Semulajadi besi merah oksida-aplikasi & menggunakan

Oksida besi merah mempunyai banyak kegunaan, dari sebagai pigmen untuk memastikan penggerudian minyak yang optimum, dan boleh didapati dalam kesucian tertinggi, dikisar kepada sebarang spesifikasi, dari African Pegmatite.

Hemetite, yang paling biasa dikenali sebagai karat, adalah sebatian kimia besi dan oksigen. Dalam bidang perindustrian ia dikenali sebagai Red Iron oksida dan merupakan salah satu mineral yang paling penting. Ini kompaun besi dan oksigen adalah salah satu daripada enam belas dikenali oxyhydroxide varian. Sebagai serbuk granulated Ia menjadikan colourant kos yang sangat baik berkesan. Red Iron oksida adalah salah satu pigmen yang paling lama digunakan oleh setiap tamadun utama.

Secara semulajadi berlaku sebagai deposit dalam bentuk Kristal, variasi hemetite boleh didapati di seluruh dunia. Walaupun jauh di Marikh, besi merah oksida boleh didapati secara semulajadi. Di bumi, ia wujud dengan beberapa mineral lain termasuk Chalk, tanah liat, dan kuarza. Dalam beberapa bentuk, hanya dua bentuk digunakan secara khusus sebagai colourant dan boleh digunakan dalam pengeluaran produk industri, komersil, dan rumah tangga termasuk:

Berwarna-warni, pigmen, dan pewarna

Syarikat African Pegmatite mempunyai jejak global yang besar dengan lebih daripada 170 juta batu bata berwarna dihasilkan setiap tahun. Kualiti sebagai colourant termasuk keupayaan permanency dan dipercayai dengan kelegapan yang luas dan kekuatan yang meluas. Selain itu, hemetite adalah acuh tak acuh kepada alkali, tidak bertindak dengan pelarut, tetapi sebahagiannya larut dalam asid.

Pewarna tanah liat dan seramik

Warna terracotta klasik akan diperhatikan dalam kebanyakan tanah liat selepas tembakan, di mana 4 hingga 10% berat
oksida besi merah
telah ditambah. Di samping pigmen lain, penggunaan oksida besi merah sebagai pigmen utama boleh membawa kepada banyak warna dan warna lain.

Apabila digunakan pada berat 65%, besi oksida bersama kaolin dan pasir mampu membaca pigmen dengan jelas dalam porselin; Seramik hitam dalam boleh dihasilkan apabila 10% hematit digantikan dengan bijih magnesite serbuk. Merah jambu karang boleh diperhatikan apabila jumlah hematit / besi oksida merah yang sama digantikan dengan silikat zirkonium. Modulasi ciri kromofor merah-coklat yang terhasil daripada oksida besi merah dengan penambahan logam lain akan menghasilkan sejambak luas kemungkinan dari segi warna.

Kaca

Pewarna merah menyediakan perlindungan UV , dan menyediakan kawalan yang tidak penting kepada produk seperti bir, wain, farmaseutikal, dan minyak, dan untuk kaca plat untuk kediaman, komersil, Automotif, dan penggunaan seni bina.

Secara umum, semakin gelap warna botol, rintangan yang lebih baik terhadap cahaya ultraviolet, dan dengan itu lebih baik peluang untuk memelihara kandungan kaca kontena.

Kaca

Sambungan logik dari pigmen seramik ke sayu adalah semula jadi dengan hematit / oksida besi merah. Apabila digabungkan dengan silika, 10% berat oksida besi merah adalah lebih daripada mencukupi untuk menghasilkan sayu merah yang subur selepas menembak melebihi 1000 °C - dengan pigmen sayu gabungan hematit-silika yang mempunyai tahap kestabilan yang dipertingkatkan berbanding hematit tulen atau silika. Keperluan suhu yang dikurangkan ini sangat sesuai untuk industri seramik moden, yang bergantung pada pemulihan cepat dan penggunaan peralatan maksimum. Sebaliknya, sayu hematit boleh dipecat untuk menghasilkan warna biru dalam mengurangkan persekitaran, dengan penambahan oksida kalium yang bertanggungjawab untuk modulasi biru ke arah hijau.

Crazing dikurangkan dengan penambahan oksida besi merah / hematit dalam sayu sebelum menembak dalam kuantiti melebihi 2 berat%. Kuantiti sedemikian mungkin tidak mampu mewarnai. Crazing adalah di mana retakan garis rambut kecil terbentuk dalam sayu kerana pengembangan haba sayu dari masa ke masa, walaupun selepas menembak.

Membuka bata berwarna dengan oksida besi merah

Simen, konkrit, paver, dan blok

Menggunakan hanya satu bahagian hematit dan tiga bahagian simen kelabu akan mewujudkan warna simen merah yang mendalam, dan banyak variasi digunakan di laluan moden, taman, dan kawasan rekreasi peribadi dan awam. Untuk aplikasi konkrit, 5 hingga 10% berat oksida besi merah digunakan. Oksida besi merah juga digunakan dengan pelbagai turapan berwarna dan blok untuk turapan kreatif laluan pejalan kaki, jalan masuk, patio, kelip-kelip dan kerja-kerja batu.

Pembuatan Asfalt

Asfalt kontemporari adalah campuran agregat dan simen, menggunakan bitumen sebagai pengikat. Satu isu dengan asfalt adalah kecenderungan untuk menyerap haba dan mewujudkan 'pulau haba bandar' di kawasan binaan, yang membawa kepada peningkatan suhu setempat secara keseluruhan. Salah satu kaedah mengurangkan ini adalah untuk meningkatkan reflektif dan oleh itu mengurangkan penyerapan haba. Oksida besi merah boleh ditambah kepada campuran asfalt pada 5% untuk mencapai pengurangan suhu ca. 3 °C berbanding asfalt yang tidak dicelup(1). Faedah tambahan termasuk kekuatan mekanikal yang lebih kuat dan peningkatan reflektif sebanyak 18.8% berbanding kawalan.

Lantai

Paling sesuai untuk di dalam rumah dan kegunaan industri, lantai oksida merah adalah sangat kos yang cekap, tahan lama, dan menarik untuk ' bersinar mewah yang baik.

Jubin Bumbung

Untuk ketahanan, jubin pigmen besi oksida merah adalah pilihan yang tepat. Mereka cuaca tahan lama dan bumbung jenis ini boleh bertahan melebihi 15 hingga 30 tahun, dan tidak perlu dimeteraikan atau dimeteraikan semula. Bergantung kepada bahan asas, seperti konkrit atau tanah liat, sesetengah bumbung oksida besi merah boleh bertahan 50 ke 100 tahun.

Plastik Dan Getah

Hematite adalah bahan tambahan yang diketahui dalam pelbagai plastik, bertindak sebagai pengikat dan memberikan faedah ketahanan untuk aplikasi seperti:

PVC, Polyolefins, PS, ABS, polimer Kejuruteraan,
Item silikon
Barangan getah dalam pelbagai jenis, seperti gasket, penyumbat dan bola taman permainan.

Menggilap Dan Kerbau

Walaupun bukan penggunaan utama, oksida besi merah mendapati digunakan sebagai kasar ringan, digunakan terutamanya untuk aplikasi pembersihan dan penamat bernilai tinggi, seperti:

Serbuk-biasanya dicampur dengan emollient dan digunakan untuk Menggilap halus Perak.
Waxes dan Greases – digunakan untuk Menggilap logam, antik dan reproductions.
Rouge barang kemas - kasar ringan yang digunakan dengan kain lembut untuk penggilap akhir pada logam halus dalam perhiasan dan kanta.

Emulsi Dan Penutup

Mungkin sebagai lanjutan semulajadi pigmen yang luas untuk seramik, oksida besi merah digunakan dalam cat dan penutup untuk memberikan kedua-dua warna dan faedah lain:

Cat – akrilik, Tempura, fresco, warna air, berasaskan minyak, dan versi karat-menghalang.
Primer untuk logam dan kayu - mencipta lapisan pepejal untuk menghalang karat dan berdarah.
Licau – untuk seramik untuk menyediakan semua warna dan mewarna merah jambu hingga Beret.
Kotoran – digunakan untuk kegunaan kayu dan plaster.
Kuku jari Poland

Salah satu contoh di mana oksida besi merah digunakan sebagai salutan adalah untuk keluli. Dalam keadaan standard, keluli akan cuaca dan karat. Oleh itu, salutan diperlukan untuk melindunginya, dan cat mungkin bukan penyelesaian terbaik kerana ia juga merendahkan keadaan cuaca. Salutan berasaskan minyak kastor, polietilena glikol dan oksida besi merah telah dibangunkan (2). Salutan poliuretana yang dihasilkan in situ yang mengandungi oksida didapati mempunyai prestasi cemerlang dalam keadaan makmal, dengan pematuhan yang dipertingkatkan kepada keluli di bawah berbanding salutan berasaskan poliuretana tanpa kemasukan oksida besi.

Aplikasi Penggerudian

Salah satu aplikasi utama hematite adalah di ruang penggerudian, terutamanya untuk minyak dan gas. Hematite meminjamkan dirinya untuk dimasukkan ke dalam lumpur penggerudian di mana sifatnya bermakna bahawa pembasahan dikurangkan dan sifat aliran yang dipertingkatkan dapat diperhatikan. Penggerudian cenderung untuk meneruskan melalui penambahan lumpur, seperti di bawah, dan hematit bertindak dalam banyak senario sebagai bahan pemberat - iaitu bahan yang meningkatkan ketumpatan lumpur.

Hematite Dalam Lumpur Berasaskan Minyak (OBM)

OBM mempunyai fasa berterusan berasaskan minyak dan sangat terdedah kepada pembasahan, di mana air melekat pada pepejal dalam lumpur, yang kemudiannya boleh menyebabkan air berlebihan mencapai kawasan penggerudian, dan ini boleh mengakibatkan pengumpalan pepejal. Pepejal yang berlebihan akan membawa kepada ketidakcekapan dalam proses penggerudian, pengekstrakan sumber yang lebih buruk dan kemungkinan kemerosotan bit gerudi dan perkakas yang berkaitan. Hematite adalah bahan pembasahan rendah, dan oleh itu penggunaan ini berbanding bahan pemberat lain akan mengurangkan kemungkinan pembasahan berlaku(3).

Hematite Dalam Lumpur Berasaskan Air (WBM)

Dalam senario WBM, hematit boleh digunakan dalam kuantiti sehingga 20% mengikut berat dalam lumpur yang mempunyai fasa berterusan akueus, dengan penurunan ketara dalam pemendapan berbanding borit yang biasa digunakan kerana kandungan oksida besi yang tinggi(4), paradigma pemendapan yang lebih rendah ini mengurangkan haus pada perkakas dan oleh itu keperluan pelinciran yang lebih rendah.

Hematite Dan Rheologi

Rheology adalah aliran bahan, dan kepentingan dalam ruang penggerudian, aliran plastik pepejal. Aliran plastik adalah pergerakan yang berkadar dengan daya yang digunakan, dan dalam penerokaan petroleum, perubahan bentuk atau fasa yang terhasil daripada daya sedemikian. Pepejal mempunyai kesan yang mendalam terhadap prestasi rheologi lumpur, dan menambah oksida besi merah akan memberi kesan. Saiz zarah yang konsisten mudah dicapai dengan oksida besi merah dan sangat penting dari segi rheologi. Di banyak kajian, hematit telah terbukti mempunyai nilai ketumpatan yang lebih tinggi, keupayaan gelling yang lebih baik dan kelikatan plastik yang lebih tinggi daripada barit yang biasa digunakan(5), dengan prestasi yang sangat baik pada kedalaman membosankan yang mendalam, oleh itu menyediakan lubang bore yang lebih stabil dan penggerudian yang lebih stabil.

bingkai yang dicat dengan cat oksida besi merah

Fluxes Untuk Seramik Dan Glazes

Di ruang kaca seramik, fluks adalah bahan yang memastikan suhu yang lebih rendah diperlukan untuk membuat sayu seramik atau bahan seramik pukal, sebelum menembak, dengan itu mengurangkan keperluan tenaga keseluruhan. Di bawah mengurangkan atmosfera, oksida besi merah berkelakuan sebagai fluks, juga memberikan manfaat cair yang lebih cair. Di bawah keadaan yang tidak mengurangkan (iaitu pengoksidaan), oksida besi merah berkelakuan sebagai antiflux dalam sayu cair dan oleh itu memberikan cair yang lebih keras.

Kegunaan Lain

Sebagai Aditif Makanan Selamat

'Merah 101' adalah bahan tambahan yang diluluskan oleh Pentadbiran Makanan dan Dadah Amerika Syarikat untuk makanan dan produk lain yang tidak akan menyebabkan kemudaratan apabila digunakan pada kuantiti yang rendah, dan digunakan dalam aplikasi yang pelbagai seperti:

Rencam pergigian,
Barangan kosmetik dan kecantikan & penjagaan diri, di mana oksida besi merah telah digunakan sejak tahun 1990-an. Sangat dicari kosmetik kerana tidak toksik, tahan kelembapan dan tidak diketahui menyebabkan reaksi alahan (walaupun pada mereka yang mempunyai kulit sensitif). Menambah Titanium oxides, banyak warna merah yang lebih ringan ke merah jambu dicipta. Digunakan dalam banyak produk termasuk bibir berkilat, Gincu, blush, mata bayangan, sabun, losyen, krim, serbuk, sabun, Topeng muka dan badan, dan menyental garam. Sebagai bahan tambahan dalam kosmetik, oksida besi merah telah ditunjukkan - bersama-sama zink dan titanium oksida - untuk menjadi berkesan untuk menyekat penghantaran cahaya yang boleh dilihat tenaga tinggi (6). Cahaya sedemikian boleh merosakkan kulit selepas pendedahan yang berpanjangan. Merah besi oksida ditambah pada kurang daripada 10% mengikut berat.
Dakwat tatu. Walaupun bukan pigmen utama, penggunaan oksida besi dianggap boleh diterima, tetapi ia mungkin tidak mampu warna yang paling tahan lama.
Oksida besi merah telah digunakan sebagai pewarna 'pearlescent' untuk bahan makanan(7), dengan struktur nano yang unik dikaitkan dengan tingkah laku penyebaran cahaya tersebut. Oksida besi membawa label makanan Eropah E172.

Pengisi

Digunakan dalam bahan yang pes gaya untuk melicinkan dan calar dalam kereta, kayu, atau barangan berasaskan logam. Setelah kering dan diternak, boleh menjadi sempurna dan dicat kepada kesempurnaan.

Bioperubatan

Bentuk nanopartikel boleh digunakan dalam aplikasi unik untuk tujuan perubatan menggunakan sifat paramagnetiknya seperti pengimejan pembalikan, menandakan tisu karsinogenik, penghantaran farmaseutikal yang dikawal dengan menarik, dan termoterapi.

Elektronik

Digunakan dalam bentuk nanopartikel, untuk pemprosesan dan penyimpanan data dalam bentuk pita. Dalam bidang sel elektrokimia, pelbagai bentuk besi telah lama digunakan dalam elektrod. Satu aplikasi moden ialah yang menggunakan oksida besi merah co yang terletak dalam elektrod gentian karbon. Apabila digunakan sedemikian, dihasilkan oleh proses kalsinasi mudah, elektrod gentian oksida besi merah/karbon menghasilkan hasil yang memberangsangkan apabila digunakan dalam sel bateri ion litium sebagai anod(8), memaparkan kapasiti tertentu 1138 mAh ^g-1, dengan keupayaan berbasikal yang sangat baik.

Halangan Radiasi

Walaupun tidak digunakan sebagai kaedah pembendungan utama kerana tindak balas alkali-silika, kerana hematit tidak kebal terhadap tindak balas ini, hematit digunakan sebagai sebahagian daripada halangan radiasi konkrit dan seramik yang digunakan di sekitar loji kuasa nuklear dan persekitaran radiatif lain. Hematit tahan terhadap neutron dan radiasi gamma dalam tempoh masa yang panjang, pada suhu tinggi, terutamanya apabila sebagai sebahagian daripada papak konkrit. Hematit biasanya digunakan pada kepekatan 10 hingga 50 isipadu%. Kerana ketumpatan tinggi hematit, kurang daripada itu perlu digunakan, bermakna konkrit / seramik yang lebih nipis diperlukan secara keseluruhan.

Salutan rintangan haba yang tinggi

Digunakan untuk dandang, bulu, dan ketuhar untuk suhu sehingga 90 Celsius. Boleh digunakan di bahagian dalaman atau luaran.

Sifat Antiprurit

Digunakan untuk dandang, bulu, dan ketuhar untuk suhu sehingga 90 Celsius. Boleh digunakan di bahagian dalaman atau luaran.

Sebagai Pemangkin

Besi adalah salah satu logam yang paling lazim digunakan dalam pemangkin hari ini, contohnya pemangkin besi yang penting untuk proses Haber Bosch membuat ammonia. Cabaran yang lebih kontemporari ialah pemisahan air untuk membeli oksigen dan hidrogen - proses intensif tenaga. Sebaik sahaja diusir pada suhu 600 °C, oksida besi merah telah terbukti mempunyai potensi sebagai pemangkin pemisahan elektrokatalitik air (9). Dalam roket, oksida besi merah digunakan sebagai pengubah bahan dorong, di mana ia memodulasi kadar pembakaran bahan api (10). Penyelidik mendapati bahawa oksida besi jarang digunakan di atas kepekatan 5 berat%, dan fakta yang tidak mencukupi diketahui tentang cara tindakannya. Secara keseluruhan, berkenaan dengan aplikasi pemangkin yang mana ini hanya dua, kimia permukaan kompleks sering disebut sebagai sebab mengapa oksida besi adalah pemangkin yang baik dan berprestasi luas. Sememangnya, banyak pemangkin yang lebih kompleks berdasarkan oksida besi telah dibangunkan dan kini merupakan antara beberapa spesies yang paling menarik di sekelilingnya.

Pertimbangan Keselamatan

Seperti yang dinyatakan di atas, hematit tidak toksik. Satu-satunya bahaya yang berpotensi adalah kerengsaan paru-paru yang berasal dari menghirup jumlah habuk halus yang berlebihan. Pengurangan adalah melalui pencampuran berhati-hati serbuk oksida besi apabila digunakan dan menggunakan peralatan pelindung diri yang sesuai.

Ringkasan

Hematite adalah bijih besi yang berlaku secara semula jadi, dan sering dijual sebagai oksida besi merah
Terutamanya digunakan sebagai sumber besi, oksida besi merah mempunyai banyak kegunaan lain
Oksida besi merah digunakan sebagai pigmen / pewarna / pewarna untuk banyak bahan termasuk seramik, gelas, sayu dan juga makanan
Rintangan terhadap sifat haba dan antipruritik bermakna ia sering digunakan untuk sarung dan penutup. Selain itu, oksida besi merah digunakan sebagai fluks dalam pengeluaran seramik dan sayu

African Pegmatite adalah pelombong, pengilang dan pemproses oksida besi merah berkualiti tinggi untuk pelbagai aplikasi. Terdapat dalam kuantiti apa pun dan diproses mengikut spesifikasi yang tepat pelanggan, African Pegmatite adalah rakan kongsi industri untuk membekalkan oksida besi merah dan pelbagai mineral lain untuk projek-projek yang paling menuntut.

Rujukan

1 P. R. B Torres et al., Kajian Kes dalam Pembinaan Mater., 2023 18, 1709

2 S. M. M. Morsi et al., Proses Org. Lapisan, 2019, 136, 105236
3 J. T. Cline et al., Keutamaan Kebolehtelitian Mineral yang Digunakan dalam Cecair Penggerudian Berasaskan Minyak, dalam: Simposium Antarabangsa SPE mengenai Kimia Medan Minyak, Houston, 1989

4 P. Ranjan dan A. Dutta, Int. J. dev. Res., 2017, 7, 16806

5 P. O. Ogbeide dan S. A. Igbinere, FUTOJNLS, 2016, 2, 68

6 A2 P. Boland et al., J. Kosmet. Dermatol., 2020, 20, 532

7 B. Hetzer et al., Bahan Tambahan Makanan dan Bahan Cemar, Bahagian A, 2022, 39, 1933

8 H.-S. Kim et al, J. Ind. Eng. Chem., 2021, 104, 22

9 J. Mayandi et al., Sifat Pemangkin dan Magnet Oksida Besi Kuning dan Merah untuk Pemisahan Air, dalam: Persidangan Antarabangsa mengenai Bahan Lanjutan untuk Aplikasi Tenaga Bersih dan Kesihatan, Jaffna, Sri Lanka, 2019

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