تعریف ضایعات آهن

اگر با روش ساخت محصولات فولادی مانند ورق های فولادی آشنا باشید احتمالا می دانید که ماده اولیه برای ساخت بسیاری از این محصولات ضایعات آهن است. اما ضایعات آهن چیست ؟ انواع مختلفی ضایعات وجود دارد که از نظر روش تولید, آلیاژها و کاربردهایی که دارند با هم متفاوت هستند. طبیعی است که ضایعات متفاوت از لحاظ قیمت هم با هم تفاوت داشته باشند.

درواقع به تولیدات فولادی و چدنی که امکان استفاده از آنها به دلایلی مانند معیوب بودن محصول وجود نداشته باشد ضایعات آهنی گفته می شود. البته واژه ضایعات فقط به محصولاتی گفته می شود که امکان بازیافت کردن آنها وجود داشته باشد. بنابراین حتی مواد دورریختنی صنایعی مانند خودروسازی و ساختمان سازی هم که امکان بازیافت آنها وجود داشته باشد ضایعات محسوب می شوند.

به ضایعاتی که بعد از بازیافت شدن به چرخه تولید برمی گردند قراضه هم گفته می شود. قراضه ها می توانند از جنس آهن, چدن, آلومینیوم, مس و… باشند. در ادامه با انواع قراضه ها یا ضایعات آهنی آشنا خواهید شد.

تفاوت ضایعات و زائدات چیست ؟

برخی از افراد تصور می کنند ضایعات و زائدات یک مفهوم یکسان هستند ولی این یک تصور کاملا اشتباه است. در زیر می توانید با تفاوت ضایعات و زائدات آشنا شوید :

ضایعات چیست :

همانطور که گفتیم ضایعات به موادی گفته می شود که بر اساس استانداردهای تولید محصولات فولادی معیوب محسوب می شوند و به همین دلیل هم وارد فرآیند تولیدی (مانند نورد) نمی شوند و امکان دارد آنها را به عنوان قراضه های آهنی بفروشند. ضایعات بعد از ایجاد شدن یا به عنوان پسماند دور ریخته می شوند و یا بازیافت شده و برای ساخت یک محصول دیگر یا همان محصول اولیه مورد استفاده قرار می گیرند. (جهت مطالعه بیشتر به تفاوت تیرآهن H وارداتی و ایرانی مراجعه نمایید)

زائدات چیست :

زائدات پسماند مواد اولیه ای هستند که برای تولید ورق های آهنی (زائدات ناشی از برش ورق های آهنی) به کار می روند. تفاوت زائدات با ضایعات این است که امکان استفاده دوباره از زائدات در فرآیند تولید وجود ندارد. در کل می توان گفت که زائدات معمولا پسماند مواد اولیه ای هستند که در تولید محصولات مورد استفاده قرار می گیرند ولی ضایعات به محصولاتی گفته می شود که استانداردهای محصولات اصلی و سالم را ندارند و در برخی موارد حتی به فروش می رسند. همچنین می توان گفت ضایعات امکان بازیافت و بازگشت به چرخه تولید را دارد ولی امکان بازگرداندن زائدات به چرخه تولید به هیچ وجه وجود ندارد.

آهن چیست ؟ انواع و کاربرد آهن

آهن چیست ؟

آهن ماده ای سخت است که در گروه 8 جدول تناوبی قرار دارد و در دسته بندی فلزات جای می گیرد. شکل خالص آهن که فراوانی آن از همه فلزات بیشتر است در صورت قرار گرفتن در معرض هوا، رطوبت و دمای بالا به سرعت زنگ می زند. (جهت مطالعه بیشتر به فلز چیست مراجعه نمایید) آهن (metal – iron) چهارمین عنصر رایج در پوسته زمین محسوب می شود و تصور عمومی بر این است که بیشتر هسته زمین از آهن تشکیل شده است.

نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهند که علاوه بر زمین در خورشید و ستارگان هم آهن فراوانی وجود دارد. اگر می خواهید بدانید ویژگی های آهن چیست باید بگوییم که این فلز برای بقای موجودات زنده اهمیت بسیار زیادی دارد. برای مثال آهن در گیاهان باعث تولید کلروفیل می شود و در حیوانات بخشی از هموگلوبین (پروتئینی که در خون وجود دارد و اکسیژن را از ریه ها به بافتهای بدن می رساند) است.

بر اساس گزارش به دست آمده از انجمن سلطنتی شیمی، حدود 90 درصد کل فلزی که این روزها استخراج می شود را آهن تشکیل داده است. بیشتر این آهن برای ساخت فولاد که یکی از آلیاژهای آهن و کربن است به کار می رود. از فولاد در صنعت ساخت و ساز و مهندسی عمران و برای ساخت موادی مانند بتن تقویت شده استفاده می شود. فولاد ضدزنگ دارای حدود 10 درصد کروم است و در برابر زنگ زدگی و خوردگی مقاومت بسیار بالایی دارد.

از این فولاد برای ساخت کارد و چنگال آشپزخانه، لوازم خانگی و ظروف آشپزی مانند تابه های استیل ضد زنگ استفاده می شود. در ادامه می توانید با برخی از ویژگی های آهن بیشتر آشنا شوید:

عدد اتمی یا تعداد پروتون های هسته آهن: 26

نماد اتمی در جدول تناوبی: Fe

وزن اتمی یا جرم متوسط اتم: 55.845

چگالی: 7.874 گرم در سانتی متر مکعب

حالت آهن در دمای اتاق: جامد

نقطه ذوب: 1.538 درجه سانتی گراد

نقطه جوش: 2.861 درجه سانتی گراد

تعداد ایزوتوپ ها: 33. ایزوتوپ های پایدار: 4

رایج ترین ایزوتوپ ها: آهن_56، فراوانی طبیعی: 91.754 درصد

تاریخچه آهن

برای اینکه بدانید آهن چیست باید با تاریخچه آن بیشتر آشنا شوید. باستان شناسان تخمین می زنند که بیش از 5000 سال است مردم از آهن استفاده می کنند. در حقیقت مشخص شد که بعضی از قدیمی ترین آهن هایی که برای انسان شناخته شده است, به معنای واقعی کلمه از آسمان افتاده اند. در سال 2013 طی پژوهشی که بر روی قطعات آهنی به دست آمده از مصر باستان انجام شد، مشخص شد که قدمت این قطعات به حدود 3200 سال قبل از میلاد برمی گردد. همچنین مشخص شد که این قطعات از شهاب سنگ های آهن ساخته شده اند. حتی در کتاب مقدس مسیحیان نیز چندین بار از آهن نام برده شده است.

آهن بیشتر از مواد معدنی مانند هماتیت و مگنتیت به دست می آید. البته در درجات کمتر هم می توان آهن را از مواد معدنی تاکونیت، لیمونیت و سیدریت استخراج کرد. همچنین آهن ماده مهمی در رژیم غذایی ما محسوب می شود. کمبود آهن یکی از شایع ترین انواع کمبود تغذیه است که می تواند باعث بروز مشکلاتی مانند کم خونی و خستگی شود. این علائم بر روی توانایی افراد بزرگسال برای انجام فعالیت های فیزیکی تأثیر می گذارد. کمبود آهن در نوجوانان می تواند باعث اختلال در حافظه و سایر عملکردهای ذهنی شود.

کاربرد آهن

علاوه بر نقش مهمی که آهن در تغذیه دارد، در صنایع مختلف هم می توان از آن استفاده کرد. در زیر می توانید با سایر کاربردهای آهن نیز آشنا شوید:

• از آهن برای ساخت فولاد استفاده می شود که کاربردهای زیادی در صنایعی مانند مهندسی عمران دارد و اغلب از آن برای ساخت تیر، بتن تقویت شده و… استفاده می شود.
• از آهن برای ساخت فولاد آلیاژی مانند فولادهای کربنی با مواد افزودنی مانند نیکل، کروم، وانادیوم، تنگستن و منگنز استفاده می شود.
• از این آلیاژها برای ساخت پل، دکل برق، زنجیر دوچرخه، ابزار برش و لوله تفنگ استفاده می شود.
• از چدن که نوعی آهن است و دارای 5.3 درصد کربن است برای ساخت لوله ها، شیرآلات و پمپ ها استفاده می شود.
• از کاتالیزورهای آهن هم در فرآیند هابر و برای تولید آمونیاک استفاده می شود.
• می توان از آهن و آلیاژهای آن برای ساخت آهنربا استفاده کرد.

انواع آهن

آهن به دو شکل عمده تولید می شود:

• گل آهن یا فرفورژه
• چدن

البته آهن انواع دیگری هم مانند آهن خاکستری و آهن سفید و… نیز دارد، اما در اینجا به پرکاربردترین انواع آن می پردازیم. اگر می خواهید بدانید ویژگی های این دو نوع آهن چیست، در ادامه با ما همراه باشید:

فرفورژه یا گل آهن

اولین نوع آهنی که توسط آهنگران تولید و ساخته شد آهن فرفورژه بود. این نوع آهن تقریباً همان آهن خالص یا Fe است که قبل از اینکه با چکش روی سندان تراشیده شود آن را در کوره گرم می کنند. چکش خوردن آهن باعث دفع بیشتر تفاله ها و جوش خوردن ذرات آهن می شود.

در طی انقلاب صنعتی و سرعت بخشیدن به فعالیت های ساختمانی، کاربرد جدیدی برای آهن فرفورژه کشف شد. مقاومت کششی بالای این نوع آهن (مقاومت آن در برابر شکستگی در زیر فشار) استفاده از آن را برای ساخت تیرها در پروژه های بزرگ ساختمانی مانند پل ها و ساختمان های مرتفع ایده آل می کند. بااین حال در قرن بیستم این کاربرد آهن فرفورژه به دلیل عملکرد بهتر محصولات فولادی نسبت به آهن تا حد زیادی نادیده گرفته شد.

چدن

این نوع آهن از طریق ذوب کردن آلیاژهای آهن و کربن ساخته می شود و بیش از 2 درصد کربن در آن ها وجود دارد. بعد از ذوب شدن فلز داخل قالب ریخته می شود. اولین تفاوت در فرآیند ساخت آهن فرفورژه و چدن این است که برای ساخت چدن از چکش و ابزارهای دیگر استفاده نمی شود.

تفاوت در ترکیبات این دو نوع آهن چیست؟

در ترکیبات این دو نوع آهن هم تفاوت هایی وجود دارد، برای مثال چدن حاوی 2.4 درصد کربن و سایر آلیاژها و 1.3 درصد سیلیسیم است که باعث بهبود اجرای فرآیند ریخته گری فلز مذاب می شود. مقدار کمی منگنز و ناخالصی هایی مانند گوگرد و فسفر هم ممکن است در ترکیب چدن وجود داشته باشند. درواقع تفاوت بین آهن فرفورژه و چدن در ساختار شیمیایی و خصوصیات فیزیکی آن ها است. ازآنجایی که چدن کربن بیشتری در ترکیب خود دارد، می تواند به عنوان یک آلیاژ ناهمگن جامد شود و بیش از یک ساختار ریز بلوری خواهد داشت.

جمع بندی

آهن فلزی است که نه تنها در کره زمین، بلکه در ستاره ها و خورشید هم می توان آن را پیدا کرد. در واقع 90 درصد فلزاتی که این روزها استخراج می شوند را آهن و آلیاژهای آن تشکیل می دهند. آهن کاربردهای مختلفی دارد و از انواع آن در صنایع ساخت و ساز و مهندسی عمران و برای ساخت موادی مانند بتن تقویت شده استفاده می شود.