أكسيد الحديد الأحمر الطبيعي - التطبيقات والاستخدامات

يحتوي أكسيد الحديد الأحمر على ثروة من الاستخدامات ، من الصباغ إلى ضمان التنقيب الأمثل عن النفط ، وهو متوفر بأعلى درجة نقاء ، مطحونة بأي مواصفات ، من African Pegmatite.

الهيميت، الأكثر شيوعا المعروفة باسم الصدأ، هو مركب كيميائي من الحديد والأكسجين. في المجال الصناعي ومن المعروف باسم أكسيد الحديد الأحمر وهي واحدة من أهم المعادن. هذا المركب من الحديد والأكسجين هو واحد فقط من ستة عشر المتغيرات المعروفة أوكسي هيدروكسيد. كمسحوق حبيبات يجعل ملون ة ممتازة فعالة من حيث التكلفة. أكسيد الحديد الأحمر هو واحد من أقدم الأصباغ التي تستخدمها كل حضارة رئيسية.

تحدث بشكل طبيعي كرواسب في شكل بلوري، يمكن العثور على الاختلافات من الهيمميت في جميع أنحاء العالم. حتى بعيدا على المريخ، أكسيد الحديد الأحمر متاح بشكل طبيعي. على الأرض، فإنه يتعايش مع العديد من المعادن الأخرى بما في ذلك الطباشير والطين والكوارتز. متوفر بسهولة في عدة أشكال ، يتم استخدام شكلين فقط على وجه التحديد كملون ويمكن استخدامهما في إنتاج المنتجات الصناعية والتجارية والمنزلية بما في ذلك:

الملونات والأصباغ والأصباغ

تتمتع شركة African Pegmatite ببصمة عالمية كبيرة مع إنتاج أكثر من 170 مليون طوبة ملونة كل عام. وتشمل الصفات كملون ة الدوام والاعتمادية مع التعتيم واسعة النطاق وقوة التلوين. بالإضافة إلى ذلك ، الهيمميت غير مبال بالقلويات ، ولا يتفاعل مع المذيبات ، ولكنه قابل للذوبان جزئيًا في الأحماض.

تلوين الطين والسيراميك

ستلاحظ ألوان الطين الكلاسيكية في معظم الطين بعد إطلاق النار ، والتي تمت إضافة 4 إلى 10٪ من أكسيد
الحديد الأحمر
بالوزن. إلى جانب الأصباغ الأخرى ، يمكن أن يؤدي استخدام أكسيد الحديد الأحمر كصبغة أساسية إلى ثروة من الألوان والأشكال الأخرى.

عند استخدامه بوزن 65٪ ، فإن أكسيد الحديد جنبا إلى جنب مع الكاولين والرمل سيوفر صبغة مقروءة بوضوح في الخزف. يمكن إنتاج السيراميك الأسود العميق عندما يتم استبدال 10٪ من الهيماتيت بمسحوق خام المغنسيت. يمكن ملاحظة اللون الوردي المرجاني عند استبدال نفس الكمية من الهيماتيت / أكسيد الحديد الأحمر بسيليكات الزركونيوم. سيؤدي تعديل اللون الأحمر والبني المميز الناتج عن أكسيد الحديد الأحمر عن طريق إضافة معادن أخرى إلى باقة واسعة من الاحتمالات من حيث اللون.

الزجاج

يوفر التلوين الأحمر حماية من الأشعة فوق البنفسجية ، ويوفر احتواء غير الليحات وهو أمر مهم لمنتجات مثل البيرة والنبيذ والمستحضرات الصيدلانية والزيوت ، وزجاج الألواح للاستخدام السكني والتجاري والسيارات والمعمارية.

بشكل عام ، كلما كان لون الزجاجة أغمق ، كانت المقاومة أفضل للأشعة فوق البنفسجية ، وبالتالي كانت فرصة الحفاظ على محتويات زجاج الحاوية أفضل.

يزجج

الامتداد المنطقي من أصباغ السيراميك إلى التزجيج أمر طبيعي مع الهيماتيت / أكسيد الحديد الأحمر. عند دمجها مع السيليكا ، فإن 10٪ من وزن أكسيد الحديد الأحمر أكثر من كافية لإنتاج طلاء أحمر لامع بعد إطلاق ما يزيد عن 1000 درجة مئوية - مع صبغة الصقيل المصنوعة من مزيج الهيماتيت والسيليكا التي تمتلك مستويات معززة من الاستقرار على الهيماتيت النقي أو السيليكا. هذه المتطلبات المنخفضة لدرجة الحرارة مناسبة تماما لصناعة السيراميك الحديثة ، والتي تعتمد على التحولات السريعة والاستخدام الأقصى للمعدات. من ناحية أخرى ، يمكن إطلاق طلاء الهيماتيت لإنتاج ألوان زرقاء في البيئات المختزلة ، مع إضافة أكاسيد البوتاسيوم المسؤولة عن تعديل اللون الأزرق نحو الأخضر.

يتم تقليل الجنون بإضافة أكسيد الحديد الأحمر / الهيماتيت في التزجيج قبل إطلاق كميات تزيد عن 2 وزن. هذه الكميات قد لا تحمل التلوين. الجنون هو المكان الذي تتشكل فيه شقوق شعرية صغيرة في التزجيج بسبب التمدد الحراري للتزجيج بمرور الوقت ، حتى بعد إطلاق النار.

الأسمنت والخرسانة والأرضيات والكتل

إن استخدام جزء واحد فقط من الهيماتيت وثلاثة أجزاء من الأسمنت الرمادي سيخلق لونا أحمر عميقا من الأسمنت ، وتستخدم العديد من الاختلافات في الممرات الحديثة والحدائق والمناطق الترفيهية الخاصة والعامة. بالنسبة للتطبيقات الخرسانية ، يتم استخدام 5 إلى 10٪ من وزن أكسيد الحديد الأحمر. يستخدم أكسيد الحديد الأحمر أيضا مع مجموعة متنوعة من الأرضيات والكتل الملونة للرصف الإبداعي للممرات والممرات والباحات وحفر النار وأعمال البناء.

صناعة الأسفلت

الأسفلت المعاصر عبارة عن خليط من الركام والأسمنت ، باستخدام البيتومين كمادة رابطة. تتمثل إحدى مشكلات الأسفلت في ميله إلى امتصاص الحرارة وإنشاء "جزر حرارية حضرية" في المناطق المبنية ، مما يؤدي إلى زيادات في درجات الحرارة المحلية بشكل عام. تتمثل إحدى طرق التخفيف من ذلك في زيادة الانعكاسية وبالتالي تقليل امتصاص الحرارة. يمكن إضافة أكسيد الحديد الأحمر إلى خليط الأسفلت بنسبة 5٪ من أجل تحقيق انخفاض في درجة حرارة الكالسيوم. 3 درجة مئوية بالنسبة للأسفلت غير المصبوغ (1). تشمل المزايا الإضافية قوة ميكانيكية أقوى وزيادة في الانعكاسية بنسبة 18.8٪ مقارنة بعنصر التحكم.

الارضيات

الأنسب في الداخل للمنازل والاستخدام الصناعي، والأرضيات أكسيد الأحمر هو فعالة جدا من حيث التكلفة، ودائم، وجذابة لتألق ها الفاخرة التي الأعمار بشكل جيد.

بلاط التسقيف

من أجل المتانة ، يعد بلاط التسقيف الصباغ بأكسيد الحديد الأحمر خيارا رائعا. إنها متينة للطقس ويمكن أن يستمر هذا النوع من الأسقف لأكثر من 15 إلى 30 عاما ، ولا يحتاج إلى إغلاقه أو إعادة إغلاقه. اعتمادا على المواد الأساسية، مثل الخرسانة أو الطين، يمكن أن تستمر بعض أسطح أكسيد الحديد الأحمر 50 إلى 100 سنة.

البلاستيك والمطاط

الهيماتيت هو مادة مضافة معروفة في مجموعة من المواد البلاستيكية ، حيث يعمل كمادة رابطة ويوفر مزايا المتانة لتطبيقات مثل:

PVC، البولي أوليفينات، PS، ABS، البوليمرات الهندسية،
عناصر السيليكون
العناصر المطاطية في مجموعة واسعة ، مثل الحشيات والسدادات وكرات الملعب.

تلميع وتلميع

على الرغم من أنه ليس استخداما رئيسيا ، إلا أن أكسيد الحديد الأحمر يستخدم كمادة كاشطة خفيفة ، ويستخدم بشكل خاص لتطبيقات التنظيف والتشطيب عالية القيمة ، مثل:

مسحوق – عادة ما تكون مختلطة مع المطريات وتستخدم لتلميع الفضة الجميلة.
الشمع والشحوم – تستخدم لتلميع المعادن والتحف والنسخ.
مجوهرات روج – مادة كاشطة خفيفة تستخدم بقطعة قماش ناعمة للتلميع النهائي على المعادن الدقيقة في المجوهرات والعدسات.

المستحلبات والأغطية

ربما كامتداد طبيعي لكونه صبغة واسعة النطاق للسيراميك ، يستخدم أكسيد الحديد الأحمر في الدهانات والأغطية لتوفير كل من التلوين والفوائد الأخرى:

الدهانات – الاكريليك, تيمبورا, جدارية, الألوان المائية, النفط القائم, وإصدارات مقاومة الصدأ.
برايمر للمعادن والخشب - يخلق طبقة صلبة لمنع الصدأ والنزيف.
الزجاج – للسيراميك لتوفير جميع ظلال وصبغات من اللون الوردي إلى المارون.
البقع – تستخدم لتطبيقات الخشب والجص.
طلاء الأظافر

أحد الأمثلة على مكان استخدام أكسيد الحديد الأحمر كطلاء هو في الفولاذ. في الظروف القياسية ، سوف الصلب الطقس والصدأ. لذلك هناك حاجة إلى طلاء لحمايته ، وقد لا يكون الطلاء هو الحل الأفضل لأنه يتدهور أيضا في الظروف الجوية. تم تطوير طلاء يعتمد على زيت الخروع والبولي إيثيلين جلايكول وأكسيد الحديد الأحمر (2). تم العثور على طلاء البولي يوريثين المتولد في الموقع الذي يحتوي على أكسيد لأداء ممتاز في ظروف المختبر ، مع تعزيز الالتصاق بالفولاذ أدناه مقارنة بالطلاءات القائمة على البولي يوريثين دون تضمين أكسيد الحديد.

تطبيقات الحفر

أحد التطبيقات الرئيسية للهيماتيت هو في مجال الحفر ، وخاصة بالنسبة للنفط والغاز. يفسح حجر الهيماتيت نفسه ليتم تضمينه في طين الحفر حيث تعني خصائصه تقليل الترطيب ويمكن ملاحظة خصائص التدفق المحسنة. يميل الحفر إلى المضي قدما عن طريق إضافة الطين ، على النحو التالي ، ويعمل الهيماتيت في العديد من السيناريوهات كمادة ترجيح - أي مادة تزيد من كثافة الطين.

الهيماتيت في الطين القائم على النفط (OBM)

تحتوي OBMs على مراحل مستمرة قائمة على الزيت وهي معرضة بشكل خاص للترطيب ، حيث يلتصق الماء بالمواد الصلبة في الوحل ، مما قد يتسبب بعد ذلك في وصول المياه الزائدة إلى منطقة الحفر ، وهذا يمكن أن يؤدي إلى تكتل المواد الصلبة. ستؤدي المواد الصلبة الزائدة إلى عدم الكفاءة في عملية الحفر ، واستخراج أسوأ للموارد وتدهور محتمل في لقمة الحفر والأدوات المرتبطة بها. الهيماتيت مادة منخفضة التبلل ، وبالتالي فإن استخدام هذا على مواد الترجيح الأخرى سيقلل من احتمالية حدوث التبول (3).

الهيماتيت في الطين القائم على الماء (WBM)

في سيناريوهات WBM ، يمكن استخدام الهيماتيت بكميات تصل إلى 20٪ بالوزن في الطين الذي له طور مائي مستمر ، مع انخفاض ملحوظ في الترسيب بالنسبة للبوريت شائع الاستخدام بسبب ارتفاع محتوى أكسيد الحديد (4) ، يقلل نموذج الترسيب المنخفض هذا من تآكل الأدوات وبالتالي متطلبات أقل للتزييت.

الهيماتيت والريومولوجيا

الريولوجيا هي تدفق المادة ، والأهمية في مساحة الحفر ، التدفق البلاستيكي للمواد الصلبة. تدفق البلاستيك هو حركة تتناسب مع القوة المطبقة ، وفي التنقيب عن البترول ، تغيير الشكل أو الطور الناتج عن هذه القوة. المواد الصلبة لها تأثيرات عميقة على الأداء الريولوجي للطين ، وبالتالي فإن إضافة أكسيد الحديد الأحمر سيكون له تأثير. يمكن تحقيق حجم الجسيمات المتسق بسهولة باستخدام أكسيد الحديد الأحمر وهو مهم للغاية من حيث الريولوجيا. عبر العديد من الدراسات ، ثبت أن الهيماتيت له قيم كثافة أعلى ، وقدرة تبلور أفضل ولزوجة بلاستيكية أعلى من الباريت شائع الاستخدام (5) ، مع أداء ممتاز في أعماق مملة عميقة ، وبالتالي توفير ثقوب تجويف أكثر استقرارا وحفر أكثر استقرارا.

الإطار الذي يتم رسمه بطلاء أكسيد الحديد الأحمر

تدفق للسيراميك والزجاج

في مساحة التزجيج الخزفي ، التدفق عبارة عن مادة تضمن درجة حرارة منخفضة مطلوبة لصنع طلاء السيراميك أو مادة السيراميك السائبة ، قبل إطلاق النار ، وبالتالي تقليل متطلبات الطاقة الإجمالية. تحت تقليل الغلاف الجوي ، يتصرف أكسيد الحديد الأحمر كتدفق ، مما يوفر أيضا ميزة ذوبان أكثر سوائل. في ظل الظروف غير المختزلة (أي المؤكسدة) ، يتصرف أكسيد الحديد الأحمر كمضاد للارتجاع في ذوبان التزجيج وبالتالي يوفر ذوبانا أكثر صلابة.

استخدامات أخرى

كمادة مضافة آمنة للأغذية

"Red 101" عبارة عن مادة مضافة معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية للأغذية والمنتجات الأخرى التي لن تسبب ضررا عند استخدامها بكميات منخفضة ، وتستخدم في تطبيقات متنوعة مثل:

مركبات الأسنان،
مستحضرات التجميل والجمال والعناية الشخصية ، حيث تم استخدام أكسيد الحديد الأحمر منذ تسعينيات القرن العشرين. مطلوب بشدة لمستحضرات التجميل لكونها غير سامة ومقاومة للرطوبة وغير معروفة بأنها تسبب الحساسية (حتى في ذوي البشرة الحساسة). إضافة أكاسيد التيتانيوم، يتم إنشاء العديد من ظلال أخف من الأحمر إلى الوردي. تستخدم في العديد من المنتجات بما في ذلك لمعان الشفاه، أحمر الشفاه، أحمر الخدود، ظلال العيون، والصابون، والمستحضرات، والكريمات، والمساحيق، والصابون، وأقنعة الوجه والجسم، وأملاح التنظيف. كمادة مضافة في مستحضرات التجميل ، ثبت أن أكسيد الحديد الأحمر - إلى جانب أكاسيد الزنك والتيتانيوم - فعال في منع انتقال الضوء المرئي عالي الطاقة (6). قد يكون هذا الضوء ضارا للبشرة بعد التعرض لفترات طويلة. يضاف أكسيد الحديد الأحمر بأقل من 10٪ بالوزن.
أحبار الوشم. على الرغم من أنه ليس صبغة أولية ، إلا أن استخدام أكسيد الحديد يعتبر مقبولا ، لكنه قد لا يوفر اللون الأطول أمدا.
تم استخدام أكسيد الحديد الأحمر كصبغة "لؤلؤية" للمواد الغذائية (7) ، مع هياكلها النانوية الفريدة التي تعزى إلى سلوك تشتت الضوء هذا. تحمل أكاسيد الحديد ملصق الطعام الأوروبي E172.

الحشو

تستخدم في مواد نمط لصق لتنعيم العيوب والخدوش العميقة على السيارات والخشب ، أو المواد المعدنية القائمة. مرة واحدة المجففة ومرفّنة، يمكن أن تكون مهيأة ورسمت إلى الكمال.

الطبيه الحيويه

يمكن استخدام شكل الجسيمات النانوية في تطبيقات فريدة للأغراض الطبية باستخدام خصائصه المغناطيسية مثل التصوير بالصدى ، ووضع علامات على الأنسجة المسببة للسرطان ، وتسليم الأدوية التي يتم التحكم فيها بشكل جذاب ، والعلاج الحراري.

إلكترونيات

تستخدم في شكل الجسيمات النانوية ، لمعالجة وتخزين البيانات في شكل شريط. في مجال الخلايا الكهروكيميائية ، منذ فترة طويلة تستخدم أشكال مختلفة من الحديد في الأقطاب الكهربائية. أحد التطبيقات الحديثة هو ذلك الذي يستخدم أكسيد الحديد الأحمر الموجود داخل قطب كهربائي من ألياف الكربون. عند استخدامه على هذا النحو ، الذي يتم إنتاجه من خلال عملية تكليس بسيطة ، أنتج قطب أكسيد الحديد الأحمر / ألياف الكربون نتائج واعدة عند نشره في خلية بطارية ليثيوم أيون كأنود (8) ، حيث يعرض سعة محددة تبلغ 1138 مللي أمبير جم ^{− 1} ، مع قدرات ركوب الدراجات الممتازة.

حواجز الإشعاع

على الرغم من عدم استخدامه كطريقة احتواء أولية بسبب تفاعل السيليكا القلوية ، حيث أن الهيماتيت ليس محصنا ضد هذا التفاعل ، يتم استخدام الهيماتيت كجزء من حواجز الإشعاع الخرسانية والسيراميك المستخدمة حول محطات الطاقة النووية والبيئات الإشعاعية الأخرى. الهيماتيت مقاوم للنيوترونات وأشعة جاما على مدى فترات طويلة من الزمن ، في درجات حرارة مرتفعة ، خاصة عندما يكون جزءا من بلاطة خرسانية. يستخدم الهيماتيت عادة بتركيزات من 10 إلى 50٪. بسبب الكثافة العالية للهيماتيت ، يجب استخدام كمية أقل منه ، مما يعني أن الخرسانة / السيراميك أرق مطلوب بشكل عام.

طلاءات عالية المقاومة للحرارة

تستخدم للمراجل والمداخن والأفران لدرجات حرارة تصل إلى 90 درجة مئوية. يمكن استخدامها على الأسطح الداخلية أو الخارجية.

خصائص مضادة للحكة

كمحفز

الحديد هو أحد أكثر المعادن انتشارا المستخدمة في العوامل الحفازة اليوم ، على سبيل المثال محفز الحديد الضروري لعملية هابر بوش لصنع الأمونيا. التحدي الأكثر حداثة هو تقسيم المياه لتوفير الأكسجين والهيدروجين - وهي عملية كثيفة الطاقة. بمجرد تلدين أكسيد الحديد الأحمر عند 600 درجة مئوية ، فقد ثبت أن له بعض الإمكانات كمحفز لتقسيم الماء بالتحفيز الكهربائي (9). في صناعة الصواريخ ، يستخدم أكسيد الحديد الأحمر كمعدل دافع ، حيث يعدل معدل حرق الوقود (10). يلاحظ الباحثون أن أكسيد الحديد نادرا ما يستخدم فوق تركيزات 5 ٪ ، وأن الحقائق غير الكافية معروفة عن طريقة عملها بالضبط. بشكل عام ، فيما يتعلق بالتطبيقات التحفيزية التي تتكون من اثنين فقط ، غالبا ما يشار إلى كيمياء السطح المعقدة على أنها السبب في أن أكسيد الحديد عامل حفاز جيد وفعال على نطاق واسع. بطبيعة الحال ، تم تطوير العديد من المحفزات الأكثر تعقيدا القائمة على أكسيد الحديد وهي الآن من بين بعض الأنواع الأكثر إثارة.

اعتبارات السلامة

كما ذكر أعلاه ، الهيماتيت غير سامة. الخطر الوحيد المحتمل هو تهيج الرئة الذي يأتي من استنشاق كميات زائدة من الغبار الناعم. يتم التخفيف عن طريق الخلط الدقيق لمسحوق أكسيد الحديد عند استخدامه واستخدام معدات الحماية الشخصية المناسبة.

موجز

الهيماتيت هو خام طبيعي للحديد ، وغالبا ما يباع كأكسيد الحديد الأحمر
يستخدم أكسيد الحديد الأحمر في المقام الأول كمصدر للحديد ، وله العديد من الاستخدامات الأخرى
يستخدم أكسيد الحديد الأحمر كصبغة / صبغة / تلوين للعديد من المواد بما في ذلك السيراميك والنظارات والزجاج وحتى الطعام
مقاومتها للحرارة والخصائص المضادة للpruritic يعني أنه غالبا ما يستخدم لأغلفة والأغطية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام أكسيد الحديد الأحمر كتدفق في إنتاج السيراميك والتزجيج

أفريكان بيجماتيت هي شركة رائدة في مجال التعدين والطاحونة والمعالج لأكسيد الحديد الأحمر عالي الجودة لمجموعة كبيرة من التطبيقات. متوفر بأي كمية ومعالجتها وفقا للمواصفات الصارمة للعميل ، أفريكان بيجماتيت هو الشريك الصناعي لتوريد أكسيد الحديد الأحمر ومجموعة واسعة من المعادن الأخرى للمشاريع الأكثر تطلبا.

مراجع

1 P. R. B Torres et al. ، دراسات حالة في مواد البناء ، 2023 18 ، 1709

2 س. م. م. مرسي وآخرون، منظمة العملية الطلاءات, 2019, 136, 105236
3 J. T. Cline et al. ، تفضيلات قابلية البلل للمعادن المستخدمة في سوائل الحفر القائمة على النفط ، في: ندوة SPE الدولية حول كيمياء حقول النفط ، هيوستن ، 1989

4 ب. رانجان و أ. دوتا ، الباحث. ج. ديف. القرار., 2017,7, 16806

5 P. O. Ogbeide و S. A. Igbinere ، FUTOJNLS ، 2016 ، 2 ، 68

6 A2 P. Boland et al., ج. كوزميت. ديرماتول., 2020, 20, 532

7 B. Hetzer et al. ، المضافات الغذائية والملوثات ، الجزء أ ، 2022 ، 39 ، 1933

8 ه.-س. كيم وآخرون, ج. إند. المهندس. الكيمياء., 2021, 104, 22,

9 J. Mayandi et al. ، الخصائص التحفيزية والمغناطيسية لأكسيد الحديد الأصفر والأحمر لتقسيم المياه ، في: المؤتمر الدولي حول المواد المتقدمة للطاقة النظيفة والتطبيقات الصحية ، جافنا ، سريلانكا ، 2019

10 F. Maggi et al., Acta Astronautica, 2019, 158, 416