تطبيق مسحوق أكسيد الحديد المغنتيت

تطبيق المسحوق المغناطيسي

المغنتيت الطبيعي Fe3O4 المستخدم في سوائل حفر النفط والطين القائم على النفط

يمكن استخدام نوع المغنتيت على نطاق واسع في سوائل الحفر، بما في ذلك المياه العذبة ومياه البحر والطين القائم على النفط. ويمكن استخدامه لزيادة

تصل كثافة جميع سوائل الحفر والاستكمال إلى 25 رطلاً/جالونًا (3.0 sg). ويتم استخدامها غالبًا في الطين عالي الكثافة القائم على الزيت.

تحتوي السوائل المرجحة بهذا المغنتيت على مواد صلبة أقل حجمًا من تلك المرجحة بالباريت، مما يجعل أوزان الطين أعلى

من الممكن. وهو مفيد بشكل خاص في السوائل القاتلة ذات الكثافة العالية.

أكسيد الحديد المغنتيت المستخدم في التنقيب عن النفط وإزالة الكبريتيدات وعامل الترجيح

في عمليات الحفر بحثاً عن النفط الخام، كثيراً ما يستخدم الطين القائم على الماء كسائل للحفر. وعادة ما يتم تصنيعه باستخدام مركبات مثل طين الباريت والبنتونيت لتوفير قدرة تزييت جيدة، وقد بحثت الأبحاث في مواد أخرى قد تكون مفيدة و/أو أرخص - ولكنها أكثر تحملاً لعمليات الحفر عالية الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة في الوقت الحاضر. وعادة ما يتم استخدام مادة أكثر كثافة لمثل هذه التطبيقات؛ طين ذو جاذبية نوعية أعلى. يمكن استبدال الباريت بالمغنتيت بنسبة 1:1 وهو فعال. أظهرت الأبحاث أنه يمكن زيادة الكثافة من 14.5 إلى 14.9 جزء في الغالون (أي كثافة أكبر مع كمية أقل من المواد الصلبة، مما يقلل التكاليف). لوحظت خصائص الرومولوجيا المسطحة ولوحظ ملف تعريف اللزوجة والمرونة المتفوق، مما يعني تنظيف أفضل للثقوب في معدات الحفر. كما تم تحسين خصائص الترشيح مقارنة بالباريت، مع حجم ترشيح أقل بنحو 30% ووزن أقل بنسبة 16%. يمكن أيضًا استخدام المغنتيت في شكل جسيمات نانوية لسوائل الحفر المخصصة، حيث يكون هناك علاقة خطية بين إجهاد الخضوع ودرجة الحرارة. علاوة على ذلك، في حفر النفط والغاز، يمكن أن يساعد المغنتيت في إزالة الكبريتيدات. وعلى نحو مماثل لخصائص تعزيز الكثافة في الطين القائم على الماء، يمكن استخدام المغنتيت بشكل مماثل كعامل ترجيح في تدعيم آبار الاستخراج.

أكسيد الحديد Fe3O4 المغنتيت المستخدم في تحفيز الأمونيا والهيدروكربونات

التطبيق الأكثر شهرة للرمال السوداء المغنتيتية هو في تركيب الأمونيا على نطاق صناعي من خلال عملية هابر بوش (HB). تنتج عملية HB الأمونيا عن طريق تحويل النيتروجين الجوي إلى هيدروجين تحت درجات حرارة وضغوط مرتفعة، باستخدام محفز حديد غير متجانس. المغنتيت هو المادة المصدرية الأساسية لذلك. يتم اختزال المغنتيت المطحون جزئيًا، مما يحرره من بعض الأكسجين، ويترك محفزًا يحمل قلبًا من المغنتيت مع غلاف خارجي من أكسيد الحديدوز (FeO، würstite). تكمن ميزة هذا المحفز في مساميته، وبالتالي فهو مادة نشطة للغاية ومساحة سطح عالية. الأمونيا هي مادة خام كيميائية رئيسية وهي مكون رئيسي في تصنيع الأسمدة، كما يوفر استخدام المغنتيت في HB محفزًا غير مكلف وموثوقًا به لهذه العملية المهمة عالميًا.

المغنتيت Fe3O4 المستخدم في تنقية المياه ومعالجتها

المغنتيت هو معدن أكسيد الحديد الطبيعي مع تطبيقات في العديد من الصناعات، وأحد الاستخدامات هو تنقية المياه: في الفصل المغناطيسي عالي التدرج، فإن جزيئات المغنتيت النانوية المدخلة في المياه الملوثة سوف ترتبط بالجسيمات المعلقة (المواد الصلبة أو البكتيريا أو العوالق، على سبيل المثال) وتستقر في قاع السائل، مما يسمح بإزالة الملوثات وإعادة تدوير جزيئات المغنتيت وإعادة استخدامها.

تم استخدام المغنتيت على نطاق واسع في تنقية المياه وتم تشكيله في كرات مجهرية بوليمرية جنبًا إلى جنب مع الستايرين والديفينيل بنزين لإنتاج راتنجات التبادل الأيوني المغناطيسي، مما يدل على كفاءة جيدة في إزالة الملوثات السامة من الكوبالت والنترات من الماء. في مصنع في أستراليا، تم استخدام المغنتيت على نطاق الميكرون ككاشف في تنقية وتوضيح المياه، مما ينتج عنه إمداد صالح للشرب من المياه الجوفية والسطحية منخفضة الجودة. تم حل المشكلات المتعلقة بكاشف "محمل" يصعب إزالته من خلال طبيعة المغنتيت المغناطيسية. يمكن إزالة الهيدروكربونات المكلورة من الماء عن طريق البكتيريا التي تم امتصاصها على المغنتيت، والتي يمكن إزالتها بعد ذلك باستخدام مجال مغناطيسي.

من حيث عمليات الترشيح الأكثر تقدمًا للمياه الأكثر تلوثًا، غالبًا ما يتم استخدام المغنتيت جنبًا إلى جنب مع مركبات أخرى. يمكن تقليل إجمالي بقايا الكربون العضوي بنحو الثلثين في مياه الصرف الحمضية في غضون ساعتين فقط من خلال وجود المغنتيت كمحفز مساعد إلى جانب أكسيد الحديد التقليدي، في درجة حرارة الغرفة. بالإضافة إلى ذلك، عند دمجه مع مركب الهيماتيت ذي الصلة، يمكن للماغنتيت أن يؤثر على إزالة 75٪ من بقايا الكربون العضوي في مياه الصرف الصحي لمصانع مستحضرات التجميل، مع الاستفادة الإضافية المتمثلة في إزالة أنواع النيتروجين المذابة بالكامل تقريبًا أيضًا.

وتشمل الاستخدامات الأخرى للمغنتيت في تطبيقات الترشيح إزالة اليورانيوم السداسي التكافؤ من التربة عندما يصاحبه بكتيريا Ochrobactrum التي تعمل على اختزال المعادن، حيث ثبت أن وجود المغنتيت يساعد في تثبيت اليورانيوم - مع انخفاض كبير في قابلية الإزالة بدون وجود المغنتيت. وقد ثبت أن المغنتيت يساعد في الهضم اللاهوائي لمياه الصرف الصحي للألبان.

أكسيد الحديد Fe3O4 المغنتيت المستخدم في الاستخدامات الطبية

لقد وجد المغنتيت استخدامًا واسع النطاق في المجال الطبي. فقد ثبت أن الحمض النووي يمكن استخلاصه من حبات الذرة باستخدام المغنتيت ومركبات المغنتيت والسيليكا، وكلاهما يعمل بشكل أفضل من مجموعات استخلاص الحمض النووي المتوفرة تجاريًا. كان الاستخلاص باستخدام أكسيد المغنتيت الأسود عالي الغلة وأدى إلى مستخلصات مناسبة للاستخدام في عملية الهضم الإنزيمي وتفاعل البوليميراز المتسلسل. تم استخدام مسحوق المغنتيت بمقياس 5 ميكرون كصبغة في الجيلاتين الملون لاختبار النشاط البروتيني - تحلل البروتينات إلى بولي ببتيدات أصغر و/أو أحماض أمينية

غالبًا ما يتم الإبلاغ عن عوامل التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) باعتبارها تطبيقات عالية الفعالية للمغنيتيت بسبب خصائصها الفائقة المغناطيسية - فهي تصبح مغناطيسية داخل المجال المغناطيسي القوي لجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي، ولكنها تفقد هذه المغناطيسية عندما لا يتم تطبيق المجال بعد الآن، ويمكن اكتشافها بسهولة.

أكسيد الحديد Fe3O4 المغنتيت المستخدم في استخدامات الطاقة

في حين أظهر المغنتيت قدرته على استخراج الوقود الأحفوري، فهناك بعض الأمثلة على استخدامه في إنتاج الطاقة القابلة للاستخدام بطريقة أكثر استدامة. في خلية الوقود الميكروبية، يتم إنتاج الوقود القابل للاستخدام عندما تمر الكهرباء عبر إلكتروليت غني بالبكتيريا، بطريقة مماثلة لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي. وقد وجد أن إضافة المغنتيت إلى مثل هذا النظام يوفر أداءً ممتازًا لخطوات نقل الأكسجين، مما يؤدي إلى كفاءة أكبر للنظام بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، فإن المغنتيت الموجود فعال أيضًا في إزالة الحمأة المجاري - إذا كان النظام يستخدم مياه ملوثة. وقد ثبت أن الليبازات المثبتة بالماغنتيت تعمل كمنتجين فعالين لوقود الديزل الحيوي، تمامًا مثل الليبازات الأخرى. ومع ذلك، فإن المصادر الفطرية وغير البروبيوتيكية للليبازات مرتبطة بمنتجات ثانوية ضارة، في حين أن الليبازات البروبيوتيكية ليست معروفة بثباتها وبالتالي كفاءتها مقارنة بنظيراتها الفطرية. إن تثبيت هذه الليبازات البروبيوتيكية على المغنتيت يجعل النظام متفوقًا في الأداء.