{"id":23846,"date":"2019-11-26T07:14:22","date_gmt":"2019-11-26T07:14:22","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/applications-et-utilisations-de-la-magnetite\/"},"modified":"2024-09-17T14:42:44","modified_gmt":"2024-09-17T12:42:44","slug":"applications-et-utilisations-de-la-magnetite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/fr\/applications-et-utilisations-de-la-magnetite\/","title":{"rendered":"Applications et utilisations de la magn\u00e9tite"},"content":{"rendered":"\r\n

Applications et utilisations de la magn\u00e9tite<\/b><\/h1>\r\n

Introduction \u00e0 la magn\u00e9tite<\/h2>\r\n

L’oxyde de magn\u00e9tite est l’un des principaux minerais de fer, et le plus magn\u00e9tique de tous les min\u00e9raux naturels dans la nature. Son utilisation principale est comme source de fer. La magn\u00e9tite, qui a l’Union internationale de chimie pure et appliqu\u00e9e (IUPAC) le fer (ii,iii) oxyde, c’est un min\u00e9ral m\u00e9tallique, noir, opaque qui a la formule chimique Fe3<\/sub>O4<\/sub>, contenant ainsi quatre atomes d’oxyg\u00e8ne pour trois fers. La magn\u00e9tite contient du fer dans deux \u00e9tats d’oxydation, ferrique (Fe3)<\/sup>et ferreux (Fe2),<\/sup>qui est unique parmi les oxydes de fer. Sa structure est une colonne vert\u00e9brale inverse, avec les ions d’oxyde formant un treillis cubique centr\u00e9 sur le visage, avec le fer prenant l’espace dans les sites interstitiels.<\/p>\r\n

La magn\u00e9tite naturelle se trouve principalement sous forme de cristaux octa\u00e8dres. En tant que principale source de fer, il est trait\u00e9 dans un haut fourneau pour produire de l’\u00e9ponge ou du fer de porc, tous deux pour \u00eatre utilis\u00e9s dans la fabrication \u00e0 grande \u00e9chelle de l’acier. La magn\u00e9tite peut \u00eatre largement r\u00e9pandue \u00e0 travers le monde, principalement sous forme de d\u00e9p\u00f4ts \u00e0 grande \u00e9chelle, dans la roche ign\u00e9e et m\u00e9tamorphique, dans les fossiles par le biais d’un processus de biomin\u00e9ralisation et aussi dans le sable noir. En outre, Fe3<\/sub>O4<\/sub> s’est av\u00e9r\u00e9 \u00eatre d\u00e9pos\u00e9 dans les tissus des mammif\u00e8res, y compris le cerveau humain, \u00e9galement par le biais d’un processus de biomin\u00e9ralisation (1).<\/p>\r\n

\"minerai<\/p>\r\n

Magn\u00e9tite et Magn\u00e9tisme<\/h2>\r\n

L’indice est dans le nom – de nombreuses applications historiques de la magn\u00e9tite sont dues \u00e0 sa nature comme un mat\u00e9riau magn\u00e9tique. La magn\u00e9tite est ferrimagnetic, ce qui signifie qu’elle est attir\u00e9e par un aimant et peut \u00eatre magn\u00e9tis\u00e9e pour devenir un aimant permanent. Il est largement rapport\u00e9 que les oiseaux utilisent des champs magn\u00e9tiques pour faciliter leur navigation – ce ph\u00e9nom\u00e8ne de magn\u00e9tor\u00e9ception est d\u00fb \u00e0 la r\u00e9ponse de la magn\u00e9tite cristalline unique, dont la base physique s’applique \u00e0 de nombreuses esp\u00e8ces et organismes qui d\u00e9pendent d’une sensibilit\u00e9 \u00e0 champs magn\u00e9tiques (2). Il a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 souvent signal\u00e9 qu’une forte pr\u00e9sence d’oxyde de magn\u00e9tite peut causer des perturbations sur la boussole d’un navire – au d\u00e9triment de nombreux marins dans certaines parties du monde.<\/p>\r\n

Nanoparticules de magn\u00e9tite<\/h2>\r\n

Bon nombre des utilisations tr\u00e8s m\u00e9diatis\u00e9es de la magn\u00e9tite sont lorsque la magn\u00e9tite est sous la forme d’une nanoparticule – c’est-\u00e0-dire dans la taille des particules inf\u00e9rieure \u00e0 l’\u00e9chelle microm\u00e9trique (3). Ces exemples de magn\u00e9tite nanoparticule comprennent comme dans les ferrofluides, qui ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9s comme utiles dans la livraison de m\u00e9dicaments (4), et la purification de l’eau. Certaines de ces utilisations utilisent de la magn\u00e9tite de taille microm\u00e9trique en plus de la nano\u00e9chelle.<\/p>\r\n

\"le<\/p>\r\n

Applications de magn\u00e9tite<\/h2>\r\n

Malgr\u00e9 les nombreuses utilisations de la magn\u00e9tite sous forme de nanoparticules, il a \u00e9galement plusieurs applications sur le micro- et jusqu’\u00e0 l’\u00e9chelle macro. Les proc\u00e9d\u00e9s industriels tels que dans la fabrication d’acier (qui ne seront pas trait\u00e9s plus loin ici), comme une source d’oxyde, et en revanche des agents dans l’imagerie m\u00e9dicale. D’autres utilisations telles que les catalyseurs, les ferrofluides, les pigments et les encres seront discut\u00e9es.<\/p>\r\n

\"usine<\/p>\r\n

Processus industriels<\/h2>\r\n

Peut-\u00eatre l’application la plus connue de sable noir de magn\u00e9tite est dans la synth\u00e8se industrielle d’\u00e9chelle de l’ammoniac par le processus de Haber-Bosch (H-B) (5). Le proc\u00e9d\u00e9 H-B produit de l’ammoniac en convertissant l’azote atmosph\u00e9rique avec de l’hydrog\u00e8ne sous des temp\u00e9ratures et des pressions \u00e9lev\u00e9es, en utilisant un catalyseur de fer h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne. La magn\u00e9tite est la principale source d’origine pour cela. La magn\u00e9tite moulue est partiellement r\u00e9duite, ce qui le soulage d’une partie de son oxyg\u00e8ne, laissant un catalyseur portant un noyau de magn\u00e9tite avec une coquille ext\u00e9rieure d’oxyde ferreux (FeO, w’rstite). L’avantage de ce catalyseur vient dans sa porosit\u00e9, et donc il est un mat\u00e9riau tr\u00e8s actif, de surface \u00e9lev\u00e9e. L’ammoniac est une mati\u00e8re premi\u00e8re chimique majeure et est un composant cl\u00e9 dans la fabrication d’engrais, et l’utilisation de la magn\u00e9tite dans H-B fournit un catalyseur peu co\u00fbteux et fiable pour ce processus d’importance mondiale (6).<\/p>\r\n

Une autre application de grande importance du sable noir de magn\u00e9tite se trouve dans le processus Fischer-Tropsch (F-T), o\u00f9 le monoxyde de carbone et l’hydrog\u00e8ne sont convertis en petits hydrocarbures \u00e0 cha\u00eene droite, qui peuvent ensuite subir un processus de fissuration\/reformage\/isomerisation en carburants synth\u00e9tiques. Le F-T est un \u00e9l\u00e9ment essentiel du secteur p\u00e9trolier mondial, assurant l’approvisionnement en hydrocarbures lorsque la production traditionnelle est inhib\u00e9e, et produisant constamment des produits diesel \u00e0 faible teneur en soufre. La r\u00e9action F-T entre le monoxyde de carbone et l’hydrog\u00e8ne (gaz de synth\u00e8se) est g\u00e9n\u00e9ralement catalys\u00e9e par un catalyseur m\u00e9tallique de transition, comme le nickel, le cobalt ou le ruth\u00e9nium. Les catalyseurs \u00e0 base de fer sont \u00e9galement un choix populaire en raison de leur ubiquit\u00e9 et de leur nature relativement peu co\u00fbteuse – l’oxyde de magn\u00e9tite en est un exemple. La magn\u00e9tite en poudre est r\u00e9duite en partie avec de l’hydrog\u00e8ne, produisant un catalyseur de faible porosit\u00e9 et de faible taille pore avec des diam\u00e8tres de l’ordre de 100 microns. Le catalyseur de magn\u00e9tite est actif avec une faible charge d’un promoteur comme la silice, et \u00e0 des temp\u00e9ratures typiques du r\u00e9acteur de 340 oC (7). Il a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que les catalyseurs de fer, comme la magn\u00e9tite, sont efficaces dans les processus F-T \u00e0 basse temp\u00e9rature produisant des hydrocarbures et des cires liquides. Les catalyseurs de fer sont moins sensibles \u00e0 l’empoisonnement par le sulfure d’hydrog\u00e8ne (un contaminant commun dans le gaz de synth\u00e8se) que les catalyseurs de cobalt, et sont intrins\u00e8quement moins chers que leurs homologues de ruth\u00e9nium (8). En outre, la magn\u00e9tite est active dans la r\u00e9action de d\u00e9calage eau-gaz qui accompagne les principales r\u00e9actions F-T (9).<\/p>\r\n

\"petite \"main<\/p>\r\n

La magn\u00e9tite naturelle a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e comme catalyseur pour la d\u00e9gradation \u00e0 haut rendement du peroxyde d’hydrog\u00e8ne en radicaux hydroxyles, qui ont ensuite \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s pour d\u00e9grader le para-nitroph\u00e9nol. La poudre de sable noir de magn\u00e9tite avec une taille de particule de 75 microns a \u00e9t\u00e9 employ\u00e9e \u00e0 une charge de 1 g\/L au pH neutre pour catalyser rapidement la d\u00e9gradation du peroxyde aux radicaux d’hydroxyle, qui a rapidement caus\u00e9 la d\u00e9composition du para-nitrophenol pr\u00e9sent(10). Le<\/em>para-nitroph\u00e9nol est un contaminant connu provenant d’une vari\u00e9t\u00e9 de proc\u00e9d\u00e9s industriels, tels que la fabrication p\u00e9trochimique, de pesticides et de papier; et un polluant connu. L’oxyde noir de magn\u00e9tite a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 fonctionnant d’une mani\u00e8re semblable dans la d\u00e9gradation du 2-chlorobiph\u00e9nyl, par l’interm\u00e9diaire de la production assist\u00e9e de superoxyde, de magn\u00e9tite des radicaux d’hydroxyle(11). Il a \u00e9t\u00e9 not\u00e9 dans les deux cas qu’une petite quantit\u00e9 du contaminant a \u00e9t\u00e9 enlev\u00e9e par adh\u00e9rence de surface au catalyseur de magn\u00e9tite.<\/p>\r\n

D’autres processus de d\u00e9gradation catalys\u00e9s par l’engrais de magn\u00e9tite sont ceux qui \u00e9liminent les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les n-alkanes et les r\u00e9sidus d’huile r\u00e9fractaire comme contaminants dans les sols. Dans deux \u00e9tudes, l’engrais en poudre de magn\u00e9tite a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 comme catalyseur fortement efficace pour le Fenton-comme (peroxyde \u00e0 l’hydroxyl, comme ci-dessus) et les voies de d\u00e9gradation d’oxydation de persufate(12). La magn\u00e9tite a surpass\u00e9 un catalyseur soluble Fe2\u00e0<\/sup> pour \u00e9liminer entre 80 et 90 r\u00e9sidus de p\u00e9trole brut du sol en une semaine, comparativement \u00e0 seulement 10-15 pour le catalyseur de fer r\u00e9gulier(13). L’utilisation de l’engrais de magn\u00e9tite comme soulageur de contamination de sol est particuli\u00e8rement bien accueillie en raison de la nature toxique relativement basse de la magn\u00e9tite. Il a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 comme un catalyseur efficace dans la d\u00e9gradation du ph\u00e9nol – un autre sous-produit industriel – sous irradiation ultraviolette o\u00f9 la r\u00e9duction de Fe3<\/sup> \u00e0 Fe2 a<\/sup> \u00e9t\u00e9 consid\u00e9r\u00e9e comme un r\u00f4le cl\u00e9 dans l’activit\u00e9 du catalyseur, avec la taille des particules d’oxyde noir magn\u00e9tite \u00e9tant sans importance(14).<\/p>\r\n

\"bobine \"cassettes<\/p>\r\n

Utilisations m\u00e9dicinales<\/h2>\r\n

La magn\u00e9tite a trouv\u00e9 une grande utilisation dans le domaine m\u00e9dicinal. Il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que l’ADN est extrait des grains de ma\u00efs et l’utilisation de composites de magn\u00e9te et de magn\u00e9tite-silice, tous deux plus performants que les trousses d’extraction d’ADN disponibles dans le commerce. L’extraction utilisant l’oxyde noir de magn\u00e9tite \u00e9tait \u00e0 haut rendement et a eu comme cons\u00e9quence des extraits qui \u00e9taient appropri\u00e9s pour l’usage dans la digestion d’enzyme et le processus de r\u00e9action en cha\u00eene de polym\u00e9rase(15). 5 micron salite de magn\u00e9tite a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e comme colorant dans la g\u00e9latine tach\u00e9e pour l’analyse de l’activit\u00e9 prot\u00e9olytique – la d\u00e9composition des prot\u00e9ines en polypeptides plus petits et\/ou acides amin\u00e9s(16).<\/p>\r\n

\"machine<\/p>\r\n

Les agents de contraste d’imagerie par r\u00e9sonance magn\u00e9tique (IRM) sont souvent rapport\u00e9s comme des applications \u00e0 haute efficacit\u00e9 pour la magn\u00e9tite en raison de leurs propri\u00e9t\u00e9s superparamagnetic – ils deviennent magn\u00e9tiques \u00e0 l’int\u00e9rieur du champ magn\u00e9tique fort de l’instrument d’IRM, mais perdent ce magn\u00e9tisme quand le champ n’est plus appliqu\u00e9 et est hautement d\u00e9tectable(17). Les <\/em>\u00e9tudes de Vivo avec des rats ont prouv\u00e9 que lorsqu’elles sont combin\u00e9es avec le dextran (un polysaccharide \u00e0 longue cha\u00eene), il traversera la barri\u00e8re h\u00e9mato-enc\u00e9phalique et fournira des propri\u00e9t\u00e9s de contraste efficaces(18). Un rapport a prouv\u00e9 que l’ingestion intentionnelle de la magn\u00e9tite en poudre s’est av\u00e9r\u00e9e une source inattendue d’agent de contraste, bien qu’il soit not\u00e9 que la consommation intentionnelle de magn\u00e9tite comme suppl\u00e9ment di\u00e9t\u00e9tique pour le fer n’est pas recommand\u00e9e(19).<\/p>\r\n

En tant que ferrofluide, Fe3<\/sub>O4<\/sub> a trouv\u00e9 une utilisation potentielle dans le traitement de l’hypothermie(20), par lequel une solution de mat\u00e9riaux m\u00e9talliques (dans ce cas la magn\u00e9tite) a \u00e9t\u00e9 suspendue dans un gel commercial pour imiter le tissu mammif\u00e8re. En passant un courant \u00e0 travers le gel portant de la magn\u00e9tite, la chaleur localis\u00e9e a \u00e9t\u00e9 induite. Un ferrofluide est une dispersion d’une substance de type fer dans un milieu liquide. De m\u00eame, la magn\u00e9tite a \u00e9t\u00e9 incluse dans la fabrication de c\u00e9ramiques en verre ferrimagnetic et utilis\u00e9e comme \u00ab thermograines \u00bb pour le traitement hyperthermique des cellules canc\u00e9reuses, avec une teneur en magn\u00e9tite allant jusqu’\u00e0 60. Ces \u00ab thermograines \u00bb sont implant\u00e9es autour des tumeurs sous forme granulaire et le chauffage hyperlocalis\u00e9 est induit par l’application d’un champ magn\u00e9tique de magn\u00e9tite(21), qui provoque la mort cellulaire.<\/p>\r\n

\"machine<\/p>\r\n

Autres utilisations<\/h2>\r\n

En tant que composant dans les supports d’enregistrement, la magn\u00e9tite a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e – bien qu’elle soit souvent r\u00e9duite \u00e0 gamma-Fe2<\/sub>O3<\/sub> pour les applications d’enregistrement de haute qualit\u00e9(22), dop\u00e9 avec de petites quantit\u00e9s de cobalt pour une lisibilit\u00e9 optimale. La magn\u00e9tite s’est av\u00e9r\u00e9e \u00eatre un pigment noir<\/a><\/u> dans les rev\u00eatements thermiques, avec une absorption de lumi\u00e8re plus \u00e9lev\u00e9e que d’autres pigments noirs inorganiques courants(23). Il est utilis\u00e9 dans les cartouches de toner dans les applications d’impression.<\/p>\r\n

\"pulv\u00e9risation<\/p>\r\n

La magn\u00e9tite a \u00e9t\u00e9 largement utilis\u00e9 dans la purification de l’eau<\/a><\/u> et a \u00e9t\u00e9 form\u00e9 en microsph\u00e8res polym\u00e8res aux c\u00f4t\u00e9s du styr\u00e8ne et du divinylbenz\u00e8ne pour produire des r\u00e9sines magn\u00e9tiques d’\u00e9change d’ions(24), montrant une bonne efficacit\u00e9 \u00e0 \u00e9liminer les contaminants toxiques de cobalt et de nitrate de l’eau. Dans une usine en Australie, la magn\u00e9tite \u00e0 l’\u00e9chelle du micron a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e comme r\u00e9actif dans la purification et la clarification de l’eau, produisant un approvisionnement en eau potable \u00e0 partir d’eau souterraine et de surface de mauvaise qualit\u00e9. Les probl\u00e8mes li\u00e9s \u00e0 un r\u00e9actif \u00ab charg\u00e9 \u00bb \u00e9tant difficile \u00e0 enlever ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9solus par la nature magn\u00e9tique de magn\u00e9tite (25). Les hydrocarbures chlor\u00e9s peuvent \u00eatre retir\u00e9s de l’eau par l’interm\u00e9diaire de bact\u00e9ries qui ont \u00e9t\u00e9 adsorbed sur la magn\u00e9tite, qui peuvent ensuite \u00eatre enlev\u00e9es \u00e0 l’aide d’un champ magn\u00e9tique(26).<\/p>\r\n

\"processus<\/p>\r\n

Sommaire<\/h2>\r\n