سنگ آهن زئولیت و کاربرد های آن

سنگ آهن زئولیت یکی از مواد معدنی نادر و یک کانی طبیعی آتشفشانی است. فرم ساختاری آن به صورت لانه زنبوری است و بار منفی خالص دارد. در اینصورت می تواند هم جاذب مایعات باشد و هم عناصر را بر اساس قدرت پیوند شیمیایی و جاذبه مغناطیسی به خود جذب نماید. امکان تولید زئولیت به روش مصنوعی نیز وجود دارد. به دلیل تولید این ماده معدنی با روش های گوناگون طبیعی و مصنوعی، زئولیت اشکال و ساختارهای مختلفی به خود می گیرد.

سنگ آهن زئولیت چگونه کار می کند؟

ساختمان لانه زنبوری سنگ آهن زئولیت مانند یک غربالگر مولکولی جهت فیلتر کردن ترکیبات شیمیایی عمل می­کند. به طور طبیعی ساختار داخلی زئولیت از یک شبکه گسترده از کانال های باز و پیچ در پیچ تشکیل یافته است. این کانال‌ها در تمامی گرانول ها به صورت حفره هایی هستند که زئولیت را به یک سنگ جاذب قدرتمند تبدیل کرده اند. اتم‌های دارای بار مثبت یا کاتیون‌ها در زمان عبور از حفره های این کانال ها به ساختار لانه زنبوری زئولیت که دارای بار منفی است، وصل می‌شوند.
پیوند شیمیایی سنگ آهن زئولیت آلومینوسیلیکات است که ترکیبی از آلومینیوم، سیلیکون، اکسیژن و ضد کاتیون ها می­باشد. این پیوند توانسته علاوه بر آنکه ساختار مستحکمی را برای ساختمان لانه زنبوری آن ایجاد کند، از شسته شدن اتم های دارای بار مثبت از درون زئولیت نیز جلوگیری نماید.

عواملی که تعیین کننده قابلیت جذب سنگ آهن زئولیت طبیعی می باشد عبارتند از: ساختمان مولکولی، مساحت سطوح گرانول­ها، چگالی بار سطحی و CEC یا ظرفیت تبادل کاتیونی. این عوامل در تعیین چگالی ظاهری و پایداری در وضعیت های مختلف تاثیر دارند. به عنوان نمونه اگر زئولیت فلزات سنگین را جذب کرده باشد، چگالی ظاهری بالاتری پیدا می­کند زیرا ماده ای به آن اضافه شده است. هرچه ابعاد گرانول زئولیت کوچکتر باشد چون به مساحت سطح آن اضافه شده، قابلیت جذب بیشتری خواهد داشت.
ابعاد مختلف گرانول سبب می شود که کاربردهای صنعتی بیشتری داشته باشد. اگر ابعاد آن کوچکتر باشد، با بیشتر شدن سطح، جذب سریعتر خواهد داشت. گرانول هایی که ابعاد بزرگتری دارند جهت پروژه های پاکسازی فاضلاب یا فیلترهای آب استفاده می­شوند. در گرانول های با ابعاد بزرگتر، جریان آب با سرعت بیشتر و جریان برگشتی پرفشار تر صورت می گیرد. شکل پذیری گرانول ها امکان ساخت سفارشی آنها با مواد خاص را فراهم می­کند.

روش های تشخیص سنگ آهن زئولیت

جهت تشخیص انواع سنگ آهن ها از یکدیگر، میتوان به تفاوت سنگ آهن زئولیت با سایر سنگ آهن ها از جمله مگنتیت و هماتیت اشاره کرد.
روش­های گوناگونی جهت تشخیص زئولیت های باکیفیت وجود دارد. رسوبات و گدازه های آتشفشانی از منابع تشکیل دهنده زئولیت ها هستند، به همین دلیل با ناخالصی ها و کیفیت های متنوعی در بازار ارائه می­شوند. در هنگام خرید برای تشخیص زئولیت با کیفیت مطلوب، بایستی به شکل ظاهری آن توجه نمود. یکی دیگر از عوامل مهم در تشخیص زئولیت آگاهی از میزان مقاومت مکانیکی این مواد است. با بررسی این خاصیت در آزمایشگاه ها می توان خلوص آن را تعیین نمود.
یک روش تشخیص زئولیت، توجه به رنگهای متنوع آنها از جمله رنگ های سبز، زرد و سفید است که کیفیت آنها را نشان می دهد.

ویژگی های انواع دیگر سنگ آهن چیست؟

در طبیعت آهن به فرم سنگ آهن و اکسید شده وجود دارد. در بین انواع آن، سنگ آهن هماتیت و سنگ آهن مگنتیت از مهمترین و ارزشمندترین اکسید‌های آهن می باشند. سنگ آهن مگنتیت پنج درصد از لایه سطحی کره زمین را در برگرفته است. این سنگ آهن دارای خاصیت مغناطیسی بوده و امکان جذب به آهنربا و یا تبدیل شدن به آهن‌ربا را دارد. نانوذرات حاصل از سنگ آهن مگنتیت در علوم زیستی و پزشکی کاربرد دارد. برای تشخیص سنگ آهن مگنتیت بایستی به این موارد توجه کرد. رنگ آن سیاه و یا قهوه ای مایل به سیاه بوده و هرچه تیره تر باشد، احتمال مگنتیت بودن آن بیشتر است. فرمول شیمیایی آن Fe3O4 است و به سختی در اسید کلریدریک حل می شود و جاذب فلزات است.

سنگ آهن هماتیت یکی از معروفترین سنگ های آهن موجود در دنیا می­باشد. فرمول شیمیایی آن Fe2O3 بوده و در کارخانجات تولید سیمان، رنگ و ضد زنگ به کار می رود. به دلیل رنگ­های زیبای این سنگ آهن که در طیف قهوه ای، خاکستری، سیاه و قرمز می باشد، گاهی در تولید جواهرات نیز استفاده می شود.

معادن معروف سنگ آهن زئولیت در ایران و جهان

سنگ آهن زئولیت، بسته به محل و چگونگی تشکیل آن، کاربردهای متفاوتی پیدا می کند. در نیمکره شمالی، زمانی که گدازه­های مذاب به آب دریا می­رسند زئولیت‌های طبیعی پدید می­آیند. در این روند یک تبادل یونی انجام می­شود که یون های سدیم با یون های دیگری که در زئولیت هستند، جایگزین شده و نیتروژن در آمونیاک آن جذب می­شود. سرزمین اصلی چین بزرگترین تولید کننده زئولیت طبیعی است و پس از آن کره جنوبی و اسلواکی قرار دارند.

زئولیت‌های نیمکره جنوبی به طور معمول در آب‌های شیرین پدید می آیند. مخزنی در نزدیکی رودخانه Bear در جنوب آیداهو یک نمونه آب شیرین است که زئولیت هایی با مقدار کلسیم بالا ایجاد می گردند.
ذخایر زئولیت در نیمه غربی ایالات متحده از نوع کانی­های طبیعی آتشفشانی  می­با‌شند. این ذخایر در منطقه شیویل واقع در امتداد مرز آیداهو و اورگان وجود دارند. در این مکان توف­های ضخیمی از زئولیت تشکیل شده که تا حدود ۵۰۰ متر بالاتر از کف دره امتداد دارد و به صورت گسل های متعددی شکل گرفته اند. در این مناطق استخراج زئولیت با کمک تجهیزات سنگین صورت می گیرد که با شکستن مواد خام و با سرعت ۲۰ تا ۴۰ تن در ساعت انجام می شود.
معادن زئولیت ایران در مناطقی در استان های سمنان، قم و آذربایجان و همچنین منطقه دماوند وجود دارند. در بررسی های انجام شده در معادن ایران، زئولیت های معادن سمنان دارای کیفیت مناسبی می باشند.

نحوه تولید سنگ آهن زئولیت در کارخانه

امکان تولید سنگ آهن زئولیت کارخانه ای پیشرفت زیادی داشته است. طبق بررسی های انجام شده، بیش از ۱۵۰ نوع زئولیت مصنوعی در کارخانجات صنعتی تولید و به بازار عرضه می شود.
در کارخانه از تجهیزاتی چون آسیاب چکشی با سرعت متغیر و غربال چرخشی در کنار یک خط غربالگری ثانویه جهت سفارشی کردن فرآیند استفاده می شود. خط ثانویه امکان تنظیم اندازه های سفارشی سنگ زئولیت و جداسازی شن و ماسه را فراهم می کند.
سپس محصول زئولیت به صورت فله ای در کیسه‌های بزرگ بسته‌بندی می گردد. محصول خروجی خط غربالگری ثانویه را می توان مستقیماً به کیسه ای که برای محصولات خرده فروشی، محصولات جعبه ای و محصولات بسته بندی شده استفاده می شود، وارد کرد.
زئولیت کارخانه ای در ابعاد مختلف که برای صنایع گوناگون مناسب باشد، تولید می گردد. اندازه های مختلف و مصارف آن در زیر آمده است:

ابعاد مش ۳×۷ جهت کنترل اتیلن، فیلتراسیون آب، ایجاد اصطکاک در زمین های یخی و اصلاح خاک استفاده می گردد.
اندازه های مش ۷×۱۴ به عنوان جاذب روغن و خنثی کننده بو استفاده می شود.
ابعاد مش ۱۴×۴۰ جهت فیلتراسیون آب، اصلاح خاک چمن، اصلاح خاک زراعی، خنثی کننده بو و بستر گربه کاربرد دارد.
اندازه های مش ۴۰ به عنوان پودرهای افزودنی به مواد خوراکی و بهداشتی، پودرهای ضد پف و خنثی کننده بو کاربرد دارد.
امکان تولید مواد کوچکتر و میکرونیزه با ابعاد ۵۰ میکرون و کمتر نیز وجود دارد.

قیمت تمام شده هر کیلوگرم زئولیت چقدر است؟

قیمت گذاری روی سنگ آهن زئولیت به عوامل مختلفی بستگی دارد. زئولیت ها دارای انواع گوناگونی با خاصیت های اسیدی و قلیایی هستند که روش ساخت آنها با هم فرق می کند. در ایران بیشتر زئولیت ها از نوع رسوبی هستند ولی در بیشتر کشورهای دنیا از انواع آتشفشانی و مصنوعی می باشند. به دلیل تفاوت در نحوه تولید و جنس سنگ های زئولیتی، قیمت این سنگ ها متفاوت می باشد. از آنجا که انواع داخلی یا وارداتی و یا مشخصه های شیمیایی در قیمت تاثیر گذار است، جهت خرید زئولیت و دریافت قیمت دقیق آن، لازم است از متخصصین مشاوره بگیرید.

قیمت زئولیت همچنین بسته به موارد کاربرد آن در صنایع مختلف، متفاوت است. این سنگ در صنعت تصفیه آب و فاضلاب، کشاورزی، حفاظت از خاک و به عنوان مکمل های غذایی در پرورش حیوانات به کار می­رود. به همین دلیل در هنگام خرید لازم است نوع سنگ مورد نیاز خود را تعیین کنید و در مشورت با کارشناسان قیمت دقیق آن را مطالبه نمایید.
زئولیت در کارخانه های مختلف مستقر در ایران تهیه و تولید می شود. قیمت جهانی زئولیت بستگی به قیمت های تجارت و تبادل آنها در بازار جهانی دارد. در سال ۲۰۲۰ قیمت زئولیت در بازار جهانی حدود ۵۰ تا ۳۰۰ دلار در هر تن بوده است. ایران با صادرات زئولیت به دیگر کشورها می تواند در بازار تامین نیاز جهانی به این محصول معدنی، شرکت نماید.

استخراج زئولیت در چه عمقی امکان پذیر است؟

پدید آمدن سنگ آهن زئولیت به فرم طبیعی از طریق رسوبات عمیق دریا­ها و تغییر شکل توف­ها می باشد. مکان هایی که زئولیت­ها در آنها تشکیل می شوند، دریاچه های قلیایی و نمکی، محوطه های باز آبهای زیرزمینی و خاک های محیط های قلیایی هستند. نواحی شکل گیری زئولیت­ها از سطح آبهای زیرزمینی به سمت سطح زمین می باشد. به همین دلیل هنگام استخراج، عمقی که انتظار می‌رود زئولیت در آن پیدا شود، در نواحی رسوبی در سطوحی با عمق حدود ۲ تا ۱۲ متر می باشد.

چرا از زئولیت در صنایع استفاده می‌شود؟

از کاربردهای مهم سنگ آهن زئولیت استفاده آن در صنایع کشاورزی، تولید مواد غذایی و تولید مواد بهداشتی است. این کانی آتشفشانی دارای مزایای زیادی در زمینه احتباس آب، نگهداری از مواد مغذی و جلوگیری از شستشوی آنها می باشد. زئولیت می تواند تا حدود شصت درصد وزن خود را در آب نگه دارد. طی آزمایش‌ها مشاهده شده‌ که زئولیت قادر است در زمین‌های با شیب ملایم نفوذ آب را ۷ تا ۳۰ درصد افزایش دهد و در زمین‌های با شیب تند این میزان را تا ۵۰ درصد برساند. رطوبت خاک را با استفاده از زئولیت در وضعیت خشکسالی ۰.۴ تا ۱.۸ درصد و در شرایط عادی ۵ تا ۱۵ درصد می توان افزایش داد. همچنین از جاری شدن رویه سطحی زمین جلوگیری شده و به این صورت از فرسایش زمین محافظت می گردد.

سنگ آهن زئولیت قادر است به عنوان اصلاح کننده خاک در حفظ رطوبت و هوادهی خاک تاثیر زیادی داشته باشد. از دیگر کاربرد های آهن زئولیت آن است که می تواند در حکم یک مخزن آب ماندگار و بدون تغییر شکل عمل نماید. این کار به دلیل نگهداری آب در ساختمان کریستالی آن می باشد. در اینصورت در شرایط خشکسالی، رطوبت دراز‌مدت را فراهم می‌کند و خیس شدن دوباره ریشه در دوران آبیاری را ممکن می­سازد. بنابراین در مصرف آب مورد نیاز جهت آبیاری صرفه جویی می شود.
سنگ آهن زئولیت طبیعی در طول زمان در خاک تجزیه نمی‌شود، بنابراین مواد مغذی و آب را به خوبی نگه داشته و باعث کاهش هزینه‌های آب و کود می­گردد.

موارد استفاده زئولیت در صنایع تصفیه آب و پساب چیست؟

سنگ آهن زئولیت در فیلتراسیون آب نقش مهمی دارد. از زئولیت برای حذف یون‌های مختلف از آب‌های شور و نمکی استفاده می­گردد. همچنین برای حذف ایزوتوپ­های رادیوم و یون­های دیگر از جمله باریم، آهن و منگنز مورد استفاده قرار می­گیرد. این تکنیک برای تصفیه چندین نمونه آب مختلف جهت حذف رادیونوکلئیدهای طبیعی نیز به کار گرفته شده است. در بررسی ها به وضوح مشاهده شده که نتایج خالص سازی بیش از ۹۰ درصد بوده است.

سنگ آهن زئولیت در تصفیه فاضلاب نیز مورد استفاده قرار می­گیرد. سالانه میلیاردها لیتر فاضلاب در صنایع مختلف تولید می شود. در کارخانه های فرآوری مواد شیمیایی و نفتی حجم زیادی آب آلوده وارد فاضلاب می­شود که با تصفیه فاضلاب می­توان آب تمیز را دوباره وارد اکوسیستم نمود. زئولیت قادر است فاضلاب صنایع را از وجود فلزات سنگین، تشعشعات و هیدروکربن ها پاک کند. در اتاق‌های فیلتراسیون از زئولیت به عنوان بخشی از پروسه  فیلتر کردن آب تا زمان انتشار قابل قبول آن در صنایع استفاده می‌گردد. در تصفیه پساب‌های آلوده به فلزات ترکیبی، از زئولیت‌های طبیعی به عنوان فیلتر استفاده می­شود که می‌تواند در مدت زمان ۱۵ دقیقه ۹۰ درصد از فلزات سنگین را حذف نماید.

در حال حاضر گروه های تحقیقاتی نفت و گاز، مطالعاتی را برای کنترل گرد و غبار انجام داده اند. آنها چاه­های نفتی که آب نمکی با کلسیم بالا و سدیم کم تولید می کنند را شناسایی کرده اند. سنگ آهن زئولیت هم اکنون به عنوان ابزاری جهت حفاظت از آب و کنترل گرد و غبار در جاده های شنی به تایید رسیده است. اگر مواد نامناسب در این فاضلاب ها وجود داشته باشند، می توانند به راحتی در گودال های کنار جاده تجمع  کنند. پخش زئولیت در جاده ها هم برای جلوگیری از مصرف آب و هم تصفیه گرد و غبار موثر خواهد بود.