منظور از اکسید آهن چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟

امروزه استفاده از ترکیبات معدنی مختلف در صنایع بسیار رواج دارد. همچنین روز به روز به تعداد کاربردهای آن ها اضافه می شود. جالب است بدانید در بیشتر لوازم آرایشی ها از این ماده استفاده می کنند. مواد معدنی ترکیبات مختلفی دارد که یکی از آن ها اکسید آهن است. در این مطلب با این ماده و کاربردهای آن بیشتر آشنا خواهیم شد.

معرفی اکسید آهن

اکسید آهن همان طور که از نامش پیداست، ترکیبی از آهن و اکسیژن می باشد. این ماده در حدود 16 نوع اکسید آهن و اکسی هیدروکسید می توان پیدا کرد. این محصول در دو نوع معدنی و سنتزی تولید می شود که هر کدام بر اساس ساختار خود رنگ ها و کاربردهای مختلفی دارند. استفاده از این ماده به دلیل این که کاملاً طبیعی و غیر سمی می باشد، در تولید اقلام بهداشتی نیز به کار می رود.

در گذشته از اکسید آهن برای تولید رنگ و رنگ آمیزی استفاده می شد، اما با گذشت زمان اثر این محصول در جوهر چاپ، کاشی سازی و دیگر موارد نیز دیده شد. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، اکسید آهن در مقیاس نانو توانست طیف وسیعی از صنایع مختلف را بپوشاند که از این موارد می توان به ایجاد یک تحول عظیم در علم پزشکی اشاره کرد.

نحوه تشکیل شدن اکسید آهن

هنگام تماس آهن با اکسیژن یا آب، اکسید آهن یا همان زنگ آهن به وجود می آید. ورق های فولادی مختلف برای جلوگیری از پدید آمدن این ماده با استفاده از قلع یا روی گالوانیزه می شوند. قیمت ورق قلع اندود بر اساس جنس فلز قلع که بر روی آن به کار می رود، تعیین می شود. با این حال این موضوع تنها روش زنگ زدن آهن نیست و این ماده در مجاورت مواد دیگری نیز زنگ می زند که از جمله آن ها می توان به کلر اشاره کرد.

لازم به ذکر است برخی از ورق ها مانند ورق اسیدشویی باید بلافاصله پس از تولید در روند تولید دیگر محصولات قرار بگیرند؛ زیرا قیمت ورق اسیدشویی بر اساس تمیزی و فاقد ایراد بودن آن مشخص می شود تا بتواند برای تولید دیگر محصولات فلزی مناسب باشد.

واکنشی که در زنگ زدن آهن پدید می آید از روند انتقال الکترون شروع می شود و از آهن به اکسیژن منتقل می شود. بهتر است بدانید فرایند اکسیداسیون برای دیگر فلزات نیز وجود دارد، اما هیچ فلزی مانند فولاد زنگ نمیزند. همین واکنس اکسید آهن سبب کاربردهای فراوانی در موارد مختلف شده است که در ادامه بیشتر توضیح می دهیم.

نحوه تولید اکسید آهن از رسوب ‌دهی سولفات آهن

به دست آمدن اکسید آهن روش های مختلفی دارد. اولین روش تولید آن به این صورت است که سولفات آهن را که PH کمتر از 3 دارد در آب حل می کنند و با اضافه کردن سدیم هیدروکسید و هوادهی، PH آن تا 7 افزایش می یابد. با گذشت یک زمان مشخص هیدروکسید آهن به رنگ زرد تغییر می کند . پس از این مرحله، محلول را جهت مرحله خالص سازی فیلتر کرده و هیدروکسید آهن برای مرحله خشک شدن به گرما خانه منتقل می شود. مانند ورق گالوانیزه که انواع مختلف طرح دار، شیروانی و رنگی دارد، هیدروکسید آهن نیز بر اساس رنگی که پیدا می کند، کاربردهای مختلفی دارد.

جهت اطلاع از قیمت ورق شیروانی می توانید به صفحه جداول محصولات آهن اینفو مراجعه کنید. هنگام قرار گرفتن هیدروکسید آهن در گرما خانه، محصول به سرعت تغییر رنگ داده و به رنگ های زرد، نارنجی، قرمز، قهوه ای و سیاه تبدیل می گردد که هر کدام بر اساس ویژگی هایی که به دست می آورند، کاربردهای خاص خود را دارند.

ورق رنگی چیست؟

نحوه جدا کردن آهن از اکسید آهن

پیدایش آهن به حدود 4000 سال قبل از میلاد و توسط سومریان و مصریان باز می گردد. در آن زمان از اکسید آهن برای تولید نوک نیزه، شمشیر، سپر یا زیور آلات استفاده می کردند. همچنین به دلیل کمبود آهن در 2000 سال قبل از میلاد، قیمت آن حتی از طلا ارزشمندتر بود.

در حدود قرن 10، یک جا به جایی در جنس ابزار آلات انجام شد و پس از آن به جای استفاده از قلع و برنز، از آهن استفاده می شد. پس از گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، برای تولید آهن خالص کوره هایی ساخته شدند که امروزه نیز از همان کوره ها، اما به صورت حرفه ای تر استفاده می شود.

هنگامی که آهن از سنگ معدن ها استخراج می شود، بیشتر به صورت اکسید آهن می باشد. دو مورد از معروف ترین اکسیدهای آهن هماتیت و مگنتیت می باشند. کاربردهای این دو مورد اثر زیادی بر صنایع مختلف دارند. پس از استخراج اکسیدهای آهن از معدن آن ها را به کوره های داغ انتقال می دهند. در این کوره ها برای جدا کردن آهن از اکسید آهن کربن اضافه می کنند و پس از این عملیات آهن خالص به وجود می آید.

اکسید آهن، رنگ ‌دانه محبوب

ذخایر خاک های رنگی به وسیله هوازدگی در طبیعت به وجود می آیند و در دو رنگ سرخ و زرد در جزایر مختلف وجود دارند. در گذشته از خاک سرخ برای نقاشی و رنگ آمیزی استفاده می کردند. این مواد اولین کانی های شناخته شده توسط بشر بودند. با این وجود نقاشی های به جا مانده در غارها از آثار خاک های رنگی که دلیل به وجود آمدن آن ها اکسید آهن می باشد، است. پس از گذشت زمان از خاک های رنگی برای تزئین، لعاب کاری سرامیک و کوزه های گلی نیز استفاده کردند.

اکسید آهن به شکل نمک در ساختار سنگ آهن وجود دارد و حالت های عدد اکسایش مختلفی برای آن وجود دارد. از این ماده برای تولید رنگ های مختلف استفاده می کنند؛ زیرا شکل قرار گیری اتم ها در این ماده معدنی باعث به وجود آمدن رنگ های مختلف می شود. استفاده از این ماده در آزمایشگاه های علمی و تحقیقاتی بسیار رایج است. یکی از کاربردهای آن برای تولید رنگ های مختلف می باشد و به همین علت در صنعت تحت عنوان رنگ دانه محبوب شناخته می شود. از کاربردهای دیگر این محصول می توان به موارد زیر اشاره کرد:

·         تولید سیمان و بتن

·         تولید لوازم آرایشی

·         ساخت لوازم بهداشتی و ...

همچنین اکسید آهن در تولید رنگ های مختلف مانند اخرا، زرد، سبز، آبی، زرد و مشکی به کار می رود. در ادامه سه مورد از آن ها را شرح داده ایم.

اکسید آهن سبز

در تولید رنگ ها به وسیله اکسید آهن باید یک شکل اکسایش و عدد اسیدیته تعیین شود. در تولید اکسید آهن سبز، شکل اکسایش برای اتم آهن 2 می باشد. عدد اسیدیته محلول نیز باید در حدود 6 باشد. پس از به وجود آمدن رنگ باید در جای خشک و خنک نگهداری شود؛ زیرا سبب جذب رطوبت محیط می شود. از کاربردهای این رنگ می توان به موارد زیر اشاره کرد:

·         کامپوزیت ‌ها

·         صنایع لاستیک و پلاستیک

·         محصولات آرایشی

·         تولید رنگ ‌های صنعتی

ورق سیاه چیست؟ انواع، ابعاد و نحوه تولید

اکسید آهن اخرا

اسیدیته محلولی که این نمک معدنی در آن وجود داشته باشد، تقریباً 4 تا 8 می باشد. این ماده پس از تولید به شکل پودر و جامد و رنگ قهوه ای تیره و قرمز می باشد. کاربرد های زیادی برای ترکیبات اکسید آهن اخرا وجود دارد که از مهم ترین آن ها می توان به خالص سازی فلزات از سنگ معدن اشاره کرد.

اکسید آهن زرد

عدد اکسایش اتم آهن در این محصول سه می باشد و PH آن نیز در حدود بین 3 تا 7 تغییر می کند. این محصول نیز به صورت جامد بوده و رنگ آن زرد مایل به سبز بسیار روشن می باشد. فروش این ماده به شکل دانه بندی است و مهم ترین کاربرد آن مربوط به تولید محصولات آرایشی و بهداشتی می باشد.

کاربرد نانو ذرات اکسید آهن در میکروب ‌شناسی

امروزه با پیشرفت تکنولوژی سبب شده تا خواص دارویی بسیاری از مواد کشف شده و در درمان بیماری های مختلف مؤثر باشند. امروزه کاربرد نانو ساختارها در علوم متفاوت بسیار وسیع شده و از این رو تجاری سازی می شوند. به طور مثال از ذرات نقره که خواص ضد میکروبی نیز دارند، در تولید محصولات تجاری متنوع استفاده می شود. لازم به ذکر است در سال های اخیر، از نانو ذرات اکسید آهن جهت تثبیت سلول های میکروبی استفاده می کنند و نتیجه آن موفقیت آمیز بوده است.

از دیگر کاربردهای نانو ذرات اکسید آهن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

·         تسریع دارو رسانی به محل عفونت

·         استفاده در غلظت های اندک برای تأمین یون آهن مورد نیاز میکروارگانیسیم

·         کاربرد در موارد پزشکی

استفاده از این ماده در مورد دوم به دلیل داشتن غلظت های بالا می تواند باعث کاهش رشد سلولی شود. از سوی دیگر نیروهای الکترواستاتیک به دیواره های سلولی میکروبی متصل شده و خود را به عوامل چسبنده می رسانند و از این رو سبب کاهش بیماری زایی می شوند.

کاربرد اکسید آهن در ریخته ‌گری

در گذشته و زمانی که از اکسید آهن قرمز برای جلوگیری از رگه ای شدن قطعه های آهن استفاده می کردند، پس از مدتی متوجه تأثیر برعکس این قضیه شدند. با گذشت زمان و داشتن تجربه بیشتر در این مورد مشخص شد که با افزودن 30 درصد اکسید آهن سیاه، علاوه بر جلوگیری از رگه ای شدن محصول، کیفیت آن نیز تا حد قابل قبولی افزایش می یابد.

در کارخانه های ریخته گری از این اکسید همراه با ماده های دیگری نظیر چسب های الکید اورتان، روغن ماهیچه، شل، فوران و فنلیک اورتان استفاده می کنند. دلایل زیادی برای استفاده از این اکسید وجود دارد.

برخی از آن ها شامل کاهش کربن گیری، جلوگیری از رگه، جلوگیری از به وجود آمدن عیوب پوست سوسماری و مقاومت در برابر نفوذ ذوب می باشند. استفاده از این اکسید از مک سوزی نیز جلوگیری می کند و از دیگر مزیت های استفاده از آن در این حرفه می توان به بهبود سطح تمام شده اشاره کرد.

از دیگر مواردی که در صنعت ریخته گری استفاده می شوند می توان به اکسید وستیت، مگنتیت و هماتیت اشاره کرد. لازم به ذکر است میزان اکسیژن وستیت از دیگر موارد کمتر است. مگنتی میزان اکسیژن متوسط را دارد و در پوسته میانی تشکیل می شود. بیشترین مقدار اکسیژن نیز مربوط به هماتیت می باشد. لازم به ذکر است با افزایش دما، اکسیدهای بالا به اکسیدهای پایین تبدیل شده و در نهایت سطح تمام شده به صورت عالی بهبود می یابد.

ساخت نوار مغناطیسی

در گذشته استفاده از پول نقد بسیار رایج بود، اما با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی کارت های اعتباری رواج پیدا کردند. نحوه کار و تکنولوژی کارت های مغناطیسی به این صورت است که در این کارت ها نوار مغناطیسی، با یک انرژی ویژه بر روی یک آهنربای الکتریکی اثر گذاشته تا بر روی محیط ضبط اثر داشته باشد.

از نوارهای مغناطیسی برای ضبط ویدیو، داده ها و ضبط خودکار نیز استفاده می کنند. متداول ترین ماده ای که در تولید نوارهای مغناطیسی استفاده می شود، اکسید آهن 3 می باشد. لازم به ذکر است زمانی بیشترین ذخیره سازی با این مواد انجام می شد، اما شناخت آلیاژهای کبالت سبب شد تا آن ها جایگزین این اکسید باشند.

سخن پایانی

در طبیعت مواد مختلف با انرژی های متفاوتی وجود دارند که هر کدام با گذشت زمان کشف شدند. استخراج آهن از معادن به صورت اکسید آهن می باشد و بر خلاف مضر بودن آن بر ورق های فولادی خصوصاً ورق های روغنی که پس از مدتی خاصیت ضد زنگ بودن خود را از دست می دهند، برای تولید و ساخت بیشتر مواد استفاده می شود. قیمت ورق روغنی از مواردی است که به صورت روزانه و لحظه ای در سایت آهن اینفو بارگذاری می شود. ترکیبات معدنی اکسید آهن نیز سبب استفاده از این ماده در صنایع مختلف می شوند. اکسید آهن در مواردی مانند تولید رنگ، لاستیک سازی، تولید لوازم آرایشی بهداشتی و ... کاربرد دارد.