فلزی آهنی

خواص فیزیکی و شیمیایی فلز آهنی

فلز آهنی یکی از فلزات عمده در مقیاس جهانی است که در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود. این فلز دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی است که آن را از دیگر فلزات متمایز می‌سازد.

از خواص فیزیکی فلز آهنی می‌توان به مقاومت بالا، سختی و پلاستیسیته اشاره کرد. فلز آهنی به دلیل دارا بودن میل به اکسید شدن، می‌تواند با اکثر عناصر شیمیایی به راحتی واکنش داشته و تشکیل ترکیبات شیمیایی مختلفی را پذیرفته و پیشبینی کرد. این فلز دارای ظرفیت ذوب بالا و به دلیل وجود نیروهای جذب آب و گاز، به راحتی از آلاینده‌هایی مانند گاز دی‌اکسید کربن، سولفور ، نیتروژن، آمونیاک و جوش می‌کند.

پرکاربردترین کاربردهای فلز آهنی در صنعت ساختمانی، صنعت خودروسازی، صنایع غذایی، صنایع برق و الکترونیکی و صنایع نظامی است. در صنعت ساختمانی برای ساخت سازه‌های فلزی و پایه‌های تلویزیونی به کار می‌رود. در صنعت خودرو سازی جهت ساخت کارواش‌، آرم و لوگو‌های خودرو‌ها به کار می‌رود. در صنایع غذایی نوارهای نقاله و دستگاه‌های تولید کننده کیک و شیرینی به فلز آهنی نیاز دارند. در صنایع برق و الکترونیکی برای تولید سیم‌های برقی و تلویزیون‌های مسطح مورد استفاده قرار می‌گیرد و در صنایع نظامی برای ساخت تجهیزات نظامی و تسلیحات استفاده می‌شود.

با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی فوق، می‌توان گفت که فلز آهنی به علت سختی، پایداری، مقاومت در برابر زنگ زدگی و مقاومت در برابر ضربه به یکی از انتخاب‌های مناسب در صنایع مختلف است.

روند استخراج فلز آهنی

استخراج فلز آهنی یکی از مهمترین عملیات معدنی است که به منظور تولید تخصصی و مجموعه یافتن از این فلز بسیار گسترده استفاده می‌شود. در این روند، فلز آهن از معادن معدنی استخراج می‌شود و به ترتیب، ابتدا به صورت سنگ شکسته می‌شود و سپس با استفاده از فرآیند فیزیکی و شیمیایی مناسب به فلز آهنی تبدیل می‌شود.

برای شروع، معدن آهن باید شناسایی و به دست آورده شود. بعد از شناسایی، فرآیند استخراج آغاز می‌شود. مراحل تولید ابتدا با استخراج سنگ معدن شروع می‌شود. سپس، سنگ‌های معدنی با ابزارهای شکستن شکسته می‌شوند و در نهایت به صورتی دانه‌بندی شده می‌شوند. در این مرحله، بارگیری و انتقال به سیستم حمل و نقل برای حمل دانه‌های شکسته معدن آغاز می‌شود.

به عنوان مرحله بعدی، آهک و کلسیم برای شناسایی زیر با افزودن آن به سنگ‌های معدنی استفاده می‌شود. سپس سنگ‌های معدنی به داخل کوره ذوب رفته و به دمای بالایی نیاز دارد تا فلز آهنی جدا شود، به طوری که در این مرحله برخی از مواد دیگر در جریان دمای بالا باید فیلتر شوند، تا فلز آهنی در نهایت به دست آید. سپس به صورت مذاب به فرآیند ریخته‌گری یا کوره فرآیند شمعی داده می‌شود تا در نهایت به صورت نهایی به صنعت تجاری فروخته شود.

بدون شک، روند استخراج فلز آهنی بسیار پیچیده و مجموعه‌ای از مراحل مختلف است. این فرآیند از تکنیک‌های متعددی استفاده می‌کند که در نهایت به تولید تخصصی و به دست آوردن از این فلز مناسب برای استفاده در صنایع مختلف منجر می‌شود.

کاربرد های فلز آهنی در صنایع مختلف

فلز آهن به عنوان یکی از مهمترین و پرکاربردترین فلزهای صنعتی دارای کاربردهای بسیار گسترده در صنایع مختلف است. این فلز در قالب محصولات مختلفی مانند ورق های فلزی، لوله های فلزی، پروفیل های فلزی و وسایل بدنه خودرو تولید می‌شود.

صنایع ساختمانی از کاربردهای پراهمیت و متنوعی از فلز آهن بهره می‌گیرند. این فلز به علت ویژگی‌هایی مانند سختی، مقاومت به خوردگی، انعطاف‌پذیری و کاهش خمش در هنگام بارگذاری بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای فلز آهن در این صنعت، شامل ساخت و تولید فلزات سازه‌ای، اجزای سقف، درب ها، پنجره ها، لوله‌ها، اجزای صنایع تولیدی، منابع نور و قطعات صنعتی هستند.

صنایع ماشین‌آلاتی نیز بهره وری بسیار زیادی از فلز آهن دارند. این فلز به دلیل سختی، زیاد بودن مقاومت، قابلیت شکل دهی و پردازش آسان بسیار مناسب جهت ساخت قطعات دقیق و پیچیده‌ای است که در صنعت ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای فلز آهن در این صنعت، شامل تولید پرس‌های دقیق، دستگاه‌های برش، پردازش‌گرها، دستگاه‌های بالابر، دستگاه‌های ریخته گری و آسیاب‌ها هستند.

در صنایع خودروسازی، فلز آهن به عنوان یکی از مهمترین فلزهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فلز به دلیل مقاومت بالا، سختی و توانایی شکل دهی، برای ساخت و تولید اجزای بدنه خودروان بسیار مناسب است. برخی از کاربردهای فلز آهن در این صنعت، شامل تولید دوره جلو و عقب، قاب، بند محرک، جزئیات داخلی و بیرونی خودرو، ترمزهای خودرو و دیگر اجزای موتور خودرو هستند.

به طور کلی، استفاده از فلز آهن در صنایع مختلف باعث ایجاد امکانات بهتر و کارایی بالاتر در فرآیندهای صنعتی مختلف می‌شود. بنابراین، این فلز به عنوان یکی از مواد اولیه مهم و پرکاربرد در صنایع مختلف، به دلیل خواص و قابلیت‌های خود مورداستفاده قرار می‌گیرد.

فرآیند تولید فولاد به کمک فلز آهنی

تولید فولاد از فرآیندهای مهم در صنعت فلزات است که از پودر فلز آهن و کربن به دست می‌آید. فولاد ازدیاد سطح روی و عمر مفید، تحمل به قابلیت خم شدن و گسترش پذیری، مقاومت در برابر زنگ زدگی و دیگر عوامل صنعتی مهم مانند سرعت سخت شدن، گستره استفاده است.

فرآیند تولید فولاد از طریق فلز آهنی بسیار پیچیده است و شامل چندین مرحله متفاوت است. در ابتدا، مواد خام مانند سنگ آهن، کک و ذغال سنگ به داخل کوره فلزسازی قرار می‌گیرند. سپس، پس از داغ شدن مواد، ماده مذاب به دو دسته جداشده می‌شود: ترکیبات غیرفلزی و فلز آهنی آماده برای انتقال به کوره فراوری بعدی.

در مراحل بعدی، فلز آهنی برای خنک کردن به داخل کوره‌های قطعی منتقل شده و پس از حذف بقایای فلزی غیرمطلوب، به طور مداوم برای تولید برای فولاد به کار گرفته می‌شود. در ادامه، فولاد به شکل نهایی خود ساخته می‌شود و در قالب میلگرد، تیرآهن، و کلینکر فولاد، عرضه می‌شود.

از پاره‌های به دست آمده در فرآیند فولادسازی در صنایع کاربردهای مختلفی مانند ساخت قطعات خودرو، مواد ساختمانی، ابزارآلات صنعتی و دستگاه‌های پزشکی برای جهانیان در دسترس قرار می‌گیرد.

اهمیت تنوع فلز آهنی در صنعت

تنوع فلزی به مجموعه‌ای از فلزات مختلف در جهان اطلاق می‌شود که در ساخت لوازم و تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. فلزات آهنی به دلیل شیوع و فراوانی آن‌ها در طبیعت، بیشتر از این تنوع برخوردار هستند. تکامل فناوری به همراه تغییر سبک زندگی انسانی و برخورد با چالش‌هایی مثل کاهش منابع و افزایش تقاضا، نیازمند تولید فولاد با خواص متنوع شده است.

بخش عظیمی از تولید فولاد، در صنعت خودروسازی، ساخت سازه‌های فلزی، تجهیزات معدنی، تلفیقی و غیره به کار می‌رود. فولاد مقاوم از جمله مواد ترکیبی است که در ساخت سازمان‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ترکیبی از فلزاتی مانند آهن، کروم و زایکونیوم، فولاد مقاوم با کارایی بالاتر و استحکام بیشتر ساخته می‌شود. همچنین در زمینه آزمایش‌های نیروی کشش وارد شده در این صنعت، فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود که مجموعه‌ای از فلزات آهنی، نیکل و کروم هستند.

تنوع فلز آهنی سبب همگرایی تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان فولاد شده است؛ زیرا این تنوع، فرصت رقابت و پاسخ به نیازهای خاص مصرف‌کنندگان را به وجود می‌آورد. برای مثال، خودروهای متفاوتی با نیازهای متفاوت ساخته می‌شوند و به دلیل استفاده از آلیاژ فولادی مناسب، به فلز تجمیع مورد نیاز آن نیز تأمین می‌شود. از همین رو، تنوع در فلزات آهنی به‌عنوان یکی از نکات بارز آن، اهمیت بسیاری در صنایع مختلف دارد.

به‌طور کلی، تنوع فلز آهنی در صنایع مختلف، مانند خودروسازی، ساخت ماشین آلات و تجهیزات صنعتی، نیازمند تولید فولاد با استحکام مختلف، مقاومت در برابر زنگ زدگی و شکست با استانداردکی مختلف، است. این تنوع در ساخت فلزات آهنی، برای صنایع مختلف از اهمیت بسیاری برخوردار است و با توجه به رشد صنایع مختلف در سراسر دنیا، اهمیت آن همچنان بروزپذیر است.

تحلیل ترکیب شیمیایی فلز آهنی

فلز آهنی از مهم‌ترین عناصر در شیمی می‌باشد که متشکل از یک یا چند فلز آهن می‌باشد. ترکیب شیمیایی فلز آهنی اصطلاحی است که به ترکیباتی از فلزات آهن که به همراه دیگر فلزات تشکیل شده‌اند اطلاق می‌شود. برای تحلیل ترکیب شیمیایی فلز آهنی، ابتدا باید از تمامی عناصر موجود در ترکیب، جدا شوند. سپس باید مقدار هر یک از عناصر شیمیایی داخل ترکیب شناخته شود. برای این کار معمولا از تجزیه‌های شیمیایی مانند طیف‌سنجی اتمی استفاده می‌شود.

بعد از شناسایی عناصر موجود در ترکیب، باید ترکیب دقیق عناصر را تعیین کرد. این کار می‌تواند با استفاده از تکنیک‌های تجزیه شیمیایی مانند کروماتوگرافی یا اسپکترومتری جرمی انجام شود. در این مرحله، نیاز است تا شرایط مناسبی برای تعیین ترکیب دقیق فلز آهنی مورد بررسی فراهم شود.

بعد از تعیین عناصر و ترکیب دقیق آن‌ها، باید ترکیب شیمیایی فلز آهنی مورد بررسی تحلیل شود. برای این کار، باید مقدار تمامی عناصر موجود در ترکیب شناخته شده‌اند، و متوسط وزن هر یک از آن ها به دست آید، این اطلاعات به ترتیب ضریب چگالی (درصد) هر یک از عناصر، و با محاسبه مجموع آن‌ها به دست می‌آید.

با همه این اطلاعات، می‌توان ترکیب شیمیایی فلز آهنی مورد نظر را با دقت تحلیل کرد و در مقایسه با استانداردهای موجود، خصوصیات و مقادیر دقیق آن‌ها را تعیین کرد. به این ترتیب، درصد وزنی هر کدام از عناصر، پیش پا افتاده و با دقت بالا، به دست می‌آید.