خواص فلز آهن
فلز آهن یکی از مهمترین فلزات در صنایع است و در بسیاری از محصولات از جمله خودرو، ساختمان‌سازی، تجهیزات فضایی، اسلحه و... به کار می‌رود. خواص فلز آهن شامل مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی، سختی و محکمی که باعث می‌شود بتواند به‌راحتی شکست نشود و همچنین دارای خصوصیات مغناطیسی که بسیاری از صنایع از این خصوصیت آن استفاده می‌کنند.
از دیگر خواص فلز آهن می‌توان به نقطه ذوب بالا، خواص الکتریکی و ترمیکی مطلوب و انعطاف‌پذیری برخورداری اشاره کرد. به دلیل هزینه پایین تولید و کمیاب نبودن در بازار، فلز آهن در بسیاری از اجناس به‌عنوان اصلی ترین عنصر به‌کار می‌رود.
اما گاهی اوقات با زنگ زدگی و خوردگی فلز آهن مواجه می‌شویم که می‌توان از روش‌های افزایش مقاومت در برابر این موارد استفاده کرد. روش‌های مختلفی مانند روش آنودیزه که با استفاده از جرقه‌ای شارژ الکتریکی، فلز آهن را با پوششی از نیترید تجهیز می‌کنند.
به‌طور کلی با اینکه فلز آهن خواص بسیاری دارد، اما با شکستگی و نقص‌هایی نیز مواجه می‌شود که با استفاده از روش‌های جلوگیری مانند ریخته‌گری تحت فشار، می‌توان از آنها پیشگیری کرد. به همین دلیل است که فلز آهن همچنان به عنوان یکی از پرکاربردترین فلزات در صنعت و ساختمان‌سازی قرار دارد.
استخراج و تولید فلز آهن
فلز آهن یکی از مهمترین وسایلی هست که در تمامی صنایع استفاده می‌شود. این فلز دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فردی است که به دلیل قابلیت شکل‌دهی و جداسازی بالای آن، به راحتی قابل استخراج از ماده مادر دریافت می‌شود. برای حصول فلز آهن از سنگ آهن، از روش‌های زیادی مانند کارخانجات آهن، فرایند نفوذ الکتروایر و فرایند هیدرولیک استفاده می‌شود.
یکی از روش های مورد استفاده برای استخراج فلز آهن، روش کارخانه آهن است. در این روش ابتدا سنگ آهن از شاخصی استخراج می‌شود و به مراحل تجهیزات مربوط به کارخانه منتقل می‌شود. سپس با فراوری ماده، فلز آهن جدا شده و برای استفاده در صنایع مختلف به شکل قطعات یا بطری در می‌آید.
روش بعدی برای آماده سازی فلز آهن، فرایند نفوذ الکترویر است. در این فرایند برای جداسازی فلز آهن از ماده مادر، از برق استفاده می‌شود. این فرایند شامل گذراندن جریان الکتریکی از روی ماده مادر است باعث می‌شود که فلز آهن در داخل ماده به صورت جداگانه و در حالت مایع قرار بگیرد و به راحتی در مجرای خروجی قطره قطره جدا شده و استخراج شود.
نوع دیگری از روش‌های استخراج فلز آهن، فرایند هیدرولیک است. در این روش برای جداسازی فلز آهن از سنگ آهن، از آب استفاده می‌شود. در این روش از ترکیبات شیمیایی مختلف برای جداسازی فلز آهن استفاده می‌شود که باعث استخراج کامل فلز آهن از ماده مادر می‌شود.
به طور کلی استخراج فلز آهن از ماده مادر، جزو فرایندهای پیچیده و حرفه‌ای به شمار می‌رود. در هر بخش، تجهیزات و مواد مخصوصی استفاده می‌شود که با توجه به شرایط محیطی و ظرفیت کاری، به بهبود روش اجرایی بخش های پیچیده تر کمک می‌کند.
استفاده های فلز آهن در صنعت
استفاده های فلز آهن در صنعت، بسیار گسترده و متنوع هستند. فلز آهن به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی مناسب، از جمله مقاومت بالا در برابر خوردگی و سایش، قوی بودن و قابلیت شکل دهی مناسب، برای تولید انواع محصولات صنعتی استفاده می شود.
یکی از انواع محصولات صنعتی که از فلز آهن ساخته می شوند، لوله های فولادی هستند. این لوله ها برای انتقال مایعات، گازها و حتی خوراکی های غذایی بکار می روند. فلز آهن همچنین در ساخت قطعات و تجهیزات خودرو، ساختمان سازی، صنعت نفت و گاز، صنعت الکترونیک و در بسیاری از محصولات صنعتی دیگر نیز به کار می رود.
در صنعت پتروشیمی نیز فلز آهن به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و سایش، مورد استفاده قرار می گیرد. در ساخت لوله های گاز، تجهیزات نفتی و دیگر محصولات پتروشیمی نیز از فلز آهن استفاده می شود.
بنابراین، استفاده های فلز آهن در صنعت بسیار پویا و گسترده هستند و این فلز به دلیل مزایای بی نظیری که دارد، برای تولید انواع محصولات صنعتی بسیار مفید است. با توجه به قیمت مناسب و قابلیت تولید بالای فلز آهن، انتظار می رود در سال های آینده نیز استفاده های بیشتری از این فلز در صنایع مختلف صورت گیرد.
تاریخچه فلز آهن
فلز آهن یکی از مهمترین فلزات در جهان است که در بیشتر صنایع و ساختمان‌ها به کار می‌رود. تاریخچه فلز آهن آغاز خود را از دوران باستان داشته است. این فلز باستانی، در اولین موارد با همراهی بخشی از کربن، به صورت آهن‌زنی تهیه می‌شد. در آن زمان، علاوه بر اینکه از آهن برای ساخت ابزارها و تجهیزات یا حتی سلاح استفاده می‌شد، به عنوان نقشه‌برداری و تراشیدن مالیه‌های درختی نیز به کار می‌رفت.
در قرن ۷ میلادی، تکنیک فعال حرارتی برای استخراج و استحصال فلز آهن را به کار برده اند. تامپلاری، دانشمندی دوران قرون وسطی، روشی جدید برای حصول آهن تولید کرد. در ادامه قرون وسطی، در زمان شاهزاده بیکتاش و به کارگیری فرآوری ذوب روی، استخراج و پالایش آهن امروزی شکل گرفت. این نوع آهن، اکثرا توسط زغال سنگ و چوب ذوب می‌شد.
در جنگل‌های آمازون، در دوران جنگ دوم، روش استخراج آهن به صورت واکنش شیمیایی توسط نیروهای آمریکایی توسعه یافت که سرانجام بر روی مرز بین برزیل و آرژانتین جایگاه دارد. اکنون، فلز آهن به شکلی قابلیت استخراج و پالایش بهبود یافته است که باعث شده‌است استفاده از آن در انواع صنایع از قبیل خودرو، ساختمان‌سازی و صنایع غذایی رو به گسترش باشد. علاوه بر این، فلز آهن به عنوان یکی از عناصر پایه در تولید پروفیل‌های فولادی قابل توجهی و همچنین در ساخت انواع وسایل پایداری و حمل و نقل نیز به کار می‌رود.
تاثیر فلز آهن بر محیط زیست
حضور فلزات آهن در محیط زیست به دلیل استفاده‌ی زیاد از آن در صنعت، ساختمان‌سازی و تولید کالاهای مختلف افزایش یافته است. اما این فلز به شدت می‌تواند در محیط زیست آلاینده باشد. برای مثال، از جمله عوامل آلاینده آهن می‌توان به آب و هوا اشاره کرد. آب‌های زیادی در مناطق صنعتی به دلیل رهایی آهن به محیط زمینی آلوده می‌شوند. همچنین، ذرات پودری فلز آهن از بستر شیمیایی فلزات رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و سواحل جدا شده و باعث پوسیدگی و تخریب زیستگاه‌های حیاتی حیوانات و گیاهان می‌شود.
اما فلز آهن به دلیل وجود آن در سنگ‌ها و خاک، می‌تواند به عنوان منبعی از عناصر غذایی برای گیاهان مفید باشد؛ بطوریکه در این حالت برای محیط زیست مشکل ساز نخواهد بود. دیگر کاربردهای فلز آهن می‌تواند در تجهیزات پزشکی و داروسازی و همچنین در صنایع خودرو سازی، ساختمانی و تولید مواد غذایی باشد که موجب استفاده‌ی مناسب و نگهداری این فلز از پیامدهای آلودگی کمک می‌کند.
به همین خاطر، برای کنترل آلاینده‌های مرتبط با فلز آهن می‌توان استفاده از فناوری‌های مختلف نظیر رمزگذارهای آماری، فیلتراسیون آب، جذب آلاینده‌های فلزی، جمع آوری، دفن یا بازیافت، سوختوری و پیش پردازش را از مجموعه راهکارهای مؤثر در خود قرار داد. همچنین، با توجه به اینکه بحران آلودگی به فلزات روز به روز بیشتر می‌شود، تمرکز بر روی تولید و استفاده از فن آوری‌های کم مصرف و حفظ محیط زیست که نسبت به این فلزها حساس هستند، بسیار حائز اهمیت است.
دستگاه های اندازه گیری فلز آهن
دستگاه های اندازه گیری فلز آهن، دستگاه های پیشرفته و حرفه ایی می باشند که به منظور تشخیص و اندازه گیری سطح فلز آهن در محصولات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. این دستگاه ها برای شناسایی حضور فلز آهن در مواد مانند فولاد، آهن، آلومینیوم و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.
اکثر دستگاه های اندازه گیری فلز آهن از تکنولوژی حثیثه پا استفاده می کنند. این تکنولوژی، مبتنی بر اصول فیزیکی و مغناطیسی بوده و با بکارگیری میدان های المغناطیسی، وابستگی این عناصر به میدان مغناطیسی را تشخیص می دهد. با نصب یک دستگاه اندازه گیری فلز آهن در فرآیند تولید، کیفیت محصولات افزایش پیدا می کند و برای رعایت استانداردهای کیفیتی در فرایند تولید به کار می روند.
در حال حاضر دستگاه های اندازه گیری فلز آهن در صنایع مختلف استفاده می شوند که از جمله آن ها می توان به صنایع ماشین سازی، خودرو سازی، نفت و گاز، نورد، حوزه نوسازی و غیره اشاره کرد. استفاده از دستگاه های اندازه گیری فلز آهن به عنوان یکی از تکنولوژی های پیشرفته روز افزون به منظور افزایش بهره وری و کاهش میزان هدررفتها و اختلالات در فرآیند تولید از اهمیت ویژه ای برخوردار است.