علم سرامیک

* منیزیا
 

اکسید منیزیم(Mgo، منیزیا) به صورت طبیعی و در حالت کانی پیریکاز (periclase) تشکیل می شود. این کانی یک کانی دگرگون است که از تخریب دولومیت و دیگر کانی های منیزیادار تشکیل می شود. منابع پریکاز کمیاب است و ارزش اقتصادی ندارد. منابع اصلی منیزیا ، منیزیت وهیدرو کسید منیزیم است.
ذخایر بزرگ منیزیت در بسیاری از کشورها مانند چین و ترکیه و روسیه وجود دارد. منیزیت دارای ناخالصی های مختلفی مانند سیلیس، آهن، آلومینیوم ، منگنز، و کلسیم است که این ناخالصی ها معمولا ً به شکل کانی های متنوعی وجود دارند. مثلا برخی از این کانی ها عبارتند از: کوارتز، تالک، میکا مگنتایت (Magnetite). پس از استخراج سنگ معدن، باید عملیات فرآوری انجام شود. روش های فرآوری متنوع هستند مثلا خردایش ، دانه بندی، شستشو، جداسازی بوسیله ی آهنربا و ملوتاسیون برخی از این روش ها ست . پس از خالص سازی کربنات منیزیم ، این ماده کلسیناسیون می شود. دمای کلسینا سیون بین است. فرآیند کلسیناسیون موجب تولید دانه های بسیار ریز Mgo با خواص واکنشی بالا می شود. این محصول منیزیای سوز آور(caustic magnesia) نامیده می شود. نوع زینته شده یا پخته شده (dead- burned) منیزیا بوسیله ی کلسیناسیون منیزیم کربنات در دمای بالاتر از تولید می شود. در طی این فرآیند کریستال های واکنش پذیر رشد کرده و از این رو میزان واکنش پذیری آنها کاسته می شود.
منیزیا را همچنین می توان از آب دریا یا آب های شور با درصد پایین منیزیم تولید کرد. تقریبا 60% تولید ترکیبات منیزیمی در آمریکا از این منابع تامین می شود. آب دریا دارای در کیلوگرم است.
مهمترین فرآیند تولید Mgo از آب دریا بدین صورت است که هیدروکسید منیزیم از محلول نمک های مینزیم و بوسیله ی یک عامل بازی قوی رسوب می کند.(طبق واکنش زیر)

رسوبات شسته شده ، فیلتراسیون می شود و بوسیله ی فرآیند کلسیناسیون آب گیری می شود. روش دیگر تولید منیزیا بدست آوردن منیزیا از آب شور است. این فرآیند بر پایه ی تجزیه یرسوبات در دمایرسوبات اتفاق می افتد. (طبق واکنش زیر )

ظرفیت تولید سالانه ی منیزیا تقریبا 10 مگاتن در سال است. تقریبا 9 مگاتن از منیزیا از منابع طبیعی و تقریباً 1.5 مگاتن آن از آب دریاها و آب های شور بدست می آید. قیمت منیزیا در گسترده ی 150- 1200 دلار بر تن است. که این قیمت گذاری بر اساس خلوص آن انجام می شود.
کاربرد عمده ی منیزیا به عنوان دیرگدازهای مورد استفاده در آسترکاری کوره هاست. مقادیر بسیار کمی از منیزیا در تولید محلول خوراکی شیری رنگ (مخصوص درد معده) استفاده می شود. همچنین از منیزیا در ساخت سایر سرامیک ها مانند مواد اسپنیلی بدون کروم استفاده می شود. اسپینل بدون کروم در طبیعت در مقادیر قابل استفاده در صنعت وجود ندارد. اسپنیل را می توان بوسیله ی ذوب الکتریکی آلومینا و مینزیا تولید کرد.

* زیرکونیا
 

اکسید زیرکونیوم ، زیرکونیا) به طور عمده از زیرکن ) بدست می آید. زیرکن مینرالی است که در سنگ های آذرین مانند گرانیت ها و پگماتیت ها تشکیل می شود.
در برزیل و ماداگاسکار برای تولید زیرکن ، سنگ های آدرین پگماتیتی (pegmatates) را تجریه می کنند. همچنین زیرکن می تواند به عنوان جزئی از سنگ های دگرگون تشکیل شده باشد. در سواحل استرالیا، برزیل، هند و فلوریدا از زیرکن به صورت ذخایر موجود در ماسه های ساحلی وجود دارد که این ذخایر از نوع ذخایر ثانویه هستند. در این نوع از ذخایر که به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرد، زیرکن به همراه مینرال های دیگر مانند المنتایت (ilmentite) ، روتایل (rutile) و مونازیت (monazite) تشکیل شده است.
برای تولید زیرکونیای خالص از زیرکن چندین روش تجاری وجود دارد. زیرکن در دمای بالاتر از به زیرکونیا و سیلیس تجزیه می شود. تزریق ماسه های زیرکنی به یک محیط پلاسما (در دمای بالاتر از 6000c° ) باعث تجزیه شدن زیرکن و ذوب شدن آن می شود. در هنگام انجماد مذاب پلاسمایی ، زیرکونیا به صورت ساختار دندریتی انجماد پیدا می کند. وبه صورت پوششی شیشه ای بر روی زیرکونیا تشکیل می شود. سیلیس موجود در این ساختار می تواند بوسیله ی شستشو با محلول سدیم هیدروکسید جوشان از بین برود. در این فرآیند مواد زائد شسته می شود و زیرکونیا بوسیله ی سانتریفیوژ جدا سازی می شود.
روش اصلی در تولید اکسید زیرکونیوم ذوب زیرکن در کوره ی قوس الکتریکی است. دمای این ذوب بین 2100c°- 2300 است با آنکه دمای این واکنش نسبت به پلاسما پایین تر است اما فرآیند تجزیه ی زیرکن اتفاق می افتد. اما در این حالت زیرکونیای جامد در سیلیس مذاب تولید می شود. خلوص تولیدی در این روش تقریبا 99% است.
یکی دیگر از منابع تأمین کننده ی زیرکونیا ، بادولیت (baddeleyite: مونوکلینک و ناخالص) است. البته این کانی از لحاظ تجاری اهمیت کمتری نسبت به زیرکن دارد . ذخایر بادولیت کم می باشد. همچنین این ذخایر به همراه آلودگی هایی مانند سیلیس ، اکسید آهن و تیتانیا وجود دارد. ذخایر با دولیت به صورت تجاری در برزیل و آفریقای جنوبی استخراج می شوند. همه ی منابع سنگ معدن زیرکونیوم دارای مقادیر متنوعی از هافینوم ( به طور نمونه وار 3 – 1.5%) هستند . به دلیل شبیه بودن ویژگی های شیمیایی این دو ماده ، فرآیند جداسازی آنها گران قیمت است. به همین دلیل اکثر گریدهای زیرکونیا بیش از %3wt هافینوم دارند.

* زینسیت
 

اکسید روی (ZnO) به صورت طبیعی در مینرال زینسیت Zincite))وجود دارد. اکسید روی خالص سفید رنگ است. کانی زینسیت به دلیل وجود منگنز( بیش از 10%) و مقادیر ناچیزFeo  قرمز رنگ است. منابع طبیعی زینسیت از لحاظ تجاری اهمیت ندارند. دو روش برای تولید اکسید روی وجود دارد:
1)اکسیداسیون فلز روی (در حالت بخار) با هوا
2)کاهش اسفا لاریت ( Sphalerite:zns) با کربن و CO اسفالاریت یکی از کانی های طبیعی و بسیار مهم از روی است. منابع عظیمی از این کانی در سنگ های آهکی دره ی میسی سی پی ، حوالی جوپلین (Joplin) وجود دارد .همچنین منابع عظیمی از این کانی در فرانسه ، مکزیک، اسپانیا ، سوئد و انگلستان وجود دارد.
مقادیر زیادی از اکسید روی تولید شده در صنعت تولید چسب و رابر استفاده می شود. از این اکسید همچنین در رنگ های لاتکس ، کاشی ها ، لعاب ها و صنعت پرسلان استفاده می شود.
این ماده همچنین یکی از مواد پر کاربرد در ساخت وریستور (Varistors) است.

* روتایل و آناتار
 

روتایل ، تیتانیا) یکی از اجزای تشکیل دهنده ی سنگ های آذرین مانند گرانیت و همچنین به عنوان یکی از مشتقات سنگ های دگرگون مانند گنیس (geneiss) است. این کانی به صورت سوزن های ریزی در نمک ها، میکای بیوتایتی (biotitemica) ، کوارتز و فلدسپار یافت می شود. از لحاظ اقتصادی ذخایر مهم این ماده در سنگ های آذرین ویرجینیا (Virginia) ،کانادا (Canada) و نوروی (Norway) یافت می شود. روتایل (rutile) همچنین یکی از اجزای مهم سنگ های ساحلی است که از فرسایش سنگ های دارای روتایل بوجود آمده اند. این سنگ های ساحلی در استرالیا، فلوریدا و هند وجود دارند.
تیتانیا همچنین از واکنش المنیت با اسید سولفوریک در دمای نیز تولید می شود. این واکنش به صورت زیر انجام می شود و تشکیل تیتانیل سولفات (Sulfate titanyl) می دهد:

تیتانیل سولفات در آب قابلیت حل شوندگی داشته و می توان بدین وسیله از ناخالصی های نامحلول در آب جداسازی شود. (این کار بوسیله ی فیلتراسیون انجام می شود.) هیدرولیز در دمای باعث تشکیل رسوبات هیدروکسید طبق واکنش زیر می شود.:

هیدروکسید تیتانیل بوسیله ی کلسیناسیون در دمای 1000c° به تیتانیا تبدیل می شود.

* غیر اکسیدی ها
 

اکثر سرامیک های غیر اکسیدی مهم در طبیعت وجود ندارند و بنابراین باید آنها را سنتز کرد. روش سنتز این مواد معمولا یکی از روش های زیر است:
1)ترکیب مستقیم فلز و نافلز در دمای بالا
2)کاهش اکسید با کربن در دمای بالا (کاهش کربوترمال) و واکنش متعاقب با نافلز در این بخش از مقاله نگاه مختصری به سرامیک های غیر اکسیدی مهم داریم. برای نشان دادن تنوع سرامیک های غیر اکسیدی ما مثال هایی از کاربیدها ، نیتریدها و بوریدها را آورده ایم. البته سرامیک های غیر اکسیدی دیگری نیز وجود دارند که آنها نیز مورد توجه هستند.
SiC: ساینده ، بخش های الکترونیکی با شرایط دشوار
TiC: یا تاقان ، ابزارهای برش،
AIN:قطعات الکترونیکی، بوته ذوب فلز
: توربین های گازی آینده و اجزای موتورهای دیزل
Zr B_2: بوته ی ذوب فلز و تیوپ های ترموول (tubes Thermowell)
WC: ساینده، ابزارهای برش
C (گرافیت): روانساز جامد
C(الماس) : ساینده

* سیلیسیم کاربید
 

سیلیسیم کاربید(SiC) بیشترین مصرف را در بین مواد سرامیکی غیر اکسیدی دارد. کاربرد عمده ی این ماده در صنعت ساینده است. علت استفاده از آن در صنعت ساینده سختی بالا (تنها الماس، نیترید بورکیوبیک و کاربیدبور سختی بالاتری از سیلیسیم کاربید دارند.) سیلیسیم کاربید در طبیعت تشکیل نمی شود و بنابراین باید آن را به صورت مصنوعی ساخت. این ماده به دو شکل کریستالی وجود دارد. فرم کیوبیک که به آن فاز B می گویند (B-SiC) و فرم هگزا گونال که به آن فاز می گویند.(-SiC). فرم در دمای بالاتر از تشکیل می شود و فرم B در گستره ی دمایی تشکیل می شود.
سیلیسیم کاربید به صورت تجاری بوسیله ی فرآیند آچسون (Acheson Process) تولید می شود. در این فرآیند مخلوطی از ماسه ی سیلیسی (99.5%.)، کک (carbon) تهیه شده و در طول بزرگی دپو می شود. سپس الکترودهای کربنی در داخل توده جا سازی می گردد. هر توده معمولا از 3000 تن ماده تشکیل شده است. گرم کردن کک باعث آزاد شدن انرژی کک می شود. که معمولا در دما در بخش هایی از توده به نیز می رسد. انرژی الکتریکی کل که در طی راه اندازی استاندارد یک توده (کوره) مصرف می شود حدود 2 میلیون کیلو وات ساعت (kwh) است که این میزان تقریبا برابر است با 7 تراژول (7TJ). میانگین توان ورودی به کوره در طی راه اندازی کوره حدود 9000-10000KW است. در دمای بالا کک با واکنش می دهد و Sic و CO(مونواکسید کربن ) تولید می کند:

عملیات حرارت دهی کوره ادامه می یابد تا واکنش به طور کامل انجام شود. زمان حرارت دهی از2- 20 روز طول می کشد .(بسته به بزرگی کوره و ترانسفورماتور). پس از سرد شدن کوره، توده شکسته می شود و پس از خردایش دانه بندی می شود. مرکز توده دارای کریستال های SiC هگزاگونال با خلوص بالاست که رنگ آنها سبز است. این کریستال ها برای کاربردهای الکتریکی مناسبند. خلوص SiC براساس رنگ کریستال ها قابل تشخیص است:
خلوص % 9908 : سبز کم رنگ
خلوص % 99: سبز پررنگ
خلوص % 98.5 : سیاه رنگ

گرداگرد مرکز توده یک بخش با خلوص پایین (بیش تر از %97.5) وجود دارد که برای کاربردهای ساینده مناسب است. لایه ی بیرونی دارای مخلوطی از SiC و واکنش نداده و کربن است که این لایه در فرآیند پخت بعدی استفاده می شود. شکل 1 مثال هایی از کریستال های SiC تولید بوسیله ی فرآیند آچسون است.

بزرگترین تولید کننده ی SiC جهان چین است .این کشور سالانه 450000 تن SiC تولید می کند. شکل 2 یک کارخانه ی تولید SiC را نشان می دهد. قیمت SiC تولیدی به روش آچسون بین 10- 40 دلار بر کیلوگرم است.
منبع انگلیسی مقاله : Ceramic Material /C. Barry Carter .M.Grant Norton

شیشه های بیواکتیو یکی دیگر از پوشش های مهم امپلنتها هستند. این شیشه ها معمولا بوسیله ی یکی از روش های زیر اعمال می شوند:
لعاب زنی (enameling)
اسپری کردن بوسیله ی شعله (Flame Spraying)
روش تشکیل پوشش به روش غوطه وری (Dip Coating)
روش اسپری شعله شبیه به روش پلاسما اسپری است با این تفاوت که گاز حامل یونیزه نشده و دماهای مورد استفاده در این روش به مراتب پایین تر از روش پلاسما اسپری است.
در روش تشکیل پوشش به روش غوطه وری امپلنت فلزی ابتدا اکسید شده سپس به داخل شیشه ی مذاب غوطه ور می شود اکسید کردن امپلنت به این دلیل است که خواص تر شوندگی فلز بهبود یابد.
روش لعاب زنی یک روش سنتی برای تولید پوشش های شیشه ای است. در این روش از یک فرم خاص شیشه به نام فریت ( frit) استفاده می شود.

این ماده بوسیله ی سرد کردن سریع شیشه در داخل آب بوجود می آید. فریت که به صورت ذرات درشت است، ابتدا آسیاب شده و سپس بر روی زیر لایه ی فلزی اعمال می شود. به همراه فریت مواد خاصی مصرف می شود که چسبندگی فلز و پوشش افزایش یابد. این مواد خاص با فریت و فلز واکنش می دهند و سبب افزایش چسبندگی شیمیایی می شوند.به هر حال این روش به طور موفقیت آمیز برای اعمال شیشه های بیواکتیو استفاده نشده است و از این رو روش های دیگر جایگزین شده است.

شیشه های رادیوتراپی
 

شیشه های آلومینو سیلیکاتی ایتریایی (YAS)که شیشه هایی رادیو اکتیو هستند برای پرتو افکنی به تومورهای سرطانی درمحیط بدن استفاده می شوند. اگر چه تومورهای کبدی درحالت اولیه در ایالات متحده ی امریکا نسبتا کمیاب هستند اما این نوع ترمورها بسیار کشنده هستند. و سالانه 3000-4000 مرگ در ایالات متحده ی آمریکا و 1.2 میلیون مرگ در جهان به دلیل این تومورها رخ می دهد. نکته ی مهم تر این است که بیشتر این ترمورها قابل عمل نیستند. زیرا عمل جراحی آنها دارای پیچیدگی فراوانی است. پرتو افکنی تومورها در داخل بدن اجازه می دهد تا با تمرکز پرتو افکنی با کمترین میزان آسیب، تومور را از بین برد. این روش یکی از روش های مهم در درمان این بیماری است. شیشه های YAS به دلایل زیر برای این کار برد مناسبند:
سمی نیستند.
به آسانی رادیو اکتیو می شوند.
در حالی که رادی اکتیو هستند، این مواد از لحاظ شیمیایی نامحلول هستند.
فرآیند سل ژن برای تولید شیشه ای YAS کروی استفاده می شود. خاصیت رادیو اکتیو این نوع شیشه ها به دلیل وجود ایزوتوپ 90Yاست. این نوع ایزوتوپ از خود پرتو β ساتع می کند و دارای نیمه عمر 64.1 ساعت است. میانگین نفوذ پرتو β (الکترون ها) در بدن 2.5 میلی متر است. (ماکزیم نفوذ 10 میلی متر است). برای آنکه ماده ی رادیو اکتیو به محل های وجود تومور برسد1- 15 میلیون گوی کوچک میکرومتری به داخل شریان کبدی ترزیق می شود. در این حالت خون وظیفه ی رساندن این مواد به محل های مورد نظر را دارد. زمان درمان 2-4 ساعت است. اندازه ی قطر گوی های کوچک بین 35-15Mm است. این اندازه به صورتی است که اجازه می دهد تا جریان خون کبد آنها را حمل کند اما به اندازه ای بزرگ هستند که وارد کل جریان خون نشوند. گوی های کوچک وارد شده به کبد در محل تومورها تمرکز می یابند که علت آن این است که توده ی توموری میزان مصرف خون بیشتری نسبت به بافت های اطراف خود دارد. با وجود عناصر رادیو اکتیو در اخل تومور عمل پرتو افکنی به درستی انجام می شود و به دلیل آنکه نیمه عمر ماده ی رادیو اکتیو مورد استفاده 64.1 ساعت است پس از سه هفته اثرات رادیو اکتیویته از بین می رود.
اگر چه استفاده از گوی های کوچک رادیو اکتیو در درمان سرطان جگر در مراحل اولیه ی خود است ولی محصولات تجاری ساخته شده بوسیله ی این تکنولوژی با نام تجاری Therasphere در آمریکا و کانادا تولید می شود. و از این دارو برای درمان سرطان غیر قابل جراحی کبد استفاده می شود. سایر کاربردهای پزشکی این گوی ها در درمان سرطان های کلیه و مغز است.
شکل 1 میکروکره های ساخته شده از شیشه های برات کلسیم لیتیم (LCB) را نشان می دهد.

این نوع میکروکره ها با عبور شیشه از بین یک شعله ی با دمای بالا تولید شده اند. از روش مشابه با روش عبور از شعله می توان برای تولید میکروکره های شیشه ی YAS استفاده کرد . میکروکره های LCB به داخل میکروکره های توخالی هیدروکسی آپاتیت وارد می شود. این سیستم ها در رسانش داروئی کاربرد دارند.

دریچه های مصنوعی قلب
 

کربن یک بیوسرامیک مهم است. این ماده هم زیست سازگار پذیر است و هم از لحاظ شیمیایی خنثی است. کربن به فرم های مختلفی وجود دارد. مهم ترین فرم کربن برای کاربردهای بیومدیکالی یک نوع گرافیت پیرولیتیک (Pyrolytic graphite) است. که فرم ایزوتروپیک دما پایین (LTI Carbon) نامیده می شود.
این ماده دارای ساختاری غیر منظم بر پایه ی گرافیت است. (از این رو به آن گرافیت توربو استراتیک (turbostratic Carbon) می گویند. در کربن توربواستراتیک توالی ABABA توده از حالت چرخش رندوم خارج شده یا با لایه هایی نسبت به همدیگر جایگزین گشته است.
کریستال های کربن LTI تنها اندازه ای برابر 10 نانومتر دارند و در ماده ی بالک به صورت رندوم قرار گرفته اند. این ریز ساختار موجب می شود که ماده دارای خواص و ویژگی های فیزیکی ایزوتروپیک باشد. (برخلاف گرافیت که دارای ساختار آن ایزوتروپیک است). دانستیه وخواص مکانیکی LTI به تعداد جاهای خالی کربن درهر لایه و اعوجاج بین صفحات بستگی دارد. دانسیته ی این ماده بین 1400kg/m_3 - 2200 است. ( 2200kg/m_3 دانسیته ی تئوری است).
کربن LTI با دانستیه ی بالا سخت ترین فرم کربن استراتیک است. ما می توانیم استحکام این مواد را با افزودن Si افزایش دهیم. با افزوده شدن Si به این مواد ذرات میکرونی غیر – مداومی از β-sic تشکیل می شود که به صورت اندوم در زمینه کربین پرولیتیک (با دانه های کروی) پراکنده شده اند.
با استفاده از فرآیند رسوب دهی شیمیایی از حالت بخار (CVD) می توان کربن و Sic را به صورت مشخص رسوب داد و آلیاژهایی از Si و LTI تولید کرد. دو واکنش ممکنه عبارتند از :
تجزیه ی پروپان:
تجزیه ی متیل تری کلروسیلان:
یکی از کاربردهای اصلی کربن LTI در ساخت پروتز دریچه ی قلب است. (شکل 2)

این کاربرد یکی از کاربردهای با شرایط بسیار سخت برای مواد بیولوژیک است. اولین استفاده از کربن LTI به عنوان دریچه ی قلب در سال 1969 گزارش شده است. اکثر دریچه های مصنوعی قلب که امروزه استفاده می شوند از جنس کربن پیرولیتیک LTI پالایش یافته با سیلسیم (Si) هستند.

سرامیک دندانی
 

پرسلان های فلدسپاتیک (پرسلان هایی بر پایه ی فلدسپار) به عنوان پوشش دندان استفاده می شوند. که علت این استفاده مسائل زیبایی است . این پوشش ها معمولا 500 میکرون ضخامت دارند. امروزه این مواد عمدتاً با شیشه ها جایگزین شده اند. (اگر چه نام آنها تغییر نکرده است.) لوسیت (Lucite): فلدسپات پتاسیک) عمدتاً برای بهبود ضریب انبساط حرارتی این پوشش ها استفاده می شده است.دی کور (Dicor) یک شیشه سرامیک است که به وسیله ی کورنینگ (corning) و برای جایگزینی دندان ها توسعه یافت. در این روش دندان بوسیله ی شیشه ریخته گری می شود که در این فرآیند از یک قالب مومی استفاده می شود. سپس شیشه ی ریخته گری شده با اعمال عملیات حرارتی به سرامیک تبدیل می شود. آلومینا نیز برای تولید دندان استفاده می شود. (اگر چه به دلیل وجود تخلخل دندانهای آلومینایی در هنگام استفاده شدن می شکنند). یکی از راه بهبود این مواد پالایش آلومینا با شیشه های دارای لانتانیوم است. روش ترمیم متفاوت با این نوع امپلنت ها در شکل 3 نشان داده شده است.

منبع انگلیسی مقاله : Caramic Materials/C.Barry Carter.M.GrantNorton

شیشه های بیواکتیو یکی دیگر از پوشش های مهم امپلنتها هستند. این شیشه ها معمولا بوسیله ی یکی از روش های زیر اعمال می شوند:
لعاب زنی (enameling)
اسپری کردن بوسیله ی شعله (Flame Spraying)
روش تشکیل پوشش به روش غوطه وری (Dip Coating)
روش اسپری شعله شبیه به روش پلاسما اسپری است با این تفاوت که گاز حامل یونیزه نشده و دماهای مورد استفاده در این روش به مراتب پایین تر از روش پلاسما اسپری است.
در روش تشکیل پوشش به روش غوطه وری امپلنت فلزی ابتدا اکسید شده سپس به داخل شیشه ی مذاب غوطه ور می شود اکسید کردن امپلنت به این دلیل است که خواص تر شوندگی فلز بهبود یابد.
روش لعاب زنی یک روش سنتی برای تولید پوشش های شیشه ای است. در این روش از یک فرم خاص شیشه به نام فریت ( frit) استفاده می شود.

این ماده بوسیله ی سرد کردن سریع شیشه در داخل آب بوجود می آید. فریت که به صورت ذرات درشت است، ابتدا آسیاب شده و سپس بر روی زیر لایه ی فلزی اعمال می شود. به همراه فریت مواد خاصی مصرف می شود که چسبندگی فلز و پوشش افزایش یابد. این مواد خاص با فریت و فلز واکنش می دهند و سبب افزایش چسبندگی شیمیایی می شوند.به هر حال این روش به طور موفقیت آمیز برای اعمال شیشه های بیواکتیو استفاده نشده است و از این رو روش های دیگر جایگزین شده است.

شیشه های رادیوتراپی
 

شیشه های آلومینو سیلیکاتی ایتریایی (YAS)که شیشه هایی رادیو اکتیو هستند برای پرتو افکنی به تومورهای سرطانی درمحیط بدن استفاده می شوند. اگر چه تومورهای کبدی درحالت اولیه در ایالات متحده ی امریکا نسبتا کمیاب هستند اما این نوع ترمورها بسیار کشنده هستند. و سالانه 3000-4000 مرگ در ایالات متحده ی آمریکا و 1.2 میلیون مرگ در جهان به دلیل این تومورها رخ می دهد. نکته ی مهم تر این است که بیشتر این ترمورها قابل عمل نیستند. زیرا عمل جراحی آنها دارای پیچیدگی فراوانی است. پرتو افکنی تومورها در داخل بدن اجازه می دهد تا با تمرکز پرتو افکنی با کمترین میزان آسیب، تومور را از بین برد. این روش یکی از روش های مهم در درمان این بیماری است. شیشه های YAS به دلایل زیر برای این کار برد مناسبند:
سمی نیستند.
به آسانی رادیو اکتیو می شوند.
در حالی که رادی اکتیو هستند، این مواد از لحاظ شیمیایی نامحلول هستند.
فرآیند سل ژن برای تولید شیشه ای YAS کروی استفاده می شود. خاصیت رادیو اکتیو این نوع شیشه ها به دلیل وجود ایزوتوپ 90Yاست. این نوع ایزوتوپ از خود پرتو β ساتع می کند و دارای نیمه عمر 64.1 ساعت است. میانگین نفوذ پرتو β (الکترون ها) در بدن 2.5 میلی متر است. (ماکزیم نفوذ 10 میلی متر است). برای آنکه ماده ی رادیو اکتیو به محل های وجود تومور برسد1- 15 میلیون گوی کوچک میکرومتری به داخل شریان کبدی ترزیق می شود. در این حالت خون وظیفه ی رساندن این مواد به محل های مورد نظر را دارد. زمان درمان 2-4 ساعت است. اندازه ی قطر گوی های کوچک بین 35-15Mm است. این اندازه به صورتی است که اجازه می دهد تا جریان خون کبد آنها را حمل کند اما به اندازه ای بزرگ هستند که وارد کل جریان خون نشوند. گوی های کوچک وارد شده به کبد در محل تومورها تمرکز می یابند که علت آن این است که توده ی توموری میزان مصرف خون بیشتری نسبت به بافت های اطراف خود دارد. با وجود عناصر رادیو اکتیو در اخل تومور عمل پرتو افکنی به درستی انجام می شود و به دلیل آنکه نیمه عمر ماده ی رادیو اکتیو مورد استفاده 64.1 ساعت است پس از سه هفته اثرات رادیو اکتیویته از بین می رود.
اگر چه استفاده از گوی های کوچک رادیو اکتیو در درمان سرطان جگر در مراحل اولیه ی خود است ولی محصولات تجاری ساخته شده بوسیله ی این تکنولوژی با نام تجاری Therasphere در آمریکا و کانادا تولید می شود. و از این دارو برای درمان سرطان غیر قابل جراحی کبد استفاده می شود. سایر کاربردهای پزشکی این گوی ها در درمان سرطان های کلیه و مغز است.
شکل 1 میکروکره های ساخته شده از شیشه های برات کلسیم لیتیم (LCB) را نشان می دهد.

این نوع میکروکره ها با عبور شیشه از بین یک شعله ی با دمای بالا تولید شده اند. از روش مشابه با روش عبور از شعله می توان برای تولید میکروکره های شیشه ی YAS استفاده کرد . میکروکره های LCB به داخل میکروکره های توخالی هیدروکسی آپاتیت وارد می شود. این سیستم ها در رسانش داروئی کاربرد دارند.

دریچه های مصنوعی قلب
 

کربن یک بیوسرامیک مهم است. این ماده هم زیست سازگار پذیر است و هم از لحاظ شیمیایی خنثی است. کربن به فرم های مختلفی وجود دارد. مهم ترین فرم کربن برای کاربردهای بیومدیکالی یک نوع گرافیت پیرولیتیک (Pyrolytic graphite) است. که فرم ایزوتروپیک دما پایین (LTI Carbon) نامیده می شود.
این ماده دارای ساختاری غیر منظم بر پایه ی گرافیت است. (از این رو به آن گرافیت توربو استراتیک (turbostratic Carbon) می گویند. در کربن توربواستراتیک توالی ABABA توده از حالت چرخش رندوم خارج شده یا با لایه هایی نسبت به همدیگر جایگزین گشته است.
کریستال های کربن LTI تنها اندازه ای برابر 10 نانومتر دارند و در ماده ی بالک به صورت رندوم قرار گرفته اند. این ریز ساختار موجب می شود که ماده دارای خواص و ویژگی های فیزیکی ایزوتروپیک باشد. (برخلاف گرافیت که دارای ساختار آن ایزوتروپیک است). دانستیه وخواص مکانیکی LTI به تعداد جاهای خالی کربن درهر لایه و اعوجاج بین صفحات بستگی دارد. دانسیته ی این ماده بین 1400kg/m_3 - 2200 است. ( 2200kg/m_3 دانسیته ی تئوری است).
کربن LTI با دانستیه ی بالا سخت ترین فرم کربن استراتیک است. ما می توانیم استحکام این مواد را با افزودن Si افزایش دهیم. با افزوده شدن Si به این مواد ذرات میکرونی غیر – مداومی از β-sic تشکیل می شود که به صورت اندوم در زمینه کربین پرولیتیک (با دانه های کروی) پراکنده شده اند.
با استفاده از فرآیند رسوب دهی شیمیایی از حالت بخار (CVD) می توان کربن و Sic را به صورت مشخص رسوب داد و آلیاژهایی از Si و LTI تولید کرد. دو واکنش ممکنه عبارتند از :
تجزیه ی پروپان:
تجزیه ی متیل تری کلروسیلان:
یکی از کاربردهای اصلی کربن LTI در ساخت پروتز دریچه ی قلب است. (شکل 2)

این کاربرد یکی از کاربردهای با شرایط بسیار سخت برای مواد بیولوژیک است. اولین استفاده از کربن LTI به عنوان دریچه ی قلب در سال 1969 گزارش شده است. اکثر دریچه های مصنوعی قلب که امروزه استفاده می شوند از جنس کربن پیرولیتیک LTI پالایش یافته با سیلسیم (Si) هستند.

سرامیک دندانی
 

پرسلان های فلدسپاتیک (پرسلان هایی بر پایه ی فلدسپار) به عنوان پوشش دندان استفاده می شوند. که علت این استفاده مسائل زیبایی است . این پوشش ها معمولا 500 میکرون ضخامت دارند. امروزه این مواد عمدتاً با شیشه ها جایگزین شده اند. (اگر چه نام آنها تغییر نکرده است.) لوسیت (Lucite): فلدسپات پتاسیک) عمدتاً برای بهبود ضریب انبساط حرارتی این پوشش ها استفاده می شده است.دی کور (Dicor) یک شیشه سرامیک است که به وسیله ی کورنینگ (corning) و برای جایگزینی دندان ها توسعه یافت. در این روش دندان بوسیله ی شیشه ریخته گری می شود که در این فرآیند از یک قالب مومی استفاده می شود. سپس شیشه ی ریخته گری شده با اعمال عملیات حرارتی به سرامیک تبدیل می شود. آلومینا نیز برای تولید دندان استفاده می شود. (اگر چه به دلیل وجود تخلخل دندانهای آلومینایی در هنگام استفاده شدن می شکنند). یکی از راه بهبود این مواد پالایش آلومینا با شیشه های دارای لانتانیوم است. روش ترمیم متفاوت با این نوع امپلنت ها در شکل 3 نشان داده شده است.

منبع انگلیسی مقاله : Caramic Materials/C.Barry Carter.M.GrantNorton

شیشه های بیواکتیو یکی دیگر از پوشش های مهم امپلنتها هستند. این شیشه ها معمولا بوسیله ی یکی از روش های زیر اعمال می شوند:
لعاب زنی (enameling)
اسپری کردن بوسیله ی شعله (Flame Spraying)
روش تشکیل پوشش به روش غوطه وری (Dip Coating)
روش اسپری شعله شبیه به روش پلاسما اسپری است با این تفاوت که گاز حامل یونیزه نشده و دماهای مورد استفاده در این روش به مراتب پایین تر از روش پلاسما اسپری است.
در روش تشکیل پوشش به روش غوطه وری امپلنت فلزی ابتدا اکسید شده سپس به داخل شیشه ی مذاب غوطه ور می شود اکسید کردن امپلنت به این دلیل است که خواص تر شوندگی فلز بهبود یابد.
روش لعاب زنی یک روش سنتی برای تولید پوشش های شیشه ای است. در این روش از یک فرم خاص شیشه به نام فریت ( frit) استفاده می شود. این ماده بوسیله ی سرد کردن سریع شیشه در داخل آب بوجود می آید. فریت که به صورت ذرات درشت است، ابتدا آسیاب شده و سپس بر روی زیر لایه ی فلزی اعمال می شود. به همراه فریت مواد خاصی مصرف می شود که چسبندگی فلز و پوشش افزایش یابد. این مواد خاص با فریت و فلز واکنش می دهند و سبب افزایش چسبندگی شیمیایی می شوند.به هر حال این روش به طور موفقیت آمیز برای اعمال شیشه های بیواکتیو استفاده نشده است و از این رو روش های دیگر جایگزین شده است.

شیشه های رادیوتراپی
 

شیشه های آلومینو سیلیکاتی ایتریایی (YAS)که شیشه هایی رادیو اکتیو هستند برای پرتو افکنی به تومورهای سرطانی درمحیط بدن استفاده می شوند. اگر چه تومورهای کبدی درحالت اولیه در ایالات متحده ی امریکا نسبتا کمیاب هستند اما این نوع ترمورها بسیار کشنده هستند. و سالانه 3000-4000 مرگ در ایالات متحده ی آمریکا و 1.2 میلیون مرگ در جهان به دلیل این تومورها رخ می دهد. نکته ی مهم تر این است که بیشتر این ترمورها قابل عمل نیستند. زیرا عمل جراحی آنها دارای پیچیدگی فراوانی است. پرتو افکنی تومورها در داخل بدن اجازه می دهد تا با تمرکز پرتو افکنی با کمترین میزان آسیب، تومور را از بین برد. این روش یکی از روش های مهم در درمان این بیماری است. شیشه های YAS به دلایل زیر برای این کار برد مناسبند:
سمی نیستند.
به آسانی رادیو اکتیو می شوند.
در حالی که رادی اکتیو هستند، این مواد از لحاظ شیمیایی نامحلول هستند.
فرآیند سل ژن برای تولید شیشه ای YAS کروی استفاده می شود. خاصیت رادیو اکتیو این نوع شیشه ها به دلیل وجود ایزوتوپ 90Yاست. این نوع ایزوتوپ از خود پرتو β ساتع می کند و دارای نیمه عمر 64.1 ساعت است. میانگین نفوذ پرتو β (الکترون ها) در بدن 2.5 میلی متر است. (ماکزیم نفوذ 10 میلی متر است). برای آنکه ماده ی رادیو اکتیو به محل های وجود تومور برسد1- 15 میلیون گوی کوچک میکرومتری به داخل شریان کبدی ترزیق می شود. در این حالت خون وظیفه ی رساندن این مواد به محل های مورد نظر را دارد. زمان درمان 2-4 ساعت است. اندازه ی قطر گوی های کوچک بین 35-15Mm است. این اندازه به صورتی است که اجازه می دهد تا جریان خون کبد آنها را حمل کند اما به اندازه ای بزرگ هستند که وارد کل جریان خون نشوند. گوی های کوچک وارد شده به کبد در محل تومورها تمرکز می یابند که علت آن این است که توده ی توموری میزان مصرف خون بیشتری نسبت به بافت های اطراف خود دارد. با وجود عناصر رادیو اکتیو در اخل تومور عمل پرتو افکنی به درستی انجام می شود و به دلیل آنکه نیمه عمر ماده ی رادیو اکتیو مورد استفاده 64.1 ساعت است پس از سه هفته اثرات رادیو اکتیویته از بین می رود.
اگر چه استفاده از گوی های کوچک رادیو اکتیو در درمان سرطان جگر در مراحل اولیه ی خود است ولی محصولات تجاری ساخته شده بوسیله ی این تکنولوژی با نام تجاری Therasphere در آمریکا و کانادا تولید می شود. و از این دارو برای درمان سرطان غیر قابل جراحی کبد استفاده می شود. سایر کاربردهای پزشکی این گوی ها در درمان سرطان های کلیه و مغز است.
شکل 1 میکروکره های ساخته شده از شیشه های برات کلسیم لیتیم (LCB) را نشان می دهد.

این نوع میکروکره ها با عبور شیشه از بین یک شعله ی با دمای بالا تولید شده اند. از روش مشابه با روش عبور از شعله می توان برای تولید میکروکره های شیشه ی YAS استفاده کرد . میکروکره های LCB به داخل میکروکره های توخالی هیدروکسی آپاتیت وارد می شود. این سیستم ها در رسانش داروئی کاربرد دارند.

دریچه های مصنوعی قلب
 

کربن یک بیوسرامیک مهم است. این ماده هم زیست سازگار پذیر است و هم از لحاظ شیمیایی خنثی است. کربن به فرم های مختلفی وجود دارد. مهم ترین فرم کربن برای کاربردهای بیومدیکالی یک نوع گرافیت پیرولیتیک (Pyrolytic graphite) است. که فرم ایزوتروپیک دما پایین (LTI Carbon) نامیده می شود.
این ماده دارای ساختاری غیر منظم بر پایه ی گرافیت است. (از این رو به آن گرافیت توربو استراتیک (turbostratic Carbon) می گویند. در کربن توربواستراتیک توالی ABABA توده از حالت چرخش رندوم خارج شده یا با لایه هایی نسبت به همدیگر جایگزین گشته است.
کریستال های کربن LTI تنها اندازه ای برابر 10 نانومتر دارند و در ماده ی بالک به صورت رندوم قرار گرفته اند. این ریز ساختار موجب می شود که ماده دارای خواص و ویژگی های فیزیکی ایزوتروپیک باشد. (برخلاف گرافیت که دارای ساختار آن ایزوتروپیک است). دانستیه وخواص مکانیکی LTI به تعداد جاهای خالی کربن درهر لایه و اعوجاج بین صفحات بستگی دارد. دانسیته ی این ماده بین 1400kg/m_3 - 2200 است. ( 2200kg/m_3 دانسیته ی تئوری است).
کربن LTI با دانستیه ی بالا سخت ترین فرم کربن استراتیک است. ما می توانیم استحکام این مواد را با افزودن Si افزایش دهیم. با افزوده شدن Si به این مواد ذرات میکرونی غیر – مداومی از β-sic تشکیل می شود که به صورت اندوم در زمینه کربین پرولیتیک (با دانه های کروی) پراکنده شده اند.
با استفاده از فرآیند رسوب دهی شیمیایی از حالت بخار (CVD) می توان کربن و Sic را به صورت مشخص رسوب داد و آلیاژهایی از Si و LTI تولید کرد. دو واکنش ممکنه عبارتند از :
تجزیه ی پروپان:
تجزیه ی متیل تری کلروسیلان:
یکی از کاربردهای اصلی کربن LTI در ساخت پروتز دریچه ی قلب است. (شکل 2)

این کاربرد یکی از کاربردهای با شرایط بسیار سخت برای مواد بیولوژیک است. اولین استفاده از کربن LTI به عنوان دریچه ی قلب در سال 1969 گزارش شده است. اکثر دریچه های مصنوعی قلب که امروزه استفاده می شوند از جنس کربن پیرولیتیک LTI پالایش یافته با سیلسیم (Si) هستند.

سرامیک دندانی
 

پرسلان های فلدسپاتیک (پرسلان هایی بر پایه ی فلدسپار) به عنوان پوشش دندان استفاده می شوند. که علت این استفاده مسائل زیبایی است . این پوشش ها معمولا 500 میکرون ضخامت دارند. امروزه این مواد عمدتاً با شیشه ها جایگزین شده اند. (اگر چه نام آنها تغییر نکرده است.) لوسیت (Lucite): فلدسپات پتاسیک) عمدتاً برای بهبود ضریب انبساط حرارتی این پوشش ها استفاده می شده است.دی کور (Dicor) یک شیشه سرامیک است که به وسیله ی کورنینگ (corning) و برای جایگزینی دندان ها توسعه یافت. در این روش دندان بوسیله ی شیشه ریخته گری می شود که در این فرآیند از یک قالب مومی استفاده می شود. سپس شیشه ی ریخته گری شده با اعمال عملیات حرارتی به سرامیک تبدیل می شود. آلومینا نیز برای تولید دندان استفاده می شود. (اگر چه به دلیل وجود تخلخل دندانهای آلومینایی در هنگام استفاده شدن می شکنند). یکی از راه بهبود این مواد پالایش آلومینا با شیشه های دارای لانتانیوم است. روش ترمیم متفاوت با این نوع امپلنت ها در شکل 3 نشان داده شده است.

منبع انگلیسی مقاله : Caramic Materials/C.Barry Carter.M.GrantNorton

درادامه به بیان مواد معدنی مورد استفاده در صنعت سرامیک می پردازیم .سعی شده است تا منابع و ذخایر اصلی این مواد نیز ذکر شود.
سیلیس
سیلیس یک ماده ی معدنی مهم در صنعت سرامیک است. استفاده ی عمده از این ماده در صنعت شیشه سازی است (حدود 38% از تولید ایالات متحده ی آمریکا در صنعت شیشه سازی مصرف می شود. ) برای مثال حباب های لامپ های با نور سفید (bulbs incandescent lamp) از شیشه های سودالایم تولید می شود که تقریبا 70% از آنها سیلیس است. درصد سیلیس موجود در لامپ های رشته ای می تواند تا حدود %99.8 وزنی نیز برسد.
یکی از منابع عمده ی سیلیس ، ماسه سنگ است . ماسه سنگ صنعتی و ماسه ی سیلیسی دو واژه هستند که در صنعت سرامیک زیاد استفاده می شوند. این دو واژه به معنای ماسه سنگی است که در صد سیلیس موجود در آن ها بالا باشد. در برخی موارد درصد سیلیس برخی از این ماسه ها بیش از 99.5% است.
برطبق تعریف ASTM، ماسه سنگ ذرات سنگ است که به صورت گرانول هستند. این ذرات می توانند از میان الک مش 4 بگذارند.(4.75mm) و بر روی الک مش 200 (75mm) باقی می مانند. و باید از خردایش طبیعی یا مصنوعی سنگ پدید آمده باشند. (ماسه سنگ همچنین از فرآوری فیزیکی سنگ ها (بوسیله ی سنگ شکن) تولید می شوند.)
ماسه سنگ های تولیدی معمولا دارای ترکیب شیمیایی متنوعی هستند که این ترکیب به نوع سنگ مورد استفاده بستگی دارد. ایالات متحده ی آمریکا بزرگترین تولید کننده ی ماسه ی صنعتی در جهان است. ایالت های ویرجینیای غربی، کالیفرنیا، الینویز، پنسیلوانیا ، اوهایو و نیوجرسی 80% ماسه ی سیلیسی با کیفیت بالای مورد استفاده در ایالات متحده ی آمریکا را فراهم می کنند. در الینویز و میسوری عملا تمام سیلیکای مورد استفاده در ساخت شیشه از ماسه سنگ های st.peter بدست می آید. سایر ذخیره های با کیفیت ماسه سنگ نیز وجود دارد. مثلا یکی از این ذخایر oriskany است که در ویرجینیای غربی و پنسیلونیا وجود دارد. این ذخیره ها عموما به صورت تپه های شنی ساحلی یا به شکل لایه هایی 20-30 متری زیر لایه هایی از لجن، خاک رس و سنگ رست (shales) وجود دارند.
عموما استخراج سیلیس صنعتی یک شغل با فروش منطقه ای است . در واقع مراکز تولید عمدتا در کنار مراکز خرید واقع اند مگر آنکه کیفیت محصول تولیدی استثنائی باشد مثلا خواص اندازه ی ذرات یا شکل ذرات ویژه باشد. منطقه ی جغرافیایی فروش این محصول معمولا از 200 مایل فراتر نمی رود. این مسئله به دلیل هزینه ی بالای حمل و نقل این ماده و فراوانی معادن آن در سرتاسر دنیا است.
در سال های اخیر، مقررات محیط زیستی بر روی استخراج سنگ سیلیس بسته شده که علت آن مشکلات سلامتی است که بوسیله ی این محصول بوجود می آید.
کواتز مینرال عمده ی سیلیس ، جزء اصلی سنگ های آتشفشانی مانند گرانیت است. این ماده همچنین در بیشتر سنگ های دگرگون یافت می شود. بخش اصلی سنگ های دگرگون را ماسه سنگ تشکیل می دهد. همچنین رگه هایی با خلوص بالا از کوارتز نیز در این سنگ ها یافت می شود. کریستال های کوارتز با کیفیت نوری بالا واقعا کم یابند . اما روش هایی مناسب وجود دارد که می توان کریستال های کوارتز را رشد داد و آنها را به صورت تجاری تولید کرد. تولید سالانه ی سیلیس در ایالات متحده ی آمریکا تقریبا 30 مگاتن است که این مقدار 700 میلیون دلار ارزش دارد.
سیلیکات ها
فلدسپار
فلدسپارها یک گروه مینرالی بزرگ هستند واین تخمین زده شده است که بیش از 60 درصد پوسته ی زمین را تشکیل می دهند. (همانگونه که در جدول 1 دیده می شود) این گروه مینرالی در بسیاری از سنگ های رسوبی و تقریبا در تمام سنگ های آذرین و دگرگون یافت می شوند.

صنعت شیشه سازی بیشتر فلدسپارهای تولیدی را مصرف می کند. فلدسپار منبع اکسید آلومینوم است. این ماده خواص مکانیکی شیشه مانند مقاومت در برابر خراش و قابلیت مقاومت در برابر شک حرارتی آن را افزایش می دهد. فلدسپار همچنین در بدنه های سرامیک وایت ویر (whiteware) به عنوان فلاکس استفاده می شود. این ماده باعث ایجاد فاز شیشه ای در هنگام پخت بدنه می شود و استحکلام و حالت زجاجی (translucency) بدنه را افزایش می دهد.
کره ی جنوبی بزرگترین تولید کننده ی فلدسپار در جهان است. تولید سالانه ی فلدسپار در ایالات متحده ی آمریکا 800000 تن است که این میزان ارزشی برابر 45 میلیون دلار دارد. ایالات کالیفورنیا، کارولینای شمالی و کانوکتیکات بزرگترین تولید کنندگان فلدسپار هستند.
رویه ی اصلی در فرآیند استخراج و استفاده از فلدسپار شامل موارد زیر است:
1)سوراخ کاری و انفجار توده ی معدنی
2)انتقال سنگ معدن به آسیاب و خردایش آن (فرآوری فیزیکی)
3)جدا سازی مینرال ها به روش فلوتاسیون (این فرآیند بر اساس قابلیت ترشوندگی متفاوت مواد در محلول آبی اتفاق می افتد).
4)خشک کردن
5)آسیاب کردن تا رسیدن به اندازه ی ذره ی زیرمش 200 (75Mm) برای کاربردهای صنتعت سرامیک
درفرآیند فلوتاسیون هوا به داخل سوسپانسیونی از مینرال های خردایش یافته دمیده می شود. در این حالت در محلول کف تشکیل می شود. ذرات تر شده (ذرات آب دوست) در سوسپانسیون باقی می مانند در حالی که ذرات آب گریز جذب حباب های هوا شده که با جدا سازی کف ها می توان مینرال های مورد نظر را جدا سازی نمود. عوامل متنوعی مانند آمینو اسیدها (این مواد دارای وزن ملکولی بالایی هستند) را می توان برای افزایش قابلیت تر شوندگی نسبی مواد جامد در مخلوط ، استفاده کرد. این عوامل به طور گزینشی بر روی سطح مواد خاص مخلوط ، جذب می شوند. این فرآیند در مراحل زیر انجام می شود:
1)جدایش میکا
2)جدایش مینرال های آهن دار مخصوصا گارنت
3)جداسازی فلدسپار از مواد ته نشست شده مانند کوارتز
رس ها و کائولن
رس جزء عمده ی سرامیک های سنتی است. این مواد عموما سیلیکات های لایه ای با اندازه ی دانه ی زیر 2 میکرون هستند. هر لایه ی سیلیکاتی را می توان به عنوان یک کانی رسی تعریف کرد. شش نوع تجاری از رس ها وجود دارند. این انواع در جدول 2 به صورت لیست وار آورده شده است. این رس ها از لحاظ ترکیب، پلاستیسیته، رنگ و خواص پخت متفاوت اند.

هوازدگی مکانیکی و شیمیایی فلدسپارها در سنگ های آذرین و دگرگون شده باعث تشکیل کائولن می شود.(کائولن یک جزء کلیدی در خاک چینی است) . کائولن تشکیل شده می تواند در همان محل متلاشی گردد و یا ابتدا بوسیله ی آب یا باد به محل دیگری منتقل شود و در آنجا متلاشی گردد. ذخایر کائولن اولیه در محل سنگ اولیه وجود دارند. این نوع کائولن دارای مقادیر زیادی کوارتز و میکا است که در حین فرآیند هوا زدگی تشکیل گشته اند. ذخایر بزرگی از کائولن اولیه در جنوب شرقی انگلستان ، اکراین و چین یافت می شود.
کائولن های ثانویه، کائولن هایی هستند که به طور طبیعی از سنگ های اصلی شسته شده اند. و سپس در مکان های دیگر رسوب کرده اند. این مواد به طور طبیعی فرآوری گشته اند و دارای خلوص بیشتری هستند. ذخایر تجاری و اصلی کائولن ثانویه در ایالات متحده آمریکا 50 میلیون سال پیش تشکیل شده اند. این ذخایر به صورت کمربندی در خط ساحلی قدیمی ازشمال آلاباما تا کارولینای شمالی کشیده شده است.
منبع:منبع انگلیسی مقاله : Ceramic Marterial /C.Barry Carter .M.Grant Norton

درادامه به بیان مواد معدنی مورد استفاده در صنعت سرامیک می پردازیم .سعی شده است تا منابع و ذخایر اصلی این مواد نیز ذکر شود.
سیلیس
سیلیس یک ماده ی معدنی مهم در صنعت سرامیک است. استفاده ی عمده از این ماده در صنعت شیشه سازی است (حدود 38% از تولید ایالات متحده ی آمریکا در صنعت شیشه سازی مصرف می شود. ) برای مثال حباب های لامپ های با نور سفید (bulbs incandescent lamp) از شیشه های سودالایم تولید می شود که تقریبا 70% از آنها سیلیس است. درصد سیلیس موجود در لامپ های رشته ای می تواند تا حدود %99.8 وزنی نیز برسد.
یکی از منابع عمده ی سیلیس ، ماسه سنگ است . ماسه سنگ صنعتی و ماسه ی سیلیسی دو واژه هستند که در صنعت سرامیک زیاد استفاده می شوند. این دو واژه به معنای ماسه سنگی است که در صد سیلیس موجود در آن ها بالا باشد. در برخی موارد درصد سیلیس برخی از این ماسه ها بیش از 99.5% است.
برطبق تعریف ASTM، ماسه سنگ ذرات سنگ است که به صورت گرانول هستند. این ذرات می توانند از میان الک مش 4 بگذارند.(4.75mm) و بر روی الک مش 200 (75mm) باقی می مانند. و باید از خردایش طبیعی یا مصنوعی سنگ پدید آمده باشند. (ماسه سنگ همچنین از فرآوری فیزیکی سنگ ها (بوسیله ی سنگ شکن) تولید می شوند.)
ماسه سنگ های تولیدی معمولا دارای ترکیب شیمیایی متنوعی هستند که این ترکیب به نوع سنگ مورد استفاده بستگی دارد. ایالات متحده ی آمریکا بزرگترین تولید کننده ی ماسه ی صنعتی در جهان است. ایالت های ویرجینیای غربی، کالیفرنیا، الینویز، پنسیلوانیا ، اوهایو و نیوجرسی 80% ماسه ی سیلیسی با کیفیت بالای مورد استفاده در ایالات متحده ی آمریکا را فراهم می کنند. در الینویز و میسوری عملا تمام سیلیکای مورد استفاده در ساخت شیشه از ماسه سنگ های st.peter بدست می آید. سایر ذخیره های با کیفیت ماسه سنگ نیز وجود دارد. مثلا یکی از این ذخایر oriskany است که در ویرجینیای غربی و پنسیلونیا وجود دارد. این ذخیره ها عموما به صورت تپه های شنی ساحلی یا به شکل لایه هایی 20-30 متری زیر لایه هایی از لجن، خاک رس و سنگ رست (shales) وجود دارند.
عموما استخراج سیلیس صنعتی یک شغل با فروش منطقه ای است . در واقع مراکز تولید عمدتا در کنار مراکز خرید واقع اند مگر آنکه کیفیت محصول تولیدی استثنائی باشد مثلا خواص اندازه ی ذرات یا شکل ذرات ویژه باشد. منطقه ی جغرافیایی فروش این محصول معمولا از 200 مایل فراتر نمی رود. این مسئله به دلیل هزینه ی بالای حمل و نقل این ماده و فراوانی معادن آن در سرتاسر دنیا است.
در سال های اخیر، مقررات محیط زیستی بر روی استخراج سنگ سیلیس بسته شده که علت آن مشکلات سلامتی است که بوسیله ی این محصول بوجود می آید.
کواتز مینرال عمده ی سیلیس ، جزء اصلی سنگ های آتشفشانی مانند گرانیت است. این ماده همچنین در بیشتر سنگ های دگرگون یافت می شود. بخش اصلی سنگ های دگرگون را ماسه سنگ تشکیل می دهد. همچنین رگه هایی با خلوص بالا از کوارتز نیز در این سنگ ها یافت می شود. کریستال های کوارتز با کیفیت نوری بالا واقعا کم یابند . اما روش هایی مناسب وجود دارد که می توان کریستال های کوارتز را رشد داد و آنها را به صورت تجاری تولید کرد. تولید سالانه ی سیلیس در ایالات متحده ی آمریکا تقریبا 30 مگاتن است که این مقدار 700 میلیون دلار ارزش دارد.
سیلیکات ها
فلدسپار
فلدسپارها یک گروه مینرالی بزرگ هستند واین تخمین زده شده است که بیش از 60 درصد پوسته ی زمین را تشکیل می دهند. (همانگونه که در جدول 1 دیده می شود) این گروه مینرالی در بسیاری از سنگ های رسوبی و تقریبا در تمام سنگ های آذرین و دگرگون یافت می شوند.

صنعت شیشه سازی بیشتر فلدسپارهای تولیدی را مصرف می کند. فلدسپار منبع اکسید آلومینوم است. این ماده خواص مکانیکی شیشه مانند مقاومت در برابر خراش و قابلیت مقاومت در برابر شک حرارتی آن را افزایش می دهد. فلدسپار همچنین در بدنه های سرامیک وایت ویر (whiteware) به عنوان فلاکس استفاده می شود. این ماده باعث ایجاد فاز شیشه ای در هنگام پخت بدنه می شود و استحکلام و حالت زجاجی (translucency) بدنه را افزایش می دهد.
کره ی جنوبی بزرگترین تولید کننده ی فلدسپار در جهان است. تولید سالانه ی فلدسپار در ایالات متحده ی آمریکا 800000 تن است که این میزان ارزشی برابر 45 میلیون دلار دارد. ایالات کالیفورنیا، کارولینای شمالی و کانوکتیکات بزرگترین تولید کنندگان فلدسپار هستند.
رویه ی اصلی در فرآیند استخراج و استفاده از فلدسپار شامل موارد زیر است:
1)سوراخ کاری و انفجار توده ی معدنی
2)انتقال سنگ معدن به آسیاب و خردایش آن (فرآوری فیزیکی)
3)جدا سازی مینرال ها به روش فلوتاسیون (این فرآیند بر اساس قابلیت ترشوندگی متفاوت مواد در محلول آبی اتفاق می افتد).
4)خشک کردن
5)آسیاب کردن تا رسیدن به اندازه ی ذره ی زیرمش 200 (75Mm) برای کاربردهای صنتعت سرامیک
درفرآیند فلوتاسیون هوا به داخل سوسپانسیونی از مینرال های خردایش یافته دمیده می شود. در این حالت در محلول کف تشکیل می شود. ذرات تر شده (ذرات آب دوست) در سوسپانسیون باقی می مانند در حالی که ذرات آب گریز جذب حباب های هوا شده که با جدا سازی کف ها می توان مینرال های مورد نظر را جدا سازی نمود. عوامل متنوعی مانند آمینو اسیدها (این مواد دارای وزن ملکولی بالایی هستند) را می توان برای افزایش قابلیت تر شوندگی نسبی مواد جامد در مخلوط ، استفاده کرد. این عوامل به طور گزینشی بر روی سطح مواد خاص مخلوط ، جذب می شوند. این فرآیند در مراحل زیر انجام می شود:
1)جدایش میکا
2)جدایش مینرال های آهن دار مخصوصا گارنت
3)جداسازی فلدسپار از مواد ته نشست شده مانند کوارتز
رس ها و کائولن
رس جزء عمده ی سرامیک های سنتی است. این مواد عموما سیلیکات های لایه ای با اندازه ی دانه ی زیر 2 میکرون هستند. هر لایه ی سیلیکاتی را می توان به عنوان یک کانی رسی تعریف کرد. شش نوع تجاری از رس ها وجود دارند. این انواع در جدول 2 به صورت لیست وار آورده شده است. این رس ها از لحاظ ترکیب، پلاستیسیته، رنگ و خواص پخت متفاوت اند.

هوازدگی مکانیکی و شیمیایی فلدسپارها در سنگ های آذرین و دگرگون شده باعث تشکیل کائولن می شود.(کائولن یک جزء کلیدی در خاک چینی است) . کائولن تشکیل شده می تواند در همان محل متلاشی گردد و یا ابتدا بوسیله ی آب یا باد به محل دیگری منتقل شود و در آنجا متلاشی گردد. ذخایر کائولن اولیه در محل سنگ اولیه وجود دارند. این نوع کائولن دارای مقادیر زیادی کوارتز و میکا است که در حین فرآیند هوا زدگی تشکیل گشته اند. ذخایر بزرگی از کائولن اولیه در جنوب شرقی انگلستان ، اکراین و چین یافت می شود.
کائولن های ثانویه، کائولن هایی هستند که به طور طبیعی از سنگ های اصلی شسته شده اند. و سپس در مکان های دیگر رسوب کرده اند. این مواد به طور طبیعی فرآوری گشته اند و دارای خلوص بیشتری هستند. ذخایر تجاری و اصلی کائولن ثانویه در ایالات متحده آمریکا 50 میلیون سال پیش تشکیل شده اند. این ذخایر به صورت کمربندی در خط ساحلی قدیمی ازشمال آلاباما تا کارولینای شمالی کشیده شده است.
منبع:منبع انگلیسی مقاله : Ceramic Marterial /C.Barry Carter .M.Grant Norton

کیانیت (دیستن) (Al2Si2O5) : بلورشناسی : تری کلینیک . خواص فیزیکی : رخ کامل . 5=H موازی کشیسدگی و 7 در جهت عمود بر آن . 3.66-3.55=G . جلا شیشه ای تا مرواریدی . رنگ به طور معمول آبی که به سمت مرکز بلور تیره تر می شود . گاهی نیز سفید ، خاکستری یا سبز . سیماهای تشخیصی : با بلور های تیغی ، رخ خوب ، رنگ آبی و تفاوت سختی در جهت های مختلف مشخص می شود . رخداد : کیانیت به طور شاخص حاصل دگرگونی ناحیه ای سنگهای پلیتی بوده و اغلب با گارنت ، استارولیت و کرندوم همراه است . کاربرد : از کیانیت مانند آندالوزیت در ساخت شمع اتومبیل و چینی های بسیار دیر گداز استفاده می شود . بلور های شفاف آن استفاده گوهری دارد . نام : از واژه یونانی kyanos به معنی آبی . سیلیمانیت (Al2Si2O5) : بلور شناسی : ارتورومبیک . خواص فیزیکی : رخ کامل . 6-7=H و 3.23=G . جلا شیشه ای . رنگ قهوه ای ، سبز کمرنگ ، سفید . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : به وسیله بلور های باریک با رخ یک جهتی شناخته می شود . رخداد : سیلیمانیت به صورت یک سازای سنگهای رسی دگرگون شده دما بالا ظاهر می شود . در سنگهای دگرگون شده همبری ممکن است در گنایسهای سیلیمانیت – کردیریت یا هورنفلسهای سیلیمانیت – بیوتیت یافت می شود . نام : به افتخار بنیامین سلیمان ، استاد شیمی دانشگاه ییل . گونه های مشابه : مولیت با ترکیب نا استوکیومتری تقریبی Al6Si3O15 ، کانی کمیاب اما رایجی در سیستمهای مصنوعی Al2O3-SiO2 در دماهای بالاست . دومرتیریت با ترکیب Al7O3(BO3)(SiO4)3 در تهیه چینی با کیفیت بالا بکار می رفته است . آندالوزیت ( Al2Si2O5) : بلور شناسی : ارتورومبیک . خواص فیزیکی : رخ خوب . 7.5=H 3.20-3.16=G . جلا شیشه ای . رنگ سرخ گوشتی ، قهوه ای مایل به سرخ زیتونی . سیماهای تشخیصی : با منشور های تقریبا مربعی و سختی خود مشخص می شود . کیاستولیت به اسانی به وسیله میانبارهای ارایش یافته متقارن شناخته می شود . دگرسانی : ریخت نماهای مسکوویت ریز دانه در قالب آندالوزیت رایج است . رخداد : آندالوزیت به طور مشخص در هاله های همبری توده های نفوذی در سنگهای رسی شکل می گیرد . که در آنها به طور معمول با کردیریت همزیست است . آندالوزیت را می توان همراه با کیانیت یا سیلیمانیت یا هر دو در سرزمین های دگرگون شده ناحیه ای یافت . کاربرد : آندالوزیت به مقادیر زیاد کالیفرنیا استخراج شده و در ساخت شمع اتومبیل و دیگر چینی های بسیار دیر گداز استفاده می شود . از گونه های شفاف آن به عنوان یک گوهر سنگ استفاده می شود . نام : از آندالوزیا ، استانی در اسپانیا . استارولیت (Fe2Al9O6(SiO4)4(O,OH)2) بلور شناسی : منوکلینیک . خواص فیزیکی: 7.5-7=H و 3.65-3.75=G . جلا صمغی تا شیشه ای در سطوح تازه ؛ کدر تا خاکی در صورت دگرسانی یا ناخالصی . سیماهای تشخیصی : به وسیله بلور ها و دوقلوهای مشخصه خود شناخته شده و از آندالوزیت توسط منشور هایی با انتهایی تقریبا گرد متمایز می شود . رخداد : استارولیت ضمن دگرگونی ناحیه ای سنگهای غنی از آلومینیم تشکیل شده و در شیست ها و گنایسها یافت می شود . اغلب در سنگهای دگرگونی درجه بالا ، با گارنت آلماندین و کیانیت همراه است . ممکن است با سوگیری موازی ، بر روی کیانیت رشد کند . در سنگهای دگرگونی درجه های پایین تر ، ممکن است با کنلریتویید یافت شود . به معمول ، به عنوان یک کانی شاخص در سنگهای دگرگونی درجه متوسط از ان استفاده می شود . کاربرد : در کارولینای شمالی ، دوقلوهای عمود با نام «سنگ فرشته» بعنوان طلسم فروخته می شود . اما بیشتر دوقلوهای عرضه شده برای فروش ، نمونه های تقلبی بوده که از سنگ دانه ریز بریده و رنگ شده است . نام : از واژه یونانی stauros به معنی صلیب و به دلیل دوقلوهای صلیبی شکل ان . شیلیت (CaWO4) : بلور شناسی : تتراگونال . خواص فیزیکی : رخ آشکار . 4.5-5=H و 5.96.1=G . جلا شیشه ای تا الماسی ، رنگ سفید ، زرد ، سبز ، قهوه ای ، نیم شفاف سیماهای تشخیصی : با گرانی ویژه بالا ، شکل بلوری و فلوئورسانی در نور فرابنفش کوتاه شناخته می شود . برای تشخیص دقیق می توان از ازمونهای تنگستن استفاده کرد. رخداد : شیلیت در پگماتیت گرانیت ها ، ذخایر دگرگونی همبری و رگه های گرمابی دما بالا با سنگهای گرانیتی یافت می شود . با کاستیریت ، توپاز ، فلوریت ، آپاتیت ، مولیبدنیت و ولفرامیت همراه است . کاربرد : کانسنگ تنگستن . ولفرامیت بیشتر تولید تنگستن جهان را تشکیل می دهد اما شیلیت در ایالات متحده اهمیت بیشتری دارد . بلور های شفاف ان را به صورت گوهر های وجه دار برش داد . نام : از نام کا. دبلیو. شیل . کاشف تنگستن . ولفرامیت ((Fe,Mn)WO4) : بلور شناسی : منوکلینیک . خواص فیزیکی : رخ کامل . 4.5-4=H و 7-7.5=G که با افزایش Fe بیشتر می شود . جلا نیم فلزی تا صمغی . رنگ سیاه در فربریت تا قهوه ای در هوبنریت . رنگ خاکه از تقریبا سیاه تا قهوه ای . سیماهای تشخیصی : رنگ تیره ، رخ کامل در یک جهت و گرانی ویژه بالا ، ولفرامیت را از دیگر کانی های متمایز می سازد . رخداد : ولفرامیت یک کانی نسبتا کمیاب است که معمولا در پگماتیتها و رگه های دما بالای کوارتز همراه با گرانتیها و در موارد کمتری در رگه های سولفیدی یافت می شود . کانی هایی که به طور معمول با آن همراهند ، عبارتند از کاستیریت ، پیریت ، گالن ، اسفالریت و آرسنوپیریت . در بعضی رگه ها ، ممکن است ولفرامیت تنها کانی فلزی موجود باشد . کاربرد : کانسنگ اصلی تنگستن . تنگستن به عنوان فلز سخت کننده و در تهیه فولاد برای وسایل پر سرعت ، شیرها ، فنر ها، اسکنه ، سوهان و غیره به کار می رود . به دلیل نقطه ذوب بالایی که دارد برای کاهیدن فلز به فرایند شیمیایی خاصی نیاز است . نام : نام ولفرامیت از واژه ای قدیمی با منشا آلمانی گرفته شده است . ژیپس (CaSO4.2H2O) : بلورشناسی : منوکلینیک . خواص فیزیکی : 2=H و 2.32=G . جلا معمولا شیشه ای . گاهی مرواریدی و ابریشمی . رنگ بیرنگ ، سفید ، خاکستری ، سایه های گوناگون زرد ، سرخ ، قهوه ای حاصل ناخالصی است . شفاف تا نیم شفاف . ساتین اسپار ژیپس رشته ای با جلای ابریشمی است ، آلاباستر نوع توده ای ریز دانه ان است . سلنیت نوعی است که پولکهای رخ بزرگ بی رنگ و شفافی ایجاد می کند . سیماهای تشخیصی : با نرمی و سه رخ نا برابر خود شناخته می شود . رخداد : ژیپس یک کانی رایج با گسترش زیاد در سنگ های رسوبی و اغلب به صورت لایه های ضخیم است . به فراوانی در سنگ اهک و شیل میان لایه ای شده و معمولا به صورت لایه ای در زیر لایه های سنگ نمک یافت می شود . کاربرد : ژیپس بیشتر برای تولید گچ به کار می رود . برای تهیه این ماده ، ژیپس را پودر کرده و سپس حرارت می دهند تا حدود 75% آی ان خارج شود . ژیپس در ساختن پلاسترهای غیر متحرک و سخت برای مصارف داخل ساختمان نیز به کار می رود . بعنوان تهویه کننده خاک یا «پلاستر خاک» بعنوان کود شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد . ژیپس کلسینه نشده بعنوان تاخیر دهنده در سیمان پرتلند به کار می رود. سااتین اسپار و آلاباستر را برش و صیقل می دهند و برای اهداف تزئینی استفاده می کنند اما کاربرد آنها به دلیل سختی کم ، محدود است . نام : از واژه یونانی معادل این کانی گرفته شده است و به ویژه برای کانی کلسینه شده است . باریت (BaSO4) : بلورشناسی : ارتورومبیک . خواص فیزیکی : رخ کامل . 3.5-3=H و 4.5=G رنگ بی رنگ ، سفید و سایه های روشنی از آبی ، زرد ، سرخ . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : توسط گرانی ویژه بالا ، رخ و بلور های مشخصه خود شناخته می شود . رخداد: باریت یک کانی رایج با گسترش زیاد است . به طور معمول به عنوان یک کانی باطله در رگه های گرمابی همراه با کانسنگ نقره ، سرب ، مس ، کبالت ، منگنز و آنتیموان و همچنین در رگه های موجود در سنگ های اهکی با کلسیت یا به صورت توده های بازمانده در رس های پوشاننده سنگ اهک ها و نیز در ماسه سنگ ها با کانسنگ های مس یافت می شود. کاربرد : بیش از 80درصد باریت تولید شده در حفاری چاه های نفت و گاز به عنوان «گل سنگین» به منظور کمک به نگه داشتن میله های حفاری و جلوگیری از فوران گاز به کار می رود . باریت منبع اصلی Ba برای صنایع شیمیایی است . نام : از واژه یونانی barys به معنای سنگین و به دلیل گرانی ویژه بالای آن . سلستیت (SrSO4) : بلور شناسی : ارتورومبیک . خواص فیزیکی : رخ کامل ، 3.5-3=H و 3.97-3.95=G . جلا شیشه ای تا مرواریدی . رنگ بیرنگ ، سفید ، گاهی آبی کمرنگ یا سرخ . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : شباهت زیادی به باریت دارد اما با گرانی ویژه پاین تر و آزمون های شیمیایی استرونسیم از آن متمایز می شود . رخداد : سلستیت معمولا به صورت افشان در سنگ اهک یا ماسه سنگ یا به صورت آشیانه ای و حاشیه حفره های این سنگها یافت می شود . با کلسیت ، دولومیت ، باریت ، ژیپس ، هالیت ، گوگرد ، فلوریت همراه است . گاهی به عنوان یک کانی باطله در رگه های سرب یافت می شود . کاربرد : در تهیه استرونسیم نتیرات برای آتش بازی و گلوله های رسام ، و دیگر نمک های استرونسیم برای پالایش چغندر قند به کار می رود . نام : از واژه caelestis به معنی آسمانی و به دلیل رنگ آبی کمرنگ آن در نخستین نمونه های کشف شده گرفته شده است . آزوریت ( Cu3(CO3)(OH)2) : بلور شناسی : منوکلینیک . خواص فیزیکی : رخ کامل . 3.5-4=H و 3.77=G . جلا شیشه ای رنگ ابی لاجوردی سیر . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : عمدتا با رنگ آبی لاجوردی و جوشش در اسید شناخته می شود . دگرسانی : ریخت نمای مالاکیت به جای آزوریت و در موارد کمتری به کوپریت دیده می شود . رخداد : فراوانی آزوریت از مالاکیت کمتر است ؛ اما منشا و همراهان یکسانی دارند . کاربرد : کانسنگ فرعی مس . نام : از رنگ آن . کربناتهای آبدار کمیاب : اوری کلسیت(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)3 ستبز کمرنگ تا آبی و به صورت بلورهای نوک تیز ارتورومبیک .گیلوسیت Na2Ca(CO3)2 منوکلینیک و ترونا Na3(CO3)(HCO3),2H2O منوکلینیک که هر دو در رسوبات شور دریاچه ای یافت می شوند . مالاکیت ( Cu2CO3(OH)2) : بلور شناسی : منوکلینیک . خواص فیزیکی : رخ کامل ، اما کمیاب . 3.5-4=H و 4.3-3.9=G . جلا الماسی تا شیشه ای در بلور ها ؛ در انواع رشته ای اغلب ابریشمی ؛ کدر در انواع خاکی . رنگ سبز روشن . رنگ خاکه سبز کمرنگ . نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : در HCl به صورت جوشان حل می شود و محلول سبز رنگی می دهد . توسط رنگ سبز روشن و شکل خوشه ای شناخته شده و از دیگر کانیهای سبز رنگ مس متوسط جوشش در اسید تمیز داده می شود . رخداد : مالاکیت یک کانی روزاد مس با گسترش زیاد است که در بخشهای اکسیده رگه های مس همراه با آزوریت ، کوپریت ، مس ازاد ، اکسید های اهن یافت می شود.معمولا در ذخایر مس همراه با سنگ اهک ها یافت می شود . کاربرد : یک کانسنگ فرعی مس است . استفاده گسترده ای به عنوان کانی گوهری و تزئینی دارد . در سده نوزدهم ، روسیه منبع اصلی ان بود اما امروزه بیشتر ان از کنگو بدست می اید . نام : از واژه یونانی malache به دلیل رنگ سبز آن . اسمیت سونیت ( ZnCO3) : بلور شناسی : هگزاگونال . خواص فیزیکی : رخ کامل . 4.5-4=H و 4.45-4.3=G . جلا شیشه ای . رنگ معمولا قهوه ای کثیف . ممکن است بی رنگ ، سفید ، سبز ، آبی یا صورتی هم باشد . نوع زرد آن حاوی کادمیم است و اصطلاحات کانسنگ چربی بوقلمونی نامیده می شود . رنگ خاکه سفید . نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : در HCl سرد به صورت جوشان حل می شود . با جوشش خود در اسید ها ، ازمونهای روی ، سختی و گرانی ویژه بالای خود شناخته می شود . رخداد : اسمیت سونیت یک کانسنگ روی با منش روزاد است که معمولا همراه با ذخایر روی در سنگ ها آهک ها یافت می شود . با اسفالریت ، گالن ، همی مرفیت ، سروسیت ، کلسیت ، و لیمونیت همراه است . ریخت نمای ان به جای کلسیت مشاهده می شود . اسمیت سونیت در بعضی مناطق به صورت کانی نیم شفاف سبز یا ابی مایل به سبز که به مصارف تزئینی یافت می شود . کاربرد : یک کانسنگ روی است . اندکی هم کاربرد زینتی دارد . نام : به افتخار جیمز اسمیتسون که موسسه اسمیتسونین را در واشنگتن دی. سی . تاسیس کرد ، نامگذاری شده است . کانی شناسان انگلیسی قبلا به ان کالامین می گفتند. گونه های مشابه : هیدروزینیست ، Zn5(CO3)2(OH)6 ، به صورت یک کانی ثانویه در ذخایر روی یافت می شود . دولومیت (CaMg(CO3)2) : آنکریت بلورشناسی : برای دولومیت هگزاگونال ، بلورها معمولا لوزوجهی واحد و در موارد کمتری یک لوزوجهی پر شیب با یک قاعده هستند . آنکریت : بطور کلی بصورت بلورهای کامل ظاهر نمی شود اما در حالت بلوری شبیه بلورهای دولومیت است . خواص فیزیکی : رخ کامل . 3.5-4=H و 2.85=G . جلا شیشه ای . بی رنگ ، سفید ، خاکستری ، سبز ، قهوه ای یا سیاه هم باشد . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : دولومیت در HCl سرد و رقیق قطعات بزرگ آن به کندی واکنش می دهد اما فقط در HCl گرم به صورت جوشان حل می شود . رخداد : در بسیاری از نقاط جهان ، عمدتا به صورت لایه های وسیع رسوبی ، و معادل متبلور آن یعنی مرمر دولومیتی یافت می شود . نام : دولومیت به افتخار شیمیدان فرانسوی ، دولومیو و آنکریت به افتخار ام .جی . آنکر کانی شناس اتریشی . گونه های مشابه : کوتناهوریت ، CaMn(CO3)2 با دولومیت هم ساختار است . سروسیت ( PbCO3) : بلور شناسی : ارتورومبیک . خواص فیزیکی : رخ خوب ؛ 3.5-3=H و 6.58=G . جلا الماسی . رنگ بی رنگ ، سفید یا خاکستری . شفاف تا تقریبا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : با گرانی ویژه بالا ، رنگ سفید و جلای الماسی شناخته می شود . شکل بلوری و جوشش در نتیریک اسید ، ان را از انگلزیت متمایز می سازد . رخداد : سروسیت یک کانسنگ مهم روزاد سرب با گسترش زیاد است که در اثر واکنش آبهای کربناتی با گالن ایجاد می شود . با کانیهای اولیه گالن و اسفالریت و کانیهای ثانویه گوناگونی مانند انگلزیت ، پیرومرفیت ، اسمیتسونیت و لیمونیت همراه است . کاربرد : یک کانسنگ مهم سرب است . نام : از واژه لاتین به معنی سرب سفید . گونه های مشابه : فسژنیت Pb2CO3Cl2 (تتراگونال) که یک کربنات کمیاب است. منیزیت ( MgCo3) : بلور شناسی : هگزاگونال . خواص فیزیکی : رخ کامل . 3.5-5=H و3.2-3=G . جلا شیشه ای ، رنگ سفید ، خاکستری ، زرد ، قهوه ای . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : انواع رخ پذیر با گرانی ویژه بالاتر از و عدم وجود کلسیم فراوان ، از دولومیت متمایز می شوند . انواع سفید توده ای به چرت شبیه بوده و با توجه به سختی کمتر از آن متمایز می شوند . اسید سرد به ندرت بر ان اثر می کند ، اما در HCl گرم به صورت جوشان حل می شود . رخداد : منیزیت به طور معمول به صورت رگه ها و توده های نامنظم حاصل از دگرسانی سنگ های دگرگونی و آذرین غنی از Mg (سرپانتین و پریدوتیتها) و در اثر عملکرد ابهای حاوی کربنیک اسید ایجاد می شود . کاربرد : منیزیت پخته یا MgO ، منیزیتی است که در دماهای بالا کلسینه شده و حاوی کمتر از 1 درصد CO2 است و در تهیه اجر برای دیواره کوره های ذوب بکار می رود . منیزیت منبع منیزیم اکسید برای صنایع شیمیایی است و به عنوان کانسنگ فلز Mg نیز مورد استفاده قرار می گیرد ، اما در حال حاضر تمام تولید Mg از شورابها و آب دریا به دست می اید . نام : نام منیزیت از ترکیب آن گرفته شده است . کلسیت (CaCo3) : بلور شناسی : هگزاگونال . خواص فیزیکی : رخ کامل . 3=H و 2.71=G . جلا شیشه ای تا خاکی . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : ذرات ان به اسانی در HCl سرد و رقیق می جوشند . با سختی ، رخ لوزوجهی ، رنگ روشن و جلای شیشه ای خود شناخته می شود . از دولومیت با جوشش اسان قطعات درشت کلسیت در HCl سرد ، و از آراگونیت با گرانی ویژه پایین تر و رخ لوزوجهی تشخیص داده می شود . رخداد : به عنوان یک کانی سنگ ساز : کلسیت یکی از رایج ترین و گسترده ترین کانیهای سنگ ساز است . در توده های وسیع سنگهای رسوبی به عنوان یک کانی غالب یافت می شود ؛ در سنگهی اهک ها تنها کانی موجود است . کلسیت یک سازای مهم مارنهای آهکی و ماسه سنگهای آهکی است . سنگ آهک در بسیاری موارد از رسوبگذاری مواد آهکی به شکل پوسته و اسکلت جانوران دریایی ، بر روی بستر دریا و با ضخامت زیاد تشکیل می شود . بخش کمی از این سنگها از رسوبگذاری مستقیم کلسیم کربنات شکل می گیرند . مهم ترین کاربرد کلسیت در تهیه سیمان و آهک برای ملات است . کلسیت به چند شکل در صنایع ساختمانی به کار می رود . سنگ آهک و مرمر به صورت سنگهای ساختمانی ، هم در ساختمان و هم در نمای بیرونی استفاده می شود . ورقه های صیقلی تراورتن و اونیکس مکزیکی بطور معمول ، به عنوان سنگ نما برای درون ساختمان بکار می رود . ایسلند اسپار که نام خود را از ایسلند گرفته ، ارزش زیادی در ابزارهای نوری دارد و معروفترین کاربرد آن پیش از استفاده از صفحه های پلاروید ، به شکل منشور نیکول برای ایجاد نور قطبیده بود . نام : از واژه لاتین کالکس به معنی آهک سوخته . فلوریت ( CaF2) : بلور شناسی : ایزومتریک . خواص فیزیکی : رخ کامل . 4=H و 3.18=G . شفاف تا نیم شفاف . جلا شیشه ای رنگ تغییرات زیادی دارد ، در بیشتر موارد سبز روشن زرد ، سبز مایل به آبی ، یا ارغوانی ؛ گاهی بیرنگ ، سفید ، سرخ ، ابی قهوه ای . سیماهای تشخیصی : معمولا توسط بلور های مکعبی و رخ هشت وجهی ؛ جلای شیشه ای و رنگهای زیبا و خط برداشتن با یک چاقو شناخته می شود . رخداد : فلوریت یک کانی رایج با گسترش زیاد است . معمولا در رگه های گرمابی بعنوان کانی اصلی با یک کانی باطله همراه با کانسنگ های فلزی ، بویژه کانسنگ های سرب و نقره یافت می شود . در حفره های دو لومیت ها و سنگهای اهک ها رایج بوده و به عنوان یک کانی فرعی کم اهمیت در سنگ های اذرین مختلف و پگماتیت ها دیده می شود . با کانی های بسیاری همراه است از جمله : کلسیت ، دولومیت ، ژیپس ، سیلسیت ، باریت ، کوارتز ريال گالن ، اسفالریت ، کاسیتریت ، توپار ، تورمالین و آپاتیت . کاربرد : بیشتر فلوریت تولید شده ، در صنایع شیمیایی غالبا در تهیه فلوریدریک اسید و و به عنوان کمک ذوب در فولاد سازی بکار می رود . استفاده های دیگر ان در تهیه شیشه ، پشم شیشه ، سفالگری و لعاب است . نام : از واژه لاتین fluere به معنی جریان یافتن ، چرا که بسیار اسانتر از کانیهای دیگری که با انها اشتباه می شد . ذوب می شود . هالیت (NaCl) : بلور شناسی : ارتوروبیک . خواص فیزیکی : رخ کامل . 2.5=H و 2.16=G . جلا شفاف تا نیم شفاف . رنگ بیرنگ یا سفید ، یا در صورت ناخالصی با سایه های از زرد ، سرخ ، ابی ، ارغوانی . مزه شوره . سیماهای تشخیصی: با رخ مکعبی و مزه خود شناخته شده و سیلویت توسط مزه تلخ از ان متمایز می شود . رخداد : هالیت کانی رایجی است که اغلب به صورت لایه های وسیع و توده های نامنظم که در اثر تبخیر همراه با ژیپس ، سیلویت ، انیدریت ، کلسیت ، رسوب کرده اند یافت میشود . هالیت در اب چشمه های شور ، دریاچه های شور و اقیانوس ها به صورت حل شده است . کاربرد : بیشترین استفاده هالیت در صنایع شیمیایی بعنوان منبع سدیم و کلر برای تهیه کلریدریک اسید و تعداد زیادی از ترکیب های سدیم است . نمک به حالت طبیعی ، به طور گسترده ای در دباغی پوست ، در کود های شیمیایی ، برای نگهداری غذاها ، در نمک پاشی بزرگراه ها و بعنوان یک علف کش بکار می رود . نام : هالیت از واژه halos به معنب نمک گرفته شده است . ایلیمنیت ( FeTiO3) : بلور شناسی : هگزاگونال . خواص فیزیکی : 5.5-6=H و 4.7=G . جلا فلزی تا نیم فلزی . رنگ سیاه اهنی . رنگ خاکه سیاه تا سرخ مایل به قهوه ای . ممکن است بدون حرارت دادن مغناطیسی باشد . کدر . سیماهای تشخیصی : ایلیمنیت از هماتیت توسط رنگ خاکه ، و از مگنتیت به وسیله نداشتن خاصیت مغناطیسی شدید شناخته می شود . رخداد : ایلیمنیت یک کانی فرعی رایج در سنگهای اذرین است و ممکن است به صورت توده های بزرگ در گابروها ، دیوریت ها و انورتوزیت ها به صورت محصول جدایش ماگمایی همراه با مگنتیت وجود داشته باشد . کاربرد : منبع اصلی تیتانیم . بیشتر برای تولید تیتانیم دیوکسید به عنوان رنگدانه بکار می رود . به دلیل نسبت بالای قدرت به وزن مقاومت بالای تیتانیم در برابر خوردگی ، به صورت فلزی و آلیاژ ، در صنایع هواپیمایی و فضایی ، هم در بدنه و هم در موتور بکار می رود . نام : از کوه های ایلمن جمهوری روسیه . گونه های مشابه : پروفسکیت CaTiO3 یک کانی تیتانیم مکعب نما است که معمولا در نفلین سینیتها و کربناتها یافت می شود . سودوبروکیت FeTiO5 و محلول جامدهایی به سمت سودوبروکیت FeTiO5 در سنگهای آذرین ، در کیمبرلیتها و در بازالت هایی که در معرض برخورد شخانه ها بوده اند ، یافت می شود . اپال (SiO2.nH2O) : بلور شناسی : توده ای ؛ اغلب خوشه ای . خواص فیزیکی : شکست صدفی . 6=H و 2.25-2=G . جلا شیشه ای ، اغلب تا حدی صمغی . رنگ بی رنگ . سفید ، سایه های کمرنگی از زرد ، سرخ ، قهوه ای ، سبز ، خاکستری و آبی . رنگهای تیره تر حاصل ناخالصی است . اغلب دارای درخشش شیری بوده و ممکن است بازی زیبای رنگها را نشان دهد . شفاف تا نیمه شفاف . سیماهای تشخیصی : از انواع ریزبلورین کوارتز به وسیله سختی و گرانی ویژه کمتر و حضور آی متمایز می شود . رخداد : اپال ممکن است توسط چشمه های ابگرم در اعماق کم ، توسط ابهای جوی ، یا به وسیله محلول های ژرف زاد دما پائین ته نشین شود . به صورت حاشیه دیواره حفره ها در سنگ ها یا به صورت پر کننده انها یافت شده و ممکن است جانشین چوب های مدفون در توف اتشفشانی شود . بزرگترین انباشتهای اپال به صورت پوسته های سیلیسی جانداران تراوش کننده سیلیس است . کاربرد : بعنوان یک گوهر . اپال بطور معمول به شکلهای گرد یا محدب تراشیده می شود . گوهرسنگهای بزرگ با کیفیت استثنایی ، ارزش بسیار زیادی دارند . دیاتومیت استفاده گسترده ای بعنوان یک ساینده ،پرکننده ، پودر فیلتر کننده و در فراورده های عایق دارد . نام : نام اپال از سانسکریت upla ریشه گرفته که به معنی گوهرسنگ یا گوهر سنگ قیمتی است . پیرولوزیت (MnO2) : بلور شناسی : تتراگونال . خواص فزیکی : رخ کامل 1-2=H و (بر روی انگشت پودر بر جای می گذارد) . سختی گونه درشت بلور آن یعنی پولیانیت ، 6تا 6.5 است . 4.75=G . رنگ و رنگ خاکه سیاه اهنی . شکست تراشه ای . کدر . سیماهای تشخیصی : با رنگ خاکه سیاه و سختی کم از دیگر کانیهای منگنز متمایز می شود . رخداد : منگنز به مقدار کم در بیشتر سنگهای بلورین وجود دارد و وقتی حل شده و از آنها خارج می شود ، می تواند به صورت کانی های گوناگون و بیشتر به صورت پیرولوزیت در مردابها ، در بستر دریاچه ها و دریاه و اقیانوس ها یافت می شود . کانسنگ های لانه ای و لایه ای منگنز در درون رسها بازمانده محصور بوده و حاصل واپاشی آهک های منگنز دار است . به صورت رگه ای همراه کوارتز و کانیهای فلزی دیگر یافت می شود . پیرولوزیت رایجترین کانسنگ منگنز است . و رخداد گسترده ای دارد . کاربرد : مهمترین کانسنگ منگنز است . منگنز به همراه اهن برای تولید الیاژهای ایپیژلایزن و فرومنگنز که در فولاد سازی بکار می روند ، استفاده می شود . برای تولید یک تن فولاد ، حدود 6 کیلوگرم منگنز بکار می رود . منگنز همچنین در الیاژهای گوناگون با مس ، روی ، آلومنیوم ، قلع و سرب نیز بکار می رود . نام : پیرولوزیت از دو واژه یونانی pyros به معنی اتش و louo به معنی شستن گرفته شده است . زیرا از نظر اکسندگی ان برای از بین بردن رنگ های حاصل از اهن از شیشه استفاده می شود . گونه های مشابه : آلاباندیت ، MnS یک کانی به نسبت کمیاب همراه با دیگر سولفید ها در رگه هاست . واد نامی است که به کانسنگ منگنز متشکل از مخلوط ناخالص اکسید های ابدار منگنز گفته می شود . هماتیت (Fe2O3) : بلور شناسی : هگزاگونال . خواص فیزیکی : تقریبا مکعبی . 6.5-5.5=H و 5.26=G . برای بلور ها . جلا در بلور های فلزی و در انواع خاکی ، کدر است . رنگ قهوه ای مایل به سرخ تا سیاه . نوع سرخ خاکی را اخرای سرخ و نوع ورقه ای و فلزی را اسپکیولاریت می نامند . رنگ خاکه سرخ روشن تا تیره که در اثر گرم کردن سیاه می شود . نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : عمدتا با رنگ خاکه سرخ مشخص خود شناخته می شود . رخداد : هماتیت گسترش زیادی در سنگهای همه زمانهای زمین شناسی داشته و فراوانترین و مهمترین کانسنگ اهن را تشکیل می دهد . ممکن است محصولات تصعیدی فعالیت های آتشفشانی تشکیل شود . کاربرد : مهم ترین کانسنگ اهن برای صنایع فولاد است . در رنگ سازی ، اخرای سرخ و پودر صیقل دهنده استفاده می شود . بلور های سیاه آن را می توان به عنوان گوهر برش داد . نام : از واژه یونانی haimatos به معنی خون (به دلیل رنگ کانی پودر شده ) گرفته شده است . کرومیت (FeCr24) : بلور شناسی : ایزومتریک . خواص فیزیکی : 5.5=H و 4.6=G . جلا فلزی تا نیمه فلزی و در بسیاری موارد قیری. رنگ سیاه اهنی تا سیاه مایل به قهوه ای . رنگ خاکه قهوه تیره . تقریبا نیمه شفاف . سیماهای تشخیصی : جلای نیم فلزی معمولا برای شناسایی کرومیت بکار می رود . رخداد : کرومیت یکی از سازاهای رایج پریدوتیتها و دیگر سنگهای اولترابازیک و سرپانتین های حاصل از انهاست . و یکی از اولین کانیهای است که ذخایر عظیم کرومیت از این نوع تفریق ماگمایی حاصل شده اند . کاربرد : کانسنک کروم است . کرومیت به دلیل ماهیت دیر گداز خود ، در اجر ها برای دیواره کوره های فلز گری بکار می رود . این اجر ها به طور معمول از کرومیت خام و زغالسنگ و گاهی نیز از کرومیت با کائولن ، بوکسیت و دیگر کانی ها تهیه می شود . گونه های مشابه : منیزیوکرومیت MgCr2O4 از نظر رخداد و ظاهر شبیه به کرومیت است . نام : نام این کانی از ترکیب شیمیایی آن گرفته شده است . مگنتیت ( Fe3O4) : بلور شناسی : ایزومتریک . خواص فیزیکی : جدایش هشت وجهی در بعضی نمونه ها . 6=H و 5.18=G . رنگ سیاه اهنی . رنگ خاکه سیاه . به شدت مغناطیسی است و می تواند به عنوان یا اهنربای طبیعی عمل کند که در این صورت به ان سنگ اهنربا می گویند . کدر . سیماهای تشخیصی : عمدتا با خاصیت مغناطیسی شدید ، رنگ سیاه و سختی خود شناخته می شود . از فرانکلینیت مغناطیسی ، به کمک رنگ خاکه تمیز داده می شود . رخداد : مگنتیت یک کانی رایج است که به صورت افشان فرعی در بیشتر سنگهای اذرین وجود دارد . در برخی از انواع سنگها از راه فرایند جدایش ماگمایی به عنوان یکی از سازاهای اصلی سنگ ، تشکیل شده و بنابراین توده های معدنی بزرگی را می سازد . این توده ها به شدت از تیتانیم غنی هستند . معمولا با سنگهای دگرگونی بلورین همراه بوده و لایه ها و عدسی های بزرگی می سازد . مگنتیت یک سازای رایج در سازند های اهن نواری رسوبی و دگرگونی پرکامبرین است و در این موارد احنمالا منشا رسوبی شیمیایی دارد . کاربرد : کانسنگ مهم آهن . نام : احتمالا از منطقه مگنزیا مقدونیه گرفته شده است . براساس افسانه از پلینی از نام چوپانی به نام مگنس گرفته شده است . این چوپان با این مشاهده که میخ های کفش و حلقه فلزی ته عصای او به سمت زمین جذب می شد ، برای نخستین بار این کانی را مونت آیدا کشف کرد . گونه های مشابه : منزیوفریت ، با ساختار اسپینلی معکوس ، یک کانی کمیاب است که عمدتا در دودخانها یافت می شود . جاکوبسیت یک اسپینل معکوس و کانی کمیاب است که در لانگبان سوئد یافت می شود . اولواسپینل ، FeTiO4 نیز با یک ساختار اسپینلی معکوس ، گاهی اوقات به صورت قطره ها و تیغه های برون رستی در مگنتیت دیده می شود . ارپیمنت (As2S3) : بلور شناسی : منوکلینیک . خواص فیزیکی : رخ کامل ، ورقه های رخ انعطاف پذیر است اما کشسان نیست . برش پذیر . 1.5-2=Hو 3.49=G . جلا صمغی اما در وجوه ، رخ مرواریدی است . رنگ زرد لیمویی . رنگ خاکه زرد کمرنگ . نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : با رنگ زرد و ساختار برگی خود شناخته می شود . از گوگرد توسط رخ کامل خود متمایز می شود . رخداد : ارپیمنت کانی کمیابی است که معمولا با رآلگار همراه بوده و در شرایط مشابهی به وجود می اید . کاربرد : در رنگ سازی و برای برداشتن موهای زائد بکار می رود . نام : از واژه لاتین Auripigmentum «رنگ طلایی» به دلیل رنگ آن و اینکه تصور می شد حاوی طلا باشد ، گرفته شده است . رآلگار (AsS) : بلور شناسی : منوکلینیک . خواص فیزیکی : رخ خوب . 1.5-2 =H و 3.48=G . برش پذیر . جلا صمغی . رنگ و رنگ خاکه سرخ تا نارنجی . شفاف تا نیم شفاف . سیماهای تشخیصی : رآلگار با رنگ سرخ ، جلای صمغی ، رنگ خاکه سرخ نارنجی و همراهی همیشگی با ارپیمنت شناخته می شود . دگرسانی : وقتی در مدت طولانی در معرض نور خورشید قرار می گیرد ، به یک پودر زرد مایل به سرخ تجزیه می شود . رخداد : رآلگار در رگه های کانسنگ های سرب ، نقره و طلا همراه با ارپیمنت ، کانهای دیگر آرسنیک و استیبنیت یافت می شود . به صورت یک محصول تصعید آتشفشانی و به صورت رسوب از چشمه های ابگرم نیز تشکیل می شود . کاربرد : رآلگار و شوره را برای ایجاد نور سفید درخشان در اتش بازی ها بکار می برند . امروزه آرسنیک سولفید مصنوعی برای این منظور بکار می رود ، که پیش از این به عنوان ماده رنگی به کار می رفت . نام : این نام از واژه عربی رهج الغار به معنای گرد معدن گرفته شده است . سینابار ( HgS) : بلور شناسی : هگزاگونال . خواص فیزیکی : رخ کامل . 2.5=H و 8.1=G . جلا الماسی در صورت خلوص ، تا خاکی کدر در صورت ناخالصی . رنگ سرخ جگری در صورت خلوص ، تا سرخ مایل به قهوه ای در صورت ناخالص بودن . رنگ خاکه سرخ . شفاف تا نیمه شفاف . سیماهای تشخیصی : ب رنگ و رنگ خاکه گلسرخی ، گرانی ویژه بالا و رخ نمود شناخته می شود . رخداد : سینابار یک کانسنگ مهم جیوه است اما فقط در چند منطقه به مقدار قابل توجه یافت می شود . به صورت اشباع شدگی و پرشدگی رگه ها در نزدیکی سنگهای آتشفشانی و چشمه های اب گرم عصر حاضر یافت شده و ظاهرا در نزدیکی سطح ، از محلول هایی احتمالا قلیایی ته نشین شده است . همراه با پیریت ، مارکازیت ، استیبنیت و سولفید های مس در باطله ای از اپال ، کلسدونی ، کوارتز ، باریت ، کلسیت و فلوریت یافت می شود . کاربرد : تنها منبع مهم جیوه است . استفاده های اصلی جیوه در دستگاه های الکتریکی ، وسایل کنترل صنعتی ، تهیه الکترولیت کلر و سود سوزآور و در رنگهای ضد رنگ است . استفاده های کمتر اما مهم آن ، در دندان پزشکی ، دستگاه های علمی ، داروسازی ، کاتالیزور ها و در کشاورزی است . یکی از کاربرد های مهم قدیمی جیوه در فرایند ملقمه سازی برای بازیافت طلا و نقره از کانسنگ های انها بود اما ملقمه سازی با روی کار آمدن روش های دیگر استحصال از دور خارج شده است . نام : تصور می شود که نام سینابار از هند آمده باشد . در آنجا این نام به یک صمغ سرخ اطلاق می شود . پیریت (FeS2 ) : بلور شناسی : ایزومتریک . خواص فیزیکی : شکست صدفی . شکننده . 6.5-6=H و 5.02=G . جلا فلزی ، براق و درخشان . رنگ زرد برنجی کمرنگ که ممکن است به دلیل هوازدگی سطحی و درخشش رنگین کمانی ، تیره تر می شود . رنگ خاکه سیاه مایل به سبز یا مایل به قهوه ای . کدر. پارامغناطیس . سیماهای تشخیصی : با رنگ روشنتر و سختی بیشتر خود از کالکوپریت ، و با شکنندگی و سختی خود از طلا ، و با رنگ سیرتر و شکل بلوری خود از مارکازیت شناخته می شود . دگرسانی : پیریت به اسانی به اکسید های آهن دگرسان می شود . اما در هر حال به طور کلی پایدارتر از مارکازیت است . بلور های ریخت نمای لیمونیت به جای پیریت، رایج است . رگه های پیریت معمولا با یک رسوب سلولی لیمونیت به نام گوسان پوشیده می شود . سنگهای پیریت دار برای اهداف ساختمانی مناسب نیستند ، چرا که اکسایش سریع پیریت باعث تجزیه سنگ و همچنین ایجاد زنگی از اهن اکسید می شود. رخداد : پیریت رایجترین و گسترده ترین کانی سولفیدی است و رخداد بلور های ریز آن به قدری زیاد است که نمی توان همه انها را برشمرد . کاربرد : پیریت را معمولا به خاطر طلا یا مس همراه آن استخراج می کنند . به دلیل مقدار زیاد گوگرد موجود در این کانی ، فقط در کشور های از این کانی بعنوان کانسنگ اهن استفاده می شود که کانسنگهای اکسیدی موجود نباشد . کاربرد اصلی آن در تهیه گوگرد برای اسید سولفوریک و زاج است . زاج سبز در رنگ سازی ، در صنعت مرکب سازی ، بعنوان محافظ چوب و ماده ضد عفونی کننده به کار می رود . پیریت ممکن است به صورت گوهرسنگ سنگ برش داده شده و تحت عنوان چند ریخت آن ، مارکازیت فروخته شود . نام : از واژه یونانی به معنای آتش ، به دلیل جرقه های درخشانی که هنگام برخورد چکش از آن بیرون می جهد ، گرفته شده است . استیبنیت (Sb2S3) : بلور شناسی : ارتورومبیک . خواص فیزیکی : رخ کامل ، 2=H و 4.62-4.52=G . جلا فلزی ، در سطوح رخ براق و درخشان . رنگ خاکه خاکستری سربی تا سیاه . کدر . سیماهای تشخیصی : توسط سهولت گدازش ، نمود تیغی ، رخ کامل در یک جهت ، رنگ خاکستری سربی و رنگ خاکه سیاه نرم شناخته می شود . شعله شمع گداز پذیر است . رخداد : استیبنیت در رگه های گرمابی دما پائین یا ذخایر جانشینی و نهشته های چشمه ابگرمی یافت می شود . همراه با دیگر کانی های آنتیموان و با گالن ، سینابار ، اسفالریت ، باریت رآلگار ، ارپیمنت و طلا دیده می شود . کاربرد : کانسنگ اصلی آنتیموان است اما قسمت اعظم این فلز محصول جانبی ذوب کانسنگ های سرب است . آنتیموان تری اکسید به عنوان یک رنگدانه و در شیشه سازی به کار می رود . نام : نام استیبنیت از یا واژه قدیمی یونانی که برای این کانی به کار می رفت ، گرفته شده است . گونه های مشابه : بیسموتینیت Bi2S3 یک کانی کمیاب هم ساختار با استیبنیت است که خواص فیزیکی مشابه دارد . اسفالریت (ZnS) : بلور شناسی : ایزومتریک . خواص فیزیکی : رخ کامل ، اما بعضی اسفالریت ها به قدری ریز دانه اند که رخ نشان نمی دهند . 3.5-4=H و 4.1-3.9=G . جلا نافلزی و صمغی تا نیمه فلزی ؛ و گاهی الماسی . رنگ بیرنگ در صورت خلوص ، و سبز در صورتی که تقریبا خالص باشد . به طور معمول زرد ، قهوه ای تا سیاه است و با افزایش مقدار آهن تیره تر می شود . به رنگ سرخ (روی یاقوتی) نیز می تواند یافت می شود . شفاف تا نیمه شفاف . رنگ خاکه سفید تا زرد و قهوه ای . اسفالریت ، چند ریخت مکعبی دما پایین ZnS است و وورتزیت چند ریخت آن در دمای بالاتر از 1020 درجه سانتی گراد است . و فشار یا اتمسفر است . سیماهای تشخیصی : اسفالریت را می توان با جلای صمغی اشکار ان ، و رخ کامل تشخیص داد . انواع تیره رنگ را با رنگ خاکه قهوه ای مایل به سرخ می شناسند و همواره سبکتر از کانی توده ای است . رخداد : اسفالریت مهمترین کانه روی بوده و بسیار رایج است . رخداد و نحوه ان مشابه گالن است و معمولا همراه با ان یاف می شود . در کانسار های سرب و روی کم عمق ناحیه تری استیت میسوری ، کانزاس و اوکلاهما ، این کانی ها با ماکازیت ، کالکوپریت ، کلسیت و دولومیت همراه هستند . اسفالریت با مقدار کمی گالن در رگه های گرمابی و ذخایر جانشینی ، همراه با پیروتیت ، پیریت و مگنتیت یافت می شود . اسفالریت را در رگه های سنگهای اذرین و در ذخایر دگرگونی همبری نیز می توان یافت . روی به مقدار زیاد در بیش از 40 کشور استخراج می شود . اگرچه در چند محل کانه های همی مرفیت و اسمیتسونیت استخراج می شود . اما بیشترین تولید جهانی روی از اسفالریت است . کاربرد : مهمترین کانسنگ روی است . استفاده های اصلی فلز روی یا شمش روی ، در گالوانیزه کردن اهن ، برنج ، در باتریهای الکتریکی و ورقه های روی است . روی اکسید یا روی روی سفید استفاده بسیار زیادی در رنگ سازی دارد . روی کلرید بعنوان محافظ چوب و روی سولفات در رنگ سازی و پزشکی کاربرد دارد . اسفالریت مهم ترین مهم ترین منبع کادمیم ، اندیم ، گالیم و ژرمانیم نیز می باشد . نام : اسفالریت از واژه یونانی به معنای خیانتکار و غیر قابل اطمینان گرفته شده است . به این خاطر بلند نامیده می شد که به رغم شباهت با گالن ، هیچ سربی ندارد ؛ و ریشه ان واژه المانی به معنای کور یا فریبنده است . گونه های مشابه : گرینوکیت ، CdS یک کانی کمیاب است که به عنوان منبع کادمیم استخراج می شود . دارای دو چند ریخت است و با اسفالریت و وورتزیت هم ساختار می باشد . کادمیم از گرینوکیت همراه با کانی های روی ، بخصوص اسفالریت بازیافت می شود . گالن (PbS) : بلور شناسی : ایزومتریک . خواص فیزیکی : رخ کامل ، 2.5=H و 7.6-7.4 =G . جلا فلزی روشن . رنگ و رنگ خاکه خاکستری سربی . سیماهای تشخیصی : گالن را می توان به اسانی با رخ خوب آن ، گرانی ویژه بالا ، نرمی و رنگ خاکه خاکستری سربی تشخیص داد . دگرسانی : گالن در اثر هوازدگی به انگلزیت PbSo4 و سروسیت PbCo3 تبدیل می شود . رخداد : گالن یک کانی سولفیدی بسیار رایج است که در رگه های همراه با اسفالریت ، پریت ، مارکازیت ، کالکوپریت ، سروسیت ، انگزیت ، دو لومیت ، کلسیت ، کوارتز ، باریت و فلوریت یافت می شود . گالن در رگه های گرمابی ، در بیشتر موارد با کانیهای نقره همراه است و اغلب حاوی خود نقره نیز می باشد و بنابراین یک کانسنگ مهم نقره است . بخش عظیمی از تولید سرب به صورت محصول ثانویه کانسنگ هایی است که در اصل برای نقره استخراج شده اند . در نوع دوم ذخایر به نام ذخایر سرب و روی تیپ دره می سی سی پی ، گالن همراه با اسفالریت در رگه ها ، پرشدگی فضاهای خالی یا توده های جانشینی در آهک ها یافت می شود . این ذخایر دما پائین در اعماق کم واقع بوده و به طور معمول مقدار کمی نقره دارند . گالن در ذخایر دگرگونی همبری ، در پگماتیتها و به صورت افشان در سنگهای رسوبی نیز یافت می شود . کاربرد : عملا تنها منبع سرب و یک کانسنگ مهم نقره است . بزرگترین استفاده سرب در باتری سازی است ، اما تقریبا به همان اندازه نیز در ساخت فراورده های فلزی مانند لوله ، ورقه و گلوله مصرف می شود . نام : نام گالن از کلمه لاتین گالنا گرفته شده که در قدیم به کانسنگ سرب اطلاق می شد . گونه های مشابه : آلتائیت PbTe و آلاباندیت MnS ، مانند گالن ساختار NaCl دارند . کلکوپریت ( cuFe S2 ) : بلور شناسی : تتراگونال خواص فیزیکی : 3.5- 4 =H ، 4.3 – 4.1 =G . جلا فلزی . رنگ زرد برنجی ، اغلب کدر شده و به رنگ برنزی یا رنگین کمانی در می اید . رنگ خاکه سیاه مایل به سبز . شکننده . سیماهای تشخیصی : با رنگ زرد برنجی و رنگ خاکه سیاه مایل به سبز خود شناخته می شود . از پریت با سختی کمتر از فولاد ، و از طلا با شکنندگی تمیز داده می شود . تحت عنوان « طلای ابله » شناخته می شود . که البته این واژه را برای پیریت نیز به کار می رود . رخداد : کلکوپریت فراوانترین کانی مس و یکی از مهم ترین منابع این فلز است . اغلب کانسنگ های سولفیدی مقداری کالکوپریت دارند ، اما مهم ترین انها از نظر اقتصادی ، رگه های گرمابی و ذخایر جانشینی است . در ذخایر دما پائین مانند منطقه تری استیت ، به صورت های بلورهای کوچک همراه با گالن ، اسفالریت و دو لومیت یافت می شود . این کانی همراه با پیروتیت و پنتلاندیت ، کانی اصلی مس در کانسنگ های سادبری اونتلریو و ذخایر دما بالای مشابه است . کالکوپریت کانی اصلی مس در ذخایر « مس پورفیری » است . کالکوپریت به صورت سازای سنگهای آذرین ؛ در دایک های پگماتیتی ؛ در ذخایر دگرگونی همبری و به صورت افشان در سنگهای شیستی یافت می شود . ممکن است دارای قدار کمی طلا یا نقره بوده و کانسنگی برای این فلز ها باشد . اغلب به مقدار کم همراه با توده های عظیم پیریت ، کانسنگ های مس کم عیاری را می سازد . دگرسانی : کلکوپریت منبع اصلی مس برای کانهای ثانویه مالاکیت ، آزوریت ، کوولیت ، کلکوسیت و کوپریت است . تمرکز مس در غنی شدگی روزادی ، اغلب حاصل این گونه دگرسانی و جدایش مس از محلول همراه با رسوبگذاری بعدی است . کاربرد : کانسنگ مهم مس است . نام : مشتق شده از واژه یونانی chalkos به معنی مس و از Pyrites . گونه های مشابه : استانیت ، Cu2FeSnS4 ، تتراگونال ، یک کانی کمیاب و کانسنگ فرعی قلع است . ساختار بلوری استانیت را می توان با جایگزین کردن Fe و Sn به جای بخشی از Cu در کلکوپریت ، بدست اورد . کلکوپریت ( cuFe S2 ) : بلور شناسی : تتراگونال خواص فیزیکی : 3.5- 4 =H ، 4.3 – 4.1 =G . جلا فلزی . رنگ زرد برنجی ، اغلب کدر شده و به رنگ برنزی یا رنگین کمانی در می اید . رنگ خاکه سیاه مایل به سبز . شکننده . سیماهای تشخیصی : با رنگ زرد برنجی و رنگ خاکه سیاه مایل به سبز خود شناخته می شود . از پریت با سختی کمتر از فولاد ، و از طلا با شکنندگی تمیز داده می شود . تحت عنوان « طلای ابله » شناخته می شود . که البته این واژه را برای پیریت نیز به کار می رود . رخداد : کالکوپریت فراوانترین کانی مس و یکی از مهم ترین منابع این فلز است . اغلب کانسنگ های سولفیدی مقداری کالکوپریت دارند ، اما مهم ترین انها از نظر اقتصادی ، رگه های گرمابی و ذخایر جانشینی است . در ذخایر دما پائین مانند منطقه تری استیت ، به صورت های بلورهای کوچک همراه با گالن ، اسفالریت و دو لومیت یافت می شود . این کانی همراه با پیروتیت و پنتلاندیت ، کانی اصلی مس در کانسنگ های سادبری اونتلریو و ذخایر دما بالای مشابه است . کالکوپریت کانی اصلی مس در ذخایر « مس پورفیری » است . کالکوپریت به صورت سازای سنگهای آذرین ؛ در دایک های پگماتیتی ؛ در ذخایر دگرگونی همبری و به صورت افشان در سنگهای شیستی یافت می شود . ممکن است دارای قدار کمی طلا یا نقره بوده و کانسنگی برای این فلز ها باشد . اغلب به مقدار کم همراه با توده های عظیم پیریت ، کانسنگ های مس کم عیاری را می سازد . دگرسانی : کالکوپریت منبع اصلی مس برای کانهای ثانویه مالاکیت ، آزوریت ، کوولیت ، کلکوسیت و کوپریت است . تمرکز مس در غنی شدگی روزادی ، اغلب حاصل این گونه دگرسانی و جدایش مس از محلول همراه با رسوبگذاری بعدی است . کاربرد : کانسنگ مهم مس است . نام : مشتق شده از واژه یونانی chalkos به معنی مس و از Pyrites . گونه های مشابه : استاتیت ، Cu2FeSnS4 ، تتراگونال ، یک کانی کمیاب و کانسنگ فرعی قلع است . ساختار بلوری استانیت را می توان با جایگزین کردن Fe و Sn به جای بخشی از Cu در کالکوپریت ، بدست اورد . طلا (Au) : بلور شناسی : ایزومتریک . خواص فیزیکی : 2.5-3=H و 19.3=G . به صورت خالص . وجود فلزهای دیگر گرانی ویژه را پائین می ارود و حتی به 15 هم می رساند . شکست دندانه ای . بسیار چکش خوار و شکل پذیر . کدر . رنگ سایه های گوناگون زرد بسته به درجه خلوص؛ که با افزایش مقدار نقره رنگ روشنتر می شود . سیماهای تشخیصی : طلا از سولفید های زرد مانند مانند پریت و کالکوپریت و از پولک های زرد میکاهای دگرسان شده ، توسط برش پذیری و گرانی ویژه بالا تشخیص داده می شود . رخداد : فراوانی ماینگین طلا در پوسته زمین PPm0.004 بوده و بنابراین یک عنصر کمیاب است و در طبیعت به مقدار کم ، گسنرش فراوانی دارد . طلا بیش از همه در رگه های دارای رابطه زایشی با سنگهای آذرین سیلیسی ، یافت می شود . بیشتر طلا به صورت فلز ازاد یافت می شود . منابع عمده طلا ، رگه های گرمابی طلا – کوارتز است که در انها طلا همراه پیریت و دیگر سولفید ها ، از محلول های کانی دار بالا رونده نهشته شده ا ست . طلا به صورت محصول جانبی از ذخایر سولفیدی فلز های پایه نیز یافت می شود . طلا به طور مکانیکی با این سولفید ها مخلوط است و جانشین شیمیایی ندارد . در بسیاری از رگه ها ، طلا به حدی ریز است و توزیع یکنواختی دارد که وجود ان در کانسنگ را فقط با روش های میکروسکوپی می توان تشخیص داد . وقتی رگ های طلا هوازده می شوند ، طلا ازاد شده به صورت یک نهشته آبرفتی محلی در پوشش خاک باقی مانده و یا به درون رودخانه ای اطراف شسته شده و یک کانسار پلاسری را می سازد . طلا به دلیل گرانی ویژه بالای خود ، راه خود را به درون ماسه ها و شنهای سبکتر باز کرده و پشت سطوح نامنظم جای می گیرد و یا اینکه در درز و شکاف های سنگ بستر به دام می افتد . قطعات گرد یا مسطح طلای پلاسری را می توان با لاوک شویی جدا کرد . در این روش طلا را به اسانی پس از شستن دیگر مواد ، از محصول پر عیار سنگین باقی مانده جدا کرد . در یک مقیاس بزرگتر ، ماسه های طلا دار در حوضچه های سنگ شویی معدن شسته شده و در آنجا طلا در پشت سد های شنی عرضی یا خمیدگی هایی جمع شده و با جیوه واقع در پشت این خمیدگی ها ملقمه می سازد . امروزه استخراج طلا ، بیشتر از راه لایروبی انجام می شود . بعضی از این عملیات بسیار عظیم بوده و م

 1
 تندرستی با كاسه و بشقاب

 
ملامین، چینی، آركوپال، پیركس و بلور. این‌ها اجزای لاینفك آشپزخانه‌های امروزی هستند. البته هستند خانم‌هایی كه هنوز هم اصالت چینی را با چیز دیگری عوض نمی‌كنند یا آن‌هایی كه دوست دارند با چند كاسه و بشقاب سفالی، رنگ و لعاب سنت را به زندگی مدرن امروزی تزریق كنند.

در عوض بعضی هم از خیر هرچه سنت و نوستالژی است به راحتی گذشته‌اند و با سر به استقبال مدرنیته رفته‌اند و حتی سر میز غذا هم راحتی را با چیزی عوض نمی‌كنند و به استقبال یك‌بار مصرف‌ها می‌روند.

 از هر دسته كه هستید، فراموش نكنید جنس و كیفیت ظرفی كه در آن غذا می‌خورید، اگر از طعم و كیفیت غذا مهم‌تر نباشد، بی‌اهمیت‌تر هم نیست، پس این نكات را در انتخاب ظرف غذایتان به خاطر داشته باشید.

قدیمی‌ترین ظروف سفالی كه باستان شناسان موفق به یافتن آنها شده‌اند، مربوط به هزاره دهم پیش از میلاد در محدوده بین‌النهرین است. قدیمی‌ترین ظرف سفال ایرانی نیز مربوط به 8 هزار سال پیش از میلاد است كه در روستای گنج‌دره در حوالی كرمانشاه یافته شده‌است.

به هر حال ظروف سفالی را می‌توان قدیمی‌ترین ظروف غذاخوری نامید ولی این قدمت باعث فراموشی آنها نشده است و هنوز هم به 2 شكل سنتی سفال و سرامیك استفاده می‌شوند.

 سفالی كه لعاب می‌خورد و مجدداً پخته می‌شود به سرامیك تبدیل می‌شود و امروزه این ظروف سرامیكی هستند كه به‌عنوان ظروف غذاخوری استفاده می‌شوند و ظروف سفالی بیشتر جنبه تزئینی دارند، چون سفال اگر لعاب نداشته باشد چربی و رطوبت را پس می‌دهد. برای تهیه این ظروف معمولاً از خاك كائولن به‌عنوان ماده اولیه به همراه مقداری كاه و شن به‌عنوان چسب استفاده می‌شود.

این مواد با آب مخلوط می‌شوند و تركیب حاصل به شكل ظرف مورد نظر درمی‌آید و سپس در كوره‌ای با حرارت حدود 800 درجه به مدت 8 ساعت عملیات پخت صورت می‌گیرد. سپس كوره خاموش می‌شود و ظروف شب تا صبح همانجا می‌ماند و به آرامی خنك می‌شود
 
 
 

  لعاب صنعتي با استفاده از باطله كائولن شوئي توليد شد 

پژوهشگر دانشگاه علم و صنعت ايران موفق به توليد لعاب صنعتي از باطله كائولن‌شويي شد.

مهدي حيات بخش- مجري اين طرح - در گفت‌وگو با خبرنگار «پژوهشي» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) خاطرنشان كرد: كائولن يك سري مواد معدني است كه از يك معدن در مرند در پروسه شستن كائولن توليد مي‌شود.

وي گفت: اين ماده‌ها، ماده‌هاي دورريزي هستند كه به مقدار زياد توليد مي‌شوند و به دليل ناخالصي و ريزدانگي زيادي كه دارند در صنعت از آن‌ها استفاده نمي‌شود و با انبار كردن موجب آلودگي زيست محيطي نيز مي‌شوند.

اين پژوهشگر تصريح كرد: كائولن همچنين منجر به ايجاد آلودگي تنفسي مي‌شود و از آنجايي كه بي ارزش و دور ريز است سعي كرديم به گونه مطلوب از آن استفاده كنيم كه در نهايت به توليد لعاب كاشي كف انجاميد.

حيات بخش خاطرنشان كرد: با استفاده از اين ماده در توليد لعاب كاشي كف توانستيم مقاومت شيميايي و استحكام را بالا ببريم كه كاشي توليد شده استفاده هاي متعددي دارد.

وي اظهار داشت: از اين محصول در صنعت ساختمان سازي، كارخانه‌هاي توليد لعاب و توليد كاشي كه بازار خوبي دارد استفاده مي‌شود به شرطي كه به مرحله صنعتي برسد.

‌اين محصول در نمونه آزمايشگاهي توليد شده و تقريبا يك نمونه توليد نيمه صنعتي را طي كرده اما هنوز به مرحله تجاري شدن نرسيده است.
 

 

چگونه ظروف و اشیاء سرامیك ساخته می‌شود؟ سرامیك در زندگی ما چه نقشی دارد و از آن چه استفاده‌ای می‌كنیم؟   چند سالی است لغت سرامیك در ایران و بین طبقات مختلف مردم شایع و رایج و روز به روز استعمال آن بیشتر می‌شود و آن را بیشتر می‌شنویم. «سرامیك» به معنای خاص كه فقط به یك فن مربوط باشد در مجامع صاحب صلاحیت دنیا مورد قبول قرار نگرفته است در سال 1920 در كنگره‌ای كه تشكیل شده بود این لغت برای تمام لوازم و موادی كه از سیلیكاتها ساخته و حرارت داده می‌شد انتخاب گردید ریشه آن از یونانی و به معنای پخته شده می‌باشد ولی ریشه قدیمی‌تر آن در زبان سانسكریت معنای چیزهای پخته شده را دارد به هر تقدیر سرامیك امروز به تمام صنایعی اطلاق می‌گردد كه به نحوی از انحاء با مواد اولیه سیلیكاتی ساخته و سپس در درجات حرارت معین پخته و محكم گردیده باشد و معنی عام دارد. چینی - شیشه - بلور - سفال - آجرهای نسوز و معمولی - كاشی - لوازم بهداشتی - وان و دستشویی - ظروف فلزی لعابی - لعاب مینا سازی و بسیاری دیگر از صنایع سیلیكات همه جزو فن سرامیك محسوب می‌گردد. بطوریكه محاسبه كرده‌اند یك سوم صنایع موجود دنیا را صنایع سرامیك تشكیل می‌دهد. از جمله رشته های سرامیك تهیه و پرداخت اشیاء هنری از خاك و سنگ می‌باشد كه از قدیم به نام كاشی و سفال سازی دركشور ما رواج كامل داشته است.   سابقه تاریخی اگر از اشیاء سرامیك مصریان قدیم صرفنظر كنیم قدیمی‌ترین ظروف سرامیك در كشور ما كشف گردیده است. این اشیاء كه هر یك به تنهایی نمونه ای است از ذوق و ابتكار ایرانیان قدیم و نشان دهنده چگونگی زندگی آنها تاریخ قدیم ما را روشن می‌كند این اشیاء كه تحت لیست ظروف سفالین ماقبل تاریخ در موزه ایران باستان و سایر موزه های بزرگ دنیا نگهداری می‌شود و بیشتر منقوش است از نظر فرم و چگونگی نقش در كمال استحكام و انسجام بوده و سرمشق هنرمندان بسیاری قرار گرفته و می‌گیرد. هنر سرامیك در دوره هخامنشیان آثار ارزنده‌ای برای ما به یادگار گذارده است كه با ارزش‌ترین آثار سفالین آن عصر دنیا می‌باشد بعد از اسلام تا دوره سلجوقی ظروف مختلف بوسیله هنرمندان ساخته می‌شد سپس هنر سفال سازی در تزیین بنا بصورت كاشی و كاشیكاری به كار رفت و پس از حمله مغول ظروف سازی با سفال بیشتر تحت نفوذ هنر سرامیك چین قرار گرفت ولی تزیین ساختمان و كاشیكاری رواج بیشتر یافت در دوره صفویه ارزنده‌ترین آثار كاشیكاری تزئینی بنا بود بوجود آمد كه در دنیا بی نظیر و شاید هرگز مانند آن ساخته نشود توجه هنرمندان دوره قاجاریه نیز بیشتر معطوف به تزیین بنا و كاشیكاری و تقلید از دوره صفویه بود كه با مقداری رنگهای جدید‌‌الورود خارجی از قبیل زردهای تند و قرمز رزی مخلوط و ارزش رنگ آمیزی بدیع دوره صفوی را از دست داد. در دوره رضا شاه وقتی لزوم احیای صنایع مستظرفه احساس شد كارگاه كاشی سازی نیز تاسیس گردید و از شش هزار سال پیش جنبشی برای پیشرفت دادن هنر سرامیك در هنرهای زیبا آغاز شده است كه نتایج آن به تدریج به دست می‌آید.     چگونگی تهیه اشیاء سرامیك غالبا‌ً دارای لعاب می‌باشند بنابراین هر شیئی سرامیكی از دو قسمت ساخته می‌شود یكی از قسمتی كه اسكلت اصلی شیئ را تشكیل می‌دهد و در اصطلاح به آن بدنه می‌گویند و دیگری قسمتی كه به اسكلت اصلی شفافیت رنگ و نقش می‌دهد و لعاب نام دارد. اول بدنه: خاك رس معمولی را همه دیده‌ایم و می‌شناسیم وقتی با آب مخلوط و گل می‌شود چسبناك می‌گردد در اصطلاح می‌گویند خاك رس پلاستیك است یا پلاستیستیه خاك رس خوب است. این گل رس را بهر شكلی كه می‌خواهید درآورید و سپس بگذارید خشك شود و پس از آن كه مطمئن شدید كه خشك شده است و هیچ گونه رطوبت ندارد آن را در كوره بگذارید و بتدریج درجه حرارت كوره را بالا ببرید وقتی پس از 5 تا 6 ساعت درجه حرارت به 800 تا 1000 درجه سانتیگراد رسید كوره را خاموش كنید و بگذارید به تدریج سرد شود گل شما كه قبل از پختن اگر با آب تماس حاصل می‌كرد وامی‌رفت و مجدداً به توده ای از گل تبدیل می‌شد این بار محكم و بادوام و در مقابل آب مقاوم است. پایه و اساس ساختمان بدنه روی پخت خاك می‌باشد بدیهی است برای ساختن هر نوع بدنه نوع خاك فرق می‌كند و اغلب با یك خاك تنها نمی‌توان بدنه مورد نظر را ساخت و لازم است چندین خاك یا پودر سنگهای مخصوص معدنی را با نسبتهای معین تركیب كرد تا پس از پخت بدنه مورد نظر بدست آید.   گاه چسب خاك زیاد است و گاه مواد ناخالص خاك آنرا غیر قابل مصرف می‌نماید زمانی پس از آنكه ظرف مورد نظر ساخته شد در موقع خشك شدن ترك می‌خورد و یا در كوره و هنگام پخت ترك برداشته و یا می‌شكند و این عیوب همه با تركیب كردن خاكها و سنگها با نسبتهایی كه در آزمایشگاه بدست می‌آید برطرف می‌گردد. در ساختن گلهای مختلف اغلب انواع خاك رس انواع كائولن انواع كوارتز و كوارتزیت و انواع فلدسپات و گاهی موادی از قبیل كربنات كلسیم و اكسید روی و تالك به كار می‌رود. وقتی خاكهای مختلف تركیب شد در آسیابی كه به شكل استوانه است و در آن گلوله‌هایی از جنس چینی سخت یا سیلكس وجود دارد با آب برای مدتی می‌گردد تا كاملاً نرم شود سپس مخلوط گل و آب كه بصورت دوغ آب یا به قول فرنگی‌ها slip می‌باشد در دستگاهی به نام آژیتاتور كه دارای پروانه متحركی است ریخته می‌شود و از الك ریزی می‌گذرد و آب زیاد آن به وسیله دستگاه فیلتر پرس گرفته می‌شود. قالبهای گل پس از خروج از دستگاه فیلتر پرس برای مدتی نزدیك به یك ماه در انبارهای گل انبار می‌گردد تا تخمیر لازم انجام گیرد. این گل سپس به دست هنرمندان ارزنده و شایسته‌ای كه هر یك در كار خود استاد می‌باشند روی چرخ كوزه‌گری رفته و یا با دست و به صور مختلف كوزه و گلدان و پایه آباژور و بشقاب و كاسه و مجسمه و دهها فرم دیگر درمی‌آید. در چند سال اخیر برای تهیه گل و سایر مراحل تهیه بدنه هنرهای زیبای كشور اقدام بخرید ماشین آلات جدیدی نمود كه در نوع خود برای اولین بار وارد ایران می‌شد و بتدریج سایر كارگاهها و موسسات نیز با راهنمائی هنرهای زیبا اقدام به تهیه ماشین آلاتی از آن نوع نمودند. چرخهای كوزه گری از صورت ابتدائی خود درآمد و بصورت بهتری ساخته شد. هنرمندان توجه بیشتری به پیشرفت و ترقی هنر خود نمودند د آثار ارزنده و بهتری را به صاحبان ذوق عرضه داشتند. بدنه پس از آنكه ساخته شد با دقت كافی خشك می‌گردید و سپس در كوره تا درجات حرارت مختلف برای هر نوع مختلف پخته می‌شود. برای پخت این ظروف كوره‌هایی قدیمی درهم ریخته شده و كوره‌هایی جدید و روی اصول صحیح‌تری بنا گردید بطوری كه تا حرارتی برابر با 1300 الی 1350 درجه سانتیگراد كه در صنعت و هنر سرامیك ایران بی سابقه بود می‌توان بالا رفت. پس از آنكه بدنه پخته شد آماده است تا روی آن لعاب داده شود و یا با لعاب نقاشی گردد.   دوم لعاب كاری: لعاب از تركیب چند نوع خاك و سنگ از قبیل كائولن و كوارتز و فلاسیات و بعضی مواد شیمیایی مثل كربنات سدیم و براكس و اسید بور یك و در پاره‌ای از مواقع بعضی مواد مخصوص ساخته می‌شود. لعاب پس از آنكه آماده و به رنگهای مختلف ساخته شد به طرق مختلف روی اشیاء ساخته شده داده می‌شود و یا بوسیله هنرمندان به وسیله نقوش طراحی شده روی آن ثابت می‌گردد اشیاء لعاب شده برای پخت مجدد در كوره قرار می‌گیرد و پس از پخت اشیاء آماده برای استفاده می‌گردد.     رابطه سرامیك و زندگی ظروف غذا خوری - سرویسهای چای خوری - لوازم دستشویی و حمام - مقره‌های برق - چینی های داخل لوازم الكتریكی - آجر بنا - مواد نسوز مورد مصرف در صنایع مختلف همه از اشیاء سرامیك است بستگی زندگی ما با این اشیاء طوریست كه شاید اصولاً با عدم استفاده از آن امكان زندگی راحت وجود نداشته باشد. علاوه بر آن بشر برای تزیین ساختمان، برای تزیین محل زیست یا كار خود از وسایل گوناگون استفاده می‌كند تا به اعصاب خود آرامش دهد و روح نو طلب خویشتن را راضی دارد. در اینجا یكی از بهترین وسایل تزئین را ظروف و اشیاء سرامیك تشكیل می‌دهد. پایداری و استحكام و مقاومت لوازم سرامیك در مقابل شرایط سخت جوی و تغییرات درجه حرارت محیط زیست و عدم زنگ زدگی آن و مقاومت در مقابل عوامل مخربی مثل باكتریها و موریانه و غیره عمر آنرا زیاد می‌نماید و اگر جز این بود امروز اطلاعی از زندگی و تمدنهای درخشانی كه در نقاط مختلف دنیا قبل از دوران تاریخ مدون وجود داشته است اطلاعی در دست نداشتیم.

ميكرو گويچه هاي سراميكي

ميکروگويچه هاي سراميک عايق چه هستند ؟ چه کار ميکنند ؟ چگونه عمل مي کنند ؟


هر ميکروگويچه سراميک آنقدر کوچک است که با چشم بدون مسلح مانند يک دانه آرد بنظر مي رسد ( اندکي ضخيمتر از موي انسان ).ضخامت گويچه به اندازه يک دهم قطر آن است . سراميکهاي موجود درون افزوده مخلوط Hy Tech داراي مقاومت فشار حدودا ٢٨٠ ( کيلوگرم بر سانتيمتر مربع ) هستند . نقطه نرم شدن آنها حدود ١٨٠٠ درجه سانتيگراد است و در مقابل مواد شيميايي مقاوم هستند . سراميکهاي Hy Tech فاقد سم و نسوز هستند .
Hy Tech گامي فراتر رفته و با تخليه گاز درون ميکروگويچه ها . دردرون گويچه ها خلا ايجاد کرده است . بنا بر قوانين فيزيک از آنجايي که دردرون خلا هيچگونه ماده موجود نمي باشد هيچ چيزي نمي تواند از درون خلا از راه انتقال بگذرد . هنگام مخلوط شدن با رنگ با خشک شدن سطح مورد استفاده . ميکروگويچه ها به همديگر نزديک مي شوند و يک نوار فيلم صاف و هموار تشکيل مي دهند . ميکروگويچه هاي سراميک خلا دار به جهت ساختارشان همچنانکه مانع از انتقال گرما ميشوند ٩٥ درصد اشعه خورشيد و ٨٥ درصد اشعه ايکس را به اتمسفر منعکس مي کنند . عالي-فن ماده افزودني رنگ از آنجايي که فاقد هر گونه ماده سمي است به طبيعت و سلامتي انسان ضرر نمي رساند سطوحي که با اين ماده پوشانده شوند از اشعه مضر ايکس و حشرات در امان خواهند ماند . ميکروگويچه هاي سراميک عالي-فن همان مواد سراميک مورد استفاده در سپرهاي گرماي ماسوره هاي فضايي هستند .
Hy Tech ماده افزودني رنگ از آنجايي که فاقد هرگونه ماده سمي مي باشد . دوست طبيعت و سلامتي انسان است . سطوحي که با اين مواد پوشانده شوند از اشعه مضر ايکس و حشرات در امان خواهند ماند

نتايج آزمايشات عايق گرما و روکش سراميک

استفاده از کامپوزیتهای سرامیکی مستحکم و با دوام به جای مواد فلزی در ماشین های توربینی میتواند موتور های موشکی اینده را به طرز چشم گیری ارتقا و بهبود بخشد مهندسان مرکز سازمان پرواز های فضایی ناسا در هانتزویلی، در حال تحقیق بر روی استفاده از کامپوزیتهای سرامیکی در توربین موتور موشک هستند تا از این طریق بتوانند میزان ایمنی را بالا ببرند وهزینه استفاده مجدد از وسایل پرتاب را کاهش دهند.



عمده کارخانجاتی که موتور موشک میسازند ارتقای توربین ها را بعنوان یکی از نیازهای بزرگ خود مطرح کرده اند توربین موتور موشک ها صفحه ای فلزی است که تیغه های(پره) فلزی بصورت جداگانه ای به ان متصل شده اند وظیفه ی یک توربین تامین نیروی پمپ کردن است که از این طریق نیروی محرکه موتور را تامین و تنظیم می کند.

در مرکز سازمان مهندسان صفحه ی پره داری را ازمایش میکنند که بلیسک(bladed dick صفحه ی پره دار) نام دارد این توربین از کامپوزیت های سرامیکی ساخته شده است که میتواند گرما و نوسان بسیار زیادتری را نسبت به توربین های نیکل الومینیومی سنتی تحمل کند ماده ای که در این دیسک بکار رفته است ساختاری از فیبر کربن پیوسته است که با یک ماتریس کاربید سیلیسیم مستحکم شده است ماده ای که به اجبار در میان فیبر کربن ته نشین شده است ماتریس کامپوزیت سرامیک ساختاری شبیه به لایه های چندگانه ی پارچه دارد که با اهاری به شدت نیرومند انباشته شده اند.

یک ماده کامپوزیتی ساخته شده فواید بسیاری را به همراه دارد یکی از ویژگی های فوق العاده این ماده مقاوومت بالا در برابر اسیب دیدن است در ازمایشی طولانی بلیسک سرامیکی به طور عادی به کار خود ادامه داد با وجود ان که ترکی در یکی از تیغه های ان بوجود امده بود مهندسان بعد از یافتن ترک در تیغه توربین سرامیکی ان را میلیونها دور چرخاندند و این ازمایش مقاومت بالای این نوع توربین در زیر فشار را به اثبات رساند.

بلیسک سرامیکی میتواند در برابر گرمایی حدود 2000 درجه ی فارنهایت(1093 درجه ی سلسیوس) ایستادگی کند که این میزان خیلی بالاتر از دمای 1200درجهفارنهایت(649 درجه سلسیوس) است که توربین های الومینیوم نیکلی میتوانند در ان تاب بیاورند دادن گرمایی بیشتر از این میزان به توربین باعث جلوگیری از ایجاد نیروی محرکه ی موتور میشود وعامل کاهش سوخت میباشد افزایش راندمان موتور باعث بالا بردن دور موتور و قدرت بیشتر میشود به اضافه ی این که بلیسک تنها یک چهارم وزن توربین های فلزی را داراست بنابراین وزن کمتر شده ی بلیسک بار گیری را افزایش می دهد.

مرکز سازمان دوازده بار بلیسک را در موتور موشک ازموده است و این ازمایشات اطلاعات فراوانی را برای پیش بینی میزان عمر کامپوزیتهای سرامیکی مورد استفاده در موتور موشک در اختیار ما قرار می دهند.

این توربین در سرعت چرخش 25000 دور در دقیقه تست شده است که 10 برابر میانگین سرعت چرخش موتور ماشین است.

بلیسکی که در ازمایشات مورد استفاده قرار میگرفت 7.6 اینچ (19سانتیمتر) قطر و 3.4 اینچ (2 سانتیمتر) ضخامت داشت ودر کامپوزیتهای پیشرفته ی هانیول در نیویورک ساخته شده بود.

مرکز تحقیقات گلن ناسا در سلولند و اهایو و دانشگاه الاباما نیز در پروزه ی کامپوزیتهای سرامیکی با مرکز تحقیقات ناسا همکاری اشته اند.

این مواد به همان اندازه میتوانند تجهیزات صنعتی و ژنراتور های قدرت را نیز بهبود بخشند

استفاده از مواد سراميکي در محصولات توليد ورزش اسکي موجب افزايش ضريب اطمينان مي گردد.
انقلاب تکنولوژي ساخت ديسک هاي سراميکي که توسط صنايع نرتن (Norton Industries) توسعه يافت، باعث نيل به خواص سطوح بهتر مي گردد. سطوح ايجادي کم اصطکاک تر و صاف تر مي گردد.
نتيجه ي اين استفاده، دگرگوني وسايل اسکي و اسنوبرد را به همراه دارد. که گذشتن از تپه هاي يخي بهتر انجام مي شود. که علاوه بر بهبود خواص سطح، ايمني نيز افزايش مي يايد.
هيداسپورت (Head Sport)ـ توليد کننده ي وسايل ورزشي ـ در حال توليد وسايل اسکي هوشمند است که از خواص مواد پيزوالکتريک بهره مند گشته است. هنگامي که در سرعت هاي بالا اسکي بازي مي شود. وسايل اسکي مي لرزند، که منجر به کم شدن تماس بين نواحي لبه اي چوب اسکي و سطح برف مي شود. که نتيجه ي آن کم شدن قابليت ها و توانايي کنترل اسکي کننده است. همچنين سرعت اسکي کننده نيز کم مي شود.
چوب اسکي با کامپوزيت هاي الياف پيزوالکتريک جاسازي گشته اند (اين مواد جزء مواد پيشرفته محسوب مي شوند) که لرزش هاي نامطلوب بوجود آمده در وسيله ي ورزشي (چوب اسکي يا اسنوبرد) توسط اين کامپوزيت ها به انرژي الکتريکي تبديل گشته که موجب ايجاد يک نيرو بين سطح وسيله ي ورزشي و سطح برف مي گردد و باعث باقي ماندن چوب اسکي بر روي سطح برف مي شود. چوب هاي اسکي به طور مداوم و در همه ي حالات تنظيم مي گردند. که ماکزيميم سرعت واکنش در اين حالت 5 هزارم ثانيه است. تکنولوژي الياف سراميک همچنين لبه هاي اسکي شش درصد کاراتر ايجاد کرده است که به کمک اين کار چندين قهرمان در المپيک زمستاني 2006 توانستند برنده ي چندين مدال طلا و نقره بشوند.
اين نوع وسايل اسکي در مغازه هاي فروش و سايل ورزشي موجود است و براي 3 سال انتخاب اول تعليم دهندگان اسکي و قهرمانان مدال آور بوده است.
اين الياف سراميکي داراي دو صفت جالب هستند؛ از يک لحاظ خاصيت مقاومت در برابر سايش و از لحاظ ديگر خواص پيچشي بهتر الياف سراميکي نسبت به بسياري از مواد پلاستيکي است. به هر حال عمده ترين خاصيت الياف سراميک قابليت تغير شکل کم آنها در زماني است که در معرض بارهاي الکتريکي کوچک قرار گيرند، هست.
الياف سراميکي پيشرفته اي که همچنين در قسمت سر بعضي از انواع راکت هاي تنيس استفاده مي شوند موجب افزايش 15% نيروي وارده در ضربه ي راکت به توپ مي گردد.


راکت های تنیس با مواد سرامیکی سبک تر و محکم تر می شوند.
راکت هاي هوشمندي که از الياف سراميکي در تهيه ي آنها استفاده شده است بيشترين فروش را در جهان در سالهاي 2005 و 2006 داشته است. اين راکت ها همچين موجب محدود شدن تنيس باز نيز نمي شود.
راکت هاي محافظ که از جنسن الياف سراميکي اند در سال 2005 به عنوان راکت نمونه براي تنيس توسط مجله تنيس (Tennis Magazine) انتخاب شده است. در تابستان 2006 اسمارت پوول (Smart Pool) که از اين الياف تهيه شده بود توانست برنده ي مسابقات قهرماني آن دوره شود.
اسنوبردها بوسيله ي کامپوزيت ها چقرمه تر مي شوند. تخمين زده شده است که در حال حاضر پانصد هزار تا هفتصد هزار اسنوبرد فعال، استحکام بيشتر و چقرمگي بيشتر خود را مديون مواد کامپوزيتي خاصي هستند که از الياف شيشه ابداع شده اند. البته در سالهاي اخير از الياف کربن نيز در تهيه ي اين کامپوزيت ها بهره گرفته شده است.
الياف از نوع Owens Corning) E-glass يا PPG) هستند که استحکام کششي بالايي دارند. اين اليافت همچنين سفتي بالايي دارند. مقاومت خوب در برابر رطوبت و قابليت آنها در باقي ماندن خواص کششي در گستره ي وسيعي از شرايط محيطي از خصوصيات ديگر اين الياف است هنگامي که
Never Summer Snowboards Manufacturing) NSSM ) از اين الياف در تهيه اسنوبردهاي توليديش استفاده کرد توانست گارانتي اين اسنوبردها را تا 3 سال افزايش دهد. همچنين برخي از اين خواص اين اسنوبردها بهبود پيدا کرد مثلاً شکستن و ترک برداشتن کناره ها در اين توليدات ديده نشد

خلاصه

در اين مقاله پس از تعريف نانوتكنولوژي به تعريف نانوسراميك اشاره شده است. نانوسراميك ها، سراميك هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، ناتوتپوپ ها و نانولايه ها) استفاده شده است سپس به مراحل تكامل نانوسراميك ها اشاره شده كه عبارتند از مرحله اول سنتز اجراي اوليه، مرحله دوم، ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص و مرحله سوم: ساخت محصول هايي با استفاده از نانو سراميك بدست آمده از مرحله دوم - در قسمت ديگري از مقاله به ويژگيهاي سراميك ها اشاره شده است كه از جمله به خواص چون كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چند كاربردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه اي اشاره شده است. كاربردهاي نانو سراميك ها نيز در صنايع مختلف در اين مقاله توضيح داده شده است.

مقدمه

زمان ظهور نانوسراميك‌ها را مي‌توان دهة 90 ميلادي دانست. در اين زمان بود كه با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميكي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد، اما روشهاي فرآوري آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پيدايش نانوتكنولوژي، نانوسراميك‌ها هرچه بيشتر اهميت خود را نشان دادند. در حقيقت نانوتكنولوژي با ديدگاهي كه ارائه مي‌كند، تحليل بهتر پديده‌ها و دست‌يافتن به روشهاي بهتري براي توليد مواد را امكان‌پذير مي‌سازد.

شكل‌گرفتن علم و مهندسي نانو، منجر به درك بي‌سابقة اجزاي اوليه پاية تمام اجسام فيزيكي و كنترل آنها شده‌است و اين پديده به‌زودي روشي را كه اغلب اجسام توسط آنها طراحي و ساخته مي‌شده‌اند، دگرگون مي‌سازد. نانوتكنولوژي توانايي كار در سطح مولكولي و اتمي براي ايجاد ساختارهاي بزرگ مي‌باشد كه ماهيت سازماندهي مولكولي جديدي خواهندداشت و داراي خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي جديد و بهتري هستند. هدف، بهره‌برداري از اين خواص با كنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمي، مولكولي و سوپرمولكولي و دستيابي به روش كارآمد ساخت و استفاده از اين دستگاهها مي‌باشد. هدف ديگر، حفظ پايداري واسط‌ها و مجتمع‌نمودن نانوساختارها در مقياس ميكروني و ماكروسكوپي مي‌باشد.

هميشه با استفاده از رفتارهاي مشاهده‌شده در اندازه‌هاي بزرگ، نمي‌توان رفتارهاي جديد در مقياس نانو را پيش‌بيني كرد و تغييرات مهم رفتاري صرفا" به‌خاطر كاهش درجة بزرگي اتفاق نمي‌افتند، بلكه به دليل پديده‌هاي ذاتي و جديد آنها و تسلط‌يافتن در مقياس نانو بر محدوديتهايي نظير اندازه، پديده‌هاي واسطه‌ا‌ي و مكانيك كوانتومي مي‌باشند.


نانوسراميك‌ها

نانوسراميك‌ها، سراميك‌هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، نانوتيوپ‌ها و نانولايه‌ها) استفاده شده‌باشد، كه هركدام از اين اجزاي اوليه، خود از اتمها و مولكولها بدست آمده‌اند. بعنوان مثال، نانوتيوپ يكي از اجزاي اوليه‌ا‌ي است كه ساختار اولية كربن c60 را تشكيل مي‌دهد. مسير تكامل نانوسراميك‌ها را مي‌توان در سه مرحله خلاصه كرد:
مرحلة 1 : سنتز اجراي اوليه
مرحلة 2 : ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص
مرحلة 3 : ساخت محصول نهايي با استفاده از نانوسراميك بدست‌آمده از مرحلة دوم


ويژگيها

ويژگيهاي نانوسراميك‌ها را مي‌توان از دو ديدگاه بررسي كرد. يكي ويژگي نانوساختارهاي سراميكي، و ديگري ويژگي محصولات بدست‌آمده است.
ويژگيهاي نانوساختارهاي سراميكي :
كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چندكاركردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه‌ا‌ي.
ويژگيهاي محصولات نانوسراميكي :
- خواص مكانيكي بهتر: سختي و استحكام بالاتر و انعطاف‌پذيري كه ويژگي منحصربه‌فردي براي سراميك‌هاست.
- داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح مي‌شود.
- دماي زينتر پايين‌تر كه باعث توليد اقتصادي و كاهش هزينه‌ها مي‌گردد.
- خواص الكتريكي، مغناطيسي و نوري مطلوب‌تر: قابليت ابررسانايي در دماهاي بالاتر و قابليت عبور نور بهتر.
- خواص بايويي بهتر (سازگار با بدن).


كاربردها

نانوتكنولوژي باعث ايجاد تحول چشمگيري در صنعت سراميك گشته‌است. در اين ميان نانوسراميك‌ها، خود باعث ايجاد تحول عظيمي در تكنولوژي‌هاي امروزي مانند الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، صنايع حمل‌ونقل، صنايع هواپيمايي و نظامي و … خواهندشد. برخي كاربردهاي حال و آيندة نانوسراميك‌ها در جدول زير آمده‌ است

خلاصه

در اين مقاله پس از تعريف نانوتكنولوژي به تعريف نانوسراميك اشاره شده است. نانوسراميك ها، سراميك هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، ناتوتپوپ ها و نانولايه ها) استفاده شده است سپس به مراحل تكامل نانوسراميك ها اشاره شده كه عبارتند از مرحله اول سنتز اجراي اوليه، مرحله دوم، ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص و مرحله سوم: ساخت محصول هايي با استفاده از نانو سراميك بدست آمده از مرحله دوم - در قسمت ديگري از مقاله به ويژگيهاي سراميك ها اشاره شده است كه از جمله به خواص چون كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چند كاربردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه اي اشاره شده است. كاربردهاي نانو سراميك ها نيز در صنايع مختلف در اين مقاله توضيح داده شده است.

مقدمه

زمان ظهور نانوسراميك‌ها را مي‌توان دهة 90 ميلادي دانست. در اين زمان بود كه با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميكي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد، اما روشهاي فرآوري آنها چندان آسان و مقرون به‌صرفه نبود. با پيدايش نانوتكنولوژي، نانوسراميك‌ها هرچه بيشتر اهميت خود را نشان دادند. در حقيقت نانوتكنولوژي با ديدگاهي كه ارائه مي‌كند، تحليل بهتر پديده‌ها و دست‌يافتن به روشهاي بهتري براي توليد مواد را امكان‌پذير مي‌سازد.

شكل‌گرفتن علم و مهندسي نانو، منجر به درك بي‌سابقة اجزاي اوليه پاية تمام اجسام فيزيكي و كنترل آنها شده‌است و اين پديده به‌زودي روشي را كه اغلب اجسام توسط آنها طراحي و ساخته مي‌شده‌اند، دگرگون مي‌سازد. نانوتكنولوژي توانايي كار در سطح مولكولي و اتمي براي ايجاد ساختارهاي بزرگ مي‌باشد كه ماهيت سازماندهي مولكولي جديدي خواهندداشت و داراي خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي جديد و بهتري هستند. هدف، بهره‌برداري از اين خواص با كنترل ساختارها و دستگاهها در سطوح اتمي، مولكولي و سوپرمولكولي و دستيابي به روش كارآمد ساخت و استفاده از اين دستگاهها مي‌باشد. هدف ديگر، حفظ پايداري واسط‌ها و مجتمع‌نمودن نانوساختارها در مقياس ميكروني و ماكروسكوپي مي‌باشد.

هميشه با استفاده از رفتارهاي مشاهده‌شده در اندازه‌هاي بزرگ، نمي‌توان رفتارهاي جديد در مقياس نانو را پيش‌بيني كرد و تغييرات مهم رفتاري صرفا" به‌خاطر كاهش درجة بزرگي اتفاق نمي‌افتند، بلكه به دليل پديده‌هاي ذاتي و جديد آنها و تسلط‌يافتن در مقياس نانو بر محدوديتهايي نظير اندازه، پديده‌هاي واسطه‌ا‌ي و مكانيك كوانتومي مي‌باشند.


نانوسراميك‌ها

نانوسراميك‌ها، سراميك‌هايي هستند كه در ساخت آنها از اجزاي اوليه در مقياس نانو (مانند نانوذرات، نانوتيوپ‌ها و نانولايه‌ها) استفاده شده‌باشد، كه هركدام از اين اجزاي اوليه، خود از اتمها و مولكولها بدست آمده‌اند. بعنوان مثال، نانوتيوپ يكي از اجزاي اوليه‌ا‌ي است كه ساختار اولية كربن c60 را تشكيل مي‌دهد. مسير تكامل نانوسراميك‌ها را مي‌توان در سه مرحله خلاصه كرد:
مرحلة 1 : سنتز اجراي اوليه
مرحلة 2 : ساخت ساختارهاي نانو با استفاده از اين اجزاء و كنترل خواص
مرحلة 3 : ساخت محصول نهايي با استفاده از نانوسراميك بدست‌آمده از مرحلة دوم


ويژگيها

ويژگيهاي نانوسراميك‌ها را مي‌توان از دو ديدگاه بررسي كرد. يكي ويژگي نانوساختارهاي سراميكي، و ديگري ويژگي محصولات بدست‌آمده است.
ويژگيهاي نانوساختارهاي سراميكي :
كوچك، سبك، داراي خواص جديد، چندكاركردي، هوشمند و داراي سازماندهي مرتبه‌ا‌ي.
ويژگيهاي محصولات نانوسراميكي :
- خواص مكانيكي بهتر: سختي و استحكام بالاتر و انعطاف‌پذيري كه ويژگي منحصربه‌فردي براي سراميك‌هاست.
- داشتن نسبت سطح به حجم بالا كه باعث كنترل دقيق بر سطح مي‌شود.
- دماي زينتر پايين‌تر كه باعث توليد اقتصادي و كاهش هزينه‌ها مي‌گردد.
- خواص الكتريكي، مغناطيسي و نوري مطلوب‌تر: قابليت ابررسانايي در دماهاي بالاتر و قابليت عبور نور بهتر.
- خواص بايويي بهتر (سازگار با بدن).


كاربردها

نانوتكنولوژي باعث ايجاد تحول چشمگيري در صنعت سراميك گشته‌است. در اين ميان نانوسراميك‌ها، خود باعث ايجاد تحول عظيمي در تكنولوژي‌هاي امروزي مانند الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، صنايع حمل‌ونقل، صنايع هواپيمايي و نظامي و … خواهندشد. برخي كاربردهاي حال و آيندة نانوسراميك‌ها در جدول زير آمده‌ است

کورهٔ تونلی یا Tunnel Kiln یکی از کوره‌های مورد استفاده در شاخه‌های مختلف صنایع سرامیک است. اولین کورهٔ تونلی در سال ۱۷۵۱ توسطی فردی به نام وینسنز ابداع شد و در حال حاضر در صنایع آجر، سفال، مواد دیرگداز و چینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره در گروه کوره‌های پیوسته یا مداوم قرار دارد. در این کوره، محصولات متحرک و آتش ثابت است.


ساختار کورهٔ تونلی

کورهٔ تونلی یک تونل دراز و باریک است که کف آن ریل‌گذاری شده‌است و محصولات، با عبور از درون آن در معرض حرارت قرار می‌گیرند و پخته یا زینتر می‌شوند. محصولات برای عبور از کورهٔ تونلی می‌بایست بر روی واگن‌های مخصوصی چیده شوند. کورهٔ تونلی شامل سه مرحلهٔ پیش‌گرمایش، پخت و خنک‌کن می‌باشد. در ساده‌ترین نوع کورهٔ تونلی، مشعل‌های موجود در منطقهٔ پخت باعث گرم شدن هوای کوره می‌شود. این هوا با حرکت به سمت ورودی تونل (پیش‌گرمایش) آرام آرام حرارت خود را به واگن‌های این منطقه منتقل می‌کند و در نهایت از دودکش خارج می‌شود. از سوی دیگر هوای تازه از خروجی تونل وارد می‌شود و در مواجهه با واگن‌هایی که مرحلهٔ پخت را پشت سر گذاشته‌اند، آنها را آرام‌آرام خنک می‌کند و دمایش به تدریج افزایش می‌یابد تا به منطقهٔ پخت برسد و اکسیژن لازم برای احتراق مشعل‌های این منطقه را فراهم نماید. البته قسمتی از هوای گرم شده به بیرون از کوره هدایت می‌شود تا در خشک‌کن و بعضا برای تنظیم دمای هوای سالن تولید مورد استفاده قرار بگیرد. معمولا ۶۰درصد از طول کوره به منطقهٔ پخت، ۲۰درصد به منطقهٔ پیش‌گرمایش و ۲۰درصد به منطقهٔ خنک‌کن اختصاص دارد. دمای مناطق مختلف کوره از طریق ترموکوبل و سیستم‌های کنترل اندازه‌گیری و تنظیم می‌شود. همچنین اتمسفر کوره نیز از نظر اکسیدی، احیایی یا خنثی بودن قابل کنترل است.

مزایای کورهٔ تونلی

استفاده از کورهٔ تونلی در مقایسه با سایر انواع کوره‌ها (کوره‌های سنتی، هوفمن و متناوب) دارای مزایایی است که برخی از آنها را می‌توان بدین شرح برشمرد:

کنترل مناسب‌تر دمای کوره و یکنواختی حرارت
افزایش کیفیت تولید
تشابه کیفی محصولات
افزایش سرعت تولید
کاهش نیروی انسانی
کاهش مصرف انرژی
کاهش آثار زیان‌بار زیست‌محیطی


کاربرد کورهٔ تونلی در صنایع آجر و سفال

کورهٔ تونلی یکی از پیشرفته‌ترین انواع کوره‌است که در صنایع آجر و سفال مورد استفاده قرار می‌گیرد. خشت‌های خام که قبلا از خشک‌کن تونلی عبور کرده‌ و بیشتر آب خود را از دست داده‌اند، وارد منطقهٔ پیش‌گرمایش می‌شوند و تا ۳۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد گرم می‌شوند. خشت‌ها سپس وارد منطقهٔ پخت می‌شوند و با توجه به نوع مواد اولیه، در دمایی بین ۸۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد پخته می‌شوند

کورهٔ هوفمن یا کورهٔ هوفمان (Hoffmann kiln) یکی از کوره‌های مورد استفاده در شاخه‌های مختلف صنایع سرامیک است. این کوره در سال ۱۸۵۶ توسط فردی به همین نام ابداع شد و در حال حاضر در صنایع آجر، سفال و مواد دیرگداز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره در گروه کوره‌های پیوسته یا مداوم قرار دارد. در این کوره، محصولات ثابت و آتش متحرک است.


چگونگی پخت محصولات در کورهٔ هوفمن

کورهٔ هوفمن، تونل طویلی است که به شکل حلقه یا بیضی ساخته می‌شود و با استفاده از دیواره‌ها یا تیغه‌هایی به اتاقک‌هایی تقسیم می‌شود. اتاقک‌های کورهٔ هوفمن از کانال دریچه‌ها یا درهایی که در تیغه‌های جداکنندهٔ اتاق‌ها تعبیه شده‌است، با یکدیگر در ارتباط هستند. هر یک از اتاق‌ها نیز یک درب خروجی به بیرون دارند که برای بارگیری و تخلیهٔ کوره مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این درها خمیره یا قمیره می‌گویند. اندازهٔ کورهٔ هوفمن با استفاده از این درها بیان می‌شود؛ مثلا یک کورهٔ ۳۲ قمیره‌ای، کوره‌ای است با ۳۲ درب که هر درب به یک اتاقک برای چیدن آجرها (یا سایر محصولات) مرتبط است. [محل استقرار سوخت‌پاش‌ها نیز در سقف قرار دارد.

در کورهٔ هوفمن، محصولات قبل از آنکه مستقیما توسط آتش پخته شوند، با حرارت سایر اتاقک‌ها گرم می‌شوند که اصطلاحا پیش‌گرمایش نامیده می‌شود. این حرارت همراه با گاز خروجی اتاقک پخت و از طریق دریچه‌هایی که قبلا تعبیه شده‌است حرکت می‌کند و به اتاق‌های مجاور وارد می‌شود و محصولات موجود در آن‌ها را پیش‌گرم می‌کند. زمانی که در یک اتاق، عملیات پخت در جریان است، در اتاقک مقابل (دورترین اتاق)، عملیات تخلیه و بارگیری در جریان است. این کار با استفاده از دری که اتاقک به بیرون کوره دارد انجام می‌شود. ضمن بار گیری، هوای خنک نیز وارد کوره می‌شود که به وسیلهٔ آتش موجود در اتاقک پخت و از طریق دریچه‌های تعبیه شده بین اتاق‌ها مکیده می‌شود. بنابراین هوا از اتاق‌هایی که عملیات پخت قبلا در آنها صورت گرفته‌است حرکت می‌کند و باعث خنک شدن محصولات پخته‌شده می‌شود. به این ترتیب در حلقهٔ کورهٔ هوفمن دو جریان هوا وجود دارد؛

هوایی که در نیم‌دایرهٔ اول، از اتاق پخت به سمت بیرون جریان دارد و اتاق‌های بعدی را پیش‌گرم می‌کند.
هوایی که در نیم‌دایرهٔ مقابل، از بیرون به سمت اتاقک پخت جریان دارد و اتاق‌های قبلی را خنک می‌کند.

با اتمام عملیات پخت در اتاق پخت، در اتاق روبرویی حلقهٔ هوفمن نیز عملیات بارگیری تمام می‌شود و درب آن به بیرون بسته می‌شود. در این مرحله، مشعل‌ها از سقف اتاق پخت به سقف اتاق بعدی منتقل می‌شوند و درب اتاق روبرویی این اتاق (اتاق پخت جدید) برای تخلیه و بارگیری گشوده خواهد شد.


انواع کورهٔ هوفمان

کوره‌های هوفمان در چند مدل مختلف ساخته می‌شود:

کورهٔ حلقوی
کورهٔ زیگ‌زاگ (zig-zag)
کورهٔ بوکس (Bocks)
کورهٔ هاریزن (Harrizon)

اما معمولا به کورهٔ حلقوی، کورهٔ هوفمن اطلاق می‌شود

کورهٔ تونلی یا Tunnel Kiln یکی از کوره‌های مورد استفاده در شاخه‌های مختلف صنایع سرامیک است. اولین کورهٔ تونلی در سال ۱۷۵۱ توسطی فردی به نام وینسنز ابداع شد و در حال حاضر در صنایع آجر، سفال، مواد دیرگداز و چینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره در گروه کوره‌های پیوسته یا مداوم قرار دارد. در این کوره، محصولات متحرک و آتش ثابت است.


ساختار کورهٔ تونلی

کورهٔ تونلی یک تونل دراز و باریک است که کف آن ریل‌گذاری شده‌است و محصولات، با عبور از درون آن در معرض حرارت قرار می‌گیرند و پخته یا زینتر می‌شوند. محصولات برای عبور از کورهٔ تونلی می‌بایست بر روی واگن‌های مخصوصی چیده شوند. کورهٔ تونلی شامل سه مرحلهٔ پیش‌گرمایش، پخت و خنک‌کن می‌باشد. در ساده‌ترین نوع کورهٔ تونلی، مشعل‌های موجود در منطقهٔ پخت باعث گرم شدن هوای کوره می‌شود. این هوا با حرکت به سمت ورودی تونل (پیش‌گرمایش) آرام آرام حرارت خود را به واگن‌های این منطقه منتقل می‌کند و در نهایت از دودکش خارج می‌شود. از سوی دیگر هوای تازه از خروجی تونل وارد می‌شود و در مواجهه با واگن‌هایی که مرحلهٔ پخت را پشت سر گذاشته‌اند، آنها را آرام‌آرام خنک می‌کند و دمایش به تدریج افزایش می‌یابد تا به منطقهٔ پخت برسد و اکسیژن لازم برای احتراق مشعل‌های این منطقه را فراهم نماید. البته قسمتی از هوای گرم شده به بیرون از کوره هدایت می‌شود تا در خشک‌کن و بعضا برای تنظیم دمای هوای سالن تولید مورد استفاده قرار بگیرد. معمولا ۶۰درصد از طول کوره به منطقهٔ پخت، ۲۰درصد به منطقهٔ پیش‌گرمایش و ۲۰درصد به منطقهٔ خنک‌کن اختصاص دارد. دمای مناطق مختلف کوره از طریق ترموکوبل و سیستم‌های کنترل اندازه‌گیری و تنظیم می‌شود. همچنین اتمسفر کوره نیز از نظر اکسیدی، احیایی یا خنثی بودن قابل کنترل است.

مزایای کورهٔ تونلی

استفاده از کورهٔ تونلی در مقایسه با سایر انواع کوره‌ها (کوره‌های سنتی، هوفمن و متناوب) دارای مزایایی است که برخی از آنها را می‌توان بدین شرح برشمرد:

کنترل مناسب‌تر دمای کوره و یکنواختی حرارت
افزایش کیفیت تولید
تشابه کیفی محصولات
افزایش سرعت تولید
کاهش نیروی انسانی
کاهش مصرف انرژی
کاهش آثار زیان‌بار زیست‌محیطی


کاربرد کورهٔ تونلی در صنایع آجر و سفال

کورهٔ تونلی یکی از پیشرفته‌ترین انواع کوره‌است که در صنایع آجر و سفال مورد استفاده قرار می‌گیرد. خشت‌های خام که قبلا از خشک‌کن تونلی عبور کرده‌ و بیشتر آب خود را از دست داده‌اند، وارد منطقهٔ پیش‌گرمایش می‌شوند و تا ۳۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد گرم می‌شوند. خشت‌ها سپس وارد منطقهٔ پخت می‌شوند و با توجه به نوع مواد اولیه، در دمایی بین ۸۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد پخته می‌شوند

کورهٔ هوفمن یا کورهٔ هوفمان (Hoffmann kiln) یکی از کوره‌های مورد استفاده در شاخه‌های مختلف صنایع سرامیک است. این کوره در سال ۱۸۵۶ توسط فردی به همین نام ابداع شد و در حال حاضر در صنایع آجر، سفال و مواد دیرگداز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره در گروه کوره‌های پیوسته یا مداوم قرار دارد. در این کوره، محصولات ثابت و آتش متحرک است.


چگونگی پخت محصولات در کورهٔ هوفمن

کورهٔ هوفمن، تونل طویلی است که به شکل حلقه یا بیضی ساخته می‌شود و با استفاده از دیواره‌ها یا تیغه‌هایی به اتاقک‌هایی تقسیم می‌شود. اتاقک‌های کورهٔ هوفمن از کانال دریچه‌ها یا درهایی که در تیغه‌های جداکنندهٔ اتاق‌ها تعبیه شده‌است، با یکدیگر در ارتباط هستند. هر یک از اتاق‌ها نیز یک درب خروجی به بیرون دارند که برای بارگیری و تخلیهٔ کوره مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این درها خمیره یا قمیره می‌گویند. اندازهٔ کورهٔ هوفمن با استفاده از این درها بیان می‌شود؛ مثلا یک کورهٔ ۳۲ قمیره‌ای، کوره‌ای است با ۳۲ درب که هر درب به یک اتاقک برای چیدن آجرها (یا سایر محصولات) مرتبط است. [محل استقرار سوخت‌پاش‌ها نیز در سقف قرار دارد.

در کورهٔ هوفمن، محصولات قبل از آنکه مستقیما توسط آتش پخته شوند، با حرارت سایر اتاقک‌ها گرم می‌شوند که اصطلاحا پیش‌گرمایش نامیده می‌شود. این حرارت همراه با گاز خروجی اتاقک پخت و از طریق دریچه‌هایی که قبلا تعبیه شده‌است حرکت می‌کند و به اتاق‌های مجاور وارد می‌شود و محصولات موجود در آن‌ها را پیش‌گرم می‌کند. زمانی که در یک اتاق، عملیات پخت در جریان است، در اتاقک مقابل (دورترین اتاق)، عملیات تخلیه و بارگیری در جریان است. این کار با استفاده از دری که اتاقک به بیرون کوره دارد انجام می‌شود. ضمن بار گیری، هوای خنک نیز وارد کوره می‌شود که به وسیلهٔ آتش موجود در اتاقک پخت و از طریق دریچه‌های تعبیه شده بین اتاق‌ها مکیده می‌شود. بنابراین هوا از اتاق‌هایی که عملیات پخت قبلا در آنها صورت گرفته‌است حرکت می‌کند و باعث خنک شدن محصولات پخته‌شده می‌شود. به این ترتیب در حلقهٔ کورهٔ هوفمن دو جریان هوا وجود دارد؛

هوایی که در نیم‌دایرهٔ اول، از اتاق پخت به سمت بیرون جریان دارد و اتاق‌های بعدی را پیش‌گرم می‌کند.
هوایی که در نیم‌دایرهٔ مقابل، از بیرون به سمت اتاقک پخت جریان دارد و اتاق‌های قبلی را خنک می‌کند.

با اتمام عملیات پخت در اتاق پخت، در اتاق روبرویی حلقهٔ هوفمن نیز عملیات بارگیری تمام می‌شود و درب آن به بیرون بسته می‌شود. در این مرحله، مشعل‌ها از سقف اتاق پخت به سقف اتاق بعدی منتقل می‌شوند و درب اتاق روبرویی این اتاق (اتاق پخت جدید) برای تخلیه و بارگیری گشوده خواهد شد.


انواع کورهٔ هوفمان

کوره‌های هوفمان در چند مدل مختلف ساخته می‌شود:

کورهٔ حلقوی
کورهٔ زیگ‌زاگ (zig-zag)
کورهٔ بوکس (Bocks)
کورهٔ هاریزن (Harrizon)

اما معمولا به کورهٔ حلقوی، کورهٔ هوفمن اطلاق می‌شود

تحلیلی در مورد سراميك هاي پيشرفته

سراميک هاي پيشرفته نسل جديدي از سراميک ها هستند که داراي خواص بهتري نسبت به سراميک هاي سنتي بوده و کاربردهاي زيادي را به خود اختصاص داده‌اند. متن زير خلاصة گزارش موسسة SCUP درمورد سراميک‌هاي پيشرفته است:

سراميک ها موادي غيرآلي و غيرفلزي هستند که مقاومت خوبي در دماي بالا از خود نشان مي‌دهند. در ابتدا مواد اولية سراميکي بصورت پودر هستند سپس در شکل‌هاي مختلف به اجسام صلب تبديل مي شوند. سراميک ها مي‌توانند بصورت آمورف (بي‌شکل)، تک‌فاز، چندفاز، تک‌کريستال و پلي‌کريستال وجود داشته باشند و خواص اين مواد بستگي به ساختار اتمي آنها دارد. محصولاتي مثل آجرها، کاشي، چيني (بصورت ظروف غذا و چيني بهداشتي)، نسوزها، ساينده‌ها، شيشه‌آلات (شيشه‌هاي تخت، ظروف شيشه‌اي) و لعاب‌هاي چيني جزو سراميک هاي سنتي هستند و در گروه سراميک هاي پيشرفته قرار نمي‌گيرند.

سراميک هاي پيشرفته داراي خواص فيزيکي، الکترونيکي و مکانيکي خاصي هستند که آنها را نسبت به سراميک هاي سنتي برتري بخشيده است. سراميک هاي پيشرفته در پنجاه سال گذشته توسعة خوبي يافته‌اند. بازار سراميک هاي پيشرفته که قسمت عمدة آن در آمريکا، اروپاي غربي و ژاپن قرار دارد، در سال 2000 بالغ بر 20.2 ميليارد دلار بوده است. البته خلق کاربردهاي جديدي براي اين مواد باعث ايجاد يک رشد 4 درصدي براي بازار اين مواد تا سال 2005 خواهد شد.




سراميک‌هاي الکترونيکي

عمده‌ترين استفادة سراميک هاي پيشرفته در صنايع الکترونيک است که حدود 66 درصد کل مصرف سراميک هاي پيشرفته را به خود اختصاص مي دهند. مهم‌ترين مواد سراميکي براي کاربردهاي الکترونيکي، اکسيدهاي خالص يا مخلوطي از اکسيدها هستند که شامل آلومينا، زيرکونيا، سيليسيا، فريت ها، تيتانات باريم اصلاح‌شده و تيتانات و زيرکونات سرب مي‌باشند. فيبرها، محافظ‌ها در مدارهاي الکتريکي و الکترونيکي، خازن ها، تبديل‌کننده‌ها، القاگرها، ابزارهاي پيزوالکتريکي و سنسورهاي فيزيکي و شيميايي عمده‌ترين موارد استفا‌دة سراميک هاي الکترونيکي هستند. ميزان بازار جهاني سراميک هاي الکترونيکي در نيمة پاياني سال 2000، حدود 13.3 ميليارد دلار بوده است. مواد مورد مصرف در مدارهاي IC مجتمع، محافظ‌هاي الکترونيکي و خازن ها تقريباً 67 درصد بازار سراميک هاي الکترونيکي را بخود اختصاص داده‌اند. بازار محصولات سراميکي الکترونيکي اگر چه نسبتاً بزرگ است ولي نرخ رشد آنها از نرخ رشد دو رقمي که در چند دهة گذشته از خود نشان داده‌اند بيشتر نيست.


سراميک هاي ساختاري

استفاده از سراميکها در کاربردهاي ساختاري کمتر از 19 درصد کل بازار است. سراميک هاي ساختاري بعنوان اجزاء تحمل‌کنندة تنش يا پوشش قسمت هايي که تحت تنش هستند شناخته مي‌شوند. علاوه بر اين، مقاومت سراميک ها در برابر خوردگي، سايش و دماي بالا، اين مواد را براي کاربرد در تجهيزات صنعتي زيادي مناسب ساخته است. افزايش بازده و کاهش مصرف انرژي، محرک تحقيقات بر روي سراميک هاي ساختاري پيشرفته است. در سال 2005 شاهد بازار جهاني 4.5 ميليارد دلاري براي سراميک هاي ساختاري خواهيم بود و رشد خوبي در بازار اجزاي مقاوم به سايش، ياطاقان‌ها، درزگيرها، تجهيزات فرآيندها و پوشش هاي سراميکي محقق مي‌شود. بيشترين مواد اوليه مورد استفاده در سراميک هاي ساختاري انواع گوناگون اکسيدآلومينيوم، زيرکونيا، کاربيد سيليسيم و نيتريد سيليسيم مي‌باشد.


پودرها و افزودنيها

در حوزة سراميکهاي سنتي، پودرها مواد غيرآلي هستند که در فرآيندهاي مختلف بصورت بلوک يا قطعة نهايي شکل مي‌گيرند و افزودنيها مواد غيرآلي هستند که استفاده از پودرها را در فرآيندهاي مختلف آسان مي‌کنند و در قطعة نهايي باقي نمي‌مانند. اين تعريف‌ها صحت خود را تا حد زيادي در مورد سراميک‌هاي پيشرفته که از تکنولوژي‌هاي پيچيدة شيميايي بهره‌ مي‌برند، از دست داده‌اند.

پودرهاي سراميکي پيشرفته و افزودني‌ها بعنوان مواد خام براي سراميک هاي ساختاري و سراميک هاي الکترونيکي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. پودرهاي سراميکي پيشرفته بازاري بالغ بر 2.7 ميليارد دلار را به خود اختصاص داده‌اند که رشد متوسطي معادل 2 درصد براي آنها تا سال 2005 پيش‌بيني شده است. پوردهاي اکسيدي 85 درصد از اين بازار را از نظر ارزش و 95 درصد را از نظر وزن به خود اختصاص داده‌اند. بقية بازار مربوط به غيراکسيدي‌هايي نظير کاربيد سيليسيم، نيتريد سيليسيم، نيتريد آلومينيوم و تيتانيوم دي‌برايد است. پودرهاي آلومينيومي با کارايي بالا، پودرهاي زيرکونيا که در بيوسراميک ها استفاده مي‌شوند و کاربردهاي مربوط به سيستم‌هاي مخلوط چند اکسيدي مثل شيشه‌سراميک ها و سراميک هاي با ضريب انبساطي پايين، رشد متوسط بالاتري را از خود نشان خواهند داد. رشد بازار افزودني‌ها کمي بيشتر از پودرها خواهد بود که علت آن رواج افزودني‌هاي با کارايي بالا و افزودني‌هاي قوي در روش‌هاي توليد از قبيل شکل دادن گرم و سرد و قالب‌گيري تزريقي است

KeramInks®فرو تنوع گسترده اي از اثرها را ايجاد ميکند و به توليدکنندگان اجازه ميدهد تا به تفکيک بالای (high-definition) نماي ظاهري محصولات طبيعي با جزئيات زياد مانند چوب، سنگ و موزائيکهاي پيچيده دست يابند. همچنين ايجاد الگوهاي هندسي تکرارشونده و نامنظم، الگوهاي گلدار (floral)، اثرهاي فلزي و باز-توليد نگاره هاي (تصاوير) عکاسي شده نيز ميسر است. فناوري Inkjet روشي غيرتماسي است که هم رليفهاي بلند و هم رليفهاي کوتاه را توليد ميکند و اجازة چاپ روي لبة قطعه را ميدهد و ضايعات را کم ميکند. اين روش توسعة فرآورده هاي جديد را آسانتر ميسازد و هزينه هاي مدلسازي را کم ميکند چرا که مدلها با نرم افزار فتوشاپ (Photoshop®) و بدون نياز به شابلونهاي چاپ آزمايشي (printtest screens) يا سيلندرهاي آزمايشي طراحي ميشوند و تنها آماده سازي جوهر (ink) براي تست آزمايشي ضرورت پيدا ميکند.
پس از اين که مدلها آماده شدند، چاپ محصول نهائي تقريباً فوري ميتواند آغاز شود و بنابراين زمان توسعه و آزمايش طرح را به حداقل ميرساند. در نيروي انساني و هزينه ها نيز صرفه جوئي ميشود چون تنها طراح و اپراتور دستگاه در اين فرآيند دخالت دارند. مدلهاي جديد ميتوانند به طور مستقيم روي خط توليد آزمايش شوند و پس از تأئيد براي توليد، به سرعت ميتوانند باز-توليد گردند. همچنين از آن جائي که پردازشِ رنگ در فتوشاپ يا حتي در خودِ ماشين مديريت ميشود، اصلاحات ساده يا تنظيمات رنگ ميتواند از طريق برنامة رايانه اي انجام شود که ساده سازي بيشتر و سرعت بخشيدن به فرآيند را به دنبال دارد.


فرو نه تنها جوهرها و لعابهاي به کار رفته در تزئين Inkjet را تأمين ميکند بلکه به طور فعال در توسعة روشهاي کاربرد نيز دخالت دارد. در طولِ چند سال گذشته، سازندگان ماشينها تجهيزات جديد و پيشرفته شامل Kerajet، Cretaprint، Durst، System، Newtech و Tecnoferrariرا معرفي کرده اند. همة آنها KeramInks را براي ماشينهايشان تأئيد کرده اند.
گسترش شگرف در دو سال گذشته ناشي از نصب بيش از 300 ماشين Inkjet در سراسرِ دنيا است

مقاومت در برابر سایش کاشیهای سرامیکی ...آزمون en 154

ديرگدازها در صنايع فولادسازي
1- مقدمه
كليه صنايع و كارخانجاتي كه داراي راكتورهاي گرمائي بوده و به طرق مختلف در مرحله ايي از فرآيند توليد در تماس مواد با درجه حرارت بالا مي باشند لازم است كه ديواره كوره ها ، مخازن ، بونكرها ، لوله ها ، راهگاهها و ظروف حمل و نقل كه حاوي مواد داغ و گداخته مي باشند با مواد ديرگداز پوشانده شوند ديرگدازها يا مواد نسوز به اكسيد هاي فلزي و شبه فلزي گفته مي شود كه داراي نقطه ذوب بالابوده و به صورت آجر ، ملات ، پودر و قطعات شكل داده شده مصرف مي شوند اين مواد بستگي به اجزاء تشكيل دهنده داراي خصوصيات فيزيكي و شيميائي و كاربردهاي متفاوتي مي باشند بطور ميانگين 70 درصد مواد ديرگداز در جهان در صنايع فولادسازي 7 درصد در صنايع سيمان و آهك ، 7 درصد در صنايع سراميك ، 40 درصد در صنايع شيشه سازي ، 3 درصد در صنايع غير آهني و 9 درصد به طور متفرقه مصرف مي شود و به اين دليل است كه مواد ديرگداز در صنايع فوق از اهميت ويژه اي برخورد دار است و بدون آن ادامه روند در اين صنايع غير ممكن مي باشد .

2- تقسيم بندي مواد ديرگداز :
مواد دير گداز از جنبه هاي مختلف دسته بندي مي گردند چنانچه براساس تركيب شيميائي باشد به مواد اسيدي ، خنثي و بازي تقسيم مي شوند و از نظر روش توليد به مواد ديرگداز پرس خشك ، اكستروژن ، ريخته گري و از جنبه درجه حرارت به ديرگدازهاي معمولي ( 0C 1770- 1550 ) ديرگدازهاي درجه حرارت بالا ( 2000-1770 ) و ديرگدازهاي خيلي بالا ( بالاي 2000 درجه سانتيگراد ) تقسيم بندي مي گردند .
آنچه متداول تر است تقسيم بندي شيميائي مي باشد .
2-1- مواد ديرگداز اسيدي
متداول ترين مواد ديرگداز اسيدي سيليس ( Sio2 ) مي باشد اين ماده به صورت طبيعي و به اشكال گوناگون و با فراواني مختلف مانند كوارتز در طبيعت يافت مي شود . از جمله مواد دير گداز اسيدي آلومينوسيليكاتها را مي توان نام برد .
2-2- مواد ديرگداز بازي ( قليائي )
دولوميت ( Cao- mgo ) ، منيزيت ( Mgo ) و كرم منيزيت از متداول ترين مواد ديرگداز بازي مي باشند كه كاربرد زيادي خصوصاً در صنايع فولادسازي دارا مي باشند
2-3- مواد ديرگداز خنثي :
مواد ديرگداز خنثي براي جدا نمودن مواد ديرگداز اسيدي و بازي استفاده مي شود كروميت از متداول ترين مواد ديرگداز خنثي مي باشد كه براي مجزا نمودن آستربازي و آستر اسيدي استفاده مي شود .
3- دير گدازهاي مصرفي در فولادسازي

مصرف مواد دير گداز در صنايع فولادسازي بستگي به محل مصرف و شرايط
بهره برداري از لحاظ تركيب شيميائي و شكل ماده متفاوت مي باشند . اين مواد به صورت آجر و مواد بي شكل در آستر كوره ها ، پاتيل ها ، تانديش ها و راهگاههاي تخليه استفاده مي گردند انواع مواد ديرگداز مصرفي در صنايع فولادسازي شامل مواد نسوز عايق ، مواد نسوز دولوميتي ، منيزيتي ، كرم – منيزيت ، مواد بي شكل ، مواد گانينگ
مي باشند .

3-1- مواد ديرگداز عايق :
بطور كلي خاصيت اصلي اين مواد اين است كه قابليت هدايت حرارتي آنها كم
و اين خاصيت ناشي از تخلخل زياد آن مي باشد كه دراين مواد وجود دارد .
اين مواد عمدتاً به خاطر جلوگيري از افت حرارتي كوره ها و پاتيل ها كاربرد دارند .
3-2- مواد ديرگداز آلومينوسيليكاتي
خاك رس تشكيل دهنده اين نوع ديرگداز مي باشد كه مقدار آلومين آن 35 الي 75 درصد متغير است ديرگدازهاي شاموتي با 25 الي 45 درصد آلومين به عنوان مقاوم در مقابل انتقال حرارت كه در برابر شوك حرارتي حساس هستند در سلولهاي كوره هاي كك و ديواره بيروني پاتيل ها استفاده مي شود با افزايش ميزان AL2o3 دراين نوع ديرگدازها نقطه ذوب آن افزايش و كاربرد وسيعي در كوره بلند و فولادسازي
دارا مي باشند .
3-3- نسوزها منيزيتي :
منيزي در طبيعت به صورت كربنات مينزيم و هيدرات منيزيم مي باشد كه از حرارت دادن اين مواد Mgo توليد مي شود .
در حال حاضر اكثر منيزي دنيا از آب دريا بدست مي آيد ديرگدازهاي منيزيتي كاربرد فراواني در كوره هاي فولادسازي ، ميكسرها ، كنورتورهاي سرب ، مس و نيكل دارد . منيزي به عنوان يك ديرگداز بازي داراي نقطه ذوب بالائي مي باشد .
3-4- مواد ديرگداز دولوميتي :
كربنات مختلط منيزيم و كلسيم دراثر تكليس تبديل به اكسيد منيزيم و آهك مي گردد مخلوط اين دو اكسيد خاصيت ديرگدازي و بطور كلي داراي نقطه ذوب بالا مي باشد عيب اين نوع ديرگداز جاذب رطوبت بودن آنها است .
4- توليد و مصرف ديرگدازها در ايران و جهان

صنعت توليد مواد ديرگداز در ايران همزمان با صنعت سيمان ايجاد گرديد و براي اولين بار در سال 1318 كارخانه نسوز امين آباد در تهران با ظرفيت روزانه 5 تن مواد ديرگداز آغاز به كار و با تأسيس كارخانه ذوب آهن اصفهان نخستين كارخانه بزرگ مكانيزه توليد مواد دير گداز در اين كارخانه با توليد اوليه 24 هزار تن آجر شاموتي و 15 هزار تن محصولات قليائي و انواع جرم احداث و در سال 1352 راه اندازي گرديد تاسال 1357 در ايران حدود 60 هزار تن مواد نسوز توليد مي گرديد . پس از انقلاب با توسعه صنعت ديرگداز و احداث كارخانجات جديد ظرفيت توليد مواد ديرگداز درايران افزايش يافت و جمع ظرفيت اسمي تاپايان سال 1383 مقدار 330000 تن بوده است . درسال 82 251000 تن مواد ديرگداز در ايران توليد شده و پيش بيني مي شود كه طي سال 83 به مقدار 295000 تن افزايش يابد. ايران با در اختيار داشتن سهمي بيش از يك درصد توليد جهاني مواد ديرگداز ، رتبه اول را در ميان كشورهاي خاورميانه به خود اختصاص داده است و پس از ايران مصر و عربستان در رتبه هاي بعدي منطقه مي باشند مصرف مواد ديرگداز درجهان داراي يك روند نزولي مي باشد كه اين كاهش مصرف در كشورهاي صنعتي سرعت كمتري نسبت به كشورهاي در حال توسعه دارد . عوامل مؤثر بركاهش مصرف مواد نسوز را بشرح زير مي توان نام برد .
- استفاده هر چه بيشتر از فنون تعميرات موضعي در جداره كوره و پاتيل ها مانند روشهاي تعمير با كاربرد جرمهاي پاشيدني
- كاربرد هر چه بيشتر مواد اوليه بازيابي شده از مواد ديرگداز مستعمل براي توليد محصولات جديد .
- تغيير طراحي دستگاهها و راكتورها و تغييرات در تكنولوژي و فرآيندهاي فولادسازي براي كاهش هزينه ها
- جايگزيني محصولات ديرگداز سنتي با محصولات پر كيفيت مانند كامپوزيتها و سراميكهاي غير اكسيدي
- استفاده روز افزون از مواد نسوز بي شكل به جاي محصولات شكل داده
مانند آجرها
- توليد روز افزون محصولات تخصصي براي مصارف خاص و جايگزيني محصولات عمومي
مصرف مواد ديرگداز در صنايع فولادسازي در كشورها و كارخانجات مختلف بستگي به فرآيند توليد فولاد متفاوت مي باشد و بطور ميانگين در سالهاي اخير براي توليد يك تن فولاد حدود 15 كيلوگرم نسوز مصرف مي شود كه اين مقدار در كشورهاي در حال توسعه مانند هند 11 كيلوگرم در آمريكا حدود 8 كيلوگرم مي باشد در كشورهاي روسيه و چين كه از فرآيندهاي سنتي در توليد فولاد استفاده مي گردد اين مقدار بالاتر است در كارخانجات فولادسازي ايران نيز مصرف مواد دير گداز با ميانگين جهاني فاصله چنداني ندارد به عنوان نمونه مصرف مواد ديرگداز در مجتمع فولاد مباركه از 71/20 كيلوگرم در سال 1380 به 67/15 كيلوگرم در سال 1382 كاهش يافته است سهم واردات درمصرف مواد ديرگداز در ايران طي سال 1381 مقدار 5/5 درصد ، شركت فرآورده هاي نسوز آذر 38 درصد ، نسوز ايران 7/18 درصد ، نسوز پارس 12 درصد ، نسوز تبريز
1/8 درصد ، ديرگداز ايران 7/6 درصد و ساير توليد كنندگان 11 درصد بوده اند .
براساس اطلاعات موجود 65 درصد مواد ديرگداز در ايران در صنايع فولادسازي
8 درصد در صنايع سيمان ، 7 درصد در صنايع پتروشيمي ، 6 درصد در صنايع
غير آهني ، 5 درصد در صنايع سراميك و 10 درصد در ساير صنايع مصرف مي شوند با احتساب ميانگين جهاني در مصرف ديرگداز در برنامه توليد 20 ميليون تن فولاد نياز به 300 هزار تن مواد ديرگداز مي باشد و اگر ساير صنايع نيز مطابق رشد فولاد افزايش ظرفيت داشته باشند درسال 2009 كشور نياز به 500 هزار تن مواد ديرگداز
خواهد داشت .
نتيجه گيري :
مصرف مواد ديرگداز در صنايع فولادسازي از لحاظ وزني كاهش يافته كه به علت پيشرفت هاي كيفي در توليد مواد ديرگداز و تغييرات تكنولوژي در توليد فولاد مي باشد در ايران با توجه به ظرفيت هاي موجود در توليد مواد ديرگداز و معادن منيزيت ، كروميت و دولوميت و منايع انرژي ارزان توان به القوه در توليد مواد ديرگداز براساس نياز صنايع مختلف وجود دارد و با توجه به وجود بازار مصرف در كشورهاي منطقه لزوم دستيابي به بازارهاي صادرات را مي طلبد

تقسیم بندی شیشه‌های تجارتی

سیلیس گداخته
سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه‌ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته می‌شود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی می‌خوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیاد آن کمک می‌کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه‌ها فراهم می‌آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می‌دهد.

سیلیکاتهای قلیایی
سیلیکاتهای قلیایی تنها شیشه‌های دو جزئی هستند که از اهمیت تجارتی برخوردارند. ماسه و کربنات سدیم را بسادگی با هم ذوب می‌کنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکیب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سیلیکاتهای سدیم می‌خوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده می‌شود، بطور گسترده‌ای در ساخت جعبه‌هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار می‌رود.

مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی‌تر آن به عنوان شوینده‌های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می‌رود.

شیشه آهک سوددار
این نوع شیشه %95 کل شیشه تولید شده را تشکیل می‌دهد و از آن ، برای ساخت تمام انواع بطری‌ها ، شیشه تخت ، پنجره خودروها و سایر پنجره‌ها ، لیوان و ظروف غذاخوری استفاده می‌شود. در کیفیت فیزیکی تمام انواع شیشه‌های تخت ، نظیر همواری و نداشتن موج و پیچ ، بهبود کلی حاصل شده، اما ترکیب شیمیایی تغییر زیادی نکرده است. اصولا ترکیب شیمیایی در گستره زیر قرار می‌گیرد:
SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.
فراورده‌هایی که این نسبتها را دارند، در دماهای نسبتا پایین‌تری ذوب می‌شوند. در تولید شیشه بطری ، بخش عمده پیشرفت از نوع مکانیکی است. در هر حال ، تجارت نوشابه‌ها ، سبب ایجاد گرایشی در بین شیشه سازان برای تولید ظروف شیشه‌ای با آلومین و آهک زیاد و قلیائیت کم شده است. این نوع شیشه با دشواری بیشتری ذوب می‌شود، اما در برابر مواد شیمیایی مقاومتر است.
رنگ شیشه بطری‌ها بدلیل انتخاب بهتر و تخلیص مواد خام و استفاده از سلنیم به عنوان زنگ‌زدا بسیار بهتر از قبل است.

شیشه سربی
با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می‌آید. این شیشه‌ها بدلیل برخورداری از ضریب شکست بالا و پراکندگی نور زیاد ، در کارهای نوری از اهمیت بسزایی برخوردارند. تاکنون میزان سرب موجود در شیشه را به %92 نیز رسانده‌اند.
درخشندگی یک بلور تراش داده شده خوب بدلیل مقدار زیاد سرب در ترکیب آن است. مقدار زیادی از این شیشه برای ساخت حباب لامپهای برق ، لامپهای نئون و رادیوترونها بدلیل مقاومت الکتریکی بالای آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه برای ایجاد حفاظ در برابر پرتوهای اتمی نیز مفید است.

شیشه بوروسیلیکاتی
شیشه بوروسیلیکاتی ، معمولا حاوی حدود 10 تا 20 درصد B2O2 ، حدود 80 تا 85 درصد سیلیس و کمتر از 10 درصد Na2O است. این نوع شیشه دارای ضریب انبساط کم ، مقاومت فوق‌العاده زیاد در برابر ضربه ، پایداری عالی در برابر مواد شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالاست.
ظروف آزمایشگاهی ساخته شده از این شیشه ، تحت نام تجارتی پیرکس فروخته می‌شود. با این حال ، در سالهای اخیر نام پیرکس برای اجناس شیشه‌ای بسیاری که ترکیب شیمیایی دیگری دارند (مانند شیشه آلومین _ سیلیکات در ظروف شیشه‌ای مناسب برای پخت و پز) نیز بکار می‌رود. مصارف دیگر شیشه‌های بوروسیلیکاتی علاوه بر ظروف آزمایشگاهی عبارت است از واشرها و عایقهای فشار قوی ، خطوط لوله و عدسی تلسکوپها.

شیشه‌های ویژه
شیشه‌های رنگی و پوشش‌دار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشه‌ای ، همه شیشه‌های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه‌ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر می‌کند.

الیاف شیشه‌ای
الیاف شیشه‌ای از ترکیبات ویژه‌ای که در برابر شرایط جوی مقاوم هستند، ساخته می‌شوند. سطح بسیار زیاد این الیاف سبب می‌شود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسیب پذیر باشند. مقدار سیلیس (حدود %55) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است.   پاسخ با نقل قول   

 
جریان تولید شیشه تخت
دید کلی
برای ساخت شیشه ، مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه ، ظرافت‌هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد و نمی‌توان به‌صورت تئوری آن را بیان کرد.

مراحل ساخت شیشه
ذوب
کوره‌های شیشه‌سازی را می‌توان به کوره‌های بوته‌ای یا کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. کوره‌های بوته‌ای با ظرفیت تقریبی 2 تن یا کمتر برای تولید شیشه‌های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته‌ها از جنس خاک رس یا پلاتین هستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.
بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره‌ای که به‌تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می‌یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست‌کم معادل با 1200 درجه سانتی‌گراد است، همچنان حفظ می‌شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می‌شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به‌مصرف می‌رسد.
در هر حال ، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به‌منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره‌های کوره ، لوله‌های آب خنک‌کن کار گذاشته می‌شود.
شیشه‌سازی
اطلاعات اولیه
شیشه‌های معمولی که در زندگی روزمره بکار می‌روند، عمدتا شامل سیـلیس ، کربنات کلسیم ( یا آهک ) و کربنات سدیم و زغال کک است ( گاهی از فلدسپار و دولومیت نیز استفاده می‌شود ). معمولا این مواد را به صورت پودر یا دانه‌هایی به قطر 0.2 تا 2 سانتی‌متر ، مصرف می‌کنند. البته برای تهیه شیشه‌های مرغوب و کریستال ، از سیلیس تقریبا خالص (کوارتز) استفاده می‌شود. در شیشه‌های معمولی حدود ½ درصد آلومین و 0.08 درصد اکسید آهن iii نیز وجود دارد.

تاریخچه
صنعت شیشه‌سازی ، در ایران سابقه بسیار طولانی دارد که به حدود پیش از 2000 قبل از میلاد می‌رسد. کشف یک ظرف شیشه‌ای زرد رنگ صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج‌دار که در یکی از قبرستانهای لرستان پیدا شده ، یک گردن‌بند شیشه‌ای حاوی دانه‌های آبی رنگ متعلق به 2250 سال پیش از میلاد ، در ناحیه شمال غربی ایران و قطعات شیشه‌ای مایل به سبز که در کاوشهای باستان شناسی لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاریخی صنعت شیشه‌سازی در ایران است.

سیر تحولی و رشد
کشف بطریهای گردن دراز که دهانه آن با نقره مسدود شده بود در قرن 12 میلادی ، قالبهای ساخت وسایل شیشه‌ای در نیشابور ، نشان دهنده شتاب بیشتر صنعت شیشه‌گری در اوایل رواج اسلام در ایران است که به‌تدریج با رونق صنعت شیشه‌سازی در ایتالیا ، راه زوال را در پیش گرفت که تا قرن هفدهم میلادی ادامه یافت. از آن پس ، رونق و بازسازی این صنعت دوباره شروع شد و به مدد مهارت ایرانیان در رنگ آمیزی شیشه ، شتاب چشمگیری پیدا کرد. از آن جمله ، می‌توان ساختن انواع محصولات مختلف شیشه‌ای از ابریق گرفته تا گلدان ، بطری و … در شیراز ، اصفهان و قم در قرنهای دوازدهم و هجدهم میلادی را برشمرد. اما از آن زمان به بعد ، بی‌لیاقتی و غفلت دولمتردان وقت باعث شد صنعت شیشه‌سازی در ایران افت کند.

مراحل مختلف تهیه شیشه
تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه‌بندی بین 0.1 تا 2 میلی‌متر
توزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با 4 تا 5 درصد آب و انتقال مخلوط به کوره
ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه
بی‌رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها
تبدیل به فرآورده‌های مورد نیاز بازار و صنایع
نپختن شیشه ( قرار دادن شیشه داغ در کوره‌هایی که دمای کمی دارد، برای کاهش شکنندگی شیشه)

فرآورده‌های مختلف شیشه‌ای
در حال حاضر ، صنایع شیشه‌سازی عمدتا در پنج شاخه اصلی مصرف در ایران فعالیت دارند:
1. ساختمان سازی
2. صنایع غذایی
3. تهیه لوازم خانگی
4. صنایع خودرو سازی
5. صنایع دارو سازی و آزمایشگاه   پاسخ با نقل قول   
  
 
انواع مهم فراورده‌ههای شیشه‌ای
شیشه جام
این نوع شیشه ، برای مصرف در پنجره ، قاب عکس و غیره تهیه می‌شود و دارای سطح کاملا صاف است. در مرحله تولید با عبور خمیر شیشه بین دو غلطک صاف افقی ، عمودی و یا عبور از روی قلع مذاب به دستگاه برش و کوره پخت هدایت می‌شود.

انواع بطری
برای تهیه بطری ، خمیر شیشه را از بالای ماشین قالب‌زنی توسط قیچی مخصوص به صورت لقمه‌هایی در آورده ، به قسمت قالب‌زنی وارد می‌کنند و از پایین ، هوا در آن می‌دمند تا شکل مطلوب به خود بگیرد. برای تهیه انواع لیوان ، استکان ، لوله چراغ نفتی و فانوس ، مانند تهیه بطری عمل می‌شود، ولی بجای دمیدن هوا ، از قالب ویژه استفاده می‌شود.

شیشه‌های ایمنی بدون تلق
این نوع شیشه‌ها برای ویترینها و شیشه‌های عقب و کناری خودرو تهیه می‌شوند. پس از مراحل برش و شکل‌دهی ، در پرسهای مخصوص ، آنها را در کوره الکتریکی تا °650C گرم کرده ، بطور ناگهانی سرد می‌کنند تا بر اثر تبلور جزئی ، بر مقاومت آنها افزوده می‌شود.

شیشه ضد گلوله
این نوع شیشه شامل چهار لایه 6 میلی‌متری و دو لایه تلق ضخیم است. در هر مورد ، ابتدا از طریق وصل کردن به خلاء ، هوای بین لایه‌‌ها را خارج کرده ، ضخامت شیشه و تلق را به هم می‌جشبانند و بعد تحت فشار 13 اتمسفر در دمای °120C ، به مدت سه ساعت نگه می‌دارند تا لایه‌ها کاملا به همدیگر بچسبند.

الیاف شیشه‌ای
این نوع الیاف ، با عبور خمیر شیشه از منافذ باریک یک قسمت غربال مانند ، تهیه می‌شوند. از این نوع الیاف ، در تهیه پارچه ، پتو و لحاف و عایق‌بندی دستگاه‌های حرارتی و برودتی و عایق الکتریکی ، صحافی و غیره استفاده می‌شود.

شیشه‌های مخصوص
شیشه‌ها نشکن
این نوع شیشه‌ها دارای ضریب انبساط بسیار کم‌اند و در مقابل تغییر ناگهانی دما یا ضربه ، مقاومت زیادی دارند. از این رو ، از آنها برای تهیه ظروف و وسایل آزمایشگاهی و اخیرا ظروف آشپزخانه استفاده می‌شود.
برای تهیه این نوع شیشه‌ها ، به جای Na2O و CaO از Zr2O3 ، Al2O3 و B2O3 استفاده می‌کنند که به نام شیشه‌های پیرکس ، ینا و کیماکس شهرت دارند.

شیشه‌های بلور
این نوع شیشه‌ها بسیار ظریف و مشابه به کریستال‌اند. اما سنگین و صدا دهندگی کریستال را ندارند و خاصیت شکست نور در آنها کمتر است. دارای 75 درصد سیلیس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.

شیشه‌های سرب‌دار
این نوع شیشه‌ها از شیشه‌های معمولی شفافتر و سنگی‌ترند و ضریب شکست بالاتری دارند و دارای سه نوع‌اند:
کریستال:
که بسیار شفاف ، سنگین ، صدادار و قابل تراش است و نور را در خود می‌شکند و طیف رنگی می‌دهد. از این رو ، در تهیه گلدان ، لوستر و … بکار می‌رود. دارای 53 درصد سیلیس ، 11 درصد و 35 درصد Pbo است.
اشتراس:
که سنگ نو نیز نامیده می‌شود و از آن ،‌ جواهرات مصنوعی درست می‌کنند. دارای 40 درصد سیلیس 7 درصد و 52 درصد Pbo است.
فلینت:
که در تهیه عدسی دوربینهای عکاسی و اسباب دقیق فیزیکی بکار می‌رود. دارای 20 تا 54 درصد سیلیس ، 5 تا 12 درصد و 34 تا 80 درصد سرب است.

شیشه ضد پرتوها
این نوع شیشه ، شامل یک قسمت و چهار قسمت pbo است، به مقدار قابل توجهی پرتوهای ایکس و پرتوهای رادیواکتیو را جذب کرده ، جلوی اثرات زیان‌بار آنها را می‌گیرد.

شیشه جاذب نوترون
این نوع شیشه‌ها با افزایش اکسید کادمیم ( CdO ) به شیشه معمولی تهیه می‌شوند و به‌عنوان حفاظ در مقابل تابشهای نوترونی ، بویژه در ارتباط با راکتورهای اتمی کاربرد دارند.

شیشه شفاف در مقابل IR
این نوع شیشه با اضافه کردن مقدار زیادی آلومین Al2O3 به شیشه معمولی حاصل می‌شود و در دستگاههای طیف نمایی و طیف نگاری IR مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیشه ضد اسید فلوئوریدریک
می‌دانیم که بعضی مواد شیمیایی مانند HF بر شیشه اثر می‌کنند. این تاثیر در واقع به واکنش سیلیسی موجود در شیشه با فلوئورید هیدروژن است که تولید اسید می‌کند. از این خاصیت در حکاکی و نقاشی روی شیشه استفاده می‌شود. اگر مقدار کافی فسفات آلومینیم که ساختار سیلیکات آلومینیم را دارد، در ساختار شیشه وارد شود، شیشه بدست آمده ، مقاومت قابل توجهی در برابر HF از خود نشان می‌دهد. علت این است که HF بر فسفات آلومینیم اثر ندارد.

شیشه‌های رنگی
برای برخی مصارف ویژه ، تهیه شیشه‌های رنگی ضرورت دارد. برای این کار ، عمدتا از اکسید فلزات استفاده می‌شود. برای مات یا شیری کردن شیشه ، فلوئوریت کلسیم ، کریولیت ، اکسید آنتیموان (III) ، فسفات کلسیم ، سولفات کلسیم و دی‌اکسید قلع استفاده می شود، زیرا این مواد ، رسوبهای کلوئیدی در خمیر شیشه تولید می کنند که پس از سرد شدن ، سبب شیری شدن آن می‌شوند.   پاسخ با نقل قول   
 
شیشه‌های ویژه
مقدمه
پژوهش و توسعه ، محور اصلی تولید انواع جدید و بهتر شیشه با خواص بهتراست. در این بخش ، برخی از فراورده‌های شیشه‌ای جدیدی که در رهگذر پژوهش و توسعه بدست آمده است، بررسی می‌شود.

شیشه سیلیس گداخته
شیشه سیلیسی گداخته یا سیلیس شیشه‌ای را می‌توان با گداختن سیلیس خالص تولید کرد، اما چنین محصولاتی معمولا حباب دارند و نمی‌توان آنها را به‌صورت شفاف تولید کرد. اکنون کمپانی کورنینگ ، این شیشه را به روش تفکافت فاز بخار تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا تولید می‌کند. این نوع فرایند ، بطور طبیعی برای کنترل سیستمهایی مناسب است که در آنها امکان تولید خالص فراهم باشد.
سیلیس خامی که با این روش تولید می‌شود، به شکل ورق یا بول (بول ، خرده سنگهای استوانه‌ای یا گلابی شکل کانی مصنوعی است) است. دمای بالای واکنش ، باعث بیرون رانده شدن آلاینده‌های نامطلوب می‌شود و مقدار ناخالصی‌های موجود در سیلیس گداخته را به حدود یک در صد میلیون قسمت می‌رساند. شیشه سیلیس گداخته ، حداقل مقدار جذب فراصوت را داراست. از این شیشه بدلیل انبساط گرمایی کم آن در آینه‌های تلسکوپی استفاده می‌شود.

شیشه پر سیلیس
این محصول که به نام ویکور شناخته می‌شود، پیشرفت مهمی درجهت تولید شیشه‌ای است که از نظر ترکیب و خواص به شیشه سیلیس گداخته نزدیک است. در این روش ، محدودیتهای پیشین در زمینه ذوب و شکل‌دهی از میان رفته است. کالاهای نهایی ، حدود 96% سیلیس و 3% اسید بوریک دارد و 1% بقیه از آلومین و قلیا تشکیل شده است. از ترکیبات بورو سیلیکات-شیشه حاوی حدود 75% سیلیس ، در مراحل اولیه فرایند هنگامی که شیشه‌ها ذوب و قالبگیری می‌شوند، استفاده می‌شود. پس از خنک شدن ، کالاها را تحت عملیات گرمایی و تابکاری قرار می‌دهند که سبب جدا شدن شیشه به دو فاز فیزیکی متمایز می‌شود. کالای شیشه‌ای را در حمام محلول اسید هیدرو کلریک 10% (98C) به مدت کافی فرو می‌برند تا فاز انحلال‌پذیر ، کاملا از آن خارج شود.
سپس با شستشوی کامل ، کمترین مقدار باقیمانده از فاز انحلال‌پذیر و همچنین ناخالصی‌ها شسته می‌شوند و سپس تحت عملیات گرمایی از بدنه ، آب‌زدایی شده و ساختارسلولی به شیشه غیر متخلخل تبدیل می‌شود. این روش از تولید شیشه ، سبب ساخت محصولی می‌شود که می‌توان آن را تا حرارت قرمز آلبالویی ، گرم کرده ، سپس بدون ایجاد هیچگونه آثار نامطلوب ، آن را درمخلوط آب و یخ فرو برد. این شیشه در برابر مواد شیمیایی نیز بسیار مقاوم و در برابر تمام اسیدها به جز اسید هیدرو فلوئوریک بسیار پایدار است. البته این اسید (درمقایسه با سایر شیشه‌ها) با سرعت کمتری به این شیشه حمله می‌کند. در ضمن ، انقباض این شیشه به نسبت یکنواخت و مساوی صورت می‌گیرد، بطوری که شکل اولیه همچنان حفظ می‌شود.

شیشه رنگی
هر چند قرنها از این شیشه‌ها تنها برای تزئین استفاده می‌شد، امروزه استفاده از شیشه‌های رنگی برای مقاصد صنعتی و علمی ضروری است. این شیشه‌ها ، در صدها رنگ مختلف تولید می‌شوند. شیشه رنگی ممکن است یکی از انواع سه‌گانه زیر باشد:
رنگ شیشه براثر جذب فرکانس خاصی از نور ، توسط عوامل موجود در محلول بوجود می‌آید. عوامل ایجاد رنگ در این گروه ، اکسیدهای عناصر واسطه بویژه گروه اول هستند (مانند Cr , V , Ti ). این طبقه را می‌توان به دو زیر گروه تقسیم کرد، یکی شیشه‌هایی که رنگ آنها ، بدلیل محیط ساختاری شیمیایی آنهاست و دیگری شیشه‌هایی که رنگ آنها به دلیل اختلاف در حالت اکسایش آنهاست. مثلا NiO حل شده در شیشه سدیمی _ سربی است که رنگ قهوه‌ای ایجاد می‌کند. اما این ترکیب در شیشه پتاسی تولید یک سرخ ژاسپ می‌کند.
رنگ بر اثر ترسیب ذرات کلوئیدی در شیشه بی‌رنگ ، ضمن انجام عملیات گرمایی بوجود می‌آید. مثال معمول این نمونه ، ترسیب طلایی کلوئیدی است که شیشه طلایی _ یاقوتی پدید می‌آورد.
رنگ بوسیله ذرات میکروسکوپی یا ذرات بزرگتر که ممکن است خود رنگی باشند، بوجود می‌آید. مانند قرمز سلنیمی () که در چراغهای راهنمایی ، حباب فانوسها و غیره بکار می‌رود. البته ممکن است این ذرات ، بی‌رنگ باشند و شیشه نیمه‌شفاف تولید کنند.

شیشه‌های پوشش دار
این شیشه‌ها با ترسیب فیلمهای فلزی شفاف بر روی سطح شیشه شفاف یا رنگی تولید می‌شوند. این فیلمها طوری طراحی می‌شوند که مشخصات عبور و بازتابش خاصی از نور را که در معماری امروز دارای اهمیت است، ایجاد کنند.

شیشه‌های مات یا نیمه شفاف
این شیشه‌ها در حالت مذاب ، شفاف‌اند. اما هنگام شکل دهی به دلیل جدایی و تعلیق ذرات ریز در محیط شیشه ، کدر می‌شوند. این ذرات از نظر اندازه و چگالی در شیشه ، انواع متفاوتی دارند و نور را به هنگام عبور ، پخش می‌کنند. شیشه مات ، اغلب از شیشه شفاف حاوی نقره بدست می‌آید. این ذرات نقره در واقع نقش هسته را برای رشد بلورهای غیر فلزی ایفا می‌کنند. این نوع شیشه برای ایجاد برخی سبکهای معماری مثلا در پنجره نورگیرها به منظور عبور طول موج مشخصی از نور و برای ظروف غذا خوری بکار می‌رود.

شیشه ایمنی
شیشه‌های ایمنی در دو نوع چندلایی و با پوشش سخت می‌باشند و شیشه نشکن را نیز می‌توان شیشه ایمنی به حساب آورد. این شیشه‌ها به‌آسانی شیشه معمولی نمی‌شکنند و ظروف غذا خوری ساخته شده از اینها ، در مقایسه با ظروف غذا خوری معمولی سبکتر و سه برابر محکمترند.

شیشه فوتوفرم
شیشه فوتو فرم ، نسبت به نور ، حساس است و عمدتا از سیلیکات لیتیم تشکیل یافته است. اکسید پتاسیم و اکسید آلومینیوم موجود در این شیشه ، خواص آن را اصلاح می‌کند و مقادیر بسیار کم ترکیبات سریم و نقره ، اجزایی هستند که نسبت به نور ، حساس‌اند. بر اثر تاباندن نور فرابنفش به این شیشه ، نقره توسط سریم حساس می‌شود و با انجام عملیات گرمایی در دمایی نزدیک به 600درجه سانتی‌گراد در اطراف آن ، تصویری از متاسیلیکات لیتیم ایجاد می‌شود.
متاسیلیکات لیتیم در اسید حل می‌شود. لذا می‌توان آن را به کمک اسید هیدروفلوئوریک 10% حذف کرد. اگر نور پس از عبور از نگاتیو یک نقشه شیشه ، تابانیده شود، یک کپی بسیار دقیق با تمام جزئیات و ریزه کاریها بر روی شیشه بدست می‌آید. مثلا به همین روش می‌توان نقشه مدارهای الکتریکی شیشه‌ای را به ارزانی و به شکل دقیقی تولید کرد. این فرایند ، ماشین‌کاری شیمیایی شیشه نامیده شده است.

شیشه فوتوکرومیک سیلیکاتی
این نوع شیشه‌ها مکمل شیشه فوتوفرم هستند، اما در عین حال خواص نامعلوم زیر را نیز دارند:
تیره شدن در نور بر اثر وجود نور فرابنفش درطیف مرئی
بی‌رنگ شدن یا کمرنگ شدن در تاریکی و بی‌رنگ شدن گرمایی در دماهای بالاتر.
این خواص نور رنگی واقعا برگشت پذیرند و دچار خستگی نمی‌شوند. در این شیشه ، ذرات هالید نقره در اندازه‌هایی کمتر از یک میکرون موجودند که در مقایسه با هالید نقره معمولی عکاسی ، واکنش متفاوتی را در برابر نور از خود نشان می‌دهند. این ذرات را در شیشه صلب و نفوذناپذیری که از نظر شیمیایی بی‌اثر است، جای می‌دهند. بدین ترتیب ، مراکز رنگی که محل نورکافت‌ هستند، نمی‌توانند از مکان خود به جای دیگر نفوذ کنند و ذرات پایدار نقره را تشکیل دهند و ترکیب برگشت ناپذیر تولید کنند.

شیشه _ سرامیک
این ماده ، ماده‌ای است که مانند شیشه ، ذوب و شکل داده می‌شود و سپس بوسیله فرایندهای واشیشه‌ای شدن کنترل شده ، تا حد زیادی به سرامیک بلورین تبدیل می‌شود. از این مواد ، در ساخت پوشش آنتن رادار هواپیما ، موشکهای هدایت شونده و وسایل الکترونیکی مختلف استفاده می‌شود. همچنین این مواد تحت نام تجاری پیرو سرام در تولید ظروف آشپزخانه که همزمان برای هر سه کار پخت ، پذیرایی و انجماد غذا استفاده می‌شوند، بکار می‌روند.

الیاف شیشه
اگرچه الیاف شیشه ، محصول جدیدی نیست، با این حال سودمندی آن بدلیل ظرافت فوق‌العاده‌اش افزایش یافته است. می‌توان این ماده را به صورت رشته کشید، یا آنکه برای تولید عایق ، نوار و صافیهای هوا می‌توان آن را به روش دمشی به شکل شبکه حصیری در آورد. الیاف کشیده شده برای تقویت پلاستیک‌های مختلف بکار می‌روند و محصول چند سازه حاصل در ساخت لوله ، مخزن و وسایل ورزشی نظیر چوب ماهیگیری و چوب اسکی استفاده می‌شوند. متداولترین رزین‌هایی که با الیاف شیشه مصرف می‌شوند، رزینهای اپوکسی و پلی استر هستند.   پاسخ با نقل قول   
 
شکل دهی
شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می‌شود. در نتیجه به‌سهولت می‌توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می‌کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می‌شوند.

تابکاری
به‌منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه‌ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب‌گیری شده‌اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:
• اول ،‌ نگه داشتن توده‌ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.

• دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به‌نحوی‌که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند.
تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به‌دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می‌شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می‌تواند شرایط خاصی از تنش‌های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.
با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته‌اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین‌تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می‌آورند.

تقسیم بندی شیشه‌های تجارتی

سیلیس گداخته
سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه‌ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته می‌شود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی می‌خوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیاد آن کمک می‌کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه‌ها فراهم می‌آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می‌دهد.

سیلیکاتهای قلیایی
سیلیکاتهای قلیایی تنها شیشه‌های دو جزئی هستند که از اهمیت تجارتی برخوردارند. ماسه و کربنات سدیم را بسادگی با هم ذوب می‌کنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکیب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سیلیکاتهای سدیم می‌خوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده می‌شود، بطور گسترده‌ای در ساخت جعبه‌هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار می‌رود.

مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی‌تر آن به عنوان شوینده‌های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می‌رود.

شیشه آهک سوددار
این نوع شیشه %95 کل شیشه تولید شده را تشکیل می‌دهد و از آن ، برای ساخت تمام انواع بطری‌ها ، شیشه تخت ، پنجره خودروها و سایر پنجره‌ها ، لیوان و ظروف غذاخوری استفاده می‌شود. در کیفیت فیزیکی تمام انواع شیشه‌های تخت ، نظیر همواری و نداشتن موج و پیچ ، بهبود کلی حاصل شده، اما ترکیب شیمیایی تغییر زیادی نکرده است. اصولا ترکیب شیمیایی در گستره زیر قرار می‌گیرد:
SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.
فراورده‌هایی که این نسبتها را دارند، در دماهای نسبتا پایین‌تری ذوب می‌شوند. در تولید شیشه بطری ، بخش عمده پیشرفت از نوع مکانیکی است. در هر حال ، تجارت نوشابه‌ها ، سبب ایجاد گرایشی در بین شیشه سازان برای تولید ظروف شیشه‌ای با آلومین و آهک زیاد و قلیائیت کم شده است. این نوع شیشه با دشواری بیشتری ذوب می‌شود، اما در برابر مواد شیمیایی مقاومتر است.
رنگ شیشه بطری‌ها بدلیل انتخاب بهتر و تخلیص مواد خام و استفاده از سلنیم به عنوان زنگ‌زدا بسیار بهتر از قبل است.

شیشه سربی
با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می‌آید. این شیشه‌ها بدلیل برخورداری از ضریب شکست بالا و پراکندگی نور زیاد ، در کارهای نوری از اهمیت بسزایی برخوردارند. تاکنون میزان سرب موجود در شیشه را به %92 نیز رسانده‌اند.
درخشندگی یک بلور تراش داده شده خوب بدلیل مقدار زیاد سرب در ترکیب آن است. مقدار زیادی از این شیشه برای ساخت حباب لامپهای برق ، لامپهای نئون و رادیوترونها بدلیل مقاومت الکتریکی بالای آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه برای ایجاد حفاظ در برابر پرتوهای اتمی نیز مفید است.

شیشه بوروسیلیکاتی
شیشه بوروسیلیکاتی ، معمولا حاوی حدود 10 تا 20 درصد B2O2 ، حدود 80 تا 85 درصد سیلیس و کمتر از 10 درصد Na2O است. این نوع شیشه دارای ضریب انبساط کم ، مقاومت فوق‌العاده زیاد در برابر ضربه ، پایداری عالی در برابر مواد شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالاست.
ظروف آزمایشگاهی ساخته شده از این شیشه ، تحت نام تجارتی پیرکس فروخته می‌شود. با این حال ، در سالهای اخیر نام پیرکس برای اجناس شیشه‌ای بسیاری که ترکیب شیمیایی دیگری دارند (مانند شیشه آلومین _ سیلیکات در ظروف شیشه‌ای مناسب برای پخت و پز) نیز بکار می‌رود. مصارف دیگر شیشه‌های بوروسیلیکاتی علاوه بر ظروف آزمایشگاهی عبارت است از واشرها و عایقهای فشار قوی ، خطوط لوله و عدسی تلسکوپها.

شیشه‌های ویژه
شیشه‌های رنگی و پوشش‌دار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشه‌ای ، همه شیشه‌های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه‌ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر می‌کند.

الیاف شیشه‌ای
الیاف شیشه‌ای از ترکیبات ویژه‌ای که در برابر شرایط جوی مقاوم هستند، ساخته می‌شوند. سطح بسیار زیاد این الیاف سبب می‌شود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسیب پذیر باشند. مقدار سیلیس (حدود %55) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است.   پاسخ با نقل قول   

 
جریان تولید شیشه تخت
دید کلی
برای ساخت شیشه ، مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه ، ظرافت‌هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد و نمی‌توان به‌صورت تئوری آن را بیان کرد.

مراحل ساخت شیشه
ذوب
کوره‌های شیشه‌سازی را می‌توان به کوره‌های بوته‌ای یا کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. کوره‌های بوته‌ای با ظرفیت تقریبی 2 تن یا کمتر برای تولید شیشه‌های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته‌ها از جنس خاک رس یا پلاتین هستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.
بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره‌ای که به‌تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می‌یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست‌کم معادل با 1200 درجه سانتی‌گراد است، همچنان حفظ می‌شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می‌شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به‌مصرف می‌رسد.
در هر حال ، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به‌منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره‌های کوره ، لوله‌های آب خنک‌کن کار گذاشته می‌شود.
شیشه‌سازی
اطلاعات اولیه
شیشه‌های معمولی که در زندگی روزمره بکار می‌روند، عمدتا شامل سیـلیس ، کربنات کلسیم ( یا آهک ) و کربنات سدیم و زغال کک است ( گاهی از فلدسپار و دولومیت نیز استفاده می‌شود ). معمولا این مواد را به صورت پودر یا دانه‌هایی به قطر 0.2 تا 2 سانتی‌متر ، مصرف می‌کنند. البته برای تهیه شیشه‌های مرغوب و کریستال ، از سیلیس تقریبا خالص (کوارتز) استفاده می‌شود. در شیشه‌های معمولی حدود ½ درصد آلومین و 0.08 درصد اکسید آهن iii نیز وجود دارد.

تاریخچه
صنعت شیشه‌سازی ، در ایران سابقه بسیار طولانی دارد که به حدود پیش از 2000 قبل از میلاد می‌رسد. کشف یک ظرف شیشه‌ای زرد رنگ صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج‌دار که در یکی از قبرستانهای لرستان پیدا شده ، یک گردن‌بند شیشه‌ای حاوی دانه‌های آبی رنگ متعلق به 2250 سال پیش از میلاد ، در ناحیه شمال غربی ایران و قطعات شیشه‌ای مایل به سبز که در کاوشهای باستان شناسی لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاریخی صنعت شیشه‌سازی در ایران است.

سیر تحولی و رشد
کشف بطریهای گردن دراز که دهانه آن با نقره مسدود شده بود در قرن 12 میلادی ، قالبهای ساخت وسایل شیشه‌ای در نیشابور ، نشان دهنده شتاب بیشتر صنعت شیشه‌گری در اوایل رواج اسلام در ایران است که به‌تدریج با رونق صنعت شیشه‌سازی در ایتالیا ، راه زوال را در پیش گرفت که تا قرن هفدهم میلادی ادامه یافت. از آن پس ، رونق و بازسازی این صنعت دوباره شروع شد و به مدد مهارت ایرانیان در رنگ آمیزی شیشه ، شتاب چشمگیری پیدا کرد. از آن جمله ، می‌توان ساختن انواع محصولات مختلف شیشه‌ای از ابریق گرفته تا گلدان ، بطری و … در شیراز ، اصفهان و قم در قرنهای دوازدهم و هجدهم میلادی را برشمرد. اما از آن زمان به بعد ، بی‌لیاقتی و غفلت دولمتردان وقت باعث شد صنعت شیشه‌سازی در ایران افت کند.

مراحل مختلف تهیه شیشه
تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه‌بندی بین 0.1 تا 2 میلی‌متر
توزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با 4 تا 5 درصد آب و انتقال مخلوط به کوره
ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه
بی‌رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها
تبدیل به فرآورده‌های مورد نیاز بازار و صنایع
نپختن شیشه ( قرار دادن شیشه داغ در کوره‌هایی که دمای کمی دارد، برای کاهش شکنندگی شیشه)

فرآورده‌های مختلف شیشه‌ای
در حال حاضر ، صنایع شیشه‌سازی عمدتا در پنج شاخه اصلی مصرف در ایران فعالیت دارند:
1. ساختمان سازی
2. صنایع غذایی
3. تهیه لوازم خانگی
4. صنایع خودرو سازی
5. صنایع دارو سازی و آزمایشگاه   پاسخ با نقل قول   
  
 
انواع مهم فراورده‌ههای شیشه‌ای
شیشه جام
این نوع شیشه ، برای مصرف در پنجره ، قاب عکس و غیره تهیه می‌شود و دارای سطح کاملا صاف است. در مرحله تولید با عبور خمیر شیشه بین دو غلطک صاف افقی ، عمودی و یا عبور از روی قلع مذاب به دستگاه برش و کوره پخت هدایت می‌شود.

انواع بطری
برای تهیه بطری ، خمیر شیشه را از بالای ماشین قالب‌زنی توسط قیچی مخصوص به صورت لقمه‌هایی در آورده ، به قسمت قالب‌زنی وارد می‌کنند و از پایین ، هوا در آن می‌دمند تا شکل مطلوب به خود بگیرد. برای تهیه انواع لیوان ، استکان ، لوله چراغ نفتی و فانوس ، مانند تهیه بطری عمل می‌شود، ولی بجای دمیدن هوا ، از قالب ویژه استفاده می‌شود.

شیشه‌های ایمنی بدون تلق
این نوع شیشه‌ها برای ویترینها و شیشه‌های عقب و کناری خودرو تهیه می‌شوند. پس از مراحل برش و شکل‌دهی ، در پرسهای مخصوص ، آنها را در کوره الکتریکی تا °650C گرم کرده ، بطور ناگهانی سرد می‌کنند تا بر اثر تبلور جزئی ، بر مقاومت آنها افزوده می‌شود.

شیشه ضد گلوله
این نوع شیشه شامل چهار لایه 6 میلی‌متری و دو لایه تلق ضخیم است. در هر مورد ، ابتدا از طریق وصل کردن به خلاء ، هوای بین لایه‌‌ها را خارج کرده ، ضخامت شیشه و تلق را به هم می‌جشبانند و بعد تحت فشار 13 اتمسفر در دمای °120C ، به مدت سه ساعت نگه می‌دارند تا لایه‌ها کاملا به همدیگر بچسبند.

الیاف شیشه‌ای
این نوع الیاف ، با عبور خمیر شیشه از منافذ باریک یک قسمت غربال مانند ، تهیه می‌شوند. از این نوع الیاف ، در تهیه پارچه ، پتو و لحاف و عایق‌بندی دستگاه‌های حرارتی و برودتی و عایق الکتریکی ، صحافی و غیره استفاده می‌شود.

شیشه‌های مخصوص
شیشه‌ها نشکن
این نوع شیشه‌ها دارای ضریب انبساط بسیار کم‌اند و در مقابل تغییر ناگهانی دما یا ضربه ، مقاومت زیادی دارند. از این رو ، از آنها برای تهیه ظروف و وسایل آزمایشگاهی و اخیرا ظروف آشپزخانه استفاده می‌شود.
برای تهیه این نوع شیشه‌ها ، به جای Na2O و CaO از Zr2O3 ، Al2O3 و B2O3 استفاده می‌کنند که به نام شیشه‌های پیرکس ، ینا و کیماکس شهرت دارند.

شیشه‌های بلور
این نوع شیشه‌ها بسیار ظریف و مشابه به کریستال‌اند. اما سنگین و صدا دهندگی کریستال را ندارند و خاصیت شکست نور در آنها کمتر است. دارای 75 درصد سیلیس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.

شیشه‌های سرب‌دار
این نوع شیشه‌ها از شیشه‌های معمولی شفافتر و سنگی‌ترند و ضریب شکست بالاتری دارند و دارای سه نوع‌اند:
کریستال:
که بسیار شفاف ، سنگین ، صدادار و قابل تراش است و نور را در خود می‌شکند و طیف رنگی می‌دهد. از این رو ، در تهیه گلدان ، لوستر و … بکار می‌رود. دارای 53 درصد سیلیس ، 11 درصد و 35 درصد Pbo است.
اشتراس:
که سنگ نو نیز نامیده می‌شود و از آن ،‌ جواهرات مصنوعی درست می‌کنند. دارای 40 درصد سیلیس 7 درصد و 52 درصد Pbo است.
فلینت:
که در تهیه عدسی دوربینهای عکاسی و اسباب دقیق فیزیکی بکار می‌رود. دارای 20 تا 54 درصد سیلیس ، 5 تا 12 درصد و 34 تا 80 درصد سرب است.

شیشه ضد پرتوها
این نوع شیشه ، شامل یک قسمت و چهار قسمت pbo است، به مقدار قابل توجهی پرتوهای ایکس و پرتوهای رادیواکتیو را جذب کرده ، جلوی اثرات زیان‌بار آنها را می‌گیرد.

شیشه جاذب نوترون
این نوع شیشه‌ها با افزایش اکسید کادمیم ( CdO ) به شیشه معمولی تهیه می‌شوند و به‌عنوان حفاظ در مقابل تابشهای نوترونی ، بویژه در ارتباط با راکتورهای اتمی کاربرد دارند.

شیشه شفاف در مقابل IR
این نوع شیشه با اضافه کردن مقدار زیادی آلومین Al2O3 به شیشه معمولی حاصل می‌شود و در دستگاههای طیف نمایی و طیف نگاری IR مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیشه ضد اسید فلوئوریدریک
می‌دانیم که بعضی مواد شیمیایی مانند HF بر شیشه اثر می‌کنند. این تاثیر در واقع به واکنش سیلیسی موجود در شیشه با فلوئورید هیدروژن است که تولید اسید می‌کند. از این خاصیت در حکاکی و نقاشی روی شیشه استفاده می‌شود. اگر مقدار کافی فسفات آلومینیم که ساختار سیلیکات آلومینیم را دارد، در ساختار شیشه وارد شود، شیشه بدست آمده ، مقاومت قابل توجهی در برابر HF از خود نشان می‌دهد. علت این است که HF بر فسفات آلومینیم اثر ندارد.

شیشه‌های رنگی
برای برخی مصارف ویژه ، تهیه شیشه‌های رنگی ضرورت دارد. برای این کار ، عمدتا از اکسید فلزات استفاده می‌شود. برای مات یا شیری کردن شیشه ، فلوئوریت کلسیم ، کریولیت ، اکسید آنتیموان (III) ، فسفات کلسیم ، سولفات کلسیم و دی‌اکسید قلع استفاده می شود، زیرا این مواد ، رسوبهای کلوئیدی در خمیر شیشه تولید می کنند که پس از سرد شدن ، سبب شیری شدن آن می‌شوند.   پاسخ با نقل قول   
 
شیشه‌های ویژه
مقدمه
پژوهش و توسعه ، محور اصلی تولید انواع جدید و بهتر شیشه با خواص بهتراست. در این بخش ، برخی از فراورده‌های شیشه‌ای جدیدی که در رهگذر پژوهش و توسعه بدست آمده است، بررسی می‌شود.

شیشه سیلیس گداخته
شیشه سیلیسی گداخته یا سیلیس شیشه‌ای را می‌توان با گداختن سیلیس خالص تولید کرد، اما چنین محصولاتی معمولا حباب دارند و نمی‌توان آنها را به‌صورت شفاف تولید کرد. اکنون کمپانی کورنینگ ، این شیشه را به روش تفکافت فاز بخار تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا تولید می‌کند. این نوع فرایند ، بطور طبیعی برای کنترل سیستمهایی مناسب است که در آنها امکان تولید خالص فراهم باشد.
سیلیس خامی که با این روش تولید می‌شود، به شکل ورق یا بول (بول ، خرده سنگهای استوانه‌ای یا گلابی شکل کانی مصنوعی است) است. دمای بالای واکنش ، باعث بیرون رانده شدن آلاینده‌های نامطلوب می‌شود و مقدار ناخالصی‌های موجود در سیلیس گداخته را به حدود یک در صد میلیون قسمت می‌رساند. شیشه سیلیس گداخته ، حداقل مقدار جذب فراصوت را داراست. از این شیشه بدلیل انبساط گرمایی کم آن در آینه‌های تلسکوپی استفاده می‌شود.

شیشه پر سیلیس
این محصول که به نام ویکور شناخته می‌شود، پیشرفت مهمی درجهت تولید شیشه‌ای است که از نظر ترکیب و خواص به شیشه سیلیس گداخته نزدیک است. در این روش ، محدودیتهای پیشین در زمینه ذوب و شکل‌دهی از میان رفته است. کالاهای نهایی ، حدود 96% سیلیس و 3% اسید بوریک دارد و 1% بقیه از آلومین و قلیا تشکیل شده است. از ترکیبات بورو سیلیکات-شیشه حاوی حدود 75% سیلیس ، در مراحل اولیه فرایند هنگامی که شیشه‌ها ذوب و قالبگیری می‌شوند، استفاده می‌شود. پس از خنک شدن ، کالاها را تحت عملیات گرمایی و تابکاری قرار می‌دهند که سبب جدا شدن شیشه به دو فاز فیزیکی متمایز می‌شود. کالای شیشه‌ای را در حمام محلول اسید هیدرو کلریک 10% (98C) به مدت کافی فرو می‌برند تا فاز انحلال‌پذیر ، کاملا از آن خارج شود.
سپس با شستشوی کامل ، کمترین مقدار باقیمانده از فاز انحلال‌پذیر و همچنین ناخالصی‌ها شسته می‌شوند و سپس تحت عملیات گرمایی از بدنه ، آب‌زدایی شده و ساختارسلولی به شیشه غیر متخلخل تبدیل می‌شود. این روش از تولید شیشه ، سبب ساخت محصولی می‌شود که می‌توان آن را تا حرارت قرمز آلبالویی ، گرم کرده ، سپس بدون ایجاد هیچگونه آثار نامطلوب ، آن را درمخلوط آب و یخ فرو برد. این شیشه در برابر مواد شیمیایی نیز بسیار مقاوم و در برابر تمام اسیدها به جز اسید هیدرو فلوئوریک بسیار پایدار است. البته این اسید (درمقایسه با سایر شیشه‌ها) با سرعت کمتری به این شیشه حمله می‌کند. در ضمن ، انقباض این شیشه به نسبت یکنواخت و مساوی صورت می‌گیرد، بطوری که شکل اولیه همچنان حفظ می‌شود.

شیشه رنگی
هر چند قرنها از این شیشه‌ها تنها برای تزئین استفاده می‌شد، امروزه استفاده از شیشه‌های رنگی برای مقاصد صنعتی و علمی ضروری است. این شیشه‌ها ، در صدها رنگ مختلف تولید می‌شوند. شیشه رنگی ممکن است یکی از انواع سه‌گانه زیر باشد:
رنگ شیشه براثر جذب فرکانس خاصی از نور ، توسط عوامل موجود در محلول بوجود می‌آید. عوامل ایجاد رنگ در این گروه ، اکسیدهای عناصر واسطه بویژه گروه اول هستند (مانند Cr , V , Ti ). این طبقه را می‌توان به دو زیر گروه تقسیم کرد، یکی شیشه‌هایی که رنگ آنها ، بدلیل محیط ساختاری شیمیایی آنهاست و دیگری شیشه‌هایی که رنگ آنها به دلیل اختلاف در حالت اکسایش آنهاست. مثلا NiO حل شده در شیشه سدیمی _ سربی است که رنگ قهوه‌ای ایجاد می‌کند. اما این ترکیب در شیشه پتاسی تولید یک سرخ ژاسپ می‌کند.
رنگ بر اثر ترسیب ذرات کلوئیدی در شیشه بی‌رنگ ، ضمن انجام عملیات گرمایی بوجود می‌آید. مثال معمول این نمونه ، ترسیب طلایی کلوئیدی است که شیشه طلایی _ یاقوتی پدید می‌آورد.
رنگ بوسیله ذرات میکروسکوپی یا ذرات بزرگتر که ممکن است خود رنگی باشند، بوجود می‌آید. مانند قرمز سلنیمی () که در چراغهای راهنمایی ، حباب فانوسها و غیره بکار می‌رود. البته ممکن است این ذرات ، بی‌رنگ باشند و شیشه نیمه‌شفاف تولید کنند.

شیشه‌های پوشش دار
این شیشه‌ها با ترسیب فیلمهای فلزی شفاف بر روی سطح شیشه شفاف یا رنگی تولید می‌شوند. این فیلمها طوری طراحی می‌شوند که مشخصات عبور و بازتابش خاصی از نور را که در معماری امروز دارای اهمیت است، ایجاد کنند.

شیشه‌های مات یا نیمه شفاف
این شیشه‌ها در حالت مذاب ، شفاف‌اند. اما هنگام شکل دهی به دلیل جدایی و تعلیق ذرات ریز در محیط شیشه ، کدر می‌شوند. این ذرات از نظر اندازه و چگالی در شیشه ، انواع متفاوتی دارند و نور را به هنگام عبور ، پخش می‌کنند. شیشه مات ، اغلب از شیشه شفاف حاوی نقره بدست می‌آید. این ذرات نقره در واقع نقش هسته را برای رشد بلورهای غیر فلزی ایفا می‌کنند. این نوع شیشه برای ایجاد برخی سبکهای معماری مثلا در پنجره نورگیرها به منظور عبور طول موج مشخصی از نور و برای ظروف غذا خوری بکار می‌رود.

شیشه ایمنی
شیشه‌های ایمنی در دو نوع چندلایی و با پوشش سخت می‌باشند و شیشه نشکن را نیز می‌توان شیشه ایمنی به حساب آورد. این شیشه‌ها به‌آسانی شیشه معمولی نمی‌شکنند و ظروف غذا خوری ساخته شده از اینها ، در مقایسه با ظروف غذا خوری معمولی سبکتر و سه برابر محکمترند.

شیشه فوتوفرم
شیشه فوتو فرم ، نسبت به نور ، حساس است و عمدتا از سیلیکات لیتیم تشکیل یافته است. اکسید پتاسیم و اکسید آلومینیوم موجود در این شیشه ، خواص آن را اصلاح می‌کند و مقادیر بسیار کم ترکیبات سریم و نقره ، اجزایی هستند که نسبت به نور ، حساس‌اند. بر اثر تاباندن نور فرابنفش به این شیشه ، نقره توسط سریم حساس می‌شود و با انجام عملیات گرمایی در دمایی نزدیک به 600درجه سانتی‌گراد در اطراف آن ، تصویری از متاسیلیکات لیتیم ایجاد می‌شود.
متاسیلیکات لیتیم در اسید حل می‌شود. لذا می‌توان آن را به کمک اسید هیدروفلوئوریک 10% حذف کرد. اگر نور پس از عبور از نگاتیو یک نقشه شیشه ، تابانیده شود، یک کپی بسیار دقیق با تمام جزئیات و ریزه کاریها بر روی شیشه بدست می‌آید. مثلا به همین روش می‌توان نقشه مدارهای الکتریکی شیشه‌ای را به ارزانی و به شکل دقیقی تولید کرد. این فرایند ، ماشین‌کاری شیمیایی شیشه نامیده شده است.

شیشه فوتوکرومیک سیلیکاتی
این نوع شیشه‌ها مکمل شیشه فوتوفرم هستند، اما در عین حال خواص نامعلوم زیر را نیز دارند:
تیره شدن در نور بر اثر وجود نور فرابنفش درطیف مرئی
بی‌رنگ شدن یا کمرنگ شدن در تاریکی و بی‌رنگ شدن گرمایی در دماهای بالاتر.
این خواص نور رنگی واقعا برگشت پذیرند و دچار خستگی نمی‌شوند. در این شیشه ، ذرات هالید نقره در اندازه‌هایی کمتر از یک میکرون موجودند که در مقایسه با هالید نقره معمولی عکاسی ، واکنش متفاوتی را در برابر نور از خود نشان می‌دهند. این ذرات را در شیشه صلب و نفوذناپذیری که از نظر شیمیایی بی‌اثر است، جای می‌دهند. بدین ترتیب ، مراکز رنگی که محل نورکافت‌ هستند، نمی‌توانند از مکان خود به جای دیگر نفوذ کنند و ذرات پایدار نقره را تشکیل دهند و ترکیب برگشت ناپذیر تولید کنند.

شیشه _ سرامیک
این ماده ، ماده‌ای است که مانند شیشه ، ذوب و شکل داده می‌شود و سپس بوسیله فرایندهای واشیشه‌ای شدن کنترل شده ، تا حد زیادی به سرامیک بلورین تبدیل می‌شود. از این مواد ، در ساخت پوشش آنتن رادار هواپیما ، موشکهای هدایت شونده و وسایل الکترونیکی مختلف استفاده می‌شود. همچنین این مواد تحت نام تجاری پیرو سرام در تولید ظروف آشپزخانه که همزمان برای هر سه کار پخت ، پذیرایی و انجماد غذا استفاده می‌شوند، بکار می‌روند.

الیاف شیشه
اگرچه الیاف شیشه ، محصول جدیدی نیست، با این حال سودمندی آن بدلیل ظرافت فوق‌العاده‌اش افزایش یافته است. می‌توان این ماده را به صورت رشته کشید، یا آنکه برای تولید عایق ، نوار و صافیهای هوا می‌توان آن را به روش دمشی به شکل شبکه حصیری در آورد. الیاف کشیده شده برای تقویت پلاستیک‌های مختلف بکار می‌روند و محصول چند سازه حاصل در ساخت لوله ، مخزن و وسایل ورزشی نظیر چوب ماهیگیری و چوب اسکی استفاده می‌شوند. متداولترین رزین‌هایی که با الیاف شیشه مصرف می‌شوند، رزینهای اپوکسی و پلی استر هستند.   پاسخ با نقل قول   
 
شکل دهی
شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می‌شود. در نتیجه به‌سهولت می‌توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می‌کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می‌شوند.

تابکاری
به‌منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه‌ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب‌گیری شده‌اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:
• اول ،‌ نگه داشتن توده‌ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.

• دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به‌نحوی‌که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند.
تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به‌دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می‌شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می‌تواند شرایط خاصی از تنش‌های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.
با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته‌اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین‌تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می‌آورند.

ديرگدازها در صنايع فولادسازي
1- مقدمه
كليه صنايع و كارخانجاتي كه داراي راكتورهاي گرمائي بوده و به طرق مختلف در مرحله ايي از فرآيند توليد در تماس مواد با درجه حرارت بالا مي باشند لازم است كه ديواره كوره ها ، مخازن ، بونكرها ، لوله ها ، راهگاهها و ظروف حمل و نقل كه حاوي مواد داغ و گداخته مي باشند با مواد ديرگداز پوشانده شوند ديرگدازها يا مواد نسوز به اكسيد هاي فلزي و شبه فلزي گفته مي شود كه داراي نقطه ذوب بالابوده و به صورت آجر ، ملات ، پودر و قطعات شكل داده شده مصرف مي شوند اين مواد بستگي به اجزاء تشكيل دهنده داراي خصوصيات فيزيكي و شيميائي و كاربردهاي متفاوتي مي باشند بطور ميانگين 70 درصد مواد ديرگداز در جهان در صنايع فولادسازي 7 درصد در صنايع سيمان و آهك ، 7 درصد در صنايع سراميك ، 40 درصد در صنايع شيشه سازي ، 3 درصد در صنايع غير آهني و 9 درصد به طور متفرقه مصرف مي شود و به اين دليل است كه مواد ديرگداز در صنايع فوق از اهميت ويژه اي برخورد دار است و بدون آن ادامه روند در اين صنايع غير ممكن مي باشد .

2- تقسيم بندي مواد ديرگداز :
مواد دير گداز از جنبه هاي مختلف دسته بندي مي گردند چنانچه براساس تركيب شيميائي باشد به مواد اسيدي ، خنثي و بازي تقسيم مي شوند و از نظر روش توليد به مواد ديرگداز پرس خشك ، اكستروژن ، ريخته گري و از جنبه درجه حرارت به ديرگدازهاي معمولي ( 0C 1770- 1550 ) ديرگدازهاي درجه حرارت بالا ( 2000-1770 ) و ديرگدازهاي خيلي بالا ( بالاي 2000 درجه سانتيگراد ) تقسيم بندي مي گردند .
آنچه متداول تر است تقسيم بندي شيميائي مي باشد .
2-1- مواد ديرگداز اسيدي
متداول ترين مواد ديرگداز اسيدي سيليس ( Sio2 ) مي باشد اين ماده به صورت طبيعي و به اشكال گوناگون و با فراواني مختلف مانند كوارتز در طبيعت يافت مي شود . از جمله مواد دير گداز اسيدي آلومينوسيليكاتها را مي توان نام برد .
2-2- مواد ديرگداز بازي ( قليائي )
دولوميت ( Cao- mgo ) ، منيزيت ( Mgo ) و كرم منيزيت از متداول ترين مواد ديرگداز بازي مي باشند كه كاربرد زيادي خصوصاً در صنايع فولادسازي دارا مي باشند
2-3- مواد ديرگداز خنثي :
مواد ديرگداز خنثي براي جدا نمودن مواد ديرگداز اسيدي و بازي استفاده مي شود كروميت از متداول ترين مواد ديرگداز خنثي مي باشد كه براي مجزا نمودن آستربازي و آستر اسيدي استفاده مي شود .
3- دير گدازهاي مصرفي در فولادسازي

مصرف مواد دير گداز در صنايع فولادسازي بستگي به محل مصرف و شرايط
بهره برداري از لحاظ تركيب شيميائي و شكل ماده متفاوت مي باشند . اين مواد به صورت آجر و مواد بي شكل در آستر كوره ها ، پاتيل ها ، تانديش ها و راهگاههاي تخليه استفاده مي گردند انواع مواد ديرگداز مصرفي در صنايع فولادسازي شامل مواد نسوز عايق ، مواد نسوز دولوميتي ، منيزيتي ، كرم – منيزيت ، مواد بي شكل ، مواد گانينگ
مي باشند .

3-1- مواد ديرگداز عايق :
بطور كلي خاصيت اصلي اين مواد اين است كه قابليت هدايت حرارتي آنها كم
و اين خاصيت ناشي از تخلخل زياد آن مي باشد كه دراين مواد وجود دارد .
اين مواد عمدتاً به خاطر جلوگيري از افت حرارتي كوره ها و پاتيل ها كاربرد دارند .
3-2- مواد ديرگداز آلومينوسيليكاتي
خاك رس تشكيل دهنده اين نوع ديرگداز مي باشد كه مقدار آلومين آن 35 الي 75 درصد متغير است ديرگدازهاي شاموتي با 25 الي 45 درصد آلومين به عنوان مقاوم در مقابل انتقال حرارت كه در برابر شوك حرارتي حساس هستند در سلولهاي كوره هاي كك و ديواره بيروني پاتيل ها استفاده مي شود با افزايش ميزان AL2o3 دراين نوع ديرگدازها نقطه ذوب آن افزايش و كاربرد وسيعي در كوره بلند و فولادسازي
دارا مي باشند .
3-3- نسوزها منيزيتي :
منيزي در طبيعت به صورت كربنات مينزيم و هيدرات منيزيم مي باشد كه از حرارت دادن اين مواد Mgo توليد مي شود .
در حال حاضر اكثر منيزي دنيا از آب دريا بدست مي آيد ديرگدازهاي منيزيتي كاربرد فراواني در كوره هاي فولادسازي ، ميكسرها ، كنورتورهاي سرب ، مس و نيكل دارد . منيزي به عنوان يك ديرگداز بازي داراي نقطه ذوب بالائي مي باشد .
3-4- مواد ديرگداز دولوميتي :
كربنات مختلط منيزيم و كلسيم دراثر تكليس تبديل به اكسيد منيزيم و آهك مي گردد مخلوط اين دو اكسيد خاصيت ديرگدازي و بطور كلي داراي نقطه ذوب بالا مي باشد عيب اين نوع ديرگداز جاذب رطوبت بودن آنها است .
4- توليد و مصرف ديرگدازها در ايران و جهان

صنعت توليد مواد ديرگداز در ايران همزمان با صنعت سيمان ايجاد گرديد و براي اولين بار در سال 1318 كارخانه نسوز امين آباد در تهران با ظرفيت روزانه 5 تن مواد ديرگداز آغاز به كار و با تأسيس كارخانه ذوب آهن اصفهان نخستين كارخانه بزرگ مكانيزه توليد مواد دير گداز در اين كارخانه با توليد اوليه 24 هزار تن آجر شاموتي و 15 هزار تن محصولات قليائي و انواع جرم احداث و در سال 1352 راه اندازي گرديد تاسال 1357 در ايران حدود 60 هزار تن مواد نسوز توليد مي گرديد . پس از انقلاب با توسعه صنعت ديرگداز و احداث كارخانجات جديد ظرفيت توليد مواد ديرگداز درايران افزايش يافت و جمع ظرفيت اسمي تاپايان سال 1383 مقدار 330000 تن بوده است . درسال 82 251000 تن مواد ديرگداز در ايران توليد شده و پيش بيني مي شود كه طي سال 83 به مقدار 295000 تن افزايش يابد. ايران با در اختيار داشتن سهمي بيش از يك درصد توليد جهاني مواد ديرگداز ، رتبه اول را در ميان كشورهاي خاورميانه به خود اختصاص داده است و پس از ايران مصر و عربستان در رتبه هاي بعدي منطقه مي باشند مصرف مواد ديرگداز درجهان داراي يك روند نزولي مي باشد كه اين كاهش مصرف در كشورهاي صنعتي سرعت كمتري نسبت به كشورهاي در حال توسعه دارد . عوامل مؤثر بركاهش مصرف مواد نسوز را بشرح زير مي توان نام برد .
- استفاده هر چه بيشتر از فنون تعميرات موضعي در جداره كوره و پاتيل ها مانند روشهاي تعمير با كاربرد جرمهاي پاشيدني
- كاربرد هر چه بيشتر مواد اوليه بازيابي شده از مواد ديرگداز مستعمل براي توليد محصولات جديد .
- تغيير طراحي دستگاهها و راكتورها و تغييرات در تكنولوژي و فرآيندهاي فولادسازي براي كاهش هزينه ها
- جايگزيني محصولات ديرگداز سنتي با محصولات پر كيفيت مانند كامپوزيتها و سراميكهاي غير اكسيدي
- استفاده روز افزون از مواد نسوز بي شكل به جاي محصولات شكل داده
مانند آجرها
- توليد روز افزون محصولات تخصصي براي مصارف خاص و جايگزيني محصولات عمومي
مصرف مواد ديرگداز در صنايع فولادسازي در كشورها و كارخانجات مختلف بستگي به فرآيند توليد فولاد متفاوت مي باشد و بطور ميانگين در سالهاي اخير براي توليد يك تن فولاد حدود 15 كيلوگرم نسوز مصرف مي شود كه اين مقدار در كشورهاي در حال توسعه مانند هند 11 كيلوگرم در آمريكا حدود 8 كيلوگرم مي باشد در كشورهاي روسيه و چين كه از فرآيندهاي سنتي در توليد فولاد استفاده مي گردد اين مقدار بالاتر است در كارخانجات فولادسازي ايران نيز مصرف مواد دير گداز با ميانگين جهاني فاصله چنداني ندارد به عنوان نمونه مصرف مواد ديرگداز در مجتمع فولاد مباركه از 71/20 كيلوگرم در سال 1380 به 67/15 كيلوگرم در سال 1382 كاهش يافته است سهم واردات درمصرف مواد ديرگداز در ايران طي سال 1381 مقدار 5/5 درصد ، شركت فرآورده هاي نسوز آذر 38 درصد ، نسوز ايران 7/18 درصد ، نسوز پارس 12 درصد ، نسوز تبريز
1/8 درصد ، ديرگداز ايران 7/6 درصد و ساير توليد كنندگان 11 درصد بوده اند .
براساس اطلاعات موجود 65 درصد مواد ديرگداز در ايران در صنايع فولادسازي
8 درصد در صنايع سيمان ، 7 درصد در صنايع پتروشيمي ، 6 درصد در صنايع
غير آهني ، 5 درصد در صنايع سراميك و 10 درصد در ساير صنايع مصرف مي شوند با احتساب ميانگين جهاني در مصرف ديرگداز در برنامه توليد 20 ميليون تن فولاد نياز به 300 هزار تن مواد ديرگداز مي باشد و اگر ساير صنايع نيز مطابق رشد فولاد افزايش ظرفيت داشته باشند درسال 2009 كشور نياز به 500 هزار تن مواد ديرگداز
خواهد داشت .
نتيجه گيري :
مصرف مواد ديرگداز در صنايع فولادسازي از لحاظ وزني كاهش يافته كه به علت پيشرفت هاي كيفي در توليد مواد ديرگداز و تغييرات تكنولوژي در توليد فولاد مي باشد در ايران با توجه به ظرفيت هاي موجود در توليد مواد ديرگداز و معادن منيزيت ، كروميت و دولوميت و منايع انرژي ارزان توان به القوه در توليد مواد ديرگداز براساس نياز صنايع مختلف وجود دارد و با توجه به وجود بازار مصرف در كشورهاي منطقه لزوم دستيابي به بازارهاي صادرات را مي طلبد

مقاومت در برابر سایش کاشیهای سرامیکی ...آزمون en 154

KeramInks®فرو تنوع گسترده اي از اثرها را ايجاد ميکند و به توليدکنندگان اجازه ميدهد تا به تفکيک بالای (high-definition) نماي ظاهري محصولات طبيعي با جزئيات زياد مانند چوب، سنگ و موزائيکهاي پيچيده دست يابند. همچنين ايجاد الگوهاي هندسي تکرارشونده و نامنظم، الگوهاي گلدار (floral)، اثرهاي فلزي و باز-توليد نگاره هاي (تصاوير) عکاسي شده نيز ميسر است. فناوري Inkjet روشي غيرتماسي است که هم رليفهاي بلند و هم رليفهاي کوتاه را توليد ميکند و اجازة چاپ روي لبة قطعه را ميدهد و ضايعات را کم ميکند. اين روش توسعة فرآورده هاي جديد را آسانتر ميسازد و هزينه هاي مدلسازي را کم ميکند چرا که مدلها با نرم افزار فتوشاپ (Photoshop®) و بدون نياز به شابلونهاي چاپ آزمايشي (printtest screens) يا سيلندرهاي آزمايشي طراحي ميشوند و تنها آماده سازي جوهر (ink) براي تست آزمايشي ضرورت پيدا ميکند.
پس از اين که مدلها آماده شدند، چاپ محصول نهائي تقريباً فوري ميتواند آغاز شود و بنابراين زمان توسعه و آزمايش طرح را به حداقل ميرساند. در نيروي انساني و هزينه ها نيز صرفه جوئي ميشود چون تنها طراح و اپراتور دستگاه در اين فرآيند دخالت دارند. مدلهاي جديد ميتوانند به طور مستقيم روي خط توليد آزمايش شوند و پس از تأئيد براي توليد، به سرعت ميتوانند باز-توليد گردند. همچنين از آن جائي که پردازشِ رنگ در فتوشاپ يا حتي در خودِ ماشين مديريت ميشود، اصلاحات ساده يا تنظيمات رنگ ميتواند از طريق برنامة رايانه اي انجام شود که ساده سازي بيشتر و سرعت بخشيدن به فرآيند را به دنبال دارد.


فرو نه تنها جوهرها و لعابهاي به کار رفته در تزئين Inkjet را تأمين ميکند بلکه به طور فعال در توسعة روشهاي کاربرد نيز دخالت دارد. در طولِ چند سال گذشته، سازندگان ماشينها تجهيزات جديد و پيشرفته شامل Kerajet، Cretaprint، Durst، System، Newtech و Tecnoferrariرا معرفي کرده اند. همة آنها KeramInks را براي ماشينهايشان تأئيد کرده اند.
گسترش شگرف در دو سال گذشته ناشي از نصب بيش از 300 ماشين Inkjet در سراسرِ دنيا است

مواد ديرگداز (Refractories Material)


مواد ديرگداز مواد داراي مقاومت حرارتي هستند که در دماهاي بالا پايدار هستند و خواص فيزيکي و شيميايي شان در اين دماها حفظ مي گردد.
مواد ديرگداز گران بها هستند و هرگونه خرابي در اين مواد باعث افزايش زمان توليد،از بين رفتن ادوات و در برخي مواقع باعث از بين رفتن محصول مي گردد. نوع ديرگداز مصرفي بر روي ميزان مصرف انرژي و کيفيت محصول تأثير مي گذارد. بنابراين انتخاب نوع ديرگداز براي کاربردهاي معين بسيار مهم مي باشد. ديرگدازها همچنين براي فرآيند ايمن در توليد مواد ضروري است. نبايد براي پرسنل خط توليد و کساني که آنها را نصب مي کنند،شرايط خطرناک ايجاد کنند. ضمناً ديرگدازها نبايد در شرايط استفاده شدن و هم پس از اينکه به صورت زباله صنعتي در مي آيند،موجب آلودگي زيست محيطي شوند.
در اين مقاله نوع و خواص ديرگدازها را مورد بررسي قرار مي دهيم.

ديرگداز چيست ؟


ديرگدازها مواد غيرآلي، غير فلزي و مقاوم در برابر حرارت هستند که اين مواد مي توانند در مقابل عوامل ساينده و يا خورنده در دماهاي بالا مقاومت کنند. اين عوامل خورنده و يا ساينده مي توانند در حالت جامد، مايع و يا گاز باشند. به خاطر وجود شرايط متنوع محيطي، انواع متنوعي از ديرگدازها با خواص متفاوت ساخته شده اند. ديرگدازها از مواد پخته شده، مواد شيميايي و انواع چسب هاي کربني(بايندرهاي کربني) تشکيل شده اند. اين مواد داراي گستره شيميايي متنوع هستند و داراي اشکال مختلفي نيز هستند. (ترکيب شيميايي و اشکال استفاده از ديرگدازها بر اساس کاربردهاي گوناگون آنها تعيين مي شود)

ساختار فازي مواد ديرگداز


ديرگدازها از مواد ناهمگون ، چند ترکيبي و داراي تخلخلي هستند. در ساختار اين مواد ، سنگ دانه هاي پايدار در برابر حرارت بوسيله ي فازهاي چسبنده و افزودني ها در کنار هم قرار گرفته اند.
مواد ديرگداز در دماهاي پايين شبه تردند و هنگامي که دما بالا مي رود از خود رفتار ويسکوز نشان مي دهند. بخاطر تغييرات نقطه به نقطه در ريزساختار ديرگدازها و انعطاف پذير نبودن آنها، استحکام در محل هاي مختلف ديرگداز متفاوت است. اين مواد به خاطر خزش در دماي بالا يا تغيير شکل پلاستيکشان شاخص هستند. تردي و مدول الاستيک بالاي اين مواد باعث شده است تا در برابر تنش هاي حرارتي و شک ها حساس بوده و در تحت اين شک ها بشکنند.
ديرگدازها براي چه کاربردهايي مصرف مي شوند؟

ديرگدازها ابتدائاً بوسيله صنعت متالوژي مورد استفاده قرار مي گرفت. در اين صنعت کوره هاي ذوب فلزات و خطوط نقل و انتقالات مذاب و سرباره بوسيله ي مواد نسوز پوشش داده مي شد.همچنين جداره هاي دودکش ها و مجاري عبور گاز نيز بوسيله مواد ديرگداز پوشش دهي مي شود. با توجه به کاربردها، ديرگدازها بايد تأثيرات مخربي همچون مواد سايش، فشار، عوامل شيميايي، شک حرارتي، ضربات فيزيکي، تجزيه هاي حرارتي، و... تحمل کند. اين عوامل مخرب معمولاً در دماي بالا اتفاق مي افتد.
از آنجايي که فرآيندهاي متالوژي نيازمند دماهاي عملياتي بالاست، مواد ديرگداز مورد استفاده در اين صنعت بايد در دماهاي بالا و پايين تر از دماي عملياتي پايدار باشند. در جدول يک دماي ذوب برخي از عناصر که در متالوژي از آنها استفاده مي شود، آورده شده است.

لازمه هاي ديرگدازي


لازمه هاي عمومي يک ماده ي ديرگداز را مي توان به صورت زير بيان کرد:
1) قابليت تحمل در دماهاي بالا
2) قابليت تحمل در برابر تغيرات ناگهاني دما
3) قابليت تحمل برخورد با فلزات مذاب، گازهاي گرم و خوردگي سايشي(erosion)و...
4) قابليت تحمل فشار در شرايط کارکرد
5) قابليت تحمل در مقابل بارگذاري و نيروهاي سايشي
6) ضريب انبساط حرارتي پايين
7) قابليت نگهداري حرارت
8) نداشتن قابليت ترشوندگي و جلوگيري از نفوذ مواد در تماس با آنها (مانند سرباره و مذاب فلزي)

ديرگدازها از چه موادي ساخته مي شوند؟


مواد خامي که عمدتاً در توليد ديرگدازهاي اساسي استفاده مي شوند عبارتند از:
منيزيم کربنات (magnesites) ، دولوميت، کاني هاي کروم دار (chrome ore)، اسپينل و کربن
آجرهاي ديرگداز اساسي مانند آجرهاي منيزيا-کروميتي و منيزيا- اسپنلي از کلينکر مصنوعي اکسيد منيزيم (synthetic magnesia clinker) يا منيزياي طبيعي پخته شده به همراه سنگ معدن کروم دار و پيش واکنش دهنده اسپنيل و يا مواد پوشش دهنده ي آلومينيايي ساخته مي شوند. اسپينل که يک ساختار مقاوم در برابر شک هاي حرارتي است. يا در آجر اوليه وجود دارد و يا در طي حرارت ديدن آجر در محيط کار توليد مي شود.

توسعه ي ديرگدازها با گذر زمان


سال 1950، تکامل و استفاده از ديرگدازهاي منيزيايي به همراه کربن. اين ديرگدازها با ديرگدازهاي دولوميتي و به صورت ترکيبي استفاده مي شوند. اين ديرگدازها در ابتدا براي کوره هاي اوليه اکسيژني (furnace basic oxygen) توسعه يافتند. تقريباً در همان سال ها خلوص منيزيا به عنوان يک فاکتور مهم مورد توجه قرار گرفت و دانه هاي منيزيايي با خلوص بالا و با درصد بورکم ( % 96 ) به صورت وسيع مورد استفاده قرار گرفت.در اين نوع ديرگدازها نسبت آهک به سيليس 1-3-2است.سال 1980 ، دير گدازهاي منيزيا گرافيتي توسعه يافتند .در ابتدا اين ديرگدازها با درصد کربن بيشتر و سپس با اضافه کردن افزودني هاي آنتي اکسيدان ميزان کربن باقي مانده در اين نوع ديرگدازها افزايش يافت. در سال هاي اخير، تمايلات به سمت استفاده از ديرگدازهاي مهندسي (engineered refractories) افزايش يافته است. اين نوع ديرگدازها داراي مکانيزم هاي سايش خاص هستند. در اين نوع ديرگدازها، افزودني هايي از جمله اکسيدآهن خالص و کربنات منيزيم فيوزد (fused magnesite) در مقادير کم اضافه مي شود تا ويژگي هاي خالص در آجرها بوجود آيد. اين افزودني ها عمدتاً کمتر از 6% کل مخلوط را تشکيل مي دهند. هنگامي که دانه هاي منيزيايي زنيته شده درشت تر شوند، ديرگدازها مقاومت خوردگي بهتري پيدا مي کند.

نقطه ذوب مواد ديرگداز در حالتي که خالص باشند در گستره 1815-3315 درجه سانتيگراد است. در جداول 2و3 نقطه ذوب چندين ترکيب ديرگداز آورده شده است. ديرگدازها در شرايط کاري تنها مي توانند مقدار کمي فاز مذاب(حدود 5-1 درصد) را در ساختارشان تحمل کنند و خواص ساختاري شان را حفظ کنند. البته بحث هاي بعدي نشان مي دهد که به هر حال استفاده از بسياري از اين مواد به دليل عواملي همچون قيمت يا ناپايداريشان در اتمسفرهاي خاص محدود شده است. همچنين وجود ناخالصي هاي ابتدايي و يا ناخالصي هايي که در محيط کاربرد به نسوز وارد مي شوند، باعث کاهش چشم گير نقطه ذوب آنها مي شود.

 

ويژگي هاي ديرگدازها


خواص مهم ديرگدازها که بيشتر مورد بررسي قرار مي گيرد عبارتند از : ترکيب شيميايي، دانسيته بالک (density bulk)، تخلخل ظاهري(apparent porosity)، گرانش ويژه ي نسبي (specific gravity apparent) و استحکام در دماهاي معمولي.
اين خواص اغلب از جمله خواصي است که براي کنترل توليد و فرآيند کنترل کيفيت استفاده مي شود. ترکيب شيميايي به عنوان پايداري براي طبقه بندي ديرگدازها استفاده مي شود. دانسيته، تخلخل و استحکام محصولات پخته شده از فاکتورهاي زيادي تأثير مي پذيرد. از ميان اين فاکتورهاي زياد مي توان به نوع و کيفيت مواد اوليه، اندازه و شکل ذرات، درصد رطوبت مواد در طي فرآيند پرس کردن، فشار پرس، دما و مدت پخت، اتمسفر کوره و سرعت سرد کردن اشاره کرد.
تعدادي از خواص مهم ديرگدازها در زير آورده شده است:

1) دماي ذوب (melting point)


مواد خالص در دماي معيني و در يک آن ذوب مي شوند. اکثر مواد ديرگداز داراي ذرات ديرگدازي هستند که به هم چسبيده اند. در دماي بالا، فاز شيشه اي مذاب مي شود و هنگامي که دما بالاتر رود، محلولي از اجزاي ديرگداز پديد مي آيد. اين محلول مانند يک دوغاب مي ماند. دمايي که در آن مخروط زگر به علت وزن خودش تغيير شکل دهد، دماي ذوب ديرگداز ناميده مي شود. جدول بالا نشان دهنده ي چند ترکيب خالص است که به عنوان ديرگداز از آنها استفاده مي شود.

2) اندازه (size)


اندازه و شکل ديرگداز يکي از خصوصيات طراحي است. اين مسأله يکي از مباحث مهم در طراحي بشمار مي آيد زيرا اين مسأله بر روي پايداري ساختار تأثير مي گذارد. دقت و اندازه براي جاهايي که قطعات ديرگدازها مي خواهند با هم جفت شوند، بسيار مهم مي باشد. دقت و اندازه مناسب باعث کمينه شدن ضخامت و جفت شدن بهتر ساختار مي شود.

3) دانسيته ي بالک (Bulk Density)


يک خصوصيت مفيد براي ديرگدازها دانسيته بالک است. اين خاصيت نشان دهنده ي ميزان ماده موجود در حجم معين است. افزايش دانسيته بالک يک ديرگداز باعث افزايش پايداري حجم و ظرفيت گرمايي ديرگداز مي شود. و نفوذ مذاب را در ديرگداز کاهش مي دهد.

4) تخلخل (Porosity)


تخلخل ظاهري (apparent porosity)، اندازه گيري حجم تخلخل هاي باز است. (اين تخلخل هاي باز مي توانند بوسيله ي يک مايع پر شوند)
تخلخل ظاهري بر حسب درصد نسبت به حجم نشان داده مي شود. اين خصوصيت يکي از خصوصيات مهم ديرگدازهايي است که در تماس مستقيم با مذاب و سرباره هستند. تخلخل ظاهري پايين مطلوب است. زيرا اين مسأله از نفوذ مواد ناخواسته به داخل ديرگداز جلوگيري مي کند. همچنين به هم پيوسته بودن تخلخل ها، تأثيرات مهمي بر رفتار ديرگدازها دارد. عموماً در شرايطي که تعداد تخلخل ها برابر باشد، تخلخل ها با ابعاد کوچک تر مطلوب ترند. به هر حال، اندازه گيري واقعي تخلخل واقعي که در آن حجم تخلخل هاي بسته نيز محاسبه مي شود،ايده مناسبي براي آگاهي از خصوصيات مواد مانند خواص زنيته شدن است.درحقيقت، تخلخل، دانسيته بالک و دانسيته ظاهري جامد از ويژگي هاي حياتي اشکال ديرگداز است.

5) استحکام فشاري سرد (cold Crushing Strength)


استحکام فشاري سرد نيز يکي از خواص خوبي است که به همراه ديگر خواص مورد بررسي قرار مي گيرد. اين خاصيت نشان دهنده ي قابليت تحمل بار اعمالي بر جسم است. و مي تواند به همراه ساير خواص مانند دانسيته بالک و تخلخل به عنوان نشانه اي براي ميزان پخت قطعه و يا مقاومت به سايش قطعه است

 

6) نقطه نرمي (Pyrometric cone Equivalent)


دمايي که در آن يک ديرگداز بواسطه وزن خودش تغيير شکل مي دهد دماي نرم شدگي (Softening tempreture) ناميده مي شود. اين دما بوسيله ي مخروط هاي آذر سنجي اندازه گيري مي شود. ديرگدازها به خاطر داشتن ترکيب شيميايي پيچيده، به طور تدريجي ذوب مي شوند. در واقع اين مواد در يک گستره ي دمايي ذوب مي شوند. از اين رو ديرگدازي يا نقطه ي گداز اين مواد به روش مخروط هاي استاندارد تعيين مي شود. مخروط هاي استاندارد آذرسنجي براي تعيين دما، تنها دماي نرم شدگي را به ما نشان مي دهند. اما در شرايط کاري ديرگدازها، علاوه بر دما، بار نيز ديرگداز وارد مي شود که مي تواند باعث تغيير فرم ديرگداز در دماهاي بسيار پايين تر از نقطه نرم شدگي بشود. با تغيير در شرايط محيطي مانند اتمسفر کاهنده، اعداد به دست آمده از اين روش دماسنجي تغيير بسياري مي کند.

7) ديرگدازي تحت بارگذاري (refractoriness under load)


تست ديرگدازي تحت بارگذاري (the refractoriness under load) که به آن تست RUL نيز مي گويند، به ما دماي متلاشي شدن آجرها در شرايط کاري را مي دهد.
به هرحال، در شرايط کاري واقعي که تنها يک سمت آجر حرارت مي بيند،بخش سردتر آجر که حالت سبک تري دارد، مقدار بيشتري از نيروي اعمالي بر آن را تحمل مي کند. از اين رو، تست RUL نشان دهنده شاخصي از ميزان ديرگدازي است. و مي توان از آن در طراحي استفاده کرد. در شرايط کاري که ديرگداز از همه ي جهات تحت حرارت دهي است مانند شبکه ها (checkers)، تيغه ها (Partion walls) و...، داده هاي مربوط به تست RUL، کاملاً معنادارند.

8) خزش در دماي بالا (Creep at high tempreture)


خزش يک خاصيت وابسته به زمان است. که معين کننده تغيير شکل ماده ي تحت بارگذاري در زمان معين و در دماي معين است. ملاک مورد پذيرش براي مواد ديرگداز عموماً اين است که مقدار خزش فشاري در دما و بارگذاري مورد نظر بيش از 0.3 درصد در 50 ساعت اول بارگذاري نشود. اين مقدار بدين علت تعيين شده است که سرعت خزش در انتهاي منحني خزش به مقدار ناچيزي کاهش مي يابد. در صورتي که مقدار خزش فشاري ديرگدازي بيش از 0.3 درصد نرسد، اين ديرگداز مناسب است و مي توان آن را با ايمني بالا استفاده کرد.

9) پايداري حجمي (Volume Stability)، انبساط (expansion) و شرنيکيج (shrinkage)در دماي بالا


انقباض يا انبساط ديرگدازها مي تواند در طي شرايط کاري اتفاق افتد.اين تغييرات دائمي در ابعاد ممکن است به دلايل زير رخ دهد:
الف) تغيير در فرم هاي آلوتروپيک که باعث تغيير در وزن مخصوص مي شود.
ب) وقوع يک واکنش شيميايي در ديرگدازها. که باعث بوجود آمدن يک ماده ي جديد با وزن مخصوص جديد مي شود.
ج) ايجاد فاز مايع
د) واکنش هاي زينترينگ
ه) اين مسئله ممکن است اتفاق افتد که بر روي ديرگداز واکنش خاصي رخ دهد و سيليکات آلوميناي - قليايي بوجود آيد. اين ماده انبساط زيادي دارد و باعث شکستن قطعه مي شود. تشکيل سيليکات آلوميناي قليايي مثالي از تخريب و تغيير شکل ديرگدازها است که عموماً در کوره بلند رخ مي دهد.
در حالي که اين مسأله روشن شده است که تمام اين تغييرات در طي فرآيند ساخت رخ مي دهد ولي به خاطر مسائل اقتصادي برطرف کردن آن ها ممکن نيست زيرا فرآيندهاي توليد تصحيح شده زمان بر هستند. تغيير خطي دائمي (PLC) بر روي پيش گرم کردن و سرد کردن آجرها دلالتي بر پايداري حجمي محصول است. اين مسأله به طور خاص در هنگام اندازه گيري درجه ي تبديل در توليد آجرهاي سيليسي، اهميت پيدا مي کند.

10) انبساط گرمايي بازگشت پذير


هر ماده اي در هنگام حرارت ديدن، منبسط مي شود و در هنگام سرد شدن منقبض مي شود. انبساط گرمايي بازگشت پذير بازتابي است از تغييرات فازي که در هنگام گرم وسرد کردن رخ مي دهد. تغيير خطي دائمي (PLC) و انبساط گرمايي برگشت پذير براي ساخت نسوزها در نظر گرفته مي شود. تا قطعات به هم متصل دچار مشکل نشوند. به عنوان نمونه يک قانون کلي،احتمال خرد شدن و از هم پاشيدن آن دسته از موادي که ضريب انبساط حرارتي کمتري دارند، کمتر است.

11) رسانش گرمايي (Thermal Conductivity)


رسانش گرمايي به ترکيب شيميايي و مينرالي ماده، دماي کاربرد و فاز شيشه اي موجود در ديرگداز وابسته است. اگرچه اين خاصيت يکي از خاصيت هاي کم اهميت در بررسي ديرگدازهاست ولي اين خاصيت مشخص کننده ضخامت آجر کاري است. رسانش معمولاً با افزايش دما تغيير مي کند. در مواردي که نياز به انتقال حرارت از بين ديواره باشد براي مثال در تقويت کننده ها و بخش هاي بازيافت انرژي، ديرگداز بايد رسانش گرمايي بالايي داشته باشد. رسانش گرمايي پايين براي صرفه جويي در مصرف انرژي مناسب مي باشند. در اين حالت ديرگداز مانند يک عايق عمل مي کند. براي بدست آوردن خاصيت عايق کاري بايد از هدر رفت گرما جلوگيري کند اما اين خاصيت موجب افزايش دماي سطح مي گردد و از اين دو بايد از ديرگداز با کيفيت بالايي استفاده کنيم. با توجه به اين مسأله، معمولاً عايق کاري در سقف کوره ي فولادسازي دهانه باز (Open- hearth furnaces) انجام نمي شود. به عبارت ديگر اين مسأله باعث مي گردد که عايق به دليل ايجاد چکه هايي برروي سطحش ، بشکند. بسته به خواص ديرگداز از مصرفي در بخش ارتباط با حرارت مانند ظرفيت تحمل بار در دماي بالا (Capacity high temperature load bearing)، اين مسئله ممکن است نياز باشد که کيفيت آجر مصرفي را بالا ببريم که علت آن بالا رفتن دما به خاطر خاصيت عايق کاري آنهاست.
ديرگدازهاي سبک با رسانش گرمايي پايين در کوره هايي کاربرد دارند که در آنها با استفاده از دماهاي نسبتاً پايين کار عمل آوري گرمايي صورت مي گيرد. در اين کاربردها، عملکرد ثانويه ي ديرگداز معمولاً صرفه جويي در مصرف انرژي است. مصرف اين نوع ديرگدازها در کوره هاي نوع منقطع (furnaces batch type) بيشتر است. در اين کوره ها ظرفيت گرمايي پايين ساختار ديرگداز باعث مي شود تا گرماي ذخيره شده در طي فرآيند سردو گرم کردن سيکلي کمينه شود.

 

مواد ديرگداز (Refractories Material)


مواد ديرگداز مواد داراي مقاومت حرارتي هستند که در دماهاي بالا پايدار هستند و خواص فيزيکي و شيميايي شان در اين دماها حفظ مي گردد.
مواد ديرگداز گران بها هستند و هرگونه خرابي در اين مواد باعث افزايش زمان توليد،از بين رفتن ادوات و در برخي مواقع باعث از بين رفتن محصول مي گردد. نوع ديرگداز مصرفي بر روي ميزان مصرف انرژي و کيفيت محصول تأثير مي گذارد. بنابراين انتخاب نوع ديرگداز براي کاربردهاي معين بسيار مهم مي باشد. ديرگدازها همچنين براي فرآيند ايمن در توليد مواد ضروري است. نبايد براي پرسنل خط توليد و کساني که آنها را نصب مي کنند،شرايط خطرناک ايجاد کنند. ضمناً ديرگدازها نبايد در شرايط استفاده شدن و هم پس از اينکه به صورت زباله صنعتي در مي آيند،موجب آلودگي زيست محيطي شوند.
در اين مقاله نوع و خواص ديرگدازها را مورد بررسي قرار مي دهيم.

ديرگداز چيست ؟


ديرگدازها مواد غيرآلي، غير فلزي و مقاوم در برابر حرارت هستند که اين مواد مي توانند در مقابل عوامل ساينده و يا خورنده در دماهاي بالا مقاومت کنند. اين عوامل خورنده و يا ساينده مي توانند در حالت جامد، مايع و يا گاز باشند. به خاطر وجود شرايط متنوع محيطي، انواع متنوعي از ديرگدازها با خواص متفاوت ساخته شده اند. ديرگدازها از مواد پخته شده، مواد شيميايي و انواع چسب هاي کربني(بايندرهاي کربني) تشکيل شده اند. اين مواد داراي گستره شيميايي متنوع هستند و داراي اشکال مختلفي نيز هستند. (ترکيب شيميايي و اشکال استفاده از ديرگدازها بر اساس کاربردهاي گوناگون آنها تعيين مي شود)

ساختار فازي مواد ديرگداز


ديرگدازها از مواد ناهمگون ، چند ترکيبي و داراي تخلخلي هستند. در ساختار اين مواد ، سنگ دانه هاي پايدار در برابر حرارت بوسيله ي فازهاي چسبنده و افزودني ها در کنار هم قرار گرفته اند.
مواد ديرگداز در دماهاي پايين شبه تردند و هنگامي که دما بالا مي رود از خود رفتار ويسکوز نشان مي دهند. بخاطر تغييرات نقطه به نقطه در ريزساختار ديرگدازها و انعطاف پذير نبودن آنها، استحکام در محل هاي مختلف ديرگداز متفاوت است. اين مواد به خاطر خزش در دماي بالا يا تغيير شکل پلاستيکشان شاخص هستند. تردي و مدول الاستيک بالاي اين مواد باعث شده است تا در برابر تنش هاي حرارتي و شک ها حساس بوده و در تحت اين شک ها بشکنند.
ديرگدازها براي چه کاربردهايي مصرف مي شوند؟

ديرگدازها ابتدائاً بوسيله صنعت متالوژي مورد استفاده قرار مي گرفت. در اين صنعت کوره هاي ذوب فلزات و خطوط نقل و انتقالات مذاب و سرباره بوسيله ي مواد نسوز پوشش داده مي شد.همچنين جداره هاي دودکش ها و مجاري عبور گاز نيز بوسيله مواد ديرگداز پوشش دهي مي شود. با توجه به کاربردها، ديرگدازها بايد تأثيرات مخربي همچون مواد سايش، فشار، عوامل شيميايي، شک حرارتي، ضربات فيزيکي، تجزيه هاي حرارتي، و... تحمل کند. اين عوامل مخرب معمولاً در دماي بالا اتفاق مي افتد.
از آنجايي که فرآيندهاي متالوژي نيازمند دماهاي عملياتي بالاست، مواد ديرگداز مورد استفاده در اين صنعت بايد در دماهاي بالا و پايين تر از دماي عملياتي پايدار باشند. در جدول يک دماي ذوب برخي از عناصر که در متالوژي از آنها استفاده مي شود، آورده شده است.

لازمه هاي ديرگدازي


لازمه هاي عمومي يک ماده ي ديرگداز را مي توان به صورت زير بيان کرد:
1) قابليت تحمل در دماهاي بالا
2) قابليت تحمل در برابر تغيرات ناگهاني دما
3) قابليت تحمل برخورد با فلزات مذاب، گازهاي گرم و خوردگي سايشي(erosion)و...
4) قابليت تحمل فشار در شرايط کارکرد
5) قابليت تحمل در مقابل بارگذاري و نيروهاي سايشي
6) ضريب انبساط حرارتي پايين
7) قابليت نگهداري حرارت
8) نداشتن قابليت ترشوندگي و جلوگيري از نفوذ مواد در تماس با آنها (مانند سرباره و مذاب فلزي)

ديرگدازها از چه موادي ساخته مي شوند؟


مواد خامي که عمدتاً در توليد ديرگدازهاي اساسي استفاده مي شوند عبارتند از:
منيزيم کربنات (magnesites) ، دولوميت، کاني هاي کروم دار (chrome ore)، اسپينل و کربن
آجرهاي ديرگداز اساسي مانند آجرهاي منيزيا-کروميتي و منيزيا- اسپنلي از کلينکر مصنوعي اکسيد منيزيم (synthetic magnesia clinker) يا منيزياي طبيعي پخته شده به همراه سنگ معدن کروم دار و پيش واکنش دهنده اسپنيل و يا مواد پوشش دهنده ي آلومينيايي ساخته مي شوند. اسپينل که يک ساختار مقاوم در برابر شک هاي حرارتي است. يا در آجر اوليه وجود دارد و يا در طي حرارت ديدن آجر در محيط کار توليد مي شود.

توسعه ي ديرگدازها با گذر زمان


سال 1950، تکامل و استفاده از ديرگدازهاي منيزيايي به همراه کربن. اين ديرگدازها با ديرگدازهاي دولوميتي و به صورت ترکيبي استفاده مي شوند. اين ديرگدازها در ابتدا براي کوره هاي اوليه اکسيژني (furnace basic oxygen) توسعه يافتند. تقريباً در همان سال ها خلوص منيزيا به عنوان يک فاکتور مهم مورد توجه قرار گرفت و دانه هاي منيزيايي با خلوص بالا و با درصد بورکم ( % 96 ) به صورت وسيع مورد استفاده قرار گرفت.در اين نوع ديرگدازها نسبت آهک به سيليس 1-3-2است.سال 1980 ، دير گدازهاي منيزيا گرافيتي توسعه يافتند .در ابتدا اين ديرگدازها با درصد کربن بيشتر و سپس با اضافه کردن افزودني هاي آنتي اکسيدان ميزان کربن باقي مانده در اين نوع ديرگدازها افزايش يافت. در سال هاي اخير، تمايلات به سمت استفاده از ديرگدازهاي مهندسي (engineered refractories) افزايش يافته است. اين نوع ديرگدازها داراي مکانيزم هاي سايش خاص هستند. در اين نوع ديرگدازها، افزودني هايي از جمله اکسيدآهن خالص و کربنات منيزيم فيوزد (fused magnesite) در مقادير کم اضافه مي شود تا ويژگي هاي خالص در آجرها بوجود آيد. اين افزودني ها عمدتاً کمتر از 6% کل مخلوط را تشکيل مي دهند. هنگامي که دانه هاي منيزيايي زنيته شده درشت تر شوند، ديرگدازها مقاومت خوردگي بهتري پيدا مي کند.

نقطه ذوب مواد ديرگداز در حالتي که خالص باشند در گستره 1815-3315 درجه سانتيگراد است. در جداول 2و3 نقطه ذوب چندين ترکيب ديرگداز آورده شده است. ديرگدازها در شرايط کاري تنها مي توانند مقدار کمي فاز مذاب(حدود 5-1 درصد) را در ساختارشان تحمل کنند و خواص ساختاري شان را حفظ کنند. البته بحث هاي بعدي نشان مي دهد که به هر حال استفاده از بسياري از اين مواد به دليل عواملي همچون قيمت يا ناپايداريشان در اتمسفرهاي خاص محدود شده است. همچنين وجود ناخالصي هاي ابتدايي و يا ناخالصي هايي که در محيط کاربرد به نسوز وارد مي شوند، باعث کاهش چشم گير نقطه ذوب آنها مي شود.

 

ويژگي هاي ديرگدازها


خواص مهم ديرگدازها که بيشتر مورد بررسي قرار مي گيرد عبارتند از : ترکيب شيميايي، دانسيته بالک (density bulk)، تخلخل ظاهري(apparent porosity)، گرانش ويژه ي نسبي (specific gravity apparent) و استحکام در دماهاي معمولي.
اين خواص اغلب از جمله خواصي است که براي کنترل توليد و فرآيند کنترل کيفيت استفاده مي شود. ترکيب شيميايي به عنوان پايداري براي طبقه بندي ديرگدازها استفاده مي شود. دانسيته، تخلخل و استحکام محصولات پخته شده از فاکتورهاي زيادي تأثير مي پذيرد. از ميان اين فاکتورهاي زياد مي توان به نوع و کيفيت مواد اوليه، اندازه و شکل ذرات، درصد رطوبت مواد در طي فرآيند پرس کردن، فشار پرس، دما و مدت پخت، اتمسفر کوره و سرعت سرد کردن اشاره کرد.
تعدادي از خواص مهم ديرگدازها در زير آورده شده است:

1) دماي ذوب (melting point)


مواد خالص در دماي معيني و در يک آن ذوب مي شوند. اکثر مواد ديرگداز داراي ذرات ديرگدازي هستند که به هم چسبيده اند. در دماي بالا، فاز شيشه اي مذاب مي شود و هنگامي که دما بالاتر رود، محلولي از اجزاي ديرگداز پديد مي آيد. اين محلول مانند يک دوغاب مي ماند. دمايي که در آن مخروط زگر به علت وزن خودش تغيير شکل دهد، دماي ذوب ديرگداز ناميده مي شود. جدول بالا نشان دهنده ي چند ترکيب خالص است که به عنوان ديرگداز از آنها استفاده مي شود.

2) اندازه (size)


اندازه و شکل ديرگداز يکي از خصوصيات طراحي است. اين مسأله يکي از مباحث مهم در طراحي بشمار مي آيد زيرا اين مسأله بر روي پايداري ساختار تأثير مي گذارد. دقت و اندازه براي جاهايي که قطعات ديرگدازها مي خواهند با هم جفت شوند، بسيار مهم مي باشد. دقت و اندازه مناسب باعث کمينه شدن ضخامت و جفت شدن بهتر ساختار مي شود.

3) دانسيته ي بالک (Bulk Density)


يک خصوصيت مفيد براي ديرگدازها دانسيته بالک است. اين خاصيت نشان دهنده ي ميزان ماده موجود در حجم معين است. افزايش دانسيته بالک يک ديرگداز باعث افزايش پايداري حجم و ظرفيت گرمايي ديرگداز مي شود. و نفوذ مذاب را در ديرگداز کاهش مي دهد.

4) تخلخل (Porosity)


تخلخل ظاهري (apparent porosity)، اندازه گيري حجم تخلخل هاي باز است. (اين تخلخل هاي باز مي توانند بوسيله ي يک مايع پر شوند)
تخلخل ظاهري بر حسب درصد نسبت به حجم نشان داده مي شود. اين خصوصيت يکي از خصوصيات مهم ديرگدازهايي است که در تماس مستقيم با مذاب و سرباره هستند. تخلخل ظاهري پايين مطلوب است. زيرا اين مسأله از نفوذ مواد ناخواسته به داخل ديرگداز جلوگيري مي کند. همچنين به هم پيوسته بودن تخلخل ها، تأثيرات مهمي بر رفتار ديرگدازها دارد. عموماً در شرايطي که تعداد تخلخل ها برابر باشد، تخلخل ها با ابعاد کوچک تر مطلوب ترند. به هر حال، اندازه گيري واقعي تخلخل واقعي که در آن حجم تخلخل هاي بسته نيز محاسبه مي شود،ايده مناسبي براي آگاهي از خصوصيات مواد مانند خواص زنيته شدن است.درحقيقت، تخلخل، دانسيته بالک و دانسيته ظاهري جامد از ويژگي هاي حياتي اشکال ديرگداز است.

5) استحکام فشاري سرد (cold Crushing Strength)


استحکام فشاري سرد نيز يکي از خواص خوبي است که به همراه ديگر خواص مورد بررسي قرار مي گيرد. اين خاصيت نشان دهنده ي قابليت تحمل بار اعمالي بر جسم است. و مي تواند به همراه ساير خواص مانند دانسيته بالک و تخلخل به عنوان نشانه اي براي ميزان پخت قطعه و يا مقاومت به سايش قطعه است

 

6) نقطه نرمي (Pyrometric cone Equivalent)


دمايي که در آن يک ديرگداز بواسطه وزن خودش تغيير شکل مي دهد دماي نرم شدگي (Softening tempreture) ناميده مي شود. اين دما بوسيله ي مخروط هاي آذر سنجي اندازه گيري مي شود. ديرگدازها به خاطر داشتن ترکيب شيميايي پيچيده، به طور تدريجي ذوب مي شوند. در واقع اين مواد در يک گستره ي دمايي ذوب مي شوند. از اين رو ديرگدازي يا نقطه ي گداز اين مواد به روش مخروط هاي استاندارد تعيين مي شود. مخروط هاي استاندارد آذرسنجي براي تعيين دما، تنها دماي نرم شدگي را به ما نشان مي دهند. اما در شرايط کاري ديرگدازها، علاوه بر دما، بار نيز ديرگداز وارد مي شود که مي تواند باعث تغيير فرم ديرگداز در دماهاي بسيار پايين تر از نقطه نرم شدگي بشود. با تغيير در شرايط محيطي مانند اتمسفر کاهنده، اعداد به دست آمده از اين روش دماسنجي تغيير بسياري مي کند.

7) ديرگدازي تحت بارگذاري (refractoriness under load)


تست ديرگدازي تحت بارگذاري (the refractoriness under load) که به آن تست RUL نيز مي گويند، به ما دماي متلاشي شدن آجرها در شرايط کاري را مي دهد.
به هرحال، در شرايط کاري واقعي که تنها يک سمت آجر حرارت مي بيند،بخش سردتر آجر که حالت سبک تري دارد، مقدار بيشتري از نيروي اعمالي بر آن را تحمل مي کند. از اين رو، تست RUL نشان دهنده شاخصي از ميزان ديرگدازي است. و مي توان از آن در طراحي استفاده کرد. در شرايط کاري که ديرگداز از همه ي جهات تحت حرارت دهي است مانند شبکه ها (checkers)، تيغه ها (Partion walls) و...، داده هاي مربوط به تست RUL، کاملاً معنادارند.

8) خزش در دماي بالا (Creep at high tempreture)


خزش يک خاصيت وابسته به زمان است. که معين کننده تغيير شکل ماده ي تحت بارگذاري در زمان معين و در دماي معين است. ملاک مورد پذيرش براي مواد ديرگداز عموماً اين است که مقدار خزش فشاري در دما و بارگذاري مورد نظر بيش از 0.3 درصد در 50 ساعت اول بارگذاري نشود. اين مقدار بدين علت تعيين شده است که سرعت خزش در انتهاي منحني خزش به مقدار ناچيزي کاهش مي يابد. در صورتي که مقدار خزش فشاري ديرگدازي بيش از 0.3 درصد نرسد، اين ديرگداز مناسب است و مي توان آن را با ايمني بالا استفاده کرد.

9) پايداري حجمي (Volume Stability)، انبساط (expansion) و شرنيکيج (shrinkage)در دماي بالا


انقباض يا انبساط ديرگدازها مي تواند در طي شرايط کاري اتفاق افتد.اين تغييرات دائمي در ابعاد ممکن است به دلايل زير رخ دهد:
الف) تغيير در فرم هاي آلوتروپيک که باعث تغيير در وزن مخصوص مي شود.
ب) وقوع يک واکنش شيميايي در ديرگدازها. که باعث بوجود آمدن يک ماده ي جديد با وزن مخصوص جديد مي شود.
ج) ايجاد فاز مايع
د) واکنش هاي زينترينگ
ه) اين مسئله ممکن است اتفاق افتد که بر روي ديرگداز واکنش خاصي رخ دهد و سيليکات آلوميناي - قليايي بوجود آيد. اين ماده انبساط زيادي دارد و باعث شکستن قطعه مي شود. تشکيل سيليکات آلوميناي قليايي مثالي از تخريب و تغيير شکل ديرگدازها است که عموماً در کوره بلند رخ مي دهد.
در حالي که اين مسأله روشن شده است که تمام اين تغييرات در طي فرآيند ساخت رخ مي دهد ولي به خاطر مسائل اقتصادي برطرف کردن آن ها ممکن نيست زيرا فرآيندهاي توليد تصحيح شده زمان بر هستند. تغيير خطي دائمي (PLC) بر روي پيش گرم کردن و سرد کردن آجرها دلالتي بر پايداري حجمي محصول است. اين مسأله به طور خاص در هنگام اندازه گيري درجه ي تبديل در توليد آجرهاي سيليسي، اهميت پيدا مي کند.

10) انبساط گرمايي بازگشت پذير


هر ماده اي در هنگام حرارت ديدن، منبسط مي شود و در هنگام سرد شدن منقبض مي شود. انبساط گرمايي بازگشت پذير بازتابي است از تغييرات فازي که در هنگام گرم وسرد کردن رخ مي دهد. تغيير خطي دائمي (PLC) و انبساط گرمايي برگشت پذير براي ساخت نسوزها در نظر گرفته مي شود. تا قطعات به هم متصل دچار مشکل نشوند. به عنوان نمونه يک قانون کلي،احتمال خرد شدن و از هم پاشيدن آن دسته از موادي که ضريب انبساط حرارتي کمتري دارند، کمتر است.

11) رسانش گرمايي (Thermal Conductivity)


رسانش گرمايي به ترکيب شيميايي و مينرالي ماده، دماي کاربرد و فاز شيشه اي موجود در ديرگداز وابسته است. اگرچه اين خاصيت يکي از خاصيت هاي کم اهميت در بررسي ديرگدازهاست ولي اين خاصيت مشخص کننده ضخامت آجر کاري است. رسانش معمولاً با افزايش دما تغيير مي کند. در مواردي که نياز به انتقال حرارت از بين ديواره باشد براي مثال در تقويت کننده ها و بخش هاي بازيافت انرژي، ديرگداز بايد رسانش گرمايي بالايي داشته باشد. رسانش گرمايي پايين براي صرفه جويي در مصرف انرژي مناسب مي باشند. در اين حالت ديرگداز مانند يک عايق عمل مي کند. براي بدست آوردن خاصيت عايق کاري بايد از هدر رفت گرما جلوگيري کند اما اين خاصيت موجب افزايش دماي سطح مي گردد و از اين دو بايد از ديرگداز با کيفيت بالايي استفاده کنيم. با توجه به اين مسأله، معمولاً عايق کاري در سقف کوره ي فولادسازي دهانه باز (Open- hearth furnaces) انجام نمي شود. به عبارت ديگر اين مسأله باعث مي گردد که عايق به دليل ايجاد چکه هايي برروي سطحش ، بشکند. بسته به خواص ديرگداز از مصرفي در بخش ارتباط با حرارت مانند ظرفيت تحمل بار در دماي بالا (Capacity high temperature load bearing)، اين مسئله ممکن است نياز باشد که کيفيت آجر مصرفي را بالا ببريم که علت آن بالا رفتن دما به خاطر خاصيت عايق کاري آنهاست.
ديرگدازهاي سبک با رسانش گرمايي پايين در کوره هايي کاربرد دارند که در آنها با استفاده از دماهاي نسبتاً پايين کار عمل آوري گرمايي صورت مي گيرد. در اين کاربردها، عملکرد ثانويه ي ديرگداز معمولاً صرفه جويي در مصرف انرژي است. مصرف اين نوع ديرگدازها در کوره هاي نوع منقطع (furnaces batch type) بيشتر است. در اين کوره ها ظرفيت گرمايي پايين ساختار ديرگداز باعث مي شود تا گرماي ذخيره شده در طي فرآيند سردو گرم کردن سيکلي کمينه شود.

 

مواد ديرگداز (Refractories Material)


مواد ديرگداز مواد داراي مقاومت حرارتي هستند که در دماهاي بالا پايدار هستند و خواص فيزيکي و شيميايي شان در اين دماها حفظ مي گردد.
مواد ديرگداز گران بها هستند و هرگونه خرابي در اين مواد باعث افزايش زمان توليد،از بين رفتن ادوات و در برخي مواقع باعث از بين رفتن محصول مي گردد. نوع ديرگداز مصرفي بر روي ميزان مصرف انرژي و کيفيت محصول تأثير مي گذارد. بنابراين انتخاب نوع ديرگداز براي کاربردهاي معين بسيار مهم مي باشد. ديرگدازها همچنين براي فرآيند ايمن در توليد مواد ضروري است. نبايد براي پرسنل خط توليد و کساني که آنها را نصب مي کنند،شرايط خطرناک ايجاد کنند. ضمناً ديرگدازها نبايد در شرايط استفاده شدن و هم پس از اينکه به صورت زباله صنعتي در مي آيند،موجب آلودگي زيست محيطي شوند.
در اين مقاله نوع و خواص ديرگدازها را مورد بررسي قرار مي دهيم.

ديرگداز چيست ؟


ديرگدازها مواد غيرآلي، غير فلزي و مقاوم در برابر حرارت هستند که اين مواد مي توانند در مقابل عوامل ساينده و يا خورنده در دماهاي بالا مقاومت کنند. اين عوامل خورنده و يا ساينده مي توانند در حالت جامد، مايع و يا گاز باشند. به خاطر وجود شرايط متنوع محيطي، انواع متنوعي از ديرگدازها با خواص متفاوت ساخته شده اند. ديرگدازها از مواد پخته شده، مواد شيميايي و انواع چسب هاي کربني(بايندرهاي کربني) تشکيل شده اند. اين مواد داراي گستره شيميايي متنوع هستند و داراي اشکال مختلفي نيز هستند. (ترکيب شيميايي و اشکال استفاده از ديرگدازها بر اساس کاربردهاي گوناگون آنها تعيين مي شود)

ساختار فازي مواد ديرگداز


ديرگدازها از مواد ناهمگون ، چند ترکيبي و داراي تخلخلي هستند. در ساختار اين مواد ، سنگ دانه هاي پايدار در برابر حرارت بوسيله ي فازهاي چسبنده و افزودني ها در کنار هم قرار گرفته اند.
مواد ديرگداز در دماهاي پايين شبه تردند و هنگامي که دما بالا مي رود از خود رفتار ويسکوز نشان مي دهند. بخاطر تغييرات نقطه به نقطه در ريزساختار ديرگدازها و انعطاف پذير نبودن آنها، استحکام در محل هاي مختلف ديرگداز متفاوت است. اين مواد به خاطر خزش در دماي بالا يا تغيير شکل پلاستيکشان شاخص هستند. تردي و مدول الاستيک بالاي اين مواد باعث شده است تا در برابر تنش هاي حرارتي و شک ها حساس بوده و در تحت اين شک ها بشکنند.
ديرگدازها براي چه کاربردهايي مصرف مي شوند؟

ديرگدازها ابتدائاً بوسيله صنعت متالوژي مورد استفاده قرار مي گرفت. در اين صنعت کوره هاي ذوب فلزات و خطوط نقل و انتقالات مذاب و سرباره بوسيله ي مواد نسوز پوشش داده مي شد.همچنين جداره هاي دودکش ها و مجاري عبور گاز نيز بوسيله مواد ديرگداز پوشش دهي مي شود. با توجه به کاربردها، ديرگدازها بايد تأثيرات مخربي همچون مواد سايش، فشار، عوامل شيميايي، شک حرارتي، ضربات فيزيکي، تجزيه هاي حرارتي، و... تحمل کند. اين عوامل مخرب معمولاً در دماي بالا اتفاق مي افتد.
از آنجايي که فرآيندهاي متالوژي نيازمند دماهاي عملياتي بالاست، مواد ديرگداز مورد استفاده در اين صنعت بايد در دماهاي بالا و پايين تر از دماي عملياتي پايدار باشند. در جدول يک دماي ذوب برخي از عناصر که در متالوژي از آنها استفاده مي شود، آورده شده است.

لازمه هاي ديرگدازي


لازمه هاي عمومي يک ماده ي ديرگداز را مي توان به صورت زير بيان کرد:
1) قابليت تحمل در دماهاي بالا
2) قابليت تحمل در برابر تغيرات ناگهاني دما
3) قابليت تحمل برخورد با فلزات مذاب، گازهاي گرم و خوردگي سايشي(erosion)و...
4) قابليت تحمل فشار در شرايط کارکرد
5) قابليت تحمل در مقابل بارگذاري و نيروهاي سايشي
6) ضريب انبساط حرارتي پايين
7) قابليت نگهداري حرارت
8) نداشتن قابليت ترشوندگي و جلوگيري از نفوذ مواد در تماس با آنها (مانند سرباره و مذاب فلزي)

ديرگدازها از چه موادي ساخته مي شوند؟


مواد خامي که عمدتاً در توليد ديرگدازهاي اساسي استفاده مي شوند عبارتند از:
منيزيم کربنات (magnesites) ، دولوميت، کاني هاي کروم دار (chrome ore)، اسپينل و کربن
آجرهاي ديرگداز اساسي مانند آجرهاي منيزيا-کروميتي و منيزيا- اسپنلي از کلينکر مصنوعي اکسيد منيزيم (synthetic magnesia clinker) يا منيزياي طبيعي پخته شده به همراه سنگ معدن کروم دار و پيش واکنش دهنده اسپنيل و يا مواد پوشش دهنده ي آلومينيايي ساخته مي شوند. اسپينل که يک ساختار مقاوم در برابر شک هاي حرارتي است. يا در آجر اوليه وجود دارد و يا در طي حرارت ديدن آجر در محيط کار توليد مي شود.

توسعه ي ديرگدازها با گذر زمان


سال 1950، تکامل و استفاده از ديرگدازهاي منيزيايي به همراه کربن. اين ديرگدازها با ديرگدازهاي دولوميتي و به صورت ترکيبي استفاده مي شوند. اين ديرگدازها در ابتدا براي کوره هاي اوليه اکسيژني (furnace basic oxygen) توسعه يافتند. تقريباً در همان سال ها خلوص منيزيا به عنوان يک فاکتور مهم مورد توجه قرار گرفت و دانه هاي منيزيايي با خلوص بالا و با درصد بورکم ( % 96 ) به صورت وسيع مورد استفاده قرار گرفت.در اين نوع ديرگدازها نسبت آهک به سيليس 1-3-2است.سال 1980 ، دير گدازهاي منيزيا گرافيتي توسعه يافتند .در ابتدا اين ديرگدازها با درصد کربن بيشتر و سپس با اضافه کردن افزودني هاي آنتي اکسيدان ميزان کربن باقي مانده در اين نوع ديرگدازها افزايش يافت. در سال هاي اخير، تمايلات به سمت استفاده از ديرگدازهاي مهندسي (engineered refractories) افزايش يافته است. اين نوع ديرگدازها داراي مکانيزم هاي سايش خاص هستند. در اين نوع ديرگدازها، افزودني هايي از جمله اکسيدآهن خالص و کربنات منيزيم فيوزد (fused magnesite) در مقادير کم اضافه مي شود تا ويژگي هاي خالص در آجرها بوجود آيد. اين افزودني ها عمدتاً کمتر از 6% کل مخلوط را تشکيل مي دهند. هنگامي که دانه هاي منيزيايي زنيته شده درشت تر شوند، ديرگدازها مقاومت خوردگي بهتري پيدا مي کند.

نقطه ذوب مواد ديرگداز در حالتي که خالص باشند در گستره 1815-3315 درجه سانتيگراد است. در جداول 2و3 نقطه ذوب چندين ترکيب ديرگداز آورده شده است. ديرگدازها در شرايط کاري تنها مي توانند مقدار کمي فاز مذاب(حدود 5-1 درصد) را در ساختارشان تحمل کنند و خواص ساختاري شان را حفظ کنند. البته بحث هاي بعدي نشان مي دهد که به هر حال استفاده از بسياري از اين مواد به دليل عواملي همچون قيمت يا ناپايداريشان در اتمسفرهاي خاص محدود شده است. همچنين وجود ناخالصي هاي ابتدايي و يا ناخالصي هايي که در محيط کاربرد به نسوز وارد مي شوند، باعث کاهش چشم گير نقطه ذوب آنها مي شود.

 

ويژگي هاي ديرگدازها


خواص مهم ديرگدازها که بيشتر مورد بررسي قرار مي گيرد عبارتند از : ترکيب شيميايي، دانسيته بالک (density bulk)، تخلخل ظاهري(apparent porosity)، گرانش ويژه ي نسبي (specific gravity apparent) و استحکام در دماهاي معمولي.
اين خواص اغلب از جمله خواصي است که براي کنترل توليد و فرآيند کنترل کيفيت استفاده مي شود. ترکيب شيميايي به عنوان پايداري براي طبقه بندي ديرگدازها استفاده مي شود. دانسيته، تخلخل و استحکام محصولات پخته شده از فاکتورهاي زيادي تأثير مي پذيرد. از ميان اين فاکتورهاي زياد مي توان به نوع و کيفيت مواد اوليه، اندازه و شکل ذرات، درصد رطوبت مواد در طي فرآيند پرس کردن، فشار پرس، دما و مدت پخت، اتمسفر کوره و سرعت سرد کردن اشاره کرد.
تعدادي از خواص مهم ديرگدازها در زير آورده شده است:

1) دماي ذوب (melting point)


مواد خالص در دماي معيني و در يک آن ذوب مي شوند. اکثر مواد ديرگداز داراي ذرات ديرگدازي هستند که به هم چسبيده اند. در دماي بالا، فاز شيشه اي مذاب مي شود و هنگامي که دما بالاتر رود، محلولي از اجزاي ديرگداز پديد مي آيد. اين محلول مانند يک دوغاب مي ماند. دمايي که در آن مخروط زگر به علت وزن خودش تغيير شکل دهد، دماي ذوب ديرگداز ناميده مي شود. جدول بالا نشان دهنده ي چند ترکيب خالص است که به عنوان ديرگداز از آنها استفاده مي شود.

2) اندازه (size)


اندازه و شکل ديرگداز يکي از خصوصيات طراحي است. اين مسأله يکي از مباحث مهم در طراحي بشمار مي آيد زيرا اين مسأله بر روي پايداري ساختار تأثير مي گذارد. دقت و اندازه براي جاهايي که قطعات ديرگدازها مي خواهند با هم جفت شوند، بسيار مهم مي باشد. دقت و اندازه مناسب باعث کمينه شدن ضخامت و جفت شدن بهتر ساختار مي شود.

3) دانسيته ي بالک (Bulk Density)


يک خصوصيت مفيد براي ديرگدازها دانسيته بالک است. اين خاصيت نشان دهنده ي ميزان ماده موجود در حجم معين است. افزايش دانسيته بالک يک ديرگداز باعث افزايش پايداري حجم و ظرفيت گرمايي ديرگداز مي شود. و نفوذ مذاب را در ديرگداز کاهش مي دهد.

4) تخلخل (Porosity)


تخلخل ظاهري (apparent porosity)، اندازه گيري حجم تخلخل هاي باز است. (اين تخلخل هاي باز مي توانند بوسيله ي يک مايع پر شوند)
تخلخل ظاهري بر حسب درصد نسبت به حجم نشان داده مي شود. اين خصوصيت يکي از خصوصيات مهم ديرگدازهايي است که در تماس مستقيم با مذاب و سرباره هستند. تخلخل ظاهري پايين مطلوب است. زيرا اين مسأله از نفوذ مواد ناخواسته به داخل ديرگداز جلوگيري مي کند. همچنين به هم پيوسته بودن تخلخل ها، تأثيرات مهمي بر رفتار ديرگدازها دارد. عموماً در شرايطي که تعداد تخلخل ها برابر باشد، تخلخل ها با ابعاد کوچک تر مطلوب ترند. به هر حال، اندازه گيري واقعي تخلخل واقعي که در آن حجم تخلخل هاي بسته نيز محاسبه مي شود،ايده مناسبي براي آگاهي از خصوصيات مواد مانند خواص زنيته شدن است.درحقيقت، تخلخل، دانسيته بالک و دانسيته ظاهري جامد از ويژگي هاي حياتي اشکال ديرگداز است.

5) استحکام فشاري سرد (cold Crushing Strength)


استحکام فشاري سرد نيز يکي از خواص خوبي است که به همراه ديگر خواص مورد بررسي قرار مي گيرد. اين خاصيت نشان دهنده ي قابليت تحمل بار اعمالي بر جسم است. و مي تواند به همراه ساير خواص مانند دانسيته بالک و تخلخل به عنوان نشانه اي براي ميزان پخت قطعه و يا مقاومت به سايش قطعه است

 

6) نقطه نرمي (Pyrometric cone Equivalent)


دمايي که در آن يک ديرگداز بواسطه وزن خودش تغيير شکل مي دهد دماي نرم شدگي (Softening tempreture) ناميده مي شود. اين دما بوسيله ي مخروط هاي آذر سنجي اندازه گيري مي شود. ديرگدازها به خاطر داشتن ترکيب شيميايي پيچيده، به طور تدريجي ذوب مي شوند. در واقع اين مواد در يک گستره ي دمايي ذوب مي شوند. از اين رو ديرگدازي يا نقطه ي گداز اين مواد به روش مخروط هاي استاندارد تعيين مي شود. مخروط هاي استاندارد آذرسنجي براي تعيين دما، تنها دماي نرم شدگي را به ما نشان مي دهند. اما در شرايط کاري ديرگدازها، علاوه بر دما، بار نيز ديرگداز وارد مي شود که مي تواند باعث تغيير فرم ديرگداز در دماهاي بسيار پايين تر از نقطه نرم شدگي بشود. با تغيير در شرايط محيطي مانند اتمسفر کاهنده، اعداد به دست آمده از اين روش دماسنجي تغيير بسياري مي کند.

7) ديرگدازي تحت بارگذاري (refractoriness under load)


تست ديرگدازي تحت بارگذاري (the refractoriness under load) که به آن تست RUL نيز مي گويند، به ما دماي متلاشي شدن آجرها در شرايط کاري را مي دهد.
به هرحال، در شرايط کاري واقعي که تنها يک سمت آجر حرارت مي بيند،بخش سردتر آجر که حالت سبک تري دارد، مقدار بيشتري از نيروي اعمالي بر آن را تحمل مي کند. از اين رو، تست RUL نشان دهنده شاخصي از ميزان ديرگدازي است. و مي توان از آن در طراحي استفاده کرد. در شرايط کاري که ديرگداز از همه ي جهات تحت حرارت دهي است مانند شبکه ها (checkers)، تيغه ها (Partion walls) و...، داده هاي مربوط به تست RUL، کاملاً معنادارند.

8) خزش در دماي بالا (Creep at high tempreture)


خزش يک خاصيت وابسته به زمان است. که معين کننده تغيير شکل ماده ي تحت بارگذاري در زمان معين و در دماي معين است. ملاک مورد پذيرش براي مواد ديرگداز عموماً اين است که مقدار خزش فشاري در دما و بارگذاري مورد نظر بيش از 0.3 درصد در 50 ساعت اول بارگذاري نشود. اين مقدار بدين علت تعيين شده است که سرعت خزش در انتهاي منحني خزش به مقدار ناچيزي کاهش مي يابد. در صورتي که مقدار خزش فشاري ديرگدازي بيش از 0.3 درصد نرسد، اين ديرگداز مناسب است و مي توان آن را با ايمني بالا استفاده کرد.

9) پايداري حجمي (Volume Stability)، انبساط (expansion) و شرنيکيج (shrinkage)در دماي بالا


انقباض يا انبساط ديرگدازها مي تواند در طي شرايط کاري اتفاق افتد.اين تغييرات دائمي در ابعاد ممکن است به دلايل زير رخ دهد:
الف) تغيير در فرم هاي آلوتروپيک که باعث تغيير در وزن مخصوص مي شود.
ب) وقوع يک واکنش شيميايي در ديرگدازها. که باعث بوجود آمدن يک ماده ي جديد با وزن مخصوص جديد مي شود.
ج) ايجاد فاز مايع
د) واکنش هاي زينترينگ
ه) اين مسئله ممکن است اتفاق افتد که بر روي ديرگداز واکنش خاصي رخ دهد و سيليکات آلوميناي - قليايي بوجود آيد. اين ماده انبساط زيادي دارد و باعث شکستن قطعه مي شود. تشکيل سيليکات آلوميناي قليايي مثالي از تخريب و تغيير شکل ديرگدازها است که عموماً در کوره بلند رخ مي دهد.
در حالي که اين مسأله روشن شده است که تمام اين تغييرات در طي فرآيند ساخت رخ مي دهد ولي به خاطر مسائل اقتصادي برطرف کردن آن ها ممکن نيست زيرا فرآيندهاي توليد تصحيح شده زمان بر هستند. تغيير خطي دائمي (PLC) بر روي پيش گرم کردن و سرد کردن آجرها دلالتي بر پايداري حجمي محصول است. اين مسأله به طور خاص در هنگام اندازه گيري درجه ي تبديل در توليد آجرهاي سيليسي، اهميت پيدا مي کند.

10) انبساط گرمايي بازگشت پذير


هر ماده اي در هنگام حرارت ديدن، منبسط مي شود و در هنگام سرد شدن منقبض مي شود. انبساط گرمايي بازگشت پذير بازتابي است از تغييرات فازي که در هنگام گرم وسرد کردن رخ مي دهد. تغيير خطي دائمي (PLC) و انبساط گرمايي برگشت پذير براي ساخت نسوزها در نظر گرفته مي شود. تا قطعات به هم متصل دچار مشکل نشوند. به عنوان نمونه يک قانون کلي،احتمال خرد شدن و از هم پاشيدن آن دسته از موادي که ضريب انبساط حرارتي کمتري دارند، کمتر است.

11) رسانش گرمايي (Thermal Conductivity)


رسانش گرمايي به ترکيب شيميايي و مينرالي ماده، دماي کاربرد و فاز شيشه اي موجود در ديرگداز وابسته است. اگرچه اين خاصيت يکي از خاصيت هاي کم اهميت در بررسي ديرگدازهاست ولي اين خاصيت مشخص کننده ضخامت آجر کاري است. رسانش معمولاً با افزايش دما تغيير مي کند. در مواردي که نياز به انتقال حرارت از بين ديواره باشد براي مثال در تقويت کننده ها و بخش هاي بازيافت انرژي، ديرگداز بايد رسانش گرمايي بالايي داشته باشد. رسانش گرمايي پايين براي صرفه جويي در مصرف انرژي مناسب مي باشند. در اين حالت ديرگداز مانند يک عايق عمل مي کند. براي بدست آوردن خاصيت عايق کاري بايد از هدر رفت گرما جلوگيري کند اما اين خاصيت موجب افزايش دماي سطح مي گردد و از اين دو بايد از ديرگداز با کيفيت بالايي استفاده کنيم. با توجه به اين مسأله، معمولاً عايق کاري در سقف کوره ي فولادسازي دهانه باز (Open- hearth furnaces) انجام نمي شود. به عبارت ديگر اين مسأله باعث مي گردد که عايق به دليل ايجاد چکه هايي برروي سطحش ، بشکند. بسته به خواص ديرگداز از مصرفي در بخش ارتباط با حرارت مانند ظرفيت تحمل بار در دماي بالا (Capacity high temperature load bearing)، اين مسئله ممکن است نياز باشد که کيفيت آجر مصرفي را بالا ببريم که علت آن بالا رفتن دما به خاطر خاصيت عايق کاري آنهاست.
ديرگدازهاي سبک با رسانش گرمايي پايين در کوره هايي کاربرد دارند که در آنها با استفاده از دماهاي نسبتاً پايين کار عمل آوري گرمايي صورت مي گيرد. در اين کاربردها، عملکرد ثانويه ي ديرگداز معمولاً صرفه جويي در مصرف انرژي است. مصرف اين نوع ديرگدازها در کوره هاي نوع منقطع (furnaces batch type) بيشتر است. در اين کوره ها ظرفيت گرمايي پايين ساختار ديرگداز باعث مي شود تا گرماي ذخيره شده در طي فرآيند سردو گرم کردن سيکلي کمينه شود.