حدود 5 درصد از پوسته کره زمین از سنگ آهن تشکیل شده است. پس از استخراج این سنگ، آن را با عناصر دیگری مانند کربن، کروم و نیکل و غیره ترکیب کرده و به صورت آلیاژ در صنایع مختلف استفاده می کنند. 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. در این مقاله به بررسی معرفی خاک آهن، کاربرد خاک آهن، مزایای استفاده مجدد از آن و عوامل مؤثر بر قیمت آن در بازار می پردازیم.
خاک آهن (براده آهن یا خاک برش آهن) همان پودر و یا خاکه ای است که در مرحله برش کاری آهن آلات و فولاد یا پس از انجام عملیاتی مانند مته کردن و سوهان زدن قطعات فولادی از قطعه فولادی جدا شده و اصطلاحاً جزئی از ضایعات فولاد محسوب می شود. 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 و این مواد کاربردهای گسترده ای در صنعت دارد. استفاده مجدد از خاک آهن بسیار خوشحال کننده است زیرا پرتی قطعات فولادی را در صنایع مختلف به حداقل و یا صفر می رساند.
گاهی پیش می آید که در مرحله برش کاری و سایر مراحلی که روی قطعات فولادی انجام می شود، به جای خاک آهن، اشک برش فولاد حاصل می شود و این به دلیل حرارتی است که در محل وجود دارد و باعث ذوب شدن براده ها می شود.
خاک آهن یا پودر آهن به دو صورت احیا نشده و احیا شده در صنعت استفاده می شود. نوع احیا نشده آن به رنگ زغالی و سیاه است و به صورت اکسید است و پس از طی مراحل احیا به رنگ خاکستری در می آید.
به طور کلی کاربرد خاک آهن را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:
این ها برخی از کاربردهای خاک آهن هستند که در زیر به توضیح برخی از آن ها می پردازیم:
استفاده مجدد از خاک آهن در زنجیره تولید فولاد و صنایع فولادسازی
همان طور که در قسمت های قبل به آن اشاره شد، خاک آهن را دوباره می توان در زنجیره تولید فولاد و صنایع فولادسازی استفاده کرد. در این بخش، از خاک آهن به علاوه پوسته اکسید آهن، جهت تهیه بریکت، گندله و یا آگلومره استفاده می شود. این سه محصول جزء محصولات میانی فولاد در زنجیره فولادسازی محسوب می شوند و با تولید آن ها از خاک برش آهن، در واقع این براده ها به زنجیره تولید فولاد باز می گردند.
استفاده مجدد از خاک آهن برای تولید لنت ترمز خودرو
قابل ذکر است که از خاک آهن می توان در تهیه و تولید لنت ترمز خودرو نیز استفاده کرد. در این بخش از بازگردانی خاک آهن به چرخه تولید هم از پوسته اکسید آهن و خاک برش آهن استفاده می شود و یک یا چند مرحله فرآوری روی آن انجام می شود. در این حالت معمولاً از شکسته های آهن اسفنجی (نرمه آهن اسفنجی) جدا شده استفاده می کنند.
استفاده مجدد از خاک آهن به عنوان کود برای گیاهان و درختان
از خاک آهن همچنین می توان برای استفاده در مصارف کشاورزی و باغبانی مانند ریختن پای درختان میوه و غیره در چاله های کود استفاده کرد تا آهن موردنیاز گیاهان تأمین شود. آهن جزء عناصر ریز مغذی ضروری برای گیاهان است و اگر گیاه در شرایط کمبود آهن قرار بگیرد مراحل تولید کلروفیل در آن دچار اختلال شده و گیاه دچار زرد برگی که همان بیماری فقر آهن است می شود. در نتیجه در چرخه فتوسنتز گیاه اختلال ایجاد شده و رشد و باردهی گیاه دچار کاهش جدی خواهد شد.
از طرف دیگر با کمبود آهن در گیاهان و با توجه به اینکه جانوران نیز از گیاهان تغذیه می کنند، مقادیر آهن موجود در بدن جانوران کمتر می شود و در نتیجه کیفیت تغذیه ای انسان ها نیز دچار اختلال می گردد. این امر به خاطر این مسئله است که منبع اصلی دریافت آهن برای انسان ها از طریق تغذیه گوشت جانوران و همین طور گیاهانی است که غنی از آهن هستند. بنابراین کاربرد خاک آهن در این مورد بسیار مهم است.
کاربرد خاک آهن در آزمایشگاه ها و کاربردهای متفرقه
از پودر نرم خاک آهن یا براده های آهن می توان در آزمایشگاه ها برای آزمایش های مرتبط با میدان مغناطیسی نیز استفاده کرد. همچنین برای سرگرم شدن کودکان در استفاده به همراه وسایلی نظیر اسلایم نیز کاربرد دارد.
استفاده مجدد از خاک آهن در تولید رنگ
در صنایع شیمیایی از خاک آهن که به صورت پودر درآمده است برای تولید رنگ های مغناطیسی و همچنین از پودر خاک آهن برای تولید رنگ های آهنی استفاده می شود. اگر این رنگ ها را بر روی چوب استفاده کنیم به خوبی درون آن نفوذ می کند و مقاومت چوب در شرایط آب و هوایی سخت می شود.
به طور کلی لازم به ذکر است که قبل از استفاده مجدد خاک آهن باید ابتدا محموله خاک آهن مورد تجزیه و آنالیز شیمیایی قرار بگیرد تا بررسی شود که آیا برای به‌کارگیری مجدد قابلیت لازم را دارد یا خیر.
همان طور که گفته شد خاک آهن در واقع جزء مواد پرتی صنعت فولادسازی است ولی با به کارگیری مجدد آن، این پرتی و هدر رفت مواد حذف می شود و بدین صورت باعث صرفه جویی در مصرف فولاد و به تبع آن باعث از بین نرفتن سرمایه می شود. از طرف دیگر با برگرداندن خاک آهن به چرخه تولید و تبدیل آن به شمش های فولادی و دیگر کاربردهای آن، می توان باعث ایجاد اشتغال زایی مستقیم و غیر مستقیم شد و همین طور با استفاده مجدد خاک آهن می توان حجم واردات محصولات فولادی را کمتر کرد تا خاک آهن به صورت خام به کشورهای دیگر فروخته نشود.
فاکتور اصلی که روی قیمت گذاری خاک آهن در بازار تأثیر دارد میزان و نوع مواد اولیه خاک آهن است و قیمت این محصول معمولاً با دلار بیان می شود.
جمع بندی
خاک آهن در واقع جزئی از ضایعات صنعت فولادسازی است که از برش، مته‌کاری و یا سوهان زدن و سایر عملیات انجام شده روی قطعات فولادی، بر جای می ماند. از این ماده در مصارف گوناگونی استفاده می شود. برخی از انواع کاربرد خاک آهن در صنایع تولید لنت خودرو، تولید رنگ، استفاده در کشاورزی و باغبانی و غیره است.