철 산화물 자석 분말의 응용

자기성 분말의 응용

천연 자석체 Fe3O4는 유정 유체 및 유기 기반 흙에 사용됩니다

이 자석체는 담수, 해수 및 유기 기반 흙과 같은 모든 유정 유체에 널리 사용될 수 있으며 밀도를 증가시킬 수 있습니다

모든 드릴링 및 완공 유체의 밀도를 25 lb/gal (3.0 s.g.)까지 증가시킬 수 있습니다. 주로 고밀도, 유기 기반 흙에서 사용됩니다.

이 마그네사이트로 무게를 잰 유체는 바리트로 무게를 잰 것보다 부피당 고체가 적어 더 높은 드릴링 머드 무게를 만들 수 있습니다.

가능합니다. 특히 고밀도 킬 유체에서 유용합니다.

석유 시추에서 황화물 제거 및 무게 조절제로 사용되는 산화철 마그네사이트

원유 시추 과정에서 종종 물 기반 시추 유체가 사용됩니다. 일반적으로 바이트와 벤토나이트 점토와 같은 화합물을 사용하여 우수한 윤활성을 제공하지만, 연구에서는 유익하거나 더 저렴한 다른 재료를 검토하고 있으며, 특히 오늘날의 고압, 고온 시추 공정에 더 내구성이 있는 재료를 찾고 있습니다. 이러한 응용 분야에는 일반적으로 밀도가 높은 재료가 사용됩니다; 특정 중력이 더 높은 유체입니다. 바이트는 1:1 비율로 마그네타이트로 대체될 수 있으며 효과적입니다. 연구 결과 밀도가 14.5에서 14.9 ppg로 증가할 수 있음이 나타났습니다(즉, 고체 양이 적어도 더 높은 밀도를 유지하며 비용을 절감합니다). 평평한 유동 특성이 관찰되었으며, 더 나은 점성-탄성 프로필이 확인되어 시추 장비의 구멍 청소 성능이 향상되었습니다. 또한 필터링 속성도 바이트보다 향상되었으며, 여과액 부피가 약 30% 줄고 무게도 16% 감소했습니다. 마그네타이트는 맞춤형 시추 유체를 위해 나노입자 형태로도 사용될 수 있으며,屈服 응력과 온도는 선형적인 관계를 보입니다. 더불어 석유 및 가스 시추에서 마그네타이트는 황화물 제거에도 도움을 줍니다. 물 기반 시추 유체에서 밀도를 향상시키는 특성과 유사하게, 마그네타이트는 채굴 용광진에서 가중제로도 동일하게 사용될 수 있습니다.

산화철 Fe3O4 자석 광물은 암모니아와 탄화수소의 촉매 반응에 사용됩니다

자석 흑사의 가장 잘 알려진 응용 분야는 Haber-Bosch (H-B) 공정을 통한 산업 규모의 암모니아 합성입니다. H-B 공정은 대기 중 질소를 고온고압에서 수소와 결합시켜 암모니아를 생산하며, 이때 비균질 철 촉매가 사용됩니다. 자석 광물은 이것이 주요 원료입니다. 자석 광물을 가공하여 부분적으로 산화물을 제거하면 외부 표면이 산화 아연(FeO, würstite)으로 덮힌 자석 핵을 가진 촉매가 형성됩니다. 이 촉매의 장점은 다공성에 있으며, 매우 활성 있고 큰 표면적을 가진 물질입니다. 암모니아는 주요 화학 원료로 비료 제조의 핵심 구성 요소이며, 자석 광물의 H-B 공정 적용은 전 세계적으로 중요한 이 과정에 대해 저렴하고 신뢰할 수 있는 촉매를 제공합니다.

Fe3O4 자석 광물은 수질 정화 및 처리에 사용됩니다

자기철석은 여러 산업에서 응용되는 철 산화물 광물로 자연에서 발견됩니다. 그 중 하나의 용도는 물 정수입니다: 고강도 자력 분리 과정에서, 오염된 물에 도입된 자기철석 나노입자는 현탁 입자(고체, 박테리아 또는 플랑크톤 등)에 결합하여 액체의 바닥으로 침전되며, 이로써 오염 물질을 제거하고 자기철석 입자를 재활용 및 재사용할 수 있습니다.

자기철석은 수처리에서 널리 사용되었으며, 스티렌과 디비닐벤젠과 함께 다중 고분자 미세구로 형성되어 자화된 이온 교환 수지들을 생산하는데 사용되며, 물에서 독성 코발트와 질산염 오염물질을 제거하는 데 우수한 효율을 보입니다. 호주에 있는 한 공장에서는 마이크론 규모의 자기철석이 저품질 지하수 및 표면수로부터 음용 가능한 물을 생산하기 위해 정화 및 명확화 과정에서 반응제로 사용되었습니다. '불포화 반응제'가 제거하기 어렵다는 문제는 자기철석의 자석 성질을 통해 해결되었습니다. 염소 화합물은 자기철석에 흡착된 박테리아를 통해 물에서 제거될 수 있으며, 이후 이를 자석으로 제거할 수 있습니다.

가장 오염된 물에 대한 가장 발전된 여과 과정에서 자석은 종종 다른 화합물들과 함께 사용됩니다. 상온에서 자석이 전통적인 산화철과 공각촉매로 작용하면 단지 2시간 만에 산성 폐수의 총 유기 탄소 잔여물이 거의 두 배 줄어들 수 있습니다. 또한, 관련 화합물인 적철광과 결합할 때 자석은 화장품 공장 폐수에서 유기 탄소 잔여물을 75% 제거할 수 있으며, 용해된 질소 성분을 거의 완전히 제거하는 추가적인 이점도 제공합니다.

자기철석의 여과 응용 분야에서의 추가적인 용도로, 금속 환원 세균 Ochrobactrum이 존재할 때 토양에서 6가 우라늄을 제거하는 것이 포함되며, 자기철석의 존재가 우라늄의 고정화에 도움을 주는 것으로 나타났습니다. 또한 자기철석이 없을 경우显箸하게 제거 효율이 낮아진다고 보고되었습니다. 또한 자기철석은 유제품 폐수의 혐기성 소화를 돕는 것으로 나타났습니다.

약용으로 사용되는 산화철 Fe3O4 마그네사이트

자기철석은 의약 분야에서 널리 사용되고 있습니다. DNA는 자기와 자기철석-실리카 복합체를 사용하여 옥수수 알갱이에서 추출될 수 있으며, 이 두 방법 모두 상업적으로 이용 가능한 DNA 추출 키트보다 더 나은 성능을 보입니다. 자기철석 흑산화물의 사용으로 높은 수율의 추출이 이루어졌으며, 효소 소화 과정과 중합효소 연쇄 반응 과정에 적합한 추출물을 얻었습니다. 5마이크론 규모의 자기철석 분말은 단백질 분해 활성을 측정하기 위해 염색된 겔라틴에 염료로 사용되었으며, 단백질이 작은 다펩타이드나 아미노산으로 분해되는 과정을 관찰했습니다.

자기 공명 영상(MRI) 대비제로써는 자석의 초순자성 특성 때문에 종종 높은 효율로 응용됩니다 - 이들은 강력한 MRI 기기의 자속 안에서는 자석이 되지만, 자속이 사라지면 다시 자석이 되지 않으며, 매우 잘 감지됩니다.

에너지 용도로 사용되는 철 산화물 Fe3O4 자석

자기철석은 화석 연료 추출에서 그 능력을 보여주었지만, 더 지속 가능한 방식으로 사용 가능한 에너지를 생산하는 데 활용된 사례도 있습니다. 미생물 연료 전지에서는 특정 박테리아가 풍부한 전해질에 전기가 통과할 때 사용 가능한 연료가 생성되며, 이는 수소가 전기분해로 생성되는 방식과 유사합니다. 자기철석을 이러한 시스템에 추가하면 산소 운반 과정에서 우수한 성능을 발휘하여 전체 시스템 효율이 향상됨이 발견되었습니다. 또한, 시스템이 오염된 물을 사용할 경우 자기철석은 하수 슬러지를 효과적으로 제거하는 데에도 도움을 줍니다. 자기철석에 고정화된 리파제는 다른 리파제와 마찬가지로 생물 디젤 연료를 효과적으로 생산할 수 있습니다. 그러나 중요한 점은, 곰팡이나 비프로바이오틱 소스의 리파제는 유해한 부산물을 동반하며, 프로바이오틱 리파제는 곰팡이 대비 안정성과 효율성이 낮다는 단점이 있습니다. 이러한 프로바이오틱 리파제를 자기철석에 고정화하면 성능이 향상된 시스템을 구현할 수 있습니다.