خاک آهن چگونه تولید می شود؟
آهن به طور کلی یکی از فوان ترین عناصر موجود بر روی کره زمین است که با ترکیب کردن آهن با دیگر عناصر ما به آلیاژ های متفاوتی میرسیم که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند و ما با توجه به نیاز خود از آن ها استفاده می کنیم. اما خاک آهن چیست؟
خاک آهن در واقع همان براده های آهن است که در حین سوراخ کاری و برشکاری از آهن جدا می شود و ما آن را دور ریز تلقی می کنیم در صورتی که این گونه نیست و این براده یا خاک آهن دارای ویژگی های شگفت انگیزی هست. در این مقاله ما قصد داریم تا ذهنیت شما را نسبت به خاک آهن تغییر دهیم تا دیگر به راحتی از کنار براده های آخن عبور نکنید و آن را به چشم یک ماده دور ریختنی و اضافی نگاه نکنید.
خاک آهن چیست؟
خاک آهن یا براده های آهن در واقع همان ماده پودری شکل است و هنگامی تولید می شود که دو قطعه آهن به یک دیگر برخورد می کنند به عبارت دیگر براده آهن از خردشدن و ساییده‌شدن آهن و آلیاژهای آن مانند فولاد در فرآیندهای مختلف صنعتی به‌دست می‌آید. این ماده معمولاً در اثر عملیاتی مانند برشکاری، مته‌کاری، سوراخ‌کاری یا سنباده‌زنی قطعات آهنی و فولادی تولید می‌شود. با وجود اینکه خاک آهن در نگاه اول یک ماده دور ریختنی به نظر می رسد؛
اما دارای کاربرد های ارزشمندی در صنایع گوناگون است که آن را به یک محصول جانبی مهم تبدیل کرده است. نکته جالب تر درباره خاک آهن این است که به صورت شیمیایی به وجود نمی آید و به صورت فیزیکی تولید می شود. خاک آهن در اثر عملیات مکانیکی آلیاژ های مختلف آهن به وجود می آید، این آلیاژ ها عبارتند از:
فولاد:
آلیاژی از آهن و کربن که ترکیباتی از قبیل منگنز و نیکل و کروم هم دارد که این عناصر می تواند کم یا زیاد شود و با تغییر فرمول خواص فولاد هم دستخوش تغییر می شود.
چدن:
آلیاژی از آهن و مقدار بسیار کمی کربن یعنی در حدود دو تا چهار درصد که فلز را ترد می کند و این تردی بسیار مناسب برای ریخته گری می باشدآن رت.
فولاد ضد زنگ:
این فولادی است که مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی در اثر زنگ زدگی دارد و ترکیبات آن آهن و کروم است.
خواص فیزیکی و شیمیایی خاک آهن
خاک آهن به این دلیل بسیار مورد توجه صنعت گران قرار گرفته که دارای خواص فیزیکی و شیمیایی قابل توجهی است که در ادامه به چند مورد از آن ها می پردازیم:
-
پودری بودن
همانطور که حتما تا به حال دیده اید خاک آهن یا براده آهن ساختار پودری شکلی دارد و این ساختار پودری به سطح تماس بسیار بالایی را برای خاک آهنن به ارمغان می آورد . که این پودری بودن برای کاربرد هایی مانند جذب، واکنش های شیمیایی و اختلاط مناسب است.
-
چگالی بالا
خاک آهن چگالی بسیار بالایی دارد یعنی چیزی در حدود 2.5 تا 3 گرم بر سانتی متر مکعب که به دلیل منشأ فلزی، است. این ویژگی برای استفاده به عنوان پرکننده یا ایجاد سازه های مقاوم مفید است.
-
خواص مغانطیسی
همانطور که حتما تا به حال دیده اید براده های آهن جذب آهن ربا ها می شوند و این به معنی خواص مغناطیسی آن ها است این خواصیت مغناطیسی در خاک آهن های احیا شده بیشتر است. این ویژگی کاربرد های جالبی در صنایعی مانند الکترونیک، فیلتر ها و جداسازی مغناطیسی دارد.
-
واکنش پذیری بالا
ذرات ریز خاک آهن به دلیل فعالیت شیمیایی بالا واکنش پذیری بسیار بالایی هم دارند اما این ویژگی در چه مواردی بیشتر استفاده می شود؟ این ویژگی در کاربردهای کاتالیستی، تصفیه و جذب سطحی بسیار مهم است.
5- مقاومت بالا
در این جا منظور از مقاومت بالا، مقاومت در برابر حرارت و تنش های مکانیکی است. این براده های آهن در دما های بسیار بالا میلی به ذوب شدن نداشته و هیچگونه تغییر ساختاری را از خود نشان نداده است. و همچنین در آزمایشات برشی و فشاری مقاومت بسیار بالایی را از خود نشان داده است.
6- خاصیت جذب
سطح زیاد و پر کنندگی خاک آهن و همچنین ساختار متخلخل خاک آهن قابلیت جذب مواد مختلف مانند مایعات، گاز ها و یون های فلزی را به آن می دهد. از این ویژگی در تصفیه آب و پساب، حذف آلایند ه‌ها و بازیابی مواد ارزشمند استفاده می شود.
خاک آهن چگونه تولید می شود؟
خاک آهن را می توان با روش های مختلفی تولید کرد که کیفیت هر کدام از روش ها متفاوت است و این روش های تولید خاک آهن بسته به ماده اولیه، مقیاس تولید و کیفیت مورد نیاز متفاوت هستند. برخی از متداول ترین روش‌های تولید خاک آهن عبارتند از:
برش کاری
در صنایع فلزی بخش عمده کار برشکاری است و در این بخش که شامل برش کاری، ماشین کاری، سوراخ کاری و سنباده زنی قطعات آهنی و فولادی مقدار قابل توجهی خاک آهن به وجود می آید. البته در این روش این نکته وجود دارد که در خاک آهن تولید شده با این روش ممکن است نا خالصی هایی نظیر روان کننده ها وجود داشته باشد که لازم است حتما کنترل و بررسی دقیق صورت گیرد.
آسیاب
در بخش بازیافت فلزات معمولا آن ها را به ذرات بسیار کوچک تر ریز می کنند حال ما می توانی با استفاده از دستگاه هایی مثل سنگ شکن و آسیاب، این قطعات فولادی را به اندازه ذرات ریز تر و یکنواخت تری تبدیل کنیم. این روش برای بازیافت ضایعات آهنی و تولید خاک آهن با مشخصات کنترل شده مناسب است.
احیا حرارتی
در سنگ معدنی آهن مقدار قابل توجهی اکسید های آهن وجود دارد که می توان آن ها را طی فرایند احیای حرارتی به خاک آهن تبدیل کرد، در این روش، ماده اولیه در کوره های احیا تحت حرارت و اتمسفر کنترل شده قرار می‌گیرد تا اکسیژن از ترکیب آهن جدا شده و فلز عنصری به دست آید.
