خاک آهن چیست و چه کاربردی دارد؟

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.این ماده که با نام براده آهن نیز شناخته می شود، قابلیت بازیافت و استفاده مجدد در صنایع مختلف را دارد. در این مقاله از مرکزآهن، به بررسی خاک آهن، نحوه تولید، کاربردهای صنعتی، مزایای بازیافت و عوامل موثر بر قیمت آن می پردازیم.

خاک ‌آهن چیست؟

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 اهن، 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.

کاربرد خاک آهن

به‌ طور کلی کاربرد خاک آهن را می ‌توان به‌ صورت زیر طبقه ‌بندی کرد:

1. استفاده مجدد از خاک آهن در زنجیره تولید فولاد و صنایع فولادسازی
2. استفاده مجدد از خاک آهن برای تولید لنت ترمز خودرو
3. استفاده مجدد از خاک آهن به ‌عنوان کود برای گیاهان و درختان
4. کاربرد خاک آهن در آزمایشگاه‌ ها و کاربردهای متفرقه
5. استفاده مجدد از خاک آهن در تولید رنگ
6. استفاده مجدد از خاک آهن در صنعت الکترود سازی
7. استفاده مجدد از خاک آهن در صنایع فرو مغناطیس

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 از براده آهن در فولادسازی علاوه بر کاهش حجم ضایعات صنعتی، باعث بازیابی بخشی از مواد اولیه ارزشمند می شود. البته پیش از ورود این مواد به چرخه تولید، باید میزان خلوص و ترکیب شیمیایی آنها بررسی شود تا کیفیت محصولات فولادی تحت تاثیر ناخالصی های موجود در ضایعات قرار نگیرد.

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. براده آهن فرآوری شده می تواند در برخی فرمولاسیون های مواد اصطکاکی کاربرد داشته باشد. اندازه ذرات، میزان خلوص و نوع ترکیبات موجود در این ماده بر عملکرد محصول نهایی تاثیر می گذارد؛ بنابراین استفاده از آن در تولید لنت ترمز باید مطابق با استانداردهای فنی و الزامات ایمنی انجام شود.

کاربرد براده آهن برای گیاهان و درختان

یکی از موضوعاتی که درباره براده آهن مطرح می شود، امکان استفاده از آن برای تامین آهن مورد نیاز گیاهان است. آهن نقش مهمی در تشکیل کلروفیل و فرایند فتوسنتز دارد و کمبود آن می تواند باعث زرد شدن برگ ها و کاهش رشد گیاه شود. با این حال، فواید براده آهن برای گل و گیاه به قابلیت جذب آهن موجود در آن بستگی دارد و استفاده مستقیم از ضایعات فلزی لزوما کمبود آهن گیاهان را برطرف نمی کند. برای مثال، استفاده از براده آهن برای درخت گردو باید با توجه به وضعیت خاک، میزان اسیدیته و نیاز تغذیه ای درخت بررسی شود. همچنین استفاده از براده آهن برای گل های آپارتمانی به دلیل احتمال وجود روغن، فلزات دیگر و ناخالصی های صنعتی توصیه نمی شود.

یکی از پرسش های رایج باغداران این است که آیا خاک آهن برای درخت مفید است؟ در پاسخ باید گفت که وجود آهن برای رشد گیاه ضروری است، اما براده آهن در خاک ممکن است به کندی اکسید شود و آهن قابل جذب کافی در اختیار ریشه قرار ندهد. به همین دلیل، استفاده از خاک آهن برای درخت نباید جایگزین کودهای استاندارد و قابل جذب شود. در خاک های آهکی و قلیایی، کودهای آهن کلاته متناسب با شرایط خاک معمولا گزینه مناسب تری هستند. همچنین استفاده از براده آهن برای درخت میوه تنها در صورتی باید بررسی شود که ترکیب شیمیایی ماده مشخص باشد و کارشناس کشاورزی آن را برای شرایط خاک مناسب بداند.

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. یکی از کاربردهای شناخته شده براده آهن در آزمایشگاه، نمایش خطوط میدان مغناطیسی است. هنگامی که ذرات آهنی در نزدیکی آهن ربا قرار می گیرند، در راستای میدان مغناطیسی آرایش پیدا می کنند و امکان مشاهده الگوی میدان را فراهم می سازند. همچنین آزمایش براده آهن ربا می تواند برای آموزش مفاهیم اولیه مغناطیس مورد استفاده قرار گیرد. البته استفاده از ذرات فلزی ریز در فعالیت های آموزشی باید با رعایت اصول ایمنی و جلوگیری از تماس مستقیم کودکان انجام شود.

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. براده آهن و پودرهای آهنی فرآوری شده در برخی پوشش های خاص نیز کاربرد دارند. برای استفاده از این مواد در تولید رنگ، عواملی مانند اندازه ذرات، خلوص، مقاومت در برابر اکسیداسیون و سازگاری با ترکیبات رنگ بررسی می شود. انتخاب مواد اولیه مناسب می تواند بر خواص مغناطیسی، ظاهر و دوام پوشش نهایی تاثیر بگذارد. 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.

مزایای استفاده مجدد از خاک آهن

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. بازیافت براده آهن به عنوان یکی از انواع ضایعات آهن، علاوه بر کاهش مصرف مواد اولیه، می تواند هزینه مدیریت ضایعات کارگاه های صنعتی را کاهش دهد. همچنین جمع آوری و تفکیک اصولی این مواد از پراکندگی ذرات فلزی در محیط کار جلوگیری می کند. استفاده مجدد از براده های قابل بازیافت نیز به کاهش نیاز به استخراج منابع جدید و بهبود بهره وری مواد در صنایع فولادی کمک می کند.

خاک آهن چگونه تولید می شود؟

خاک آهن یا براده آهن یکی از ضایعات فلزی است که هنگام برشکاری، تراشکاری، سوراخکاری، فرزکاری و سوهان زدن قطعات آهنی و فولادی تولید می شود. در این فرایندها، ابزارهای صنعتی با اعمال نیروی مکانیکی، لایه های نازکی از سطح فلز جدا می کنند که به شکل ذرات ریز، پودر یا تراشه های فلزی باقی می مانند. اندازه و شکل براده ی آهن به نوع دستگاه، سرعت برش، جنس قطعه و روش ماشینکاری بستگی دارد. برای مثال، تراشکاری معمولا براده های پیوسته یا خرد شده ایجاد می کند، در حالی که سنگ زنی ذرات بسیار ریزتری تولید می کند. این ذرات با استفاده از تجهیزات جمع آوری ضایعات یا جداکننده های مغناطیسی بازیابی می شوند. خاصیت جذب براده آهن به آهن ربا نیز امکان جداسازی بسیاری از ذرات آهنی را از ضایعات غیرمغناطیسی فراهم می کند. پس از جمع آوری، خاک آهن بر اساس اندازه ذرات، ترکیب شیمیایی و میزان آلودگی دسته بندی می شود تا برای بازیافت و استفاده مجدد در صنایع مختلف آماده شود.

برای درک بهتر اینکه براده آهن چیست و چگونه تولید می شود، می توان به فعالیت کارگاه های تراشکاری و برشکاری اشاره کرد. در این کارگاه ها حجم قابل توجهی از مواد فلزی هنگام شکل دهی قطعات به صورت ضایعات باقی می ماند. این ضایعات بسته به جنس فلز، روش تولید و میزان آلودگی، ارزش بازیافتی متفاوتی دارند. براده آهن پس از جمع آوری ممکن است شستشو، خشک یا تفکیک شود تا برای انتقال به مراکز بازیافت آماده باشد.

عوامل مؤثر بر قیمت خاک آهن در بازار

قیمت خاک آهن در بازار به عواملی مانند میزان خلوص، نوع فلز، اندازه ذرات، حجم سفارش و شرایط عرضه و تقاضا بستگی دارد. یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده قیمت براده آهن، ترکیب شیمیایی آن است؛ زیرا براده های حاصل از تراشکاری فولاد، چدن و سایر آلیاژهای آهنی ارزش بازیافتی متفاوتی دارند. همچنین وجود ناخالصی هایی مانند روغن، رطوبت و زنگ زدگی می تواند کیفیت محصول را کاهش دهد و بر قیمت ضایعات خاک آهن تاثیر بگذارد. نوسانات قیمت آهن و نرخ ارز نیز از دیگر عوامل موثر بر ارزش این ضایعات هستند. برای افرادی که قصد خرید یا فروش این محصول را دارند، آگاهی از اینکه براده آهن چیست و چه ویژگی هایی بر قیمت آن تاثیر می گذارد، اهمیت دارد. هنگام بررسی عبارت براده آهن قیمت در بازار، باید به کیفیت، وزن خالص و هزینه حمل توجه کرد. معمولا خریدار خاک آهن پیش از معامله، مشخصات فنی و میزان ناخالصی محموله را بررسی می کند تا قیمت نهایی متناسب با ارزش واقعی محصول تعیین شود.

هنگام خرید براده آهن به چه نکاتی توجه کنیم؟

هنگام خرید براده آهن باید به عواملی مانند خلوص، اندازه ذرات، میزان رطوبت، نوع فلز و وجود ناخالصی توجه کرد. براده های حاصل از تراشکاری فولاد ممکن است از نظر ترکیب شیمیایی با براده های چدن یا آهن کم کربن متفاوت باشند؛ بنابراین انتخاب محصول باید متناسب با کاربرد مورد نظر انجام شود. اگر این ماده برای بازیافت صنعتی خریداری می شود، بررسی میزان روغن، گریس، زنگ زدگی و سایر آلودگی ها اهمیت زیادی دارد. همچنین قیمت ضایعات خاک آهن به عواملی مانند کیفیت، حجم سفارش، ترکیب شیمیایی و شرایط بازار بستگی دارد. افرادی که عبارت براده آهن از کجا بخریم را جستجو می کنند، بهتر است به تامین کنندگان معتبر ضایعات فلزی یا واحدهای صنعتی دارای امکان ارائه مشخصات محصول مراجعه کنند. در صورت خرید عمده، دریافت نمونه و انجام آنالیز شیمیایی نیز توصیه می شود. توجه داشته باشید که استفاده از براده آهن برای درخت میوه یا سایر گیاهان بدون بررسی آلودگی و قابلیت جذب آهن مناسب نیست و بهتر است برای رفع کمبود آهن گیاهان از کودهای استاندارد استفاده شود.

برای انتخاب محصول مناسب، ابتدا باید مشخص شود که براده آهن چیست و قرار است در چه صنعتی استفاده شود. بعضی از خریداران به براده های درشت و برخی دیگر به پودرهای ریز و یکنواخت نیاز دارند. علاوه بر این، نوع بسته بندی، شرایط نگهداری و امکان تفکیک ذرات آهنی از سایر ضایعات نیز اهمیت دارد. بررسی نمونه محصول پیش از ثبت سفارش عمده می تواند احتمال خرید مواد نامناسب را کاهش دهد و از تحمیل هزینه های اضافی جلوگیری کند.

خاک آهن یا براده آهن یکی از ضایعات ارزشمند صنایع فلزی است که در فرایندهایی مانند برشکاری، تراشکاری، سوراخکاری و سوهان زدن قطعات آهنی و فولادی تولید می شود. این ماده با وجود اینکه محصول جانبی فعالیت های صنعتی محسوب می شود، کاربردهای متنوعی در فولادسازی، تولید لنت ترمز، صنایع رنگ و آزمایشگاه ها دارد. بازیافت براده آهن علاوه بر کاهش هدررفت مواد اولیه، به صرفه جویی در هزینه های تولید و کاهش ضایعات صنعتی کمک می کند. همچنین کیفیت، میزان خلوص، اندازه ذرات و نوع آلیاژ از مهم ترین عوامل موثر بر قیمت آن در بازار هستند. بنابراین، هنگام خرید براده آهن باید به مشخصات فنی، میزان ناخالصی و کاربرد مورد نظر توجه کرد تا بتوان از این ماده به بهترین شکل استفاده کرد.

سوالات متداول