Zastosowanie proszku magnetytu tlenku żelaza Polska
Zastosowanie proszku magnetycznego
Naturalny magnetyt Fe3O4 stosowany w płynach wiertniczych i płuczkach na bazie oleju
Rodzaj magnetytu może być szeroko stosowany w płynach wiertniczych, w tym w wodzie słodkiej, wodzie morskiej i mułach na bazie oleju. Może być stosowany w celu zwiększenia
gęstość wszystkich płynów wiertniczych i uzupełniających do 25 funtów/galon (3.0 ciężar właściwy). Najczęściej stosuje się ją w przypadku płuczek wiertniczych o dużej gęstości na bazie oleju.
Płyny obciążone tym magnetytem zawierają mniej ciał stałych objętościowo niż te obciążone barytem, co powoduje większą masę błota
możliwe. Jest szczególnie użyteczny w przypadku płynów zabijających o dużej gęstości.
tlenek żelaza magnetyt stosowany do wierceń naftowych, usuwania siarczków i jako środek obciążający
Podczas wiercenia ropy naftowej, jako płyn wiertniczy często stosuje się płuczkę na bazie wody. Zazwyczaj wytwarzana przy użyciu związków takich jak baryt i glinki bentonitowe, aby zapewnić dobrą smarowność, badania skupiły się na innych materiałach, które mogą być korzystne i/lub tańsze - ale co najważniejsze, są bardziej tolerancyjne na dzisiejsze procesy wiercenia przy wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze. Zazwyczaj do takich zastosowań stosuje się gęstszy materiał; płuczkę o wyższym ciężarze właściwym. Baryt można zastąpić magnetytem w stosunku 1:1 i jest to skuteczne. Badania wykazały, że gęstość można zwiększyć z 14.5 do 14.9 ppg (tj. większa gęstość przy mniejszej ilości ciał stałych, co obniża koszty). Zaobserwowano płaską reologię i odnotowano lepszy profil lepkości-elastyczności, co oznacza lepsze czyszczenie otworów w sprzęcie wiertniczym. Właściwości filtracyjne zostały również ulepszone w porównaniu z barytem, przy prawie 30% mniejszej objętości filtratu i 16% mniejszej wadze. Magnetyt może być również stosowany w formie nanocząstek do specjalnych płynów wiertniczych, przy czym granica plastyczności i temperatura mają liniową zależność. Ponadto w wierceniu ropy naftowej i gazu magnetyt może pomóc w usuwaniu siarczków. Podobnie jak właściwości zwiększające gęstość w mule na bazie wody, magnetyt może być stosowany analogicznie jako środek obciążający w cementowaniu odwiertów wydobywczych.
Magnetyt tlenku żelaza Fe3O4 stosowany do katalizy amoniaku i węglowodorów
najbardziej znanym zastosowaniem czarnego piasku magnetytowego jest synteza amoniaku na skalę przemysłową w procesie Habera-Boscha (HB). Proces HB wytwarza amoniak poprzez konwersję azotu atmosferycznego z wodorem w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach, wykorzystując heterogeniczny katalizator żelazny. Magnetyt jest podstawowym materiałem źródłowym do tego celu. Zmielony magnetyt jest częściowo redukowany, uwalniając go od części tlenu, pozostawiając katalizator noszący rdzeń magnetytowy z zewnętrzną powłoką z tlenku żelaza (FeO, würstit). Zaletą tego katalizatora jest jego porowatość, a zatem jest wysoce aktywnym materiałem o dużej powierzchni. Amoniak jest głównym surowcem chemicznym i kluczowym składnikiem w produkcji nawozów, a zastosowanie magnetytu w HB zapewnia niedrogi i niezawodny katalizator dla tego globalnie ważnego procesu.
Magnetyt Fe3O4 stosowany do oczyszczania i uzdatniania wody
Magnetyt to naturalnie występujący minerał tlenku żelaza, który znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jednym z zastosowań jest oczyszczanie wody: w procesie separacji magnetycznej o dużym gradiencie nanocząstki magnetytu wprowadzone do zanieczyszczonej wody wiążą się z zawieszonymi cząstkami (na przykład ciałami stałymi, bakteriami lub planktonem) i osiadają na dnie cieczy, co umożliwia usunięcie zanieczyszczeń i recykling oraz ponowne wykorzystanie cząstek magnetytu.
Magnetyt był szeroko stosowany w oczyszczaniu wody i był formowany w polimeryczne mikrosfery wraz ze styrenem i diwinylobenzenem w celu produkcji magnetycznych żywic jonowymiennych, wykazujących dobrą wydajność w usuwaniu toksycznych zanieczyszczeń kobaltem i azotanami z wody. W zakładzie w Australii, mikronowa skala magnetytu była stosowana jako odczynnik w oczyszczaniu i klarowaniu wody, wytwarzając pitną wodę z niskiej jakości wód gruntowych i powierzchniowych. Problemy związane z trudnością usunięcia „obciążonego” odczynnika zostały rozwiązane dzięki naturze magnetycznego magnetytu. Chlorowane węglowodory można usuwać z wody za pomocą bakterii, które zostały zaadsorbowane na magnetycie, który następnie można usunąć za pomocą pola magnetycznego.
Jeśli chodzi o najbardziej zaawansowane procesy filtracji dla najbardziej zanieczyszczonej wody, magnetyt jest często stosowany wraz z innymi związkami. Całkowite pozostałości węgla organicznego można zmniejszyć o prawie dwie trzecie w kwaśnych ściekach w ciągu zaledwie dwóch godzin dzięki obecności magnetytu jako współkatalizatora obok konwencjonalnego tlenku żelaza, w temperaturze pokojowej. Ponadto, w połączeniu z pokrewnym związkiem hematytem, magnetyt może spowodować usunięcie 75% pozostałości węgla organicznego w ściekach z zakładów kosmetycznych, z dodatkową korzyścią w postaci niemal całkowitego usunięcia również rozpuszczonych gatunków azotu.
Dalsze zastosowania magnetytu w filtracji obejmują usuwanie sześciowartościowego uranu z gleby w połączeniu z bakteriami redukującymi metale Ochrobactrum, gdzie wykazano, że obecność magnetytu wspomaga unieruchomienie uranu – przy znacznie mniejszej usuwalności odnotowanej bez obecności magnetytu. Wykazano, że magnetyt wspomaga beztlenową fermentację ścieków mleczarskich.
Magnetyt tlenku żelaza Fe3O4 stosowany do celów leczniczych
Magnetyt znalazł szerokie zastosowanie w medycynie. Wykazano, że DNA można ekstrahować z ziaren kukurydzy za pomocą kompozytów magnetytowych i magnetytowo-krzemionkowych, które działają lepiej niż dostępne w sprzedaży zestawy do ekstrakcji DNA. Ekstrakcja przy użyciu czarnego tlenku magnetytu była wysokowydajna i skutkowała ekstraktami nadającymi się do stosowania w trawieniu enzymatycznym i procesie reakcji łańcuchowej polimerazy. Proszek magnetytowy o wielkości 5 mikronów był stosowany jako barwnik w barwionej żelatynie do badania aktywności proteolitycznej - rozkładu białek na mniejsze polipeptydy i/lub aminokwasy
Środki kontrastowe do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI) są często podawane jako wysoce skuteczne środki do wykorzystania magnetytu ze względu na ich właściwości superparamagnetyczne - stają się magnetyczne w silnym polu magnetycznym urządzenia MRI, ale tracą ten magnetyzm, gdy pole przestaje być stosowane, i są łatwo wykrywalne.
Magnetyt tlenku żelaza Fe3O4 stosowany do celów energetycznych
Podczas gdy magnetyt wykazał swoją zdolność do wydobywania paliw kopalnych, istnieją pewne przykłady jego wykorzystania w produkcji użytecznej energii w bardziej zrównoważony sposób. W mikrobiologicznym ogniwie paliwowym użyteczne paliwo jest wytwarzane, gdy prąd elektryczny jest przepuszczany przez specyficzny elektrolit bogaty w bakterie, podobnie jak wodór jest wytwarzany przez elektrolizę. Odkryto, że dodatek magnetytu do takiego systemu zapewnia doskonałą wydajność w etapach transportu tlenu, co prowadzi do ogólnej większej wydajności systemu. Ponadto obecny magnetyt jest również skuteczny w usuwaniu osadów ściekowych - jeśli system wykorzystuje zanieczyszczoną wodę. Wykazano, że lipazy unieruchomione magnetytem są skutecznymi producentami paliwa biodiesel, podobnie jak inne lipazy. Krytycznie jednak, grzybicze i nieprobiotyczne źródła lipaz są związane ze szkodliwymi produktami ubocznymi, podczas gdy lipazy probiotyczne nie są znane ze swojej stabilności, a tym samym wydajności w porównaniu do ich grzybiczych odpowiedników. Unieruchomienie tych probiotycznych lipaz na magnetycie sprawia, że system działa lepiej.