منظور از اکسید آهن چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟

یکی از مواد معدنی که ترکیبات مختلفی دارد اکسید آهن است. همان طور که از نامش پیداست، ترکیبی از آهن و اکسیژن می باشد. در 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.

هنگام تماس آهن با اکسیژن یا آب، اکسید آهن یا همان زنگ آهن به وجود می آید. 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. 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 واکنش اکسید آهن سبب کاربردهای فراوانی در موارد مختلف شده است که در ادامه بیشتر توضیح می دهیم.

روش های تولید اکسید 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. هیدروکسید آهن بر اساس رنگی که پیدا می کند، کاربردهای مختلفی دارد. با این وجود برای جلوگیری از اکسیداسیون محصولات فولادی، می توان پوششی را بر سطح اعمال کرد تا از آن ها در برابر این عوامل محافظت شود.

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. یکی از این فلزات، قلع می باشد که بر روی ورق فولادی اعمال شده و سبب تولید ورق قلع اندود می گردد. قیمت ورق قلع اندود نیز به سبب داشتن این پوشش، فرآیند تولید طولانی تر، ضخامت بسیار کم و همچنین کاربردهای صنعتی، بالاتر از سایر محصولات تخت می باشد. با این وجود سایر روش های تولید اکسید آهن شامل سه مورد زیر هستند:

روش فیزیکی: این فرآیند تحت عملیات های مختلف صورت می گیرد و ایراد آن ها در عدم توانایی برای کنترل اندازه ذرات در محدوده نانومتری نهفته است.
روش شیمیایی: ساده ترین روش های تولید اکسید آهن، شیمیایی هستند و اندازه، ترکیب و شکل ذرات به راحتی در آن ها قابل کنترل می باشند. این موارد به همراه ترکیب نانو ذرات آهن سنتز شده با استفاده از این شیوه به کمک نمک در نسبت Fe2+ و Fe3+، pH و قدرت یونی متغیر هستند.
روش بیولوژیکی

حتما بخوانید:ورق رنگی چیست

انواع اکسید آهن

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؛ به همین علت سنگ آهن باید ابتدا احیا شود تا ناخالصی های آن جدا گردد و در نتیجه به فولاد مذاب، اسلب، ورق سیاه، اسیدشویی، سرد و ... تبدیل گردد. این چرخه ورق های فولادی ادامه دار می باشد؛ زیرا ورق سیاه ظاهر زیبا و رنگ مناسبی نداشته و آن را اسیدشویی می کنند تا علاوه بر استفاده در مصارف بیشتر، در ساخت سایر ورق های فولادی نیز مورد استفاده قرار بگیرد. امروزه قیمت ورق اسیدشویی برای صنایع مختلف فولادی و غیر فولادی، به خصوص تولیدکنندگان محصولات سرد و پوشش دار بسیار حائز اهمیت است؛ زیرا بر هزینه نهایی تولید محصولات آن ها اثرگذار می باشد. با این وجود در ادامه به بررسی انواع اکسید آهن و شرح هر کدام پرداخته 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

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.

کاربردهای اکسید آهن

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.

در سال های اخیر، از نانو ذرات اکسید آهن جهت تثبیت سلول های میکروبی استفاده می کنند و نتیجه آن موفقیت آمیز بوده است.
تسریع دارورسانی 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 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. از دیگر مواردی که در صنعت ریخته گری استفاده می شوند می توان به اکسید وستیت، مگنتیت و هماتیت اشاره کرد. همان طور که می دانید 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.
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.
در نهایت باید گفت 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.
تولید سیمان و بتن، لوازم آرایشی، لوازم بهداشتی و ... نیز از دیگر مصارف اکسید آهن در صنایع به شمار می روند.

همچنین شما عزیزان برای اطلاع از ورق های آهنی ساختمانی از جمله قیمت ورق شیروانی می توانید با کارشناسان مربوطه تماس حاصل نمائید.

جمع بندی

در طبیعت مواد مختلف با انرژی های متفاوتی وجود دارند که هر کدام با گذشت زمان کشف شدند. اکسید آهن در مواردی مانند تولید رنگ، لاستیک سازی، تولید لوازم آرایشی بهداشتی و ... کاربرد دارد.

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.