقدام به خورد کردن قطعات آهن کرد. برای انجام این عمل اگر قطعه آهن به صورت لوله باشد، از دستگاه برش فرز استفاده می‌شود و اگر به شکل ورقه‌های فولادی باشد، از طریق سمباده زدن، براده یا خاک آهن تولید می‌شود.
مرحله‌ی بعدی، مرحله‌ی غربالگری براده‌های آهن است. در واقع باید قطعات ریز و درشت و خاک آهن از هم جدا شوند.
در مرحله‌ی آخر، شست‌وشوی براده‌ها انجام می‌شود. این کار با استفاده از روغن معدنی یا گلیسیرین انجام می‌شود. جهت انجام این کار براده‌ها و خاک آهن را داخل روغن می‌ریزند تا شسته شوند و مانع از اکسید شدن و زنگ زدن خاک آهن و براده‌ها خواهد شد.
جمع بندی
آهن یکی از فراوان‌ترین و پرمصرف‌ترین فلزات طبیعت است. خاصیت و ویژگی‌های این فلز بی‌نظیر باعث شده است که از براده یا خاک آهن، در جهت صرفه‌جویی در سرمایه و به کارگیری نیروی کار، در صنایع مختلف استفاده کرد.
علاوه بر موارد ذکر شده، از کاربرد خاک آهن می‌توان به تولید محصولات دیگری مانند فیلتراسیون روغن، به عنوان کاتالیزور در صنعت شیمیایی و در صنعت متالورژی جهت تولید رس‌های فلزی به کار رفته در جواهرات نیز اشاره کرد.
در این مقاله تلاش کردیم تا حد امکان شما را با کاربردهای خاک آهن آشنا کنیم. از آن‌جایی که خاک آهن در صنایع مختلف، از کود طبیعی برای درختان گرفته تا بسته‌بندی موادغذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. قیمت آن نیز همانند آهن، وابسته به نوسانات بازار و نرخ ارز و دلار است. بنابراین متناسب با قیمت آهن، قیمت خاک آهن نیز تغییر می‌کند.
در پایان امیدواریم از این مقاله نهایت بهره را برده باشید. خوشحال می‌شویم نظرات و پیشنهادات خود را در این‌باره با ما در زیر همین پست به اشتراک بگذارید تا دیگر همراهان نیز از نظرات شما بهره‌مند شوند.
