علم سرامیک

مصارف عمده سيليس

به طور كلي موارد مصرف سيليس SiO2 عبارت است از:
شيشه سازي، چيني سازي، توليد فروسيليس، سراميك سازي، توليد آجر ماسه آهكي، ريخته گري، توليد سيليكات سديم، توليد ديگر مواد سيليسي، به عنوان نيمه هادی در صنعت الکترونيک و توليد پشم شيشه.
مقادير قابل توجهي ازماسه سنگ خرد شده به عنوان مصالح ساختماني بكار مي رود.
سيليس مصرفي در هر يك از اين صنايع بايد كيفيت خاصي داشته باشد. تركيب شيميايي، ساختمان كاني شناسي و خواص فيزيكي سيليس، تعيين كننده كيفيت و موارد مصرف آن در هر يك از صنايع مذكور مي باشند. تركيب شيميايي سيليس در واقع عبارت است از درصد SiO2 موجود در سنگ و نيز درصد هريك از اكسيدهاي ديگر كه معمولاً به همراه SiO2 در كانسارهاي مختلف وجود دارند و در صورتي كه درصد هر يك از آنها از حد معيني تجاوز نمايد، كاربرد آن را در صنايع مختلف محدود و يا غير ممكن مي سازد.
علاوه بر درصدSiO2، ساختمان كاني شناسي سنگ نيز در تعيين كيفيت و موارد مصرف آن نقش مهمي دارد زيرا ممكن است SiO2 به صورت انواع سيليكات ها وجود داشته باشد، در نتيجه اين مسئله در تعيين روش كانه آرائي و چگونگي حذف ناخالصي ها تأثير خواهد داشت.
خواص فيزيكي سيليس نيز در همين روش مناسب براي خردايش، دانه بندي پودر سيليس توليد شده و تعيين موارد مصرف پودر توليد شده تأثير خواهند داشت.
لعاب:
سيليكا ماده تشكيل دهنده شيشه است، براي ساخت انواع شيشه مخصوص سيليس با موادي از قبيل فلدسپار، نفلين سينيت، سودا و... تركيب مي‌شود.
سراميك:
كوارتز در ساخت انواع مختلف سراميك و سرويس بهداشتي بكار مي‌رود.
ريخته گري و نسوز:
مقاومت كوارتز وسيليس تا دمايC 1470 سبب شده از آن براي تهيه قالب هاي ريخته‌گري فلزاتي مانند فولاد، آهن سياه، آلومينيم وآلياژهاي مس و همچنين به عنوان نسوز در ساخت كوره‌هاي آهن و فولاد، سراميك، شيشه و سيمان بكار مي‌رود. كاربردهاي متفرقه ديگري مانند ساينده، پودر جلا، فيلتراسيون، شن و ماسه ساختماني است. انواع گرد شده و با كيفيت براي باز كردن شكافها و افزايش نفوذ پذيري در توليد نفت وگاز بكار مي‌رود. همچنين با پودر كردن آن مي‌توان از آن به عنوان پركننده در رنگ، پلاستيك، لاستيك، بتونه و چسب استفاده كرد.
سيليكات سديم :
سيليكات سديم به صورت گلوله هاي شفاف، بدون آب و پودر شيشه يا پودر آبدار خريد و فروش مي‌شود. اين ماده در كنترل سايندگي لوله هاي آب و فرمول بندي لعاب و مينا بكار مي رود. انواع محلول مايع آن در صابون‌سازي، پاك كننده‌هاي صنعتي و عمومي، چسب، سيمان‌سازي، ‌رنگ و پوشش، قالب ريخته‌گري، شناور‌سازي كانه، پايدارسازي پراكسيد و كنترل خوردگي در لوله هاي آب و پيش ماده سيليس مخلوط زئوليت كاربرد دارد.
سيليس ته‌نشين شده:‍
از واكنش سيليكات سديم با اسيد سولفوريك يا اسيد كلريدريك طي شرايط مشخصي سيليس ته نشيني توليد مي شود كه بدليل خواصي از قبيل درخشندگي بسيار بالا و تخلخل كم از آن به عنوان پر كننده ريز دانه و ضد لغزش در لاستيك (لاستيك خودرو و كفپوش) PVC، پلي الفين، فيلم LDPE و جداكننده هاي ريز منفذي باتري هاي سربي، پخش كننده، حمل كننده و بسياري موارد ديگر استفاده مي‌شود.

سيليس كلوئيدي:
سوسپانسيونی از سيليس ريز دانه در محيط آبي كه به منظور اصطكاك دركاغذ و تخته، جوش دهنده نسوزهاي فيبري، كاتاليزور و پيش ماده شيميايي مصرف مي شود.

سيليس، نوع متالورژي:
از واكنش كوارتز وكك در كوره قوس الكتريك و دماي بالاي C’2000 ساخته شده و 99%-98 Si دارد. ازآن در تهيه آلياژهاي آلومينيم، فولاد، سوپرآلياژ، سيليكون و مواد شيميايي استفاده مي كنند.
انواع ديگر ازسيليس و تركيبات آن مانند سيليس پخته، خرد سيليكون، نيترات سيليسيوم و... وجود دارند كه هر يك كاربرد هاي مخصوص خود را داراست.
كوارتز بلوري:
انواع شفاف و خوش‌نما براي تهيه عدسي و مخروط، جواهرسازي و نمونه كاني بكار مي‌رود، از خاصيت پيزوالكتريك آن در الكترونيك استفاده مي كنند.
تريپلي:
سيليس ريز بلور، متخلخل با وزن مخصوص 65/2، سختي7، سفيد تا خاكستري و... كه به عنوان پركننده يا رنگدانه در رنگ، لاستيك، پلاستيك، ساينده و بتونه بكار مي رود، بعلاوه در پودر‌هاي ساينده وجلا و ساينده دندان بكار مي رود.

نواكوليت:
سنگ متخلخل سفيد تا خاكستري، قهوه اي روشن تا سياه كه از دانه هاي كوارتز بي‌شكل متراكم ساخته شده است كه خاصيت سايندگي عالي دارد: تميز كردن فلزات، ماده آسياب كننده، نسوز و مصالح سبك ساختماني.
فلينت:
سيليس كلسدوني مخفي بلور متراكم (سراميك، چيني استخواني، ماده آسياب كننده و...).

تقسيم بندي انواع سيليس براساس درصد SiO2 و مصرف :
سيليس درجه 1 :
اين نوع سيليس داراي حداقل 96%=SiO2 است و در شيشه سازي، لعاب، صنايع شيميايي، فروسيليس، پشم شيشه، سيليكات سديم، فروکروم و ماسه تست سيمان به کار مي رود.
سيليس درجه 2 :
اين نوع سيليس داراي 95-85%= SiO2 است و در ماسه ريخته گري، ماسه سندبلاست، فيلتراسيون و ديرگدازها به کار مي رود.
سيليس درجه 3 :
اين نوع سيليس داراي 85-70%= SiO2 است و در آجر ماسه آهکي و آجرسبک، کارخانجات توليد سيمان و بتن سبک به کار مي رود.

جدول 3- تقسيم بندي انواع سيليس بر اساس درصد SiO2

استانداردها:
باكاربري شيشه سازي:
حداقل 99-5/98% SiO2 و Fe2O3 كمتر از 04/0% در شيشه تخت، 03/0% ظروف شيشه اي، 88/0%ظروف بلوري، 3/0% فايبرگلاس، 6/1%-2/0 Al2O3 و مقادير نا چيز (Ni،Cu،Co) و مواد نسوز (كروميت، زيركن وروتيل)
شيشه نوري درجه اول:
حداقل99%-5/98 SiO2، كمتر از 1/0%Al2O3 و02/0% Fe2O3.
پيش ماده سيليكات سديم:
بيشتر از 4/99% SiO2و كمتر از03/0% Fe2O3.
سراميك:
زير 20% Cu،5/97%> SiO2، 55%< Al2O3 و2/0% Fe2O3.
ماسه با كاربري فيلتر:
نسبتا خالص و بدون خاك، رس و مواد آلي يا ميكايي، شكل بلور هاي گرد شده يا نرمال بدون كشيدگي يا تخت شدگي، اندازه دانه هاي يكنواخت، اندازه كوچك و ضريب يكنواختي.
ماسه خوب گرد شده و مقادير ناچيز ناخالصي از رس، فلدسپار و كلسيت اندازه دانه ها : mm7/1*35/3 mm18/1×36/2, mm85/0×70/1, mm212/0×425/0,mm 106/0×212/0

ماسه ريخته گري:
98% SiO2 زير 200مش وCaO وMgO محدود (چرا كه مقدار اسيد مصرفي كه عامل اندازه‌گيري مقدار جوش دهنده مورد نياز است را كاهش مي‌دهد).

ماسه گداخت (آهن و فولاد):
90%> SiO2

ماسه نسوز:
99%-95 : SiO2

پودر سيليس:
1/0%< Fe2O3, 38/0%< Al2O3 , 1/0%< Na2O ,1/0%< K2O اندازه متوسط ذرات 60 ميكرومتر, درجه درخشندگي 89%

پيش ماده سيليكون:
99%-5/98> SiO2 ,5/1%-1/0< Fe2O3 ,15/0%< Al2O3 , بدون فسفر و آرسنيك, 2/0%< CaO,MgO و نقصان در اثر حرارت, گلوله هاي با قطر< cm54/2 و حداقل درجه نرم شدن C ‘1700

فروسيليكون:
98%> SiO2 ,2/0%< Fe2O3 ,4/0% Al2O3 ,2/0% MgOوCaOو 1/0% P, قطر گلوله ها 16/1-32/0

تريپلي:
5/99-98% SiO2 ,1%-025/0 Fe2O3 و اندازه ذرات 99% زير 74 ميكرومتر تا 99% زير 10 ميكرومتر

نواكوليت:
60%> SiO2, 20% Al2O3, 2% Fe2O3 ,3% C
فلينيت:
4/97% SiO2 , 35/0% Al2O3 , Fe2O3 نادر, 46/0%CaO , 18/0%MgO,3/1% نقصان در اثر حرارت, اندازه متوسط دانه ها 10 ميكرومتر.
باز يافت:
بازيافت شيشه در حال افزايش است. نرخ متوسط باز يافت شيشه 33% در آمريكا و 90% در برخي كشورهاي اروپايي مانند سوييس است. بعد از خمير شيشه, دومين كاربري ظروف شيشه اي بازيافتي فايبر گلاس عايق (40% از ماده اوليه) است. ماسه سيليس مورد استفاده در سايش معمولاً در بازيافت فولاد مصرف مي‌شود. بازيافت ماسه ريخته گري بدليل مشكلات دفع و آماده سازي آن رو به افزايش است.
جايگزين ها:
ساينده:
بوكسيت, آلومينا, كروندوم, الماس, دياتوميت, فلدسپار, گارنت, منيتيت, نفلين سينيت, اليوين, پرليت, پوميس, سربار, ذغال و فلزات استاروليت, تريپلي, كربيد سيليسيوم و ايلمنيت.
ماده ضد بلوكه شدن:
كائولن تكليس شده , دياتوميت, تالك.

ساختمان سازي:
گرانيت خرد شده, آهك, مرمر و...

سنگ نما:
گرانيت, مرمر, آهك, اسليت, آجر.

پركننده ها:
تري هيدرات آلومينيم, باريت, كربنات كلسيم, دياتوميت, فلدسپار, كائولن, ميكا, نفلين سينيت, پرليت, تالك, ولاستونيت.

فيلتر:
كربن فعال شده/آنتراسيت, آزبست, سلولز, دياتوميت, گارنت, منيتيت, پوميس, پرليت, ايلمنيت.

ريخته گري:
بوكسيت و آلومينا, كروميت, رس, اليوين, پرليت, ورميكوليت, زيركن.

مواد اصطكاك زا:
آزبست, باريت, بوكسيت و آلومينا, رس, (آتاپولگليت, كائولن, سيبوليت), گارنت, گرافيت, ژيپس, ميكا, پوميس, پيروفيليت, اسليت, ورميكوليت, ولاستونيت, زيركن.

نسوز:
آندالوزيت, بوكسيت, كروميت, كيانيت, دولوميت, گرافيت, منيزيت, اليوين, پيروفيليت, رس نسوز, سيليمانيت, زيركن.

مصرف ظاهری سيليس در جهان در اين دوره ( 1990-2000) از 588 هزارتن در سال 1990 به 609 هزارتن در سال 609 و 689 هزارتن در سال 2000 افزايش يافته است (جدول 4 ).

جدول 4- ميزان مصرف ظاهري سيليس در جهان در سالهاي 1990- 2000(هزارتن)

شکل 2- ميزان مصرف ظاهري سيليس در جهان در سالهاي 1990- 2000

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:14 توسط مهندس ایمان رستگار |

مشخصات شيميايي سيليس

برخي از شيميدانان، رابطه بين اتم هاي سيليس و اكسيژن در سيليكات هاي مختلف را مشابه رابطه اتم هاي كربن و اكسيژن در تركيبات آلي دانسته اند. همانطور كه كربن به دو صورت منواكسيد كربن (CO) و دي اكسيد كربن (CO2) با اكسيژن تركيب مي شود، سيليسيم نيز به طور مشابه با اكسيژن تركيب شده و توليد تركيبات SiO و SiO2 را مي نمايد. تركيب اول نظير منواكسيد كربن به صورت گاز بوده و ناپايدار است وليکن تركيب دوم جامد و پايدار مي باشد.
در طبيعت هرگاه در درجه حرارت 25 درجه سانتي گراد، ميزان سيليس محلول در آب از حدود 120 تا 140 ppm بالاتر برود، از نظر شيميايي كمپلكس Si(OH)4 بوجود خواهد آمد. در چنين حالتي محلول به صورت اشباع در آمده و سبب رسوب سيليس به صورت ژل و تشكيل بلورهاي اوليه كوارتز كه فراوان ترين كاني سيليس است، مي گردد. بلورهاي مصنوعي كوارتز كه در صنعت مورد مصرف قرار مي گيرد، نيز طي چنين فرآيندي توليد مي شوند. بنابراين مي توان گفت كه اگر در طبيعت مقدار سيليس محلول در آب كمتر از ppm 210 باشد، سيليس موجود در آب به صورت محلول باقي مانده و هيچ گونه كريستالي تشكيل نمي شود. فقط در زماني كه ميزان سيليس محلول در آب از حد ppm 410 بگذرد، زايش بلورهاي كوارتز شروع مي شود.
كوارتز، تريديميت و كريستوباليت سه پلي مورف اصلي سيليس هستند كه در طبيعت به خوبي شناخته شده اند، هركدام از اين كاني ها در شرايط خاصب بوجود آمده و داراي مشخصات فيزيكي و كاني شناسي معيني مي باشند. اين پلي مورف ها در شرايط حرارتي ذيل به يكديگر تبديل مي شوند:

فرآيندهاي تبديل سه پلي مورف فوق كه هركدام در شرايط خاص ترموديناميكي و شيميايي انجام مي شوند، همگي دو طرفه و برگشت پذير مي باشند. نحوه و شرايط تبديل پلي مورف هاي سيليس به يكديگر، در تمام صنايعي كه اين ماده معدني به نحوي در آنها كاربرد دارد، از اهميت زيادي برخوردار است. در اثر تبديل اين پلي مورف ها به يكديگر، خواص كاني شناسي و فيزيكي آنها نظير ضريب شكست، سيستم تبلور، چگالي و سختي نيز متغير مي نمايد.
دانه هاي بلوري سيليس از لحاظ مولکولي متبلور بوده با شبکه هاي بدون اتصال الکتروني است. انواع مختلف سيليس- کوارتز، تريديميت و کريستوباليت- سيليس گداخته و در کوهي ( به فرمول شيميايي Si2O7 ) در ساختمان شبکه هاي سه بعدي يا تکتوسيليکاته متبلور شده اند. در اين ساختمان هر چهار وجهي SiO4، تمام گوشه هاي خود را با ساير چهاروجهي ها به اشتراک گذاشته است و نسبت Si:O، 1:2 است. در اين ساختمان، اتم سيليسيم چهار ظرفيتي توسط 2 اتم اکسيژن دو ظرفيتي متعادل شده است. در اين نوع سيليکات ها بخشي از اتم هاي سيليسيم توسط آلومينيوم جايگزين شده است و به صورت (Si, Al)O2 در مي آيد.
اگر چه پيوندهاي Si-O در ساختار اکتاهدرال کورديناسيون 6 بلندتر از طول اين پيوندها در ساختار تتراهدرال کورديناسيون 4 هستند، اما بسته بندي فشرده تر اکسيژن ها باعث افزايش زياد چگالي اين پلي مورف نسبت به ساير پلي مورف هاي سيليس مي شود.
سيليس رامي توان در ابتدا به صورت محلول در آب در نظر گرفت. پس از اشباع شدن محلول ها از سيليس و رسوب آن در محيط، تبلور سيليس آغاز مي شود که باعث تشکيل اشکال نهان بلور و ريزبلور مي شود.
پس از اين مرحله درصورت ايجاد شرايط مساعد، زايش و رشد بلورهاي کوارتز انجام مي شود. همچنين سيليس موجود در محيط هاي آذرين و ماگمايي نيز ايجاد بلورهاي کوارتز مي کنند که اين بلورها هم در فازهاي اوليه و هم در مراحل پاياني ماگماتيسم ايجاد شده و يا ممکن است از محلول هاي گرمابي ناشي شوند.
کوارتز، کريستوباليت و تريديميت اشکالي از سيليس هستند که مي توانند در سنگ هاي آذرين رخ دهند. اين 3 شکل سيليس نمايش دهنده پديده انانتيوتروپيسم (پلي مورفيسم برگشت پذير) است.
هر يک داراي حوزه پايداري خود است، کوارتز در فشار اتمسفريک تا دماي 867 درجه پايدار است، تريديميت بين 867 درجه و 1470 درجه و کريستو باليت از 1470 درجه تا نقطه ذوب يعني 1713 درجه پايدار مي باشند. سيليس مايع نيز از 1713 درجه تا نقطه جوش سيليس پايدار است. اين 3 پلي مورف سيليس همگي از گروه هاي چهار وجهي، متشکل از 4 اتم اکسيژن به دور يک اتم سيليس مرکزي تشکيل شده اند.
چهار وجهي هاي سيليسيوم- اکسيژن به يکديگر متصل شده اند تا شبکه اي سه بعدي را به وجود آوردند اما الگوي اتصال براي هر يک از اين سه شکل سيليس متفاوت بوده و اختلاف ساختار بلوري و خواص آنها نيز از همين جا ناشي مي شود.
کريستوباليت و تريديميت ساختارهاي نسبتاً بازي دارند، در حالي که اتم هاي کوارتز از بسته بندي فشرده تري برخوردارند. هر يک از 3 پلي مورف سيليس داراي انواع دماي بالا و دماي پائين است. در کوارتز، تغيير از نوع دماي پائين به دماي بالا در فشار يک اتمسفر، در دماي 573 درجه رخ مي دهد.
تريديميت دماي بالا نيز بين 120 و 160 درجه به تريديميت دماي پايين تبديل مي شود و کريستوباليت دماي بالا هم بين 200 تا 275 درجه سانتيگراد به کريستوباليت دماي پائين مبدل مي شود. تبديل شکل هاي دماي بالا - دماي پائين با تبديل هر يک از انواع به نوع ديگر کاملاً تفاوت دارد.
چهار وجهي هاي SiO4 در هر يک از اين 3 کاني با الگوهاي متفاوت به يکديگر متصل شده اند و اين اتصال بايد به طور کامل شکسته و باز آرايي شود تا يک نوع بتواند به نوع ديگر تبديل گردد.
از طرف ديگر در تغيير انواع دماي بالا به دماي پائين نيازي به تغيير در چگونگي اتصال چهاروجهي ها نيست. اين تغيير باعث ايجاد يک جا به جايي و چرخش در آنها مي گردد که بدون شکستن اتصال ها باعث تغيير تقارن ساختاري مي گردد. انواع دماي بالا نسبت به انواع دماي پائين هميشه از تقارن بيشتري برخوردارند. تبديل گونه هاي دماي بالا به دماي پائين هر يک از اين کاني ها در دماي تبديل به سرعت انجام گرفته و برگشت پذير مي باشد.
تغيير از يک پلي مورف به پلي مورف ديگر به شدت کند و بطئي است، وجود تريديميت و کريستوباليت به صورت کاني نشان مي دهد که اين دو پلي مورف مي توانند به طور نامحدود در دماي عادي بدون تغيير باقي بمانند.
پس از تشکيل تريديميت و کريستوباليت، اتصال به وجود آمده سخت تر از آن است که بتواند به آساني شکسته شود و به همين دليل تبديل انواع دماي بالا و پايين کريستوباليت و تريديميت را مي توان در دماهايي مورد مطالعه قرار داد که اين دو کاني در واقع در اين دماها نيمه پايدارند. حضور عناصر خارجي در ساختمان تريديميت و کريستوباليت مي تواند اثري پايدار کننده داشته باشد.
تعداد اندک تجزيه هاي کامل موجود از اين کاني ها حضور مقادير مشابهي Al, Na را نشان مي دهد که بيانگر جايگزيني يعني NaAl به جاي Si در ساختمان باز است. از طرف ديگر کوارتز معمولاً به صورت SiO2 خيلي خالص يافت مي شود.
•اگر چه کوارتز در فاز پايدار در دماهاي کمتر از 867 درجه است، اما کريستوباليت يا تريديميت هم مي توانند در زير اين دما متبلور شوند، به خصوص هنگامي که تبلور به سرعت رخ مي دهد.
•کوارتز دماي پائين و کوارتز دماي بالا تنها در محدوده حوزه پايداري خود تشکيل شده و هيچ گاه در دماي بالاتر تشکيل نمي شوند.
در نتيجه حضور کوارتز در يک سنگ آذرين نشان دهنده اين است که تبلور آن از ماگما در دماي زير 867 درجه صورت گرفته است و حضور کريستوباليت يا تريديميت به هيچ وجه نمي توانند نشان دهنده دماي تبلور باشد.
کوارتز در دماهاي معمولي هميشه به صورت کوارتز دماي پائين حضور دارد. از روي شکل بلوري، ماهيت ماکل و ساير خواص کم اهميت تر مي توان شکل اصلي را در غالب موارد تعيين کرد.
کوارتز تقريباً در تمام سنگ هاي آذرين کوارتز دار ابتدا به صورت کوارتز دماي بالا متبلور مي شود. در رگه هاي کوارتز و بعضي از پگماتيت ها کوارتز از همان ابتدا به صورت کوارتز دماي پايين متبلور مي شود. تبلور ماگمايي در سنگ هاي کوارتز دار دماهاي بالاتر از 573 درجه صورت گرفته و تبلور بخشي از مواد باقي مانده نيز حداقل در دماهاي پائين تر صورت مي گيرد.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:12 توسط مهندس ایمان رستگار |

تأثيرات زيست محيطي سيليس

منابع آلودگي :
معادني که در محيط هاي خشک در نزديکي شهر و روستا قرار دارند، توليد گرد و غبار زيادي مي کنند که ايجاد آلودگي مي کند و هر چه سيليس سست باشد، گرد و غبار ايجاد شده بيشتر مي شود. در اين صورت بايد طراحي معدن به شکلي باشد که حداقل جابجايي خاک را موجب شود.
آژانس بين‌المللي سلامت جهاني سيليس متبلور را به عنوان مادة سرطان‌زا معرفي كرده است. براي مثال مواد شيميايي و معدني كه 1/0% يا بيشتر سيليس متبلور داشته باشند، براساس استاندارد موسسة سلامت و بهداشت جمعيت براي مقابله با خطرات ناشي از ارتباط با محيط آلوده (Occupational Safety & Health Administration s`Hazard Communication Standard) در آمريكا تحت نظارت قانون قرار گرفته‌اند، به طوري كه به صورت قانون كار، آموزش كارگران و برچسب زدن بر چنين محصولاتي مطابق روش‌هاي اعلام شده براي مواد سرطان‌زا (Material Safety Data Sheet, MSDS) مي‌بايست انجام گيرد.
گرچه قرار گرفتن در معرض غبار كوارتز و محصولات سيليسي، جراحاتي در ريه ها به وجود مي آورد، با اين حال منجر به مرگ نمي شود. عادي ترين علت مرگ در كساني كه با غبار سيليسي در تماسند، بيماري سل است. به طور كلي، اگر مقدار زيادي غبار وارد ريه ها شود، سبب مرگ مي گردد. با اين حال، با پيشگيري ها و نيز تهويه مناسب و استفاده از فيلترها، تا حد زيادي مي توان از بروز امراض يا مرگ در اثر غبار كاني ها جلوگيري كرد.
با توجه به شرايط اقليمي، محيط زيست و منابع طبيعي، امتيازات و محدوديت هاي ويژه اي براي بهره برداري ازمعادن وجود دارد. درمعادني كه در محيط هاي خشك قرار دارند، فعاليت معدني درنزديك شهر و روستا توأم با توليد گرد و غبار است كه ممكن است محدوديت هاي قانوني بوجود آورد.
حفظ پوشش گياهي در مناطق گياه دار در سرلوحه ماموريت سازمان منابع طبيعي قرار دارد. ضريب تخريب و اصلاح در هر منطقه با توجه به بقاء يا نابودي گونه هاي مختلف گياهي متفاوت است و طراح بايد هنگام طراحي از برنامه هاي منابع طبيعي اطلاع داشته باشد.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:12 توسط مهندس ایمان رستگار |

مشخصات سيليس

اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند.
نام سيليس Silicon از واژه لاتين (Silicis) به معنی (flint ) سنگ سخت، سنگ آتش زنه يا سنگ چخماق گرفته شده است. سيليس به عنوان دومين عنصر فراوان در پوسته زمين با فراواني 25% مي باشد.
سيليس غيرفلزي است سخت به رنگ بيرنگ تا سفيد رنگ و يا خاكستري تيره با نماد Si ، عدد اتمي 14، وزن اتمي 085/28، وزن مخصوص 33/2 گرم بر سانتي متر مکعب، سختي7 در مقياس موس، رنگه خاکه سفيد، فاقد کليواژ ، نقطه جوش 2355 درجه سانتيگراد درجه سانتي گراد و نقطه ذوب 1410 درجه سانتي گراد.
سيليس در گروه 14(IVA) جدول تناوبي به عنوان غيرفلز) Metalloids (Nonmetal بوده و در دوره 3 قرار دارد.
سيليس جزء اصلی ماسه سنگ و ماسه سيليسي، كوارتز و كوارتزيت، بلور كريستال، تريپلي و نواكوليت، سيليس مصنوعي و سيليكون شيميايي، کانی های رسی، گرانيت، سنگ چماق و دياتوميت می باشد.
ماده معدني سيليس جهت تأمين نيازهاي صنعتي كشور مي بايست از علوم نظري، علوم مهندسي و تكنولوژيهاي مختلف بخصوص تكنولوژي فرآوري بهره گيرد.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:10 توسط مهندس ایمان رستگار |

مشخصات فيزيكي و مكانيكي

اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص (كاني هاي كوارتز، اپال و...) و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند. نام سيليس Silicon از واژه لاتين (Silicis) به معنی (flint ) سنگ سخت، سنگ آتش زنه يا سنگ چخماق گرفته شده است. سيليس به عنوان دومين عنصر فراوان در پوسته زمين با فراواني 25% مي باشد.
سيليس غيرفلزي است سخت به رنگ بيرنگ تا سفيد رنگ و يا خاكستري تيره با نماد Si ، عدد اتمي 14، وزن اتمي 085/28، وزن مخصوص 33/2 گرم بر سانتي متر مکعب، سختي7 در مقياس موس، رنگه خاکه سفيد، فاقد کليواژ ، نقطه جوش 2355 درجه سانتيگراد درجه سانتي گراد و نقطه ذوب 1410 درجه سانتي گراد.
سيليس در گروه 14(IVA) جدول تناوبي به عنوان غيرفلز) Metalloids (Nonmetal بوده و در دوره 3 قرار دارد.
سيليس جزء اصلی ماسه سنگ و ماسه سيليسي، كوارتز و كوارتزيت، بلور كريستال، تريپلي و نواكوليت، سيليس مصنوعي و سيليكون شيميايي، کانی های رسی، گرانيت، سنگ چماق و دياتوميت می باشد.
نام سيليس براي کليه کاني هايي به کار برده مي شود که داراي SiO2 مي باشند حتي اگر از نقطه نظر بلوري، شرايط فيزيکي و شرايط زمين شناسي با هم متفاوت باشند. اين كانيها در شرايط متفاوت زمين شناسي بوجود آمده و تشكيل مي‌شوند. سيليس خالص، بيرنگ تا سفيد رنگ است. بلور واحد يا مولكول سيليس داراي فرمول (SiO2) بوده و لذا دانه هاي بلور آن از لحاظ مولكولي متبلور با شبكه هاي بدون اتصال الكتروني است. ولي سيليس گداخته و كوارتز (دره كوهي) به فرمول شيميايي Si2O7 شبكه پيوسته اي دارد كه در آن هر اتم سيليسيوم با چهار اتم اكسيژن و هر اتم اكسيژن سيليسوم احاطه شده است.

جدول 1- برخي خواص فيزيكي، شيميايي، ژئوشيميايي و... عنصر سيليس :
•Atomic Number: 14
•Group: 14
•Period: 3
•Series: Metalloids (Nonmetal)
Silicon's Name in Other Languages
•Latin: Silicium
•Czech: K emík
•Croatian: Silicij
•French: Silicium
•German: Silizium - r
•Italian: Silicio
•Norwegian: Silisium
•Portuguese: Silício
•Russian:
•Spanish: Silicio
•Swedish: Kisel
Atomic Structure of Silicon
•Atomic Radius: 1.46Å
•Atomic Volume: 12.1cm3/mol
•Covalent Radius: 1.11Å
•Cross Section: 160barns ±20
•Crystal Structure: Cubic face centered

•Electron Configuration:
1s2 2s2p6 3s2p2
•Electrons per Energy Level: 2,8,4
Shell Model

•Ionic Radius: 0.4Å
•Filling Orbital: 3p 2
•Number of Electrons (with no charge): 14
•Number of Neutrons (most common/stable nuclide): 14
•Number of Protons: 14
•Oxidation States: 4
•valence Electrons: 3s 2p 2
Electron Dot Model

Chemical Properties of Silicon
•Electrochemical Equivalent: 0.26197g/amp-hr
•Electron Work Function: 4.52eV
•Electronegativity (Pauling): 1.9
•Heat of Fusion: 50.55kJ/mol
•Incompatiblities:
Chlorine, fluorine, oxidizers, calcium, cesium carbide, alkaline carbonates
•Ionization Potential
First: 8.151
Second: 16.345
Third: 33.492
•valence Electron Potential (-eV): 144
Physical Properties of Silicon
Note: temperature and pressure sensitive calculations are based on normal temperature and pressure (20°C @ 1atm).
•Atomic Mass Average: 28.0855
•Boiling Point: 2628K 2355°C 4271°F
•Coefficient of Linear Thermal Expansion:
0.0000042cm/cm/°C (0°C)
•Conductivity
Electrical: 2.52E -12 106/cm
Thermal: 1.48 W/cmK
•Density: 2.33g/cc @ 300K
•Description:
Hard dark gray non-metal.
•Elastic Modulus:
Bulk: 100/GPa
Youngs: 47/GPa
•Enthalpy of Atomization: 439.3 kJ/mole @ 25°C
•Enthalpy of Fusion: 46.44 kJ/mole
•Enthalpy of Vaporization: 439 kJ/mole
•Flammablity Class: Combusrible Solid in powder form
•Freezing Point: see melting point
•Hardness Scale
Mohs: 6.5
•Heat of Vaporization: 384.22kJ/mol
•Melting Point: 1683K 1410°C 2570°F
•Molar Volume: 12.05 cm3/mole
•Optical Reflectivity: 28%
•Pysical State (at 20°C & 1atm): Solid
•Specific Heat: 0.71J/gK
•Vapor Pressure = 4.77@1410°C
Regulatory / Health
•CAS Number: 7440-21-3 amorphous powder
•UN/NA ID (ERG Guide Number): 1346 (170) amorphous powder
•RTECS: VW0400000
•OSHA Permissible Exposure Limit (PEL)
TWA: 15 mg/m3 total particulate
5 mg/m3 respirable particulate
•OSHA PEL Vacated 1989
TWA: 10 mg/m3 total particulate
5 mg/m3 respirable particulate
•NIOSH Recommended Exposure Limit (REL)
TWA: 10 mg/m3 total particulate
5 mg/m3 respirable particulate
•Routes of Exposure: Inhalation; Ingestion; Skin and/or eye contact
•Target Organs: Eyes, skin, respiratory system

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:8 توسط مهندس ایمان رستگار |

مشخصات شيميايي سيليس

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:8 توسط مهندس ایمان رستگار |

صنايع مصرف كننده سيليس در ايران

مصرف اصلي سيليس در ايران در زمينه شيشه سازي، ريخته‌گري، توليد فروسيليس و مصارف صنعتي خصوصاً جهت پوشش سطح قطعات مي باشد، كه عمدتاً تأكيد بر مصرف در شيشه سازي و ريخته گري است.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:7 توسط مهندس ایمان رستگار |

ذخاير و پتانسيلهاي عمده سيليس در ايران

ميزان ذخاير قطعي سيليس ايران در طي اين دوره ( 1376-1380 ) با متوسط نرخ رشد 4/5%، از 3/56 ميليون تن در سال 1376 به 2/54 ميليون تن در سال 1378 و 5/68 ميليون تن در سال1380 افزايش يافته است (جدول2).
با توجه به نرخ رشد 4/5 درصدي ذخاير ايران مي‌توان گفت سرمايه گذاري بخش توسعه و اكتشاف سيليس درسالهاي اخير افزايش يافته و نتايج آن، افزايش ميزان قطعي سيليس ايران مي‌باشد.

جدول 2-ذخيره قطعي سيليس در ايران طي سال هاي ( 1376-1380 ) (ميليون تن)

شکل 1-ذخيره قطعي سيليس در ايران طي سال هاي ( 1376-1380 ).

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:6 توسط مهندس ایمان رستگار |

وضعيت توليد و فرآوري سيليس در ايران

ميزان توليد سيليس و روند آن در ايران
جهت پي بردن به جايگاه سيليس در ايران مي‌توان به شيشه بعنوان پر مصرف ترين صنعت استفاده از سيليس پرداخت. توليد انبوه شيشه در دهه 1340 با توليد شيشه جام و بلور شروع شد كه در اين دهه از شركت شيشه ايران بعنوان اولين توليد كننده شيشه بصورت صنعتي مي توان نام برد. كل ظرفيت توليد شيشه جام در ايران تا سال 1368 به حدود 190 هزار تن رسيد و بعد از آن در پي توجه دوباره و ضرورت ارتقاء ظرفيت توليد شيشه جام كشور، دو طرح جديد توليد شيشه به ظرفيت 120 هزار تن به بهره برداري رسيد و ظرفيت توليد شيشه جام كشور به مرز 30 هزار تن در سال بالغ گرديد.
شاخص مهم در اين بخش، ميزان توليد سيليس جهت استفاده دركارخانجات شيشه سازي است كه مي‌توان با يك تغيير ساده در فرآيند آرايش دانه بندي، آنرا در واحدهاي ريخته‌گري قابل مصرف نمود. توليد كنندگان سيليس براي كارخانجات شيشه سازي به علت شناخت خواص ماسه ريخته‌گري و نيز كسب سود بالاتر با يك سرمايه گذاري كم نسبت به بازار مصرف شيشه سازي، تمايل به توليد ماسه ريخته‌گري پيدا كرده و اقداماتي را در اين زمينه شروع نموده اند به طوري که احتمال مي رود در آينده به صورت جدي وارد اين بازار گردند.

ميانگين توليد سيليس در ايران در اين دوره ( 1376-1380)با متوسط نرخ رشد 4/1%، 1552 هزارتن بوده که از 1616 هزارتن در سال 1376 به 1481 هزارتن در سال 1378 و 1687 هزارتن در سال 1380 افزايش يافته است (جدول7 ).

جدول 7- توليد سيليس در ايران از سال 1376 تا سال 1380 (هزارتن)

شکل5- توليد سيليس در ايران از سال 1376-1380

روند توليد سيليس از سال 1377 تا سال 1380 داراي روندي افزايشي بوده است و ميزان توليد سيليس در ايران در سال 1380 معادل 6/1 ميليون تن گزارش شده است كه نسبت به سال قبل 1/9 رصد افزايش داشته است. اين افزايش توليد، به سبب افزايش قيمت سيليس طي سالهاي اخير و همچنين توليد محصول ماسه ريخته‌گري مي‌باشد. اين امر باعث افزايش صادرات و كاهش واردات محصولات سيليس در ايران نشده است.

معادن عمده سيليس
ذخاير سيليس كشور با حجم حدود 125 ميليون تن با نسبت ارزش ذخيره حدود 310 ميليارد ريال (متوسط ارزش 25 هزار ريال در تن) از موقعيت بسيار مناسبي برخوردار است كه در صورت استفاده صحيح در امر استخراج و فرآوري آن و سپس توليدات مرتبط مي‌توان از صادرات محصولات توليد آن‌ها استفاده نمود.
تعداد معادن فعال كشور از سال 1378 تا سال 1380 داراي روند افزايش بوده و در سال 1380، 92 معدن فعال چدن در حال بهره برداري بوده است. براي اينكه بتوان سيليس مورد نياز صنايع داخلي را تأمين كرد با پيشرفت صنايع بايد اين روند افزايش ادامه يابد

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:6 توسط مهندس ایمان رستگار |

ميزان واردات سيليس در ايران

ميزان واردات تركيبات مختلف سيليس دار ايران در اين دوره (1376-1380) با نرخ رشد 15/4%، از 19/391 تن در سال 1376 به 62/1224 تن در سال 1378 و 85/1567 تن در سال 1380 افزايش نشان مي دهد(جدول 11).

جدول 11- ميزان واردات تركيبات مختلف سيليس دار طي سالهاي 1380-1376 (تن)

شکل9- ميزان واردات تركيبات مختلف سيليس دار طي سالهاي 1380-1376

بيشترين واردات سيليس مربوط به خاكهاي سيليس سنگواره‌اي است و بيشترين استفاده آنها در صنايع شيشه و سراميك مي‌باشد.
در سال 1380 ميزان واردات داخلي افزايش يافته است كه اين افزايش ناشي از واردات شن و ماسه طبيعي و كوارتز مي‌باشد.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:5 توسط مهندس ایمان رستگار |

بررسي قيمت‌هاي داخلي سيليس

ميزان قيمت سرب در ايران در اين دوره (1376-1380) با متوسط نرخ رشد 89/21%، از 1/16 هزار ريال بر تن در سال1376 به 9/18 هزار ريال بر تن در سال 1378 و 1/29 هزار ريال بر تن در سال 1380 افزايش نشان مي دهد(جدول 12).

جدول 12-قيمت سيليس در ايران طي سالهاي 1380-1376 (هزار ريال تن)

شکل 10- قيمت سيليس در ايران طي سالهاي 1380-1376

قيمت در فاصله بين سالهاي 1376 تا 1380 در مجموع داراي روند افزايشي مي باشد كه بيشترين مقدار آن مربوط به سال 1379 مي‌باشد. با افزايش توليد سيليس در سال 1380 اندكي كاهش در قيمت آن شاهد هستيم.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 19:4 توسط مهندس ایمان رستگار |

منابع فارسي سیلیس

اديب، عباس، 1370، روشنگري در پزشكي كهنه و نو.
- اسکندري،شيوا، آقانباتي، علي، فتوتي، وحيد، (1380 )،" فعاليت هاي زمين شناسي و اکتشافي انجام شده در استانها و برنامه پنج ساله سوم".
ـ آمار معادن فعال كشور در سال 1378 , مركز آمار ايران , 1379.
ـ آمار فعاليت معادن كشور به تفكيك مواد معدني در سال 1379.
ـ آمار كارگاههاي صنايع معدني و فلزي كشور 1374 , مركز آمار ايران.
- ام.اوانز،‌ انتوني، مر،‌ فريد ، مقدسي، سيدجواد، (1373)،" مقدمه اي بر زمين شناسي کانسنگ ها".
ـ بانك مركزي , آمار اقتصادي.
ـ بررسي ذخاير كانيهاي صنعتي كشور , جلد اول , اسفند 1374.
ـ پرونده هاي معادن فعال و غير فعال ايران در وزارت صنايع و معادن.
ـ دفتر آمار و اطلاع رساني وزارت صنايع و معادن , شهريور ماه 1380.
ـ سالنامه آمار بازرگاني خارجي (صادرات و واردات ) سال 1368 تا 1379.
ـ شركت مطالعاتي طرحهاي جامع فلزات ايران, 1374.
- شهاب پور، جمشيد، (1382)، "زمين شناسي اقتصادي"، انتشارات دانشگاه شهيد باهنر كرمان.
- غضبان،‌ فريدون،(1381 )،" زمين شناسي زيست محيطي"، انتشارات دانشگاه تهران.
ـ فرم بررسي گزارش ناظرين (واحدهاي فرآوري) , طرح نظارت بر امور معدني كشور , وزارت معادن و فلزات سابق.
- قرباني، منصور، (1381)، " ديباچه اي بر زمين شناسي اقتصادي ايران ".
- كريم پور، محمد حسن، سعادت، سعيد،(1381)،"زمين شناسي اقتصادي كاربردي"، نشر مشهد.
- كريم پور ـ محمد حسن، 1378، کاني ها و سنگ هاي صنعتي ، نشر مشهد.
ـ گزارش كارآموزي , دانشكده معدن و متالوژي دانشگاه صنعتي امير كبير ( برگرفته از گزارشات داخلي شركت )1377.
ـ مجموعه مقالات سومين سمپوزيوم معدنكاري ايران (30 ارديبهشت ـ 4 خرداد سال 1370).
ـ محمدي , مهين , 1372 , كاني شناسي غير سيليكاتها , انتشارات دانشگاه پيام نور.
- ميسون،‌ برايان، کارلتون ب، مر، مر، فريد، شرفي، علي اصغر، (1370)، " اصول ژئوشيمي، انتشارات دانشگاه شيراز ".
ـ نشريه علوم زمين , بهار 1371, سال اول , شماره 3.
- ويلهم ولمر، فردريک، يعقوب پور،‌ عبدالمجيد، (1373)، " ارزيابي اقتصادي در اکتشاف".

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:53 توسط مهندس ایمان رستگار |

مشخصات سيليس

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:52 توسط مهندس ایمان رستگار |

منابع انگليسي سیلیس

1999 -British Geological Society ,
2000 - British Geological Survey ,
- Clare P.Marshall , Rhodes W. Fairbridg, “Encyclopedia of Geochemistry”.
Review , Industrial Minerals. January , -
, SEM 1994 - Industrial Minerals and Rocks , Donald Carr ,
1999 -Industrial Minerals , Handy Book III ,
2001 -Industrial Minerals , July
N.N.Greenwood , A.Earnshaw , “ Chemistry of the elements ”.-
2000 - Roskill Information , The Economics of Barytes , January
1997 -U.S.Geological survey ,
2000 -U.S.Geological survey ,Mineral Commodity Summaries , February
www.ASTDR.com-
www.ngdir.ir-
www.ngdir.ir/plants/pplants/asp-
www.ngdir.ir/sitelinks/environment/index.htm-
www.USGS.com-

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:52 توسط مهندس ایمان رستگار |

کاني هاي سيليس

انواع سيليس در طبيعت به صورت کاني هاي مشخص ذيل يافت مي شود که عبارتند از:
سيليس متبلور (کوارتز با چگالي 65/2، تريديميت با چگالي 26/2، کريستوباليت با چگالي 32/2، اوپال، لوشاته ليريت با چگالي 20/2، کوئيزيت و استيشوويت)، سيليس نهان بلور (سنگ آتش زنه، سنگ آتش زنه سياه، کلسدوني و عقيق ) و سيليس بي شکل ( اپال، سيليس بي آب )، سنگ شيشه، سيليس گداخته شفافي باچگالي 21/2مي باشد. هنگامي كه ناخالصي ها كمتر از ppm 1 باشد از بهترين شيشه هاي شفاف بوده و داراي قدرت انتقال زياد اشعه ماورء بنفش است و نوع از سيليس كه در صنعت كاربرد دارد سيليس گردي است كه از خدايش سيليس به دست مي‌آيد و در تركيبات لاستيك، غليظ كننده و گريس بعنوان عامل مات ساز در رنگها بكار برده مي‌شود.
از ميان اين کاني ها، کوارتز بسيار رايج است. تريديميت و کريستوباليت در سنگ هاي آتشفشاني توزيع گسترده اي داشته و به سختي مي توان گفت که کاني هاي کمياب هستند. لوشاته ليريت (شيشه سيليس) بسيار کمياب است.
کوئيزيت و استيشوويت اشکال فشار بالاي سيليس مي باشند که ابتدا در آزمايشگاه ساخته شده و سپس در ماسه سنگ هاي کراتر متئور در آريزونا يافت شدند، جايي که اين دو کاني ظاهراً بر اثر فشار آني و بالا ناشي از برخورد شخانه تشکيل گرديده اند. چگالي بالاي(29/4) براي استيشوويت ناشي از تغيير کورديناسيون 4 به 6 است.
سيليس گرد از خردايش سيليس به دست مي آيد و درصنعت در لاستيک سازي، غليظ کننده گريس و به عنوان مات ساز رنگ ها کاربرد دارد.
چرت و فلينيت معمول ترين انواع سنگ هاي رسوبي شيميايي هستند.
چرت يك واژه خيلي كلي براي رسوبات سيليسي دانه ريز، با منشأ شيميايي، بيوشيميايي يا بيوژنيكي است.
فلينيت بعنوان معادل چرت و خصوصاً براي نودل هاي چرتي موجود در گل هاي سفيدهاي (chalk) كرتاسه بكار مي رود.
ژاسب نوعي چرت قرمز است كه رنگ قرمز آن ناشي از هماتيت ريز پراكنده است.
سيليكسيت (Silexite) واژه فرانسوي معادل چرت، خاصه نوع سياه و كربن دار آن است.
نواكوليت، نوع ديگري از سنگ هاي سيليسي است كه افزون بر سختي زياد، بافت يكنواخت و ميكروكريستالين و رنگ روشن نيز، برخوردار است. نواكوليت در اصل يك چرت لايه- لايه متشكل از كوارتز ميكروکريستالين است.
پورسلانيت به سنگ هاي سيليسي دانه ريز با بافت و شكستگي مشابه با پورسلان بدون لعاب اطلاق مي شود.
تريپولي از انواع ديگر سنگ هاي سيليسي بسيار متخلخل و سبك وزن است كه كاني عمده تشكيل دهنده آن كلسدوني بوده و به رنگ هاي سفيد، صورتي و خاكستري روشن و با لمس زبر و خشن، مشخص مي شود. تريپولي فقط در سطح زمين گسترش داشته و آن را نتيجه فرآيندهاي هوازدگي از قبيل آب گرفتن و يا شكستگي سنگهاي ديگر از قبيل چرت و آهك هاي سيليسي معرفي كرده اند، كه بخش هاي كربناته آنها شسته و خارج شده است.

چرت ها معمولاً به انواع لايه لايه و نودولي تقسيم مي شوند:
•چرت هاي لايه لايه اغلب با سنگ هاي ولكانيكي همراه هستند و در آن چرت را با منشأ ولكانيكي يا منشأ بيوژنيكي سيليس مي دانند.
•چرت هاي نودولي عمدتاً در سنگ هاي آهكي و تا حدودي در گل سنگ ها و تبخيري ها گسترش دارند. بيشتر چرت هاي نودولي دياژنتيكي هستند و از طريق جانشيني تشكيل شده اند. منشأ سيليس را عمدتاً به منشأ آتشفشاني نسبت مي دهند.
مطالعات جديدتر (Cruzzi 1996) نشان مي دهد كه فقط از منشأ آتشفشاني نيست بلكه قسمت عمده اي از خشكي ها نشأت مي گيرند و يا از انحلال سنگ هاي پوسته جامد زمين شكل مي گيرند.

سنگ هاي سيليس به دو گروه اوليه و ثانويه تقسيم مي شوند :
•اوليه ها شامل:
الف- چرت هايي كه راديولارها سازنده آنها هستند و بنام راديولاريت خوانده مي شوند
ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
ج- Opaline rocks
د- اسپيكوليت
هـ- نواكوليت

• ثانويه ها (بعد از رسوبگذاري شكل مي گيرند):
الف- نودول هاي چرت شامل Syngenetic chart
ب- Early chart
ج- late chart
د- Diagenes chart

•سنگ هاي سيليسي با منشأ اوليه :
الف- چرت هاي راديولاريتي:
اين چرت ها دو دسته اند:
1-چرت با نوارهاي اكسيد آهن
از مشخصات انواع چرت با نوارهاي اكسيدآهن مي توان به مشخصه هاي زير اشاره كرد:
الف- همراه با توالي هاي افيوليت هستند.
ب- همراه با گل هاي پلاژيك هستند.
ج- داراي نوارهاي قرمز تا سبز تيره داراي اكسيدهاي Fe 3+
د- از پوسته راديولر تشكيل شده اند.

دو فاكتور اول نشان دهنده اين است كه اينها در يك محيط عميق شكل گرفته اند. وجود Fe 3+ نشان دهنده محيط اكسيدان است كه علت وجود محيط اكسيدان در عمق به علت گردش شديد آب در طبقات است كه باعث شده اكسيژن از طبقات سطحي به اعماق برود. پس اين سنگ ها مربوط به محيط هاي عميق دريا كه Cirulation آب شديد بوده و اجازه داده تا اكسيژن به محيط عميق برود و محيط اكسيدان گردد، مي باشند.

2- با نوارهاي مواد آلي :
انواع داراي نوارهاي مواد آلي در همان محيط قبل ولي غير اكسيدان تشكيل مي گردند. ناخالص هايي كه همراه اين 2 گروه ديده مي شود عمدتاً كاني رسي گروه ايليت، كوارتز ميكروكريستالين و فسفات مي باشد.

ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
عمدتاً در محيط هاي درياچه اي بخصوص فلات قاره (Shelf) شكل مي گيرند كه محيط غير اكسيدان است. در محيط شيب قاره Slope اگر اكسيدان نباشد نيز شكل مي گيرند.
اين سنگها داراي تخلخل بالايي هستند و كاني هاي رسي گروه كائولن يا كائولن + ايليت همراه آنها ديده مي شود. اگر مقدار كاني رسي به 25 درصد برسد به سنگ، پورسلانيت مي گويند. اين سنگ ها در يك منطقه بسيار كم شيب و گسترده كه چون بصورت خليج است، گردش (Circulation) شديد آب وجود ندارد و به علت جريانهاي Upwelling سيليس به محدوده شلف كشيده مي شود وبه طريقه شيميايي و بعضاً با علت دخالت موجودات پلانكتون، اين سنگ به صورت ژل سيليسي كه عمدتاً اپال A و C است، نهشته مي شود.

د- اسپيكوليت :
عمده سازنده اسپيكوليت، سوزن هاي اسفنجي هستند. تفاوت اين سنگ ها با بقيه سيليس ها اين است كه اين سنگ ها در درياچه هاي آب شيرين گسترش مي يابند و همراه با رسوبات جريانهاي آشفته هستند.

هـ- نواكوليت :
رسوبات سيليسي كه در تشكيل آنها موجودات مختلف دخالت دارند و موجود غالبي شناخته نشده است و در محيط هاي دريايي كم عمق گسترش مي يابند.

•سنگ هاي سيليسي از منشأ ثانويه:
اينها غالباً به صورت نودولي هستند. براي تشكيل اين سنگ ها در محيط دياژنز دو شرط لازم است :
1-وجود Si كه مي تواند حاصل انحلال ذرات اصلي سازنده سنگ باشد و توسط آب هاي درون منفذي وارد سنگ مي شود.
2-وجود PH و Eh مناسب در محيط دياژنز
سيلكريت كه سنگي غني از سيليس است، اوليه بوده و در PH قليايي تشكيل مي شود و لذا در فصول خشك كه تبخير و PH بالاست، ايجاد مي شود. كالكريت در محيط دياژنز شكل مي گيرد.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:51 توسط مهندس ایمان رستگار |

تاريخچه سیلیس

تاريخچه

نام سيليس Silicon از واژه لاتين (Silicis) به معنی (flint ) سنگ سخت، سنگ آتش زنه يا سنگ چخماق گرفته شده است. سيليس در سال 1824 توسط Jöns Jacob Berzelius در سوئد کشف شد. سيليس متبلور در سال 1854 توسط Deville يک شکل آلوتروپ از عنصر را کشف نمود.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:51 توسط مهندس ایمان رستگار |

شرايط تشكيل وژنز سيليس

در صورتي که سيليس درصد بالايي از سنگ ها را تشکيل دهد، کانسارهاي سيليس تشکيل مي شوند. کانسارهاي سيليس تشکيل شده از تجمع ثانويه سيليس و در اثر فرآيند دگرگوني (تزريق ثانويه رگه ها و رگچه هاي سيليسي در سازندهاي دگرگون شده)، هوازدگي، جابجايي و تجمع به وسيله باد و يا آب رودخانه ها داراي حجم قابل توجهي بوده و از اهميت بالايي برخوردارند.گاهي در طبيعت لايه هايي از سيليس آلي به صورت راديولاريت، فتانيت، اسپونگوليت و دياتوميت به وجود مي آيند.
اين لايه ها از انباشته شدن قطعات اسکلت سيليسي جانوران ريز دريايي ايجاد مي شوند. از نظر کاني شناسي جنس اين مواد اکثراً کريستوباليت و اپال است.
در مورد منشأ چرت ها، اتفاق نظر وجود ندارد، با اين وجود اكثر محققين، چرت هاي نودولي را از منشأ ثانويه و دياژنتيكي مي دانند. شواهدي كه اين فرضيه را، تأئيد مي كند عبارتند از:
1- شكل بسيار نامنظم اكثر نودول هاي چرت
2- وجود بخشهاي كربناته در داخل نودول هاي چرت
3- وجود فسيل هاي سيليس شده
4- حفظ و وجود آثار و بقاياي از ساخت هاي رسوبي به ويژه سطوح لايه بندي در داخل بعضي از نودول هاي چرتي
5-گسترش و حضور نودول هاي چرت فقط در بعضي از قسمت هاي تشكيلات آهكي و عدم توزيع و پراكندگي منظم آن در تشكيلات ميزبان.
مطالعات مختلف و بررسي هاي ژئوشيميايي اخير تشكيل مستقيم ژل هاي سيليسي از آب دريا را تأئيد نمي كند.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:50 توسط مهندس ایمان رستگار |

اشتغال زايي سيليس

با وجود افزايش معادن فعال كشور و افزايش سرمايه گذاري تعداد كل شاغلان بخصوص شاغلان متخصصين در سال 1380 كاهش يافته است. اين كاهش مي تواند متاثر از سيستمهاي مديريت خصوصي و افزايش كيفيت تكنولوژي در ايران باشد.

جدول 13- تعداد نيروي شاغل در معادن سيليس كشور طي سال هاي 1380-1376(نفر)

شکل 11- تعداد نيروي شاغل در معادن سيليس كشور طي سال هاي 1380-1376

شاغلان در معادن سيليس ايران در سال 1380 تقريباً 5/1 درصد از شاغلان كل معادل كشور را شامل مي‌شوند كه درصد ناچيزي است. در طي سالهاي اخير تعداد نيروهاي غير متخصصين در گروه هاي كمتر از ديپلم افزايش يافته است و اين در حال است كه در سال 1380،56 درصد شاغلين افراد كمتر از ديپلم مي باشند(شکل 12).

شکل12- درصد شاغلين معادن سيليس ايران به تفکيک مدرک تحصيلي در سال 1380

ارزش افزوده
ارزش افزوده معياري است كه ميزان بازدهي مالي تبديل كانه معدني به فرآورده هاي آن را نشان ميدهد و به ميزان بسيار زيادي به قسمت كانه و كنتسانتره آن وابسته است و در هر سال با تغيير قيمت ها و همچنين ميزان توليد آن محصول تغيير مي‌كند. جدول14 ميزان ازش افزوده محصولات سيليس را در سالهاي آتي نشان مي دهد. قيمت ها بر اساس ثابت قيمت سال 76 محاسبه شده است.
ارزش افزوده در فاصله سالهاي 1376 تا 1378 تقريباً داراي روند ثابتي بوده و از سال 1378 تا سال 1380 افزايش يافته است. همچنين متوسط نرخ رشد ارزش افزوده در ايران طي سالهاي 1380-1376 برابر با 7/21 درصد مي‌باشد.

جدول14- ميزان ارزش افزوده محصولات سيليس در ايران طي سالهاي 1380-1376(ميليارد ريال)

شکل 13- ميزان ارزش افزوده محصولات سيليس در ايران طي سالهاي 1380-1376

سرمايه گذاري داخلي
در معادن سيليس ايران ردسال 1380 معادل 7 ميليارد ريال سرمايه گذاري بهره برداري انجام گرفته است. كه حدود 1 درصد ازكل سرمايه گذاري كشور را بخود اختصاص داده است.

جدول 15- ارزش سرمايه گذاري در بخش هاي مختلف معادن سيليس طي سالهاي 1380-1376(ميليون ريال)

شکل 14- ارزش سرمايه گذاري در بخش هاي مختلف معادن سيليس طي سالهاي 1380-1376

سرمايه گذاري در بخش بهره برداري در طي سالهاي اخير داراي روند افزايشي يكنواختي با متوسط نرخ رشد 12/26 درصد مي‌باشد. اين امر بدليل افزايش قيمت سيليس و همچنين افزايش تقاضاي داخلي مي باشد. سرمايه گذاري در بخش توسعه و اكتشاف در سال 1379 داراي بالاترين رقم و در سال 1380 به كمترين مقدار خود طي سالهاي اخير رسيده است. با سرمايه گذاري مناسب در بخش توسعه و اكتشاف ميزان ذخاير قطعي سيليس طي سالهاي اخير افزايش ياقته است.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:49 توسط مهندس ایمان رستگار |

مصارف عمده سيليس

جدول 3- تقسيم بندي انواع سيليس بر اساس درصد SiO2

جدول 4- ميزان مصرف ظاهري سيليس در جهان در سالهاي 1990- 2000(هزارتن)

شکل 2- ميزان مصرف ظاهري سيليس در جهان در سالهاي 1990- 2000

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:48 توسط مهندس ایمان رستگار |

Sodium silicate

Sodium silicate



IUPAC name	[show] Sodium metasilicate
Other names	Waterglass Liquid glass E550
Identifiers
CAS number	[6834-92-0]
PubChem	23266
EC number	229-912-9
RTECS number	VV9365000
Identifiers
CAS number	[10213-79-3]
Identifiers
CAS number	[13517-24-3]
Properties
Molecular formula	Na₂SiO₃
Molar mass	122.06 g/mol (anhydrous) 212.14 g/mol (pentahydrate)
Appearance	colorless solid
Density	2.4 g/cm³, solid
Melting point	1088 °C (anhydrous) 72.2 °C (pentahydrate)
Solubility in water	Soluble
Refractive index (n_D)	1.52 (anhydrous) 1.456 (pentahydrate)
Thermochemistry
Std enthalpy of formation Δ_fH^o₂₉₈	−1519 kJ/mol
Standard molar entropy S^o₂₉₈	113.8 J K⁻¹ mol⁻¹
Hazards
MSDS	ICSC 1137
EU Index	014-010-00-8
EU classification	Corrosive (C)
R-phrases	R34, R37
S-phrases	(S1/2), S13, S24/25, S36/37/39, S45
NFPA 704	0 3 0
Related compounds
Other anions	Sodium carbonate Sodium germanate Sodium stannate Sodium plumbate
Other cations	Potassium silicate
Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa)
Infobox references

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:46 توسط مهندس ایمان رستگار |

ارزيابي اقتصادي در اکتشاف

اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته حدوداً 60 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهد. كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند.
سيليس خالص ، بي رنگ تا سفيدرنگ است و با ترکيب SiO2 فراوان ترين ماده موجود در پوسته زمين است .
نام سيليس براي کليه کاني هايي به کار برده مي شود که داراي SiO2 مي باشند حتي اگر از نقطه نظر بلوري ، شرايط فيزيکي و شرايط زمين شناسي با هم متفاوت باشند.
ماسه سنگ و ماسه سيليسي، كوارتز و كوارتزيت، بلور كريستال، تريپلي و نواكوليت، سيليس مصنوعي و سيليكون شيميايي، سنگ چماق و دياتوميت از منابع اصلي سيليس هستند.

1- ژئوشيمي:
برخي از شيميدانان، رابطه بين اتم هاي سيليس و اكسيژن در سيليكات هاي مختلف را مشابه رابطه اتم هاي كربن و اكسيژن در تركيبات آلي دانسته اند. همانطور كه كربن به دو صورت منواكسيد كربن (CO) و دي اكسيد كربن (CO2) با اكسيژن تركيب مي شود، سيلسيم نيز به طور مشابه با اكسيژن تركيب شده و توليد تركيبات SiO و SiO2 را مي نمايد. تركيب اول نظير منواكسيد كربن به صورت گاز بوده و ناپايدار است ولي تركيب جامد و پايدار مي باشد.
در طبيعت هرگاه در درجه حرارت 25 درجه سانتي گراد، ميزان سيليس محلول در آب از حدود 120 تا 140 ppm بالاتر برود، از نظر شيميايي كمپلكس Si(OH)4 بوجود خواهد آمد. در چنين حالتي محلول به صورت اشباع در آمده و سبب رسوب سيليس به صورت ژل و تشكيل بلورهاي اوليه كوارتز كه فراوان ترين كاني سيليس است مي گردد. بلورهاي مصنوعي كوارتز كه در صنعت مورد مصرف قرار مي گيرد، نيز طي چنين فرآيندي توليد مي شوند. بنابراين مي توان گفت كه اگر در طبيعت مقدار سيليس محلول در آب كمتر از ppm 210 باشد، سيليس موجود در آب به صورت محلول باقي مانده و هيچگونه كريستالي تشكيل نمي شود. فقط در زماني كه ميزان سيليس محلول در آب از حد ppm 410 بگذرد، زايش بلورهاي كوارتز شروع مي شود.
كوارتز، تريديميت و كريستوباليت سه پلي مورف اصلي سيليس هستند كه در طبيعت به خوبي شناخته شده اند، هركدام از اين كاني ها در شرايط خاصب بوجود آمده و داراي مشخصات فيزيكي و كاني شناسي معيني مي باشند. اين پلي مورف ها در شرايط حرارتي ذيل به يكديگر تبديل مي شوند:
فرآيندهاي تبديل سه پلي مورف فوق كه هركدام در شرايط خاص ترموديناميكي و شيميايي انجام مي شوند، همگي دو طرفه و برگشت پذير مي باشند. نحوه و شرايط تبديل پلي مورف هاي سيليس به يكديگر، در تمام صنايعي كه اين ماده معدني به نحوي در آنها كاربرد دارد، از اهميت زيادي برخوردار است. در اثر تبديل اين پلي مورف ها به يكديگر، خواص كاني شناسي و فيزيكي آنها نظير ضريب شكست، سيستم تبلور، چگالي و سختي نيز متغير مي نمايد.
دانه هاي بلوري سيليس از لحاظ مولکولي متبلور بوده با شبکه هاي بدون اتصال الکتروني است . انواع مختلف سيليس – کوارتز، تريديميت و کريستوباليت – سيليس گداخته و در کوهي( به فرمول شيميايي Si2O7 ) در ساختمان شبکه هاي سه بعدي يا تکتوسيليکاته متبلور شده اند. در اين ساختمان هر چهار وجهي SiO4، تمام گوشه هاي خود را با ساير چهاروجهي ها به اشتراک گذاشته است و نسبت Si:O ، 1:2 است. در اين ساختمان، اتم سيليسيوم چهار ظرفيتي توسط 2 اتم اکسيژن دو ظرفيتي متعادل شده است. در اين نوع سيليکاتها بخشي از اتم هاي سيليسيوم توسط آلومينيوم جايگزين شده است و به صورت (Si, Al)O2 در مي آيد.
اگر چه پيوندهاي Si-O در ساختار اکتاهدرال کورديناسيون 6 بلندتر از طول اين پيوندها در ساختار تتراهدرال کورديناسيون 4 هستند، اما بسته بندي فشرده تر اکسيژن ها باعث افزايش زياد چگالي اين پلي مورف نسبت به ساير پلي مورف هاي سيليس مي شود.
سيليس رامي توان در ابتدا به صورت محلول در آب در نظر گرفت . پس از اشباع شدن محلول ها از سيليس و رسوب آن در محيط ، تبلور سيليس آغاز مي شود که باعث تشکيل اشکال نهان بلور و ريزبلور مي شود .
پس از اين مرحله در صورت ايجاد شرايط مساعد ، زايش و رشد بلورهاي کوارتز انجام مي شود .همچنين سيليس موجود در محيط هاي آذرين و ماگمايي نيز ايجاد بلورهاي گوارتز مي کنند که اين بلورها هم در فازهاي اوليه و هم در مراحل پاياني ماگماتيسم ايجاد شده و يا ممکن است از محلول هاي گرمابي ناشي شوند .
کوارتز، کريستوباليت و تريديميت اشکالي از سيليس هستند که مي توانند در سنگ هاي آذرين رخ دهند.
اين 3 شکل سيليس نمايش دهنده پديده انانتيوتروپيسم (پلي مورفيسم برگشت پذير) است.
هر يک داراي حوزه پايداري خود است، کوارتز در فشار اتمسفريک تا دماي 867 درجه پايدار است، تريديميت بين 867 درجه و 1470 درجه و کريستو باليت از 1470 درجه تا نقطه ذوب يعني 1713 درجه پايدار مي باشند.
سيليس مايع نيز از 1713 درجه تا نقطه جوش سيليس پايدار است. اين 3 پلي مورف سيليس همگي از گروه هاي چهار وجهي، متشکل از 4 اتم اکسيژن به دور يک اتم سيليس مرکزي تشکيل شده اند.
چهار وجهي هاي سيليسيوم – اکسيژن به يکديگر متصل شده اند تا شبکه اي سه بعدي را به وجود آوردند اما الگوي اتصال براي هر يک از اين سه شکل سيليس متفاوت بوده و اختلاف ساختار بلوري و خواص آنها نيز از همين جا ناشي مي شود.
کريستوباليت و تريديميت ساختارهاي نسبتاً بازي دارند، در حالي که اتم هاي کوارتز از بسته بندي فشرده تري برخوردارند.
هر يک از 3 پلي مورف سيليس داراي انواع دماي بالا و دماي پائين است. در کوارتز، تغيير از نوع دماي پائين به دماي بالا در فشار يک اتمسفر، در دماي 573 درجه رخ مي دهد.
تريديميت دماي بالا نيز بين 120 و 160 درجه به تريديميت دماي پايين تبديل مي شود و کريستوباليت دماي بالا هم بين 200 تا 275 درجه سانتيگراد به کريستوباليت دماي پائين مبدل مي شود.
تبديل شکل هاي دماي بالا – دماي پائين با تبديل هر يک از انواع به نوع ديگر کاملاً تفاوت دارد.
چهار وجهي هاي Sio4 در هر يک از اين 3 کاني با الگوهاي متفاوت به يکديگر متصل شده اند و اين اتصال بايد به طور کامل شکسته و باز آرايي شود تا يک نوع بتواند به نوع ديگر تبديل گردد.
از طرف ديگر در تغيير انواع دماي بالا به دماي پائين نيازي به تغيير در چگونگي اتصال چهاروجهي ها نيست.
اين تغيير باعث ايجاد يک جا به جايي و چرخش در آنها مي گردد که بدون شکستن اتصال ها باعث تغيير تقارن ساختاري مي گردد. انواع دماي بالا نسبت به انواع دماي پائين هميشه از تقارن بيشتري برخوردارند.
تبديل گونه هاي دماي بالا به دماي پائين هر يک از اين کاني ها در دماي تبديل به سرعت انجام گرفته و برگشت پذير مي باشد.
تغيير از يک پلي مورف به پلي مورف ديگر به شدت کند و بطئي است، وجود تريديميت و کريستوباليت به صورت کاني نشان مي دهد که اين دو پلي مورف مي توانند به طور نامحدود در دماي عادي بدون تغيير باقي بمانند.
پس از تشکيل تريديميت و کريستوباليت، اتصال به وجود آمده سخت تر از آن است که بتواند به آساني شکسته شود و به همين دليل تبديل انواع دماي بالا و پايين کريستوباليت و تريديميت را مي توان در دماهايي مورد مطالعه قرار داد که اين دو کاني در واقع در اين دماها نيمه پايدارند.
حضور عناصر خارجي در ساختمان تريديميت و کريستوباليت مي تواند اثري پايدار کننده داشته باشد.
تعداد اندک تجزيه هاي کامل موجود از اين کاني ها حضور مقادير مشابهي Al, Na را نشان مي دهد که بيان گر جايگزيني يعني NaAL به جاي Si در ساختمان باز است.
از طرف ديگر کوارتز معمولاً به صورت Sio2 خيلي خالص يافت مي شود.
· اگر چه کوارتز در فاز پايدار در دماهاي کمتر از 867 درجه است، اما کريستوباليت يا تريديميت هم مي توانند در زير اين دما متبلور شوند، به خصوص هنگامي که تبلور به سرعت رخ مي دهد.
· کوارتز دماي پائين و کوارتز دماي بالا تنها در محدوده حوزه پايداري خود تشکيل شده و هيچ گاه در دماي بالاتر تشکيل نمي شوند.
در نتيجه حضور کوارتز در يک سنگ آذرين نشان دهنده اين است که تبلور آن از ماگما در دماي زير 867 درجه صورت گرفته است و حضور کريستوباليت يا تريديميت به هيچ وجه نمي توانند نشان دهنده دماي تبلور باشد.
کوارتز در دماهاي معمولي هميشه به صورت کوارتز دماي پائين حضور دارد. از روي شکل بلوري، ماهيت ماکل و ساير خواص کم اهميت تر مي توان شکل اصلي را در غالب موارد تعيين کرد.
کوارتز تقريباً در تمام سنگ هاي آذرين کوارتز دار ابتدا به صورت کوارتز دماي بالا متبلور مي شود.
در رگه هاي کوارتز و بعضي از پگماتيت ها کوارتز از همان ابتدا به صورت کوارتز دماي پايين متبلور مي شود.
تبلور ماگمايي در سنگ هاي کوارتز دار دماهاي بالاتر از 573 درجه صورت گرفته و تبلور بخشي از مواد باقي مانده نيز حداقل در دماهاي پائين تر صورت مي گيرد.

3- كاني هاي مهم سيليس :
انواع سيليس در طبيعت به صورت کاني هاي مشخص ذيل يافت مي شود که عبارتند از:
سيليس متبلور (کوارتز با چگالي 65/2 ، تريديميت با چگالي 26/2، کريستوباليت با چگالي 32/2، اوپال، لوشاته ليريت با چگالي 20/2، کوئيزيت و استيشوويت)، سيليس نهان بلور (سنگ آتش زنه ، سنگ آتش زنه سياه ، کلسدوني و عقيق ) و سيليس بي شکل ( اپال ، سيليس بي آب ) مي باشد.
· از ميان اين کاني ها، کوارتز بسيار رايج است.
· تريديميت و کريستوباليت در سنگ هاي آتشفشاني توزيع گسترده اي داشته و به سختي مي توان گفت که کاني هاي کمياب هستند.
· لوشاته ليريت (شيشه سيليس) بسيار کمياب است.
· کوئيزيت و استيشوويت اشکال فشار بالاي سيليس مي باشند که ابتدا در آزمايشگاه ساخته شده و سپس در ماسه سنگ هاي کراتر متئور در آريزونا يافت شدند، جايي که اين دو کاني ظاهراً بر اثر فشار آني و بالا ناشي از برخورد شخانه تشکيل گرديده اند. چگالي بالاي( 29/4 ) براي استيشوويت ناشي از تغيير کورديناسيون 4 به 6 است.
· سنگ شيشه ، سيليس گداخته شفافي با چگالي 21/2 مي باشد . زماني که ناخالصي ها کمتراز ppm 1 باشد ، از بهترين نوع شيشه هاي شفاف است و داراي قدرت انتقال زياد اشعه ماوراءبنفش است .
· سيليس گرد از خردايش سيليس به دست مي آيد و درصنعت در لاستيک سازي ، غليظ کننده گريس و به عنوان مات ساز رنگ ها کاربرد دارد .
چرت و فلينيت معمول ترين انواع سنگ هاي رسوبي شيميايي هستند.
· چرت يك واژه خيلي كلي براي رسوبات سيليسي دانه ريز، با منشأ شيميايي، بيوشيميايي يا بيوژنيكي است.
· فلينيت بعنوان معادل چرت و خصوصاً براي نودل هاي چرتي موجود در گل هاي سفيدهاي (chalk) كرتاسه بكار مي رود.
· ژاسب نوعي چرت قرمز است كه رنگ قرمز آن ناشي از هماتيت ريز پراكنده است.
سيليكسيت (Silexite) واژه فرانسوي معادل چرت، خاصه نوع سياه و كربن دار آن است.
· نواكوليت، نوع ديگري از سنگ هاي سيليسي است كه افزون بر سختي زياد ، بافت يكنواخت و ميكروكريستالين و رنگ روشن نيز، برخوردار است. نواكوليت در اصل يك چرت لايه- لايه متشكل از كوارتز ميكروکريستالين است.
· پورسلانيت به سنگ هاي سيليسي دانه ريز با بافت و شكستگي مشابه با پورسلان بدون لعاب اطلاق مي شود.
· تريپولي از انواع ديگر سنگ هاي سيليسي بسيار متخلخل و سبك وزن است كه كاني عمده تشكيل دهنده آن كلسدوني بوده و به رنگ هاي سفيد، صورتي و خاكستري روشن و با لمس زبر و خشن، مشخص مي شود. تريپولي فقط در سطح زمين گسترش داشته و آن را نتيجه فرآيندهاي هوازدگي از قبيل آب گرفتن و يا شكستگي سنگهاي ديگر از قبيل چرت و آهك هاي سيليسي معرفي كرده اند، كه بخش هاي كربناته آنها شسته و خارج شده است.
چرت ها معمولاً به انواع لايه لايه و نودولي تقسيم مي شوند:
· چرت هاي لايه لايه اغلب با سنگ هاي ولكانيكي همراه هستند و در آن چرت را با منشأ ولكانيكي يا منشأ بيوژنيكي سيليس مي دانند .
· چرت هاي نودولي عمدتاً در سنگ هاي آهكي و تا حدودي در گل سنگ ها و تبخيري ها گسترش دارند. بيشتر چرت هاي نودولي دياژنتيكي هستند و از طريق جانشيني تشكيل شده اند. منشأ سيليس را عمدتاً به منشأ آتشفشاني نسبت مي دهند.
مطالعات جديدتر (Cruzzi 1996) نشان مي دهد كه فقط از منشأ آتشفشاني نيست بلكه قسمت عمده اي از خشكي ها نشأت مي گيرند و يا از انحلال سنگ هاي پوسته جامد زمين شكل مي گيرند.
سنگ هاي سيليس به دو گروه اوليه و ثانويه تقسيم مي شوند :
· اوليه ها شامل:
الف- چرت هايي كه راديولارها سازنده آنها هستند و بنام راديولاريت خوانده مي شوند
ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
ج- Opaline rocks
د- اسپيكوليت
هـ- نواكوليت
· ثانويه ها (بعد از رسوبگذاري شكل مي گيرند):
الف- نودول هاي چرت شامل Syngenetic chart
ب- Early chart
ج- late chart
د- Diagenes chart
· سنگ هاي سيليسي با منشأ اوليه :
الف- چرت هاي راديولاريتي:
اين چرت ها دو دسته اند:
1-چرت با نوارهاي اكسيد آهن
از مشخصات انواع چرت با نوارهاي اكسيدآهن مي توان به مشخصه هاي زير اشاره كرد:
الف- همراه با توالي هاي افيوليت هستند.
ب- همراه با گل هاي پلاژيك هستند.
ج- داراي نوارهاي قرمز تا سبز تيره داراي اكسيدهاي Fe 3+
د- از پوسته راديولر تشكيل شده اند.
دو فاكتور اول نشان دهنده اين است كه اينها در يك محيط عميق شكل گرفته اند. وجود Fe 3+ نشان دهنده محيط اكسيدان است كه علت وجود محيط اكسيدان در عمق به علت گردش شديد آب در طبقات است كه باعث شده اكسيژن از طبقات سطحي به اعماق برود. پس اين سنگ ها مربوط به محيط هاي عميق دريا كه Cirulation آب شديد بوده و اجازه داده تا اكسيژن به محيط عميق برود و محيط اكسيدان گردد، مي باشند.
2- با نوارهاي مواد آلي :
انواع داراي نوارهاي مواد آلي در همان محيط قبل ولي غير اكسيدان تشكيل مي گردند. ناخالص هايي كه همراه اين 2 گروه ديده مي شود عمدتاً كاني رسي گروه ايليت، كوارتز ميكروكريستالين و فسفات مي باشد.
ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
عمدتاً در محيط هاي درياچه اي بخصوص فلات قاره (Shelf) شكل مي گيرند كه محيط غير اكسيدان است. در محيط شيب قاره Slope اگر اكسيدان نباشد نيز شكل مي گيرند.
اين سنگها داراي تخلخل بالايي هستند و كاني هاي رسي گروه كائولن يا كائولن + ايليت همراه آنها ديده مي شود. اگر مقدار كاني رسي به 25 درصد برسد به سنگ، پورسلانيت مي گويند. اين سنگ ها در يك منطقه بسيار كم شيب و گسترده كه چون بصورت خليج است، گردش (Circulation) شديد آب وجود ندارد و به علت جريانهاي Upwelling سيليس به محدوده شلف كشيده مي شود وبه طريقه شيميايي و بعضاً با علت دخالت موجودات پلانكتون ، اين سنگ به صورت ژل سيليسي كه عمدتاً اپال A و C است ، نهشته مي شود.
د- اسپيكوليت :
عمده سازنده اين ها، سوزن هاي اسفنجي هستند. تفاوت اين سنگ ها با بقيه سيليس ها اين است كه اين سنگ ها در درياچه هاي آب شيرين گسترش مي يابند و همراه با رسوبات جريانهاي آشفته هستند.
هـ- نواكوليت :
رسوبات سيليسي كه در تشكيل آنها موجودات مختلف دخالت دارند و موجود غالبي شناخته نشده است و در محيط هاي دريايي كم عمق گسترش مي يابند.
· سنگ هاي سيليسي از منشأ ثانويه:
اينها غالباً به صورت نودولي هستند. براي تشكيل اين سنگ ها در محيط دياژنز دو شرط لازم است :
1- وجود Si، كه مي تواند حاصل انحلال ذرات اصلي سازنده سنگ باشد و توسط آب هاي درون منفذي وارد سنگ مي شود.
2- وجود PH و Eh مناسب در محيط دياژنز
سيلكريت كه سنگي غني از سيليس است ، اوليه بوده و در PH قليايي تشكيل مي شود و لذا در فصول خشك كه تبخير و PH بالاست ، ايجاد مي شود. كالكريت در محيط دياژنز شكل مي گيرد.
4- ژنز سيليس :
در صورتي که سيليس درصد بالايي از سنگ ها را تشکيل دهد ، کانسارهاي سيليس تشکيل مي شوند . کانسارهاي سيليس تشکيل شده از تجمع ثانويه سيليس و در اثر فرآيند دگرگوني ( تزريق ثانويه رگه ها و رگچه هاي سيليسي در سازندهاي دگرگون شده ) ، هوازدگي ، جابجايي و تجمع به وسيله باد و يا آب رودخانه ها داراي حجم قابل توجهي بوده و از اهميت بالايي برخوردارند .گاهي در طبيعت لايه هايي از سيليس آلي به صورت راديولاريت ، فتانيت ، اسپونگوليت و دياتوميت به وجود مي آيند . اين لايه ها از انباشته شدن قطعات اسکلت سيليسي جانوران ريز دريايي ايجاد مي شوند . از نظر کاني شناسي جنس اين مواد اکثراً کريستوباليت و اپال است .
در مورد منشأ چرت ها، اتفاق نظر وجود ندارد، با اين وجود اكثر محققين، چرت هاي نودولي را از منشأ ثانويه و دياژنتيكي مي دانند. شواهدي كه اين فرضيه را ، تأئيد مي كند عبارتند از:
1- شكل بسيار نامنظم اكثر نودول هاي چرت
2- وجود بخشهاي كربناته در داخل نودول هاي چرت
3- وجود فسيل هاي سيليس شده
4- حفظ و وجود آثار و بقاياي از ساخت هاي رسوبي به ويژه سطوح لايه بندي در داخل بعضي از نودول هاي چرتي
5- گسترش و حضور نودول هاي چرت فقط در بعضي از قسمت هاي تشكيلات آهكي و عدم توزيع و پراكندگي منظم آن در تشكيلات ميزبان.
مطالعات مختلف و بررسي هاي ژئوشيميايي اخير تشكيل مستقيم ژل هاي سيليسي از آب دريا را تأئيد نمي كند.
5- روش تجزيه عنصر معدني :
· Fusion / Instrumental procedures
· X- Ray Fluorescence Analysis ( XRF)
· طيف سنجي نشر اتمي پلاسما Plasma Atomic Emission Spectrometry
6- استخراج و فرآوري :
روش هاي استخراج:
كانسارهاي سخت نشده به روش روباز بوسيله ما شين آلاتي مانند لودر و بيل مكانيكي, لايروبي, و يا فشار آب استخراج, بارگيري و يا از طرق ديگر به كارخانه فرآوري منتقل مي شود. كانسارهاي سخت نيز به روش روباز استخراج مي شود منتها ابتدا با حفاري و انفجار و بعد مراحل برداشت و بارگيري صورت ميگيرند. برخي معادن زير زميني با روش انفجار و حفاري مرسوم استخراج و بار گيري ميشوند.
تريپلي به روش زير زميني و اتاق وپايه با يك تونل دسترسي در جهت شيب استخراج مي شود.
بلورهاي كوارتز به صورت دستي بعد از برداشت روباره ها بوسيله بلدوزر استخراج مي شوند.
روشهاي فرآوري:
ماسه وشن ها ميبايست دامنه مختلف از اندازه ذرات را دارا باشند و از موادي مانند ميكا, رس, لاي, مواد آلي و... پاك باشند كه اين ناخالصي ها با شستشو و غربال كردن وگاهي جدايش در ملا سنگين برطرف ميگردند. در ادامه خرد شدن صورت مي گيرد تا قلوه سنگ ها و تخته سنگ ها نيز به اندازه ذرات ديگر تبديل شود. كوارتز تيله اي و ماسهاي غربال شده, با جدايش مغناطيسي, لرزش, شستشو و شناورسازي و يا اسيد شويي بر روي آن صورت مي گيرد.
نواكوليت با چكش و قلم به اندازه دلخواه درآمده و بر حسب كيفيت دسته بندي در محل كارخانه به اندازه دلخواه برش داده مي شود. بلورهاي كوارتز به صورت محلي توسط مصرف كننده نهايي جدا سازي و درجه بندي مي شود.
7- موارد استفاده :
سيليس در صنايع مختلفي نظير شيشه سازي، چيني سازي، ريخته گري و ... مصرف مي شود. سيليس مصرفي در هر يك از اين صنايع بايد كيفيت خاصي داشته باشد. تركيب شيميايي، ساختمان كاني شناسي و خواص فيزيكي سيليس، تعيين كننده كيفيت و موارد مصرف آن در هر يك از صنايع مذكور مي باشند. تركيب شيميايي سيليس در واقع عبارت است از درصد SiO2 موجود در سنگ و نيز درصد هر يك از اكسيدهاي ديگر كه معمولاً به همراه SiO2 در كانسارهاي مختلف وجود دارند. در صورتي كه درصد هر يك از اكسيدهاي همراه از حدود معيني تجاوز نمايد، كاربرد آن در صنايع مختلف محدود و يا غير ممكن مي سازد.
علاوه بر درصد، SiO2 ساختمان كاني شناسي سنگ نيز در تعيين كيفيت و موارد مصرف آن نقش مهمي دارد زيرا ممكن است SiO2 به صورت انواع سيليكات ها وجود داشته باشد، در نتيجه اين مسئله در تعيين روش كانه آرائي و چگونگي حذف ناخالصي ها تأثير خواهد داشت.
خواص فيزيكي سيليس نيز در همين روش مناسب براي خردايش، دانه بندي پودر سيليس توليد شده و تعيين موارد مصرف پودر توليد شده تأثير خواهند داشت.
به طور كلي موارد مصرف سيليس عبارت است از:
شيشه سازي، توليد فروسيليس ، سراميك سازي، توليد آجر ماسه آهكي، ريخته گري، توليد سيليكات سديم، توليد ديگر مواد سيليسي و توليد پشم شيشه.
مقادير قابل توجهي ازماسه سنگ خرد شده به عنوان مصالح ساختماني بكار مي رود.
لعاب:
سيليكا ماده تشكيل دهنده شيشه است، براي ساخت انواع شيشه مخصوص سيليس با موادي از قبيل فلدسپار، نفلين سينيت، سودا و... تركيب ميشود.
سراميك:
كوارتز در ساخت انواع مختلف سراميك، سرويس بهداشتي بكار ميرود.
در ريخته گري و نسوز:
مقاومت كوارتز وسيليس تا دمايC 1470سبب شده از آن براي تهيه قالبهاي ريختهگري فلزاتي مانند فولاد، آهن سياه، آلومينيم وآلياژهاي مس و همچنين به عنوان نسوز در ساخت كورههاي آهن و فولاد، سراميك، شيشه و سيمان بكار ميرود. كاربردهاي متفرقه ديگري مانند ساينده، پودر جلا، *****اسيون ، شن و ماسه ساختماني است. انواع گرد شده و با كيفيت براي باز كردن شكافها و افزايش نفوذ پذيري در توليد نفت وگاز بكار ميرود. همچنين با پودر كردن آن ميتوان از آن به عنوان پركننده در رنگ، پلاستيك، لاستيك، بتونه و چسب استفاده كرد.
سيليكات سديم :
سيليكات سديم به صورت گلوله هاي شفاف، بدون آب و پودر شيشه يا پودر آبدار خريد و فروش ميشود. اين ماده در كنترل سايندگي لوله هاي آب و فرمول بندي لعاب و مينا بكار مي رود. انواع محلول مايع آن در صابونسازي، پاك كنندههاي صنعتي و عمومي، چسب، سيمانسازي، رنگ و پوشش، قالب ريختهگري، شناورسازي كانه، پايدارسازي پراكسيد و كنترل خوردگي در لوله هاي آب و پيش ماده سيليس مخلوط زئوليت كاربرد دارد.
سيليس تهنشين شده:
از واكنش سيليكات سديم با اسيد سولفوريك يا اسيد كلريدريك طي شرايط مشخصي سيليس ته نشيني توليد مي شود كه بدليل خواصي از قبيل درخشندگي بسيار بالا و تخلخل كم از آن به عنوان پر كننده ريز دانه و ضد لغزش در لاستيك (لاستيك خودرو و كفپوش) pvc، پلي الفين، فيلم LDPE و جداكننده هاي ريز منفذي باتري ها ي سربي، پخش كننده، حمل كننده و بسياري موارد ديگر استفاده ميشود.
سيليس كلوئيدي:
سوسپانسيون از سيليس ريز دانه در محيط آبي كه به منظور ماده اصطكاك زا در كا غذ و تخته، ساينده در جلا با آب سيليس، جوش دهنده نسوزهاي فيبري، كاتاليزور و پيش ماده شيميايي مصرف مي شود.
سيليس، نوع متالورژي:
از واكنش كوارتز وكك در كوره قوس الكتريك و دماي بالاي C’2000 ساخته شده و 99%-98 Si دارد. ازآن در تهيه آلياژهاي آلومينيم، فولاد، سوپرآلياژ، سيليكون و مواد شيميايي استفاده مي كنند.
انواع ديگر ازسيليس و تركيبات آن مانند سيليس پخته، خرد سيليكون، نيترات سيليسيوم و... وجود دارند كه هر يك كاربرد هاي مخصوص خود را داراست.
كوارتز بلوري:
انواع شفاف و خوشنما براي تهيه عدسي و مخروط، جواهرسازي و نمونه كاني بكار ميرود، از خاصيت پيزوالكتريك آن در الكترونيك استفاده مي كنند.
تريپلي:
سيليس ريز بلور، متخلخل با وزن مخصوص 65/2، سختي7، سفيد تا خاكستري و... كه به عنوان پركننده يا رنگدانه در رنگ، لاستيك، پلاستيك، ساينده وبتونه بكار مي رود، بعلاوه در پودرهاي ساينده وجلا و ساينده دندان بكار مي رود
نواكوليت:
سنگ متخلخل سفيد تا خاكستري، قهوه اي روشن تا سياه كه از دانه هاي كوارتز بيشكل متراكم ساخته شده است كه خاصيت سايندگي عالي دارد: تميز كردن فلزات، ماده آسياب كننده، نسوز و مصالح سبك ساختماني.
فلينت:
سيليس كلسدوني مخفي بلور متراكم (سراميك، چيني استخواني، ماده آسياب كننده و...).
تقسيم بندي انواع سيليس براساس درصد SiO2 و مصرف :
1- سيليس درجه 1 : اين نوع سيليس داراي حداقل 96 % SiO2 است و در شيشه سازي ، لعاب ، صنايع شيميايي ، فروسيليس ، پشم شيشه ، سيليكات سديم ، فروکروم و ماسه تست سيمان به کار مي رود .
2- سيليس درجه 2 : اين نوع سيليس داراي 95-85 % SiO2 است و در ماسه ريخته گري ، ماسه سندبلاست ، *****اسيون و ديرگدازها به کار مي رود .
3- سيليس درجه 3 : اين نوع سيليس داراي 85-70 % SiO2 است و در آجر ماسه آهکي و آجرسبک ، کارخانجات توليد سيمان و بتن سبک به کار مي رود .
استانداردها:
باكاربري شيشه سازي:
حداقل 99-5/98% Sio2 و Fe2o3 كمتر از 04/0% در شيشه تخت، 03/0% ظروف شيشه اي ، 88/0%ظروف بلوري، 3/0%فايبرگلاس، 6/1%-2/0 Al2o3 و مقادير نا چيز (Ni،Cu،Co) و مواد نسوز (كروميت، زيركن وروتيل)
شيشه نوري درجه اول:
حداقل99%-5/98 Sio2، كمتر از 1/0%Al2o3 و02/0% Fe2o3.
پيش ماده سيليكات سديم:
بيشتر از 4/99% Sio2و كمتر از03/0% Fe2o3.
سراميك:
زير 20% Cu،5/97%> Sio2،55%< Al2o3 و2/0% Fe2o3.
ماسه با كاربري *****:
نسبتا خالص و بدون خاك، رس و مواد آلي يا ميكايي، شكل بلور هاي گرد شده يا نرمال بدون كشيدگي يا تخت شدگي، اندازه دانه هاي يكنواخت، اندازه كوچك و ضريب يكنواختي.
ماسه خوب گرد شده و مقادير ناچيز ناخالصي از رس، فلدسپار و كلسيت اندازه دانه ها :mm7/1*35/3 mm18/1×36/2, mm85/0×70/1, mm212/0×425/0,mm 106/0×212/0
ماسه ريخته گري:
98% Sio2 زير 200مش و Cao وMgo محدود (چرا كه مقدار اسيد مصرفي كه عامل اندازهگيري مقدار جوش دهنده مورد نياز است را كاهش ميدهد.)
ماسه گداخت (آهن و فولاد):
90%> Sio2
ماسه نسوز:
99%-95 : Sio2
پودر سيليس:
1/0%< Fe2O3, 38/0%< Al2O3 , 1/0%< Na2O ,1/0%< K2O اندازه متوسط ذرات 60 ميكرومتر, درجه درخشندگي 89%
پيش ماده سيليكون:
99%-5/98> SiO2 ,5/1%-1/0< Fe2O3 ,15/0%< Al2O3 , بدون فسفر و آرسنيك, 2/0%< CaO,MgO و نقصان در اثر حرارت, گلوله هاي با قطر< cm54/2 و حداقل درجه نرم شدن C ‘1700
فروسيليكون:
98%> SiO2 ,2/0%< Fe2O3 ,4/0% Al2O3 ,2/0% MgOوCaOو 1/0% P, قطر گلوله ها 16/1-32/0
تريپلي:
5/99-98% SiO2 ,1%-025/0 Fe2O3 و اندازه ذرات 99% زير 74 ميكرومتر تا 99% زير 10 ميكرومتر
نواكوليت:
60%> SiO2, 20% Al2O3, 2% Fe2O3 ,3% C
فلينيت:
4/97% SiO2 , 35/0% Al2O3 , Fe2O3 نادر, 46/0%CaO , 18/0%MgO,3/1% نقصان در اثر حرارت, اندازه متوسط دانه ها 10 ميكرومتر.
باز يافت:
بازيافت شيشه در حال افزايش است. نرخ متوسط باز يافت شيشه 33% در آمريكا و 90% در برخي كشورهاي اروپايي مانند سوييس است. بعد از خمير شيشه, دومين كاربري ظروف شيشه اي بازياقتي فايبر گلاس عايق (40% از ماده اوليه) است. ماسه سيليس مورد استفاده در سايش معمولا در باز يافت فولاد مصرف ميشود. بازيافت ماسه ريخته گري بدليل مشكلات دفع و آماده سازي آن رو به افزايش است.
جايگزين ها:
ساينده:
بوكسيت, آلومينا, كرندوم, الماس, دياتوميت, فلدسپار, گارنت, منيتيت, نفلين سينيت, اليوين, پرليت, پوميس, سربار, ذغال و فلزات استاروليت, تريپلي, كربيد سيليسيوم و ايليمينيت.
ماده ضد بلوكه شدن:
كائولن تكليس شده , دياتوميت, تالك.
ساختمان سازي:
گرانيت خرد شده, آهك, مرمر و...
سنگ نما:
گرانيت, مرمر, آهك, اسليت, آجر.
پركننده ها:
تري هيدرات آلومينيم, باريت, كربنات كلسيم, دياتوميت, فلدسپار, كائولن, ميكا, نفلين سينيت, پرليت, تالك, ولاستونيت.
*****:
كربن فعال شده/آنتراسيت, آزبست, سلولز, دياتوميت, گارنت, منيتيت, پوميس, پرليت, ايلمينيت.
ريخته گري:
بوكسيت و آلومينا, كروميت, رس, اليوين, پرليت, ورميكوليت, زيركن.
مواد اصطكاك زا:
آزبست, باريت, بوكسيت و آلومينا, رس, (آتاپولگليت, كائولن, سييوليت), گارنت, گرافيت, ژيپس, ميكا, پوميس, پيروفيليت, اسليت, ورميكوليت, ولاستونيت, زيركن.
نسوز:
آندالوزيت, بوكسيت, كروميت, كيانيت, دولوميت, گرافيت, منيزيت, اليوين, پيروفيليت, رس نسوز, سيليمانيت, زيركن
8- بازار جهاني مواد معدني :
توليد جهاني :
بين سالهاي 1990 تا 1995 توليد سيليس روند كاهشي را طي نموده است و از سال 1995 تا 2000 تغييرات متناوبي با دامنه كوتاه حاكم بوده است. طي سال هاي 1964 تا 2000 بيشترين مقدار توليد مربوط به سال 1990 و كمترين آن مربوط به سال 1964 است.
چين در توليد سيليكون مقام اول را در سال 2000 ( 721000 تن) و 2001 (638000 تن) دارا بوده است. ديگر توليد كننده هاي عمده سيليكون بعد از چين به ترتيب آمريكا، برزيل، نروژ، فرانسه، روسيه ، آفريقاي جنوبي و اسپانيا هستند كه در كل 84 درصد توليد جهاني را شامل مي شوند.
توليد جهاني فروسيليكون در سال 2001، 49/4 ميليون تن تخمين زده شده است كه نسبت به سال 2000 كه مقدار 26/4 ميليون تن را داشته است، اندكي افزايش ديده مي شود. توليد كننده هاي عمده فروسيليكون در سال 2001 به ترتيب كشورهاي چين، روسيه، نروژ، اكراين، آمريكا، فرانسه، آفريقاي جنوبي و قزاقستان بوه اند كه تقريباً 86 درصد توليد جهاني را دربرداشته اند.
در توليد شن و ماسه صنعتي درسال 1996، آمريكا با توليد 8/27 ميليون تن در مقام اول جاي گرفت و بعد از آن هلند با توليد 24 ميليون تن در مقام دوم، آلمان با 5/7 ميليون تن در مقام سوم و اتريش و پاراگوئه با 7 ميليون تن و فرانسه با 5/6 ميليون تن در مقام هاي بعدي جاي گرفتند. آمريكا طي سالهاي 1992 تا 1996 بزرگ ترين توليد كننده شن و ماسه صنعتي در جهان بوده و تقريباً 24 درصد توليد جهاني را در برداشته است. توليد شن و ماسه صنعتي در ايران از سال 1996 تا 1996 از 756000 تن به يك ميليون تن افزايش داشته است.
كوارتز وسيليس در اغلب كشورهاي جهان توليد و مصرف مي شود. توليد ساليانه سيليس درجه بالا تا متوسط حدود 120 تا 150 ميليون تن است كه 40% آن متعلق به آمريكا و هلند است, بعد از آن فرانسه, اتريش, آلمان, پاراگوئه و انگلستان قرار دارند.
هر چند فرآوري و قيمت پايين سيليس مانع از تجارت گسترده بين المللي آن مي شود ولي برخي انواع خاص آن با كاربري مخصوص تا مسافتهاي زياد حمل و نقل مي شوند, براي مثال از استراليا به ژاپن. توليد سيليكون و فرو سيليكون بيشتر وابسته به وجود انرژي ارزان است تا منشا سيليس.
به عنوان نمونه ماسه سيليسي Mt150 ,سيليس ته نشينيt 600000-550 , ژل سيليسيt 80000-70, سيليس كلوئيدي t 70000-60, فرو سيليكون سيليكون Mt 4 وجود دارد .
هيچ گونه اطلاعات دقيقي از جايگاه سيليس جهان در دست نيست .
10- تأثيرات زيست محيطي:
منابع آلودگي :
· معادني که در محيط هاي خشک در نزديکي شهر و روستا قرار دارند ، توليد گرد و غبار زيادي مي کنند که ايجاد آلودگي مي کند که هر چه سيليس سست باشد ، گرد و غبار ايجاد شده بيشتر مي شود .در اين صورت بايد طراحي معدن به شکلي باشد که حداقل جابجايي خاک را موجب شود .
آژانس بينالمللي سلامت جهاني سيليس متبلور را به عنوان مادة سرطانزا معرفي كرده است. براي مثال مواد شيميايي و معدني كه 0.1% يا بيشتر سيليس متبلور داشته باشند، براساس استاندارد موسسة سلامت و بهداشت جمعيت براي مقابله با خطرات ناشي از ارتباط با محيط آلوده (Occupational Safety & Health Administration s`Hazard Communication Standard) در آمريكا تحت نظارت قانون قرار گرفتهاند، به طوريكه به صورت قانون كار، آموزش كارگران و برچسب زدن بر چنين محصولاتي مطابق روشهاي اعلام شده براي مواد سرطانزا (Material Safety Data Sheet, MSDS) ميبايست انجام گيرد.
گرچه قرار گرفتن در معرض غبار كوارتز كه عبارت است از محصولات سيليسي، جراحاتي در ريه ها به وجود مي آورد، با اين حال، به مرگ منجر نمي شود. عادي ترين علت مرگ در كساني كه با غبار سيليسي در تماسند، بيماري سل است. به طور كلي، اگر مقدار زيادي غبار وارد ريه ها بشود، سبب مرگ مي گردد. با اين حال، با پيشگيري ها و نيز تهويه مناسب و استفاده از *****ها، تا حد زيادي مي توان از بروز امراض يا مرگ در اثر غبار كاني ها جلوگيري كرد.
11- منابع :
[1] اديب ، عباس ، 1370 ، روشنگري در پزشكي كهنه و نو .
[2] اسکندري ،شيوا ، آقانباتي ، علي ، فتوتي ، وحيد ، (1380 ) ،" فعاليت هاي زمين شناسي و اکتشافي انجام شده در استانها و برنامه پنج ساله سوم" .
[3] ام.اوانز ، انتوني ، مر ، فريد ، مقدسي ، سيدجواد ، (1373) ،" مقدمه اي بر زمين شناسي کانسنگ ها" .
[4] شهاب پور ، جمشيد ، (1382) ، "زمين شناسي اقتصادي"، انتشارات دانشگاه شهيد باهنر كرمان .
[5] غضبان ، فريدون ،(1381 ) ،" زمين شناسي زيست محيطي"، انتشارات دانشگاه تهران .
[6] قرباني ، منصور ، (1381) ، " ديباچه اي بر زمين شناسي اقتصادي ايران " .
[7] كريم پور ، محمد حسن ، سعادت ، سعيد،(1381) ،"زمين شناسي اقتصادي كاربردي"، نشر مشهد .
[8] كريم پور ـ محمد حسن ، 1378 ، کاني ها و سنگ هاي صنعتي ، نشر مشهد .
[9] ميسون ، برايان ، کارلتون ب ، مر ، مر ، فريد ، شرفي ، علي اصغر ، (1370) ، " اصول ژئوشيمي، انتشارات دانشگاه شيراز ".
[10] ويلهم ولمر ، فردريک ، يعقوب پور ، عبدالمجيد ، (1373) ، " ارزيابي اقتصادي در اکتشاف" .
[11] Clare P.Marshall , Rhodes W. Fairbridg, “Encyclopedia of Geochemistry” .
[12] N.N.Greenwood , A.Earnshaw , “ Chemistry of the elements

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:39 توسط مهندس ایمان رستگار |

بررسی انتشار سیلیس آزاد در هوای کارگاه های سنگ کوبی

مجله علمي دانشگاه علوم پزشكي و خدمات بهداشتی- درمانی همدان | شماره | تاریخ انتشار : 1386/07/01
بررسی انتشار سیلیس آزاد در هوای کارگاه های سنگ کوبی منطقه ازندریان همدان به روش پراکنش اشعه ایکس مقدمه و هدف: جهت تعيين حدود مجاز تماس شغلي گردوغبار قابل استنشاق ،تعيين درصد سيليس آزاد گردوغباراستنشاقي شاغلين ضرورت دارد تا براساس حدود مجاز تعيين شده، مواجهه شاغلين مورد ارزيابي قرار گيرد . هدف ازاين مطالعه تعيين انتشار سيليس آزاد درهواي کارگاه هاي سنگ کوبي منطقه ازندريان همدان بود.

روش كار: در اين پژوهش توصيفي – تحليلي 40 نمونه گردو غبار از كارگاه هاي مختلف سنگ كوبي تهيه شد كه نمونه برداري از گردوغبارقابل استنشاق بر اساس روش شماره 7500 سازمان NIOSH وبااستفاده از پمپ نمونه بردار همراه با سيکلون در ارتفاع ناحيه تنفسي و در ايستگاه هاي مختلف كاري فرايند سنگ كوبي صورت گرفت.تعيين مقدار گردوغبار به روش گراويمتري وتعيين مقدار سيليس آزاد به روش پراکنش اشعه ايکس صورت گرفت.

نتايج: نتايج نشان داد در کارگاه هاي درجه2 ميزان تراکم گردوغبار قابل استنشاق برابر با 1.17-1.24 mg/m3 و ميزان تراکم كوارتز برابر با 0.94-1.03 mg/m3 مي باشد. درکارگاه هاي درجه 1 نيزميزان تراکم گردوغبار قابل استنشاق برابر با 0.81-1.07mg/m3 و ميزان تراکم كوارتز برابر با 0.79 -1.05 mg/m3 مي باشد. بر اين اساس ميزان سيليس آزادگردوغبار قابل استنشاق در کارگاه هاي توليد پودر سيليس نوع درجه يک برابر با 5/97 % ودرکارگاه هاي توليد پودر سيليس نوع درجه دو برابر با 3/81 % است که اين اختلاف درصد از لحاظ آماري معني دار مي باشدPValue=0.0001)).

نتيجه نهائي: با مقايسه ميانگين وزني زماني گردوغبار قابل استنشاق کارگاه هاي سنگ کوبي مورد مطالعه با حدود تماس شغلي اختلاف معني داري مشاهده نگرديد. بر اين اساس ميزان تراکم گردوغبار در کارگاه ها پايين تر از حدود مجازتماس شغلي مي باشد

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:11 توسط مهندس ایمان رستگار |

سیلیس

اکسیژن سومین عنصر فراوان در عالم بعد از ئیدروژن و هلیم است . در سطح کره زمین اکسیژن فراوانترین و دارای مقام اول است . سیلیسم بعد از اکسیژن دومین عنصر فراوان در سطح کره زمین است .

یک ترکیب اکسیژن و سیلیسم Sio₂ ، بنام کوارتز ، سیلیس ( ماسه ) فراوانترین ماده موجود روی زمین است . شیشه معمولی که از ذوب ماسه بدست می‌آید از همین جنس است . وقتی به خاک و سنگ اطرافمان نگاه می‌کنیم ، در حقیقت بیشتر آنچه می‌بینیم سیلیس است .

ذرات سیلیس دشمن شماره 1 ماشین‌آلات از هر نوع در هر کجای دنیا هستند .

می‌گویند یک دشمن هم زیاد است . این دشمن همه جا از بالا و پایین و چپ و راست و پس و پیش ماشین‌ها را محاصره کرده است . بسیار سرسخت است ( سخت‌ترین ماده معدنی پس از الماس ، کوراندوم و توپاز است و چون ماشین‌آلات تقریباً هیچ وقت جواهرهای سه ردیف اول را نمی‌بینند ، می‌توان آن را اول حساب کرد ) اگر سیلیس بتواند به لابلای قطعات ماشین‌آلات راه یابد ، خارج کردن آن بسیار مشکل است ( تقریباً 50 برابر مشکل‌تر از جلوگیری از ورود ) .

ذرات سیلیس از هر کجا که ارتباطی با محیط خارج وجود دارد ، می‌توانند وارد ماشین شوند . همانگونه که در اول نوشته آمد ، اطراف ما را سیلیس گرفته است و هر امکان تبادل با محیط خارج از ماشین ، امکان آلودگی سیلیس را فراهم می‌کند . در موتورها ، تبادل به صورت ورود حجم زیادی هوا به داخل موتور برای احتراق سوخت می‌باشد . در کمپرسورها ورود حجم بسیار زیادی هوا برای تراکم ، در سیستمهای هیدرولیک ، هر بار داخل و بیرون رفتن میله سیلندر هیدرولیکی ، در گیربکس‌ها از طریق خروجی‌ها یا نفس‌کش‌ها زمینه‌های ورود خاک و سیلیس به داخل سیستم هستند .

تنفس و سرد و گرم شدن مخا‌زن و منافذ آنها نیز همین نقش را دارند . در موتورها و کمپـرسورها بازدید مسیر هـوارسانی بعد از فیلتـر تا ورودی سوپرشارژ یا مجـرای ورود به موتور یک کار ساده ، بدون نیاز به باز و بست و تعمیرات سنگین است . پیدا کردن منافذ و مجراهای ورود خاک و سیلیس یا بازدید میله جک و گردگیرهای گلویی آن همگی با چشم و بدون نیاز به باز و بست یا کارهای مکانیکی سخت ممکن بوده و در 99٪ اوقات ، پیدا کردن راه نفوذ سیلیس به سیستم در کمتر از چند دقیقه انجام و اگر ایراد فابریک نباشد ( مثل برخی خودروهای ساخت داخل ) رفع مشکل هم در چند دقیقه امکان دارد . ایرادهای فابریک بدون بازدید هم قابل تشخیص هستند . یک هدف از نوشتن این یادداشت ، پس از تأکید روی خسارات وارد شده توسط Sio₂ ، اشاره به سادگی جلوگیری از ورود سیلیس است .

سیلیس چگونه به قطعات داخلی ماشین‌ها صدمه می‌زند ؟

بیشتر خساراتی که ذرات سخت و فرساینده Sio₂ به ماشین‌ها می‌زنند در چهارچوب فرسایش برشی سه عضوی است . در این نوع فرسایش یک ذره سخت بین دو قطعه ماشین قرار گرفته و با خراشیدن سطوح باعث تخریب روی قطعه می‌شود . از سطح قطعه در این نوع فرسایش ذرات ریزی کنده می‌شود که بیشتر آنها در حدود میکرونی هستند .

خود ذرات سیلیس اگر هم بزرگ باشند ، در لابلای قطعات خرد و آسیاب شده و به ابعاد میکرونی می‌رسند . هیچ یک از فیلترهای اصلی ماشین‌آلات قادر به گرفتن این ذرات نیستند و نمی‌توان این ذرات را به آسانی حذف نمود .

فرسایش ناشی از سیلیس ، به جز در نقاطی که درصد سیلیس بسیار بالاست ، وسیع اما کند است . کند بودن فرسایش سیلیس نباید باعث دست کم گرفتن آن شود . تجربه نشان داده که متأسفانه این خطر موجود و واقعی است . هدف اصلی این یادداشت بزرگنمایی واقعیات مربوط به خسارتهایی است که سیلیس به ماشین‌آلات می‌زند . خسارتهای که ذرات سیلیس به ماشین‌ها می‌زنند ، مثل خسارتهایی است که میکروب‌ها به موجودات زنده می‌زنند . آن گروه از مدیران و مسئولان ماشین‌آلات که خطر سیلیس را جدی نمی‌گیرند مثل پزشکانی هستند که به میکروب اعتقادی ندارند .

از آلودگی سیلیس چگونه جلوگیری می‌شود ؟

ورود سیلیس به داخل موتور بیشتر از طریق هواکش نامرغوب ، منافذ و پارگی و لقی‌های موجود در کانالهای هوا یا حذف بعضی از اجزاء سیستم انتقال هوا ( مثل شلنگ‌های واسطه بین پمپ با دو مانیفولد ) انجام می‌شود . جلوگیری از ورود هوای آلوده به موتورها در چهار مرحله انجام شده و می‌تواند و باید به عنوان پیش‌فرض فیلتراسیون روغن در نظر باشد :

مرحله اول : انتخاب محل ورودی هوا ـ نگاهی به همه ماشین‌آلات ساخت کشورهای صنعتی نشان می‌دهد از حدود بیست سال پیش ، ورودی هوای همه موتورهای ماشین‌آلات به نحوی طراحی و ساخته می‌شود که متضمن ورود تمیزترین هوای ممکن به داخل سیستم هوا است . با همه مشکلاتی که این کار می‌تواند داشته باشد مثلاً متحرک بودن قسمتی از لوله‌کشی هوا که روی اتاق راننده نصب شده و اتصال آن به لوله‌کشی اصلی ، این اصل رعایت می‌گردد . بالعکس در اکثر کامیونها و اتوبوسهای ساخت داخل ، این ورودی در بدترین نقطه ممکن نصب شده است .

مرحله دوم : گرفتن حداکثر ذرات قبل از ورود به فیلتر اصلی توسط سیستم‌های گریز از مرکز یا روغنی و ....

مرحله سوم : فیلتراسیون و گرفتن ذرات توسط فیلتر هوا . در این مورد به یک آزمایش جالب اشاره می‌شود :

1-یک فیلتر هوای معمولی و کارکرده خودتان ( که در واقع جزء ضایعات و دورانداختنی است ) را شکافته و مقداری از کاغذ آن را جدا کنید . این کاغذ در جهت جریان هوا با بنزین تمیز به حدی شستشو کنید که بنزین خروجی مثل بنزین ورودی تمیز باشد . از هنگام کار با بنزین مواظب خطرات آن مثل آتش‌سوزی و بخار بنزین باشید )

2- حدود یک قاشق چایخوری پودر سیمان را با cc 20 بنزین مخلوط مخلوط به هم بزنید .

3- مخلوط بنزین با پودر سیمان را از کاغذ فیلتر عبور داده و خروجی را روی لام رسوبگیری نمایید .

4- اگر خروجی تمیز نبود ، یعنی ابعاد و ذرات رد شده از ده میکرون ( گاهی اوقات از 50 میکرون ) بالاتر بود یا استفاده مکرر و بادگیری غیراصولی کاغذ فیلتر را خراب کرده یا از اول کاغذ فیلتر خراب بوده است که برای روشن کردن این فرض باید همین آزمایش را با خراب کردن یک فیلتر نو تکرار کنید . با تکرار و انجام این آزمایش و مقایسه نتایج ( با در نظر گرفتن هر دو فیلتر هوای اولیه و ثانویه ) چیزهای جالبی خواهید دید .

مرحله چهارم : سفت کردن بست‌ها ، بازدید دقیق لوله‌ها و شلنگ‌ها و اتصالات برای پارگی و نشتی‌ها .

آلودگی سیلیس چگونه شناسایی می‌شود ؟

هرگاه فرسایش ریز و بیش از حد معمول در ماشین داریم ، باید فکر سیلیس باشیم . ذرات در حد میکرون از جنس فلزات بکار رفته در ماشین‌ بهترین نشانه‌های فرسایش سیلیس هستند . خود ذرات سیلیس بسته به راه ورود آنها و بین قطعات ماشین دانه‌بندی‌های متفاوت دارند . اگر سیلیس از راه مجرای نفس‌کش یک گیربکس همراه با آب گل‌آلود وارد سیستم شده باشد با ابعاد بزرگتر از 50 میکرون هم دیده می‌شود . بالعکس اگر از راه یک هواکش نامرغوب یا نو وارد موتور شده باشد ، ابعاد بسیار کوچکتری دانسته و آخر کار به ابعاد یک میکرونی هم می رسد .

در موتورهای دیزل ، کمپرسورهای مارپیچی ، گیربکس‌ها و اکثر سیستم‌های هیدرولیک فرسایش سیلیس با بالا رفتن سریع ذرات کنده شده بسیار ریز و در حد از 5 میکرون کوچکتر از قطعات دستگاه است که سهم ذرات آهنی در این میان بسیار چشمگیرتر است . در موتورهای بنزینی ، کمپرسورهای رفت و برگشتی و گیربکس‌های اتوماتیک ، گاهی فلزات دیگری از قبیل AL یا CU سهم بیشتری نسبت به گروه اول دارند .

شناسایی ذرات فلزی با ابعاد میکرونی ، ذرات سیلیس با ابعاد میکرونی از طریق بررسی میکروسکوپی روی لام ( شیشه ) ، بالا رفتن غلظت آهنی روغن ( PQ ) و ذره شماری و اسپکترومتری از راه‌های تشخیص آلودگی سیلیس هستند .

اسپکترومتری ابزار بسیار خوبی برای شناسایی آلودگی سیلیس است زیرا هم ذرات سیلیس و هم ذرات ناشی از فرسایش سیلیس بیشتر در بازه‌ای قرار دارند که اسپکترومتری می‌تواند عناصرآنها را تشخیص بدهد . لازم است یادآوری شود به جز سیلیس Sio₂ مواد دیگری نیز در روغنها وجود دارند که حاوی عنصر سیلیسیم Si هستند مثل افزودنیهای ضد کف یا مواد سیلیکونی . گاهی اوقات این مواد می‌توانند در دستگاههای اندازه‌گیری مثل اسپکترومتر ( برای شناسایی عنصر Si ) یا ذره‌ شمار احساس و دیده شوند و نباید آنها را با Sio₂ اشتباه گرفت . ذرات درشت و بالاتر از 20 میکرون سیلیس در بررسی میکروسکوپی روی لام یا تشخیص عنصر Siتوسط اسپکترومتر چنانچه با ذرات ریز سیلیس و ذرات ریز فلز فرسایشی همراه نباشند ، به احتمال قوی ناشی از آلودگی نمونه‌گیری یا افزودنی های ضد کف هستند .

نتیجـه :

1- فرسایش سیلیس یک خطر واقعی و از نظر آماری ، بزرگترین خطر برای ماشین‌آلات بوده و بیشترین خسارات را وارد می‌کند .

2- آلودگی سیلیس هر روز به ما ضربه‌های بزرگ وارد می‌کند .

3- آلودگی سیلیس به راحتی قابل شناسایی است .

4- آلودگی سیلیس به راحتی قابل پیشگیری است .

5- خسارات آلودگی سیلیس وسیع ولی کند است . به همین دلیل بسیاری ابعاد آن را حس نمی‌کنند .

6- شماری از مدیران ، حساسیت لازم در برابر آلودگی سیلیس ندارند .

7- فیلترهای معمولی روغن موتور ، آلودگی سیلیس را حذف نمی‌کنند .

مقایسه بین سختی سیلیس و بعضی فلزات

ردیف	ماده	درجه سختی نسبی
1	آلومینیوم	3-2.5
2	مس	3
3	فولاد معمولی ، آهن ساختمانی	5-4
4	فولاد سخت شده	7
5	شیشه و کوارتز

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:10 توسط مهندس ایمان رستگار |

(SiO2)

اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته حدوداً 60 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهد. كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند.

سيليس خالص ، بي رنگ تا سفيدرنگ است و با ترکيب SiO2 فراوان ترين ماده موجود در پوسته زمين است .

نام سيليس براي کليه کاني هايي به کار برده مي شود که داراي SiO2 مي باشند حتي اگر از نقطه نظر بلوري ، شرايط فيزيکي و شرايط زمين شناسي با هم متفاوت باشند.

ماسه سنگ و ماسه سيليسي، كوارتز و كوارتزيت، بلور كريستال، تريپلي و نواكوليت، سيليس مصنوعي و سيليكون شيميايي، سنگ چماق و دياتوميت از منابع اصلي سيليس هستند.

1- ژئوشيمي:

اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص ( كاني هاي كوارتز، اپال و ... ) و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته حدوداً 60 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهد. كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند.

برخي از شيميدانان، رابطه بين اتم هاي سيليس و اكسيژن در سيليكات هاي مختلف را مشابه رابطه اتم هاي كربن و اكسيژن در تركيبات آلي دانسته اند. همانطور كه كربن به دو صورت منواكسيد كربن (CO) و دي اكسيد كربن (CO2) با اكسيژن تركيب مي شود، سيلسيم نيز به طور مشابه با اكسيژن تركيب شده و توليد تركيبات SiO و SiO2 را مي نمايد. تركيب اول نظير منواكسيد كربن به صورت گاز بوده و ناپايدار است ولي تركيب جامد و پايدار مي باشد.

در طبيعت هرگاه در درجه حرارت 25 درجه سانتي گراد، ميزان سيليس محلول در آب از حدود 120 تا 140 ppm بالاتر برود، از نظر شيميايي كمپلكس Si(OH)4 بوجود خواهد آمد. در چنين حالتي محلول به صورت اشباع در آمده و سبب رسوب سيليس به صورت ژل و تشكيل بلورهاي اوليه كوارتز كه فراوان ترين كاني سيليس است مي گردد.

بلورهاي مصنوعي كوارتز كه در صنعت مورد مصرف قرار مي گيرد، نيز طي چنين فرآيندي توليد مي شوند. بنابراين مي توان گفت كه اگر در طبيعت مقدار سيليس محلول در آب كمتر از ppm 210 باشد، سيليس موجود در آب به صورت محلول باقي مانده و هيچگونه كريستالي تشكيل نمي شود. فقط در زماني كه ميزان سيليس محلول در آب از حد ppm 410 بگذرد، زايش بلورهاي كوارتز شروع مي شود.

كوارتز، تريديميت و كريستوباليت سه پلي مورف اصلي سيليس هستند كه در طبيعت به خوبي شناخته شده اند، هركدام از اين كاني ها در شرايط خاصب بوجود آمده و داراي مشخصات فيزيكي و كاني شناسي معيني مي باشند. اين پلي مورف ها در شرايط حرارتي ذيل به يكديگر تبديل مي شوند:

فرآيندهاي تبديل سه پلي مورف فوق كه هركدام در شرايط خاص ترموديناميكي و شيميايي انجام مي شوند، همگي دو طرفه و برگشت پذير مي باشند. نحوه و شرايط تبديل پلي مورف هاي سيليس به يكديگر، در تمام صنايعي كه اين ماده معدني به نحوي در آنها كاربرد دارد، از اهميت زيادي برخوردار است. در اثر تبديل اين پلي مورف ها به يكديگر، خواص كاني شناسي و فيزيكي آنها نظير ضريب شكست، سيستم تبلور، چگالي و سختي نيز متغير مي نمايد.

دانه هاي بلوري سيليس از لحاظ مولکولي متبلور بوده با شبکه هاي بدون اتصال الکتروني است . انواع مختلف سيليس – کوارتز، تريديميت و کريستوباليت – سيليس گداخته و در کوهي( به فرمول شيميايي Si2O7 ) در ساختمان شبکه هاي سه بعدي يا تکتوسيليکاته متبلور شده اند. در اين ساختمان هر چهار وجهي SiO4، تمام گوشه هاي خود را با ساير چهاروجهي ها به اشتراک گذاشته است و نسبت Si:O ، 1:2 است. در اين ساختمان، اتم سيليسيوم چهار ظرفيتي توسط 2 اتم اکسيژن دو ظرفيتي متعادل شده است. در اين نوع سيليکاتها بخشي از اتم هاي سيليسيوم توسط آلومينيوم جايگزين شده است و به صورت (Si, Al)O2 در مي آيد.

اگر چه پيوندهاي Si-O در ساختار اکتاهدرال کورديناسيون 6 بلندتر از طول اين پيوندها در ساختار تتراهدرال کورديناسيون 4 هستند، اما بسته بندي فشرده تر اکسيژن ها باعث افزايش زياد چگالي اين پلي مورف نسبت به ساير پلي مورف هاي سيليس مي شود.

سيليس رامي توان در ابتدا به صورت محلول در آب در نظر گرفت . پس از اشباع شدن محلول ها از سيليس و رسوب آن در محيط ، تبلور سيليس آغاز مي شود که باعث تشکيل اشکال نهان بلور و ريزبلور مي شود .

پس از اين مرحله در صورت ايجاد شرايط مساعد ، زايش و رشد بلورهاي کوارتز انجام مي شود .همچنين سيليس موجود در محيط هاي آذرين و ماگمايي نيز ايجاد بلورهاي گوارتز مي کنند که اين بلورها هم در فازهاي اوليه و هم در مراحل پاياني ماگماتيسم ايجاد شده و يا ممکن است از محلول هاي گرمابي ناشي شوند .

کوارتز، کريستوباليت و تريديميت اشکالي از سيليس هستند که مي توانند در سنگ هاي آذرين رخ دهند.

اين 3 شکل سيليس نمايش دهنده پديده انانتيوتروپيسم (پلي مورفيسم برگشت پذير) است.
هر يک داراي حوزه پايداري خود است، کوارتز در فشار اتمسفريک تا دماي 867 درجه پايدار است، تريديميت بين 867 درجه و 1470 درجه و کريستو باليت از 1470 درجه تا نقطه ذوب يعني 1713 درجه پايدار مي باشند.

سيليس مايع نيز از 1713 درجه تا نقطه جوش سيليس پايدار است. اين 3 پلي مورف سيليس همگي از گروه هاي چهار وجهي، متشکل از 4 اتم اکسيژن به دور يک اتم سيليس مرکزي تشکيل شده اند.

چهار وجهي هاي سيليسيوم – اکسيژن به يکديگر متصل شده اند تا شبکه اي سه بعدي را به وجود آوردند اما الگوي اتصال براي هر يک از اين سه شکل سيليس متفاوت بوده و اختلاف ساختار بلوري و خواص آنها نيز از همين جا ناشي مي شود.

کريستوباليت و تريديميت ساختارهاي نسبتاً بازي دارند، در حالي که اتم هاي کوارتز از بسته بندي فشرده تري برخوردارند.

هر يک از 3 پلي مورف سيليس داراي انواع دماي بالا و دماي پائين است. در کوارتز، تغيير از نوع دماي پائين به دماي بالا در فشار يک اتمسفر، در دماي 573 درجه رخ مي دهد.
تريديميت دماي بالا نيز بين 120 و 160 درجه به تريديميت دماي پايين تبديل مي شود و کريستوباليت دماي بالا هم بين 200 تا 275 درجه سانتيگراد به کريستوباليت دماي پائين مبدل مي شود.

تبديل شکل هاي دماي بالا – دماي پائين با تبديل هر يک از انواع به نوع ديگر کاملاً تفاوت دارد.
چهار وجهي هاي Sio4 در هر يک از اين 3 کاني با الگوهاي متفاوت به يکديگر متصل شده اند و اين اتصال بايد به طور کامل شکسته و باز آرايي شود تا يک نوع بتواند به نوع ديگر تبديل گردد.
از طرف ديگر در تغيير انواع دماي بالا به دماي پائين نيازي به تغيير در چگونگي اتصال چهاروجهي ها نيست.

اين تغيير باعث ايجاد يک جا به جايي و چرخش در آنها مي گردد که بدون شکستن اتصال ها باعث تغيير تقارن ساختاري مي گردد. انواع دماي بالا نسبت به انواع دماي پائين هميشه از تقارن بيشتري برخوردارند.

تبديل گونه هاي دماي بالا به دماي پائين هر يک از اين کاني ها در دماي تبديل به سرعت انجام گرفته و برگشت پذير مي باشد.

تغيير از يک پلي مورف به پلي مورف ديگر به شدت کند و بطئي است، وجود تريديميت و کريستوباليت به صورت کاني نشان مي دهد که اين دو پلي مورف مي توانند به طور نامحدود در دماي عادي بدون تغيير باقي بمانند.

پس از تشکيل تريديميت و کريستوباليت، اتصال به وجود آمده سخت تر از آن است که بتواند به آساني شکسته شود و به همين دليل تبديل انواع دماي بالا و پايين کريستوباليت و تريديميت را مي توان در دماهايي مورد مطالعه قرار داد که اين دو کاني در واقع در اين دماها نيمه پايدارند.

حضور عناصر خارجي در ساختمان تريديميت و کريستوباليت مي تواند اثري پايدار کننده داشته باشد.
تعداد اندک تجزيه هاي کامل موجود از اين کاني ها حضور مقادير مشابهي Al, Na را نشان مي دهد که بيان گر جايگزيني يعني NaAL به جاي Si در ساختمان باز است.

از طرف ديگر کوارتز معمولاً به صورت Sio2 خيلي خالص يافت مي شود.

اگر چه کوارتز در فاز پايدار در دماهاي کمتر از 867 درجه است، اما کريستوباليت يا تريديميت هم مي توانند در زير اين دما متبلور شوند، به خصوص هنگامي که تبلور به سرعت رخ مي دهد.

کوارتز دماي پائين و کوارتز دماي بالا تنها در محدوده حوزه پايداري خود تشکيل شده و هيچ گاه در دماي بالاتر تشکيل نمي شوند.

در نتيجه حضور کوارتز در يک سنگ آذرين نشان دهنده اين است که تبلور آن از ماگما در دماي زير 867 درجه صورت گرفته است و حضور کريستوباليت يا تريديميت به هيچ وجه نمي توانند نشان دهنده دماي تبلور باشد.

کوارتز در دماهاي معمولي هميشه به صورت کوارتز دماي پائين حضور دارد. از روي شکل بلوري، ماهيت ماکل و ساير خواص کم اهميت تر مي توان شکل اصلي را در غالب موارد تعيين کرد.

کوارتز تقريباً در تمام سنگ هاي آذرين کوارتز دار ابتدا به صورت کوارتز دماي بالا متبلور مي شود.

در رگه هاي کوارتز و بعضي از پگماتيت ها کوارتز از همان ابتدا به صورت کوارتز دماي پايين متبلور مي شود.

تبلور ماگمايي در سنگ هاي کوارتز دار دماهاي بالاتر از 573 درجه صورت گرفته و تبلور بخشي از مواد باقي مانده نيز حداقل در دماهاي پائين تر صورت مي گيرد.

3- كاني هاي مهم سيليس :

انواع سيليس در طبيعت به صورت کاني هاي مشخص ذيل يافت مي شود که عبارتند از:
سيليس متبلور (کوارتز با چگالي 65/2 ، تريديميت با چگالي 26/2، کريستوباليت با چگالي 32/2، اوپال، لوشاته ليريت با چگالي 20/2، کوئيزيت و استيشوويت)، سيليس نهان بلور (سنگ آتش زنه ، سنگ آتش زنه سياه ، کلسدوني و عقيق ) و سيليس بي شکل ( اپال ، سيليس بي آب ) مي باشد.از ميان اين کاني ها، کوارتز بسيار رايج است.

تريديميت و کريستوباليت در سنگ هاي آتشفشاني توزيع گسترده اي داشته و به سختي مي توان گفت که کاني هاي کمياب هستند.لوشاته ليريت (شيشه سيليس) بسيار کمياب است.کوئيزيت و استيشوويت اشکال فشار بالاي سيليس مي باشند که ابتدا در آزمايشگاه ساخته شده و سپس در ماسه سنگ هاي کراتر متئور در آريزونا يافت شدند، جايي که اين دو کاني ظاهراً بر اثر فشار آني و بالا ناشي از برخورد شخانه تشکيل گرديده اند. چگالي بالاي( 29/4 ) براي استيشوويت ناشي از تغيير کورديناسيون 4 به 6 است.

سنگ شيشه ، سيليس گداخته شفافي با چگالي 21/2 مي باشد . زماني که ناخالصي ها کمتراز ppm 1 باشد ، از بهترين نوع شيشه هاي شفاف است و داراي قدرت انتقال زياد اشعه ماوراءبنفش است .

سيليس گرد از خردايش سيليس به دست مي آيد و درصنعت در لاستيک سازي ، غليظ کننده گريس و به عنوان مات ساز رنگ ها کاربرد دارد .

چرت و فلينيت معمول ترين انواع سنگ هاي رسوبي شيميايي هستند.

چرت يك واژه خيلي كلي براي رسوبات سيليسي دانه ريز، با منشأ شيميايي، بيوشيميايي يا بيوژنيكي است.

فلينيت بعنوان معادل چرت و خصوصاً براي نودل هاي چرتي موجود در گل هاي سفيدهاي (chalk) كرتاسه بكار مي رود.

ژاسب نوعي چرت قرمز است كه رنگ قرمز آن ناشي از هماتيت ريز پراكنده است.

سيليكسيت (Silexite) واژه فرانسوي معادل چرت، خاصه نوع سياه و كربن دار آن است.

نواكوليت، نوع ديگري از سنگ هاي سيليسي است كه افزون بر سختي زياد ، بافت يكنواخت و ميكروكريستالين و رنگ روشن نيز، برخوردار است. نواكوليت در اصل يك چرت لايه- لايه متشكل از كوارتز ميكروکريستالين است.

پورسلانيت به سنگ هاي سيليسي دانه ريز با بافت و شكستگي مشابه با پورسلان بدون لعاب اطلاق مي شود.

تريپولي از انواع ديگر سنگ هاي سيليسي بسيار متخلخل و سبك وزن است كه كاني عمده تشكيل دهنده آن كلسدوني بوده و به رنگ هاي سفيد، صورتي و خاكستري روشن و با لمس زبر و خشن، مشخص مي شود. تريپولي فقط در سطح زمين گسترش داشته و آن را نتيجه فرآيندهاي هوازدگي از قبيل آب گرفتن و يا شكستگي سنگهاي ديگر از قبيل چرت و آهك هاي سيليسي معرفي كرده اند، كه بخش هاي كربناته آنها شسته و خارج شده است.

چرت ها معمولاً به انواع لايه لايه و نودولي تقسيم مي شوند:

چرت هاي لايه لايه اغلب با سنگ هاي ولكانيكي همراه هستند و در آن چرت را با منشأ ولكانيكي يا منشأ بيوژنيكي سيليس مي دانند .

چرت هاي نودولي عمدتاً در سنگ هاي آهكي و تا حدودي در گل سنگ ها و تبخيري ها گسترش دارند. بيشتر چرت هاي نودولي دياژنتيكي هستند و از طريق جانشيني تشكيل شده اند. منشأ سيليس را عمدتاً به منشأ آتشفشاني نسبت مي دهند.

مطالعات جديدتر (Cruzzi 1996) نشان مي دهد كه فقط از منشأ آتشفشاني نيست بلكه قسمت عمده اي از خشكي ها نشأت مي گيرند و يا از انحلال سنگ هاي پوسته جامد زمين شكل مي گيرند.

سنگ هاي سيليس به دو گروه اوليه و ثانويه تقسيم مي شوند :

اوليه ها شامل:

الف- چرت هايي كه راديولارها سازنده آنها هستند و بنام راديولاريت خوانده مي شوند
ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
ج- Opaline rocks
د- اسپيكوليت
هـ- نواكوليت

ثانويه ها (بعد از رسوبگذاري شكل مي گيرند):

الف- نودول هاي چرت شامل Syngenetic chart
ب- Early chart
ج- late chart
د- Diagenes chart

سنگ هاي سيليسي با منشأ اوليه :

الف- چرت هاي راديولاريتي:

اين چرت ها دو دسته اند:

1-چرت با نوارهاي اكسيد آهن

از مشخصات انواع چرت با نوارهاي اكسيدآهن مي توان به مشخصه هاي زير اشاره كرد:

الف- همراه با توالي هاي افيوليت هستند.
ب- همراه با گل هاي پلاژيك هستند.
ج- داراي نوارهاي قرمز تا سبز تيره داراي اكسيدهاي Fe 3+
د- از پوسته راديولر تشكيل شده اند.

دو فاكتور اول نشان دهنده اين است كه اينها در يك محيط عميق شكل گرفته اند. وجود Fe 3+ نشان دهنده محيط اكسيدان است كه علت وجود محيط اكسيدان در عمق به علت گردش شديد آب در طبقات است كه باعث شده اكسيژن از طبقات سطحي به اعماق برود. پس اين سنگ ها مربوط به محيط هاي عميق دريا كه Cirulation آب شديد بوده و اجازه داده تا اكسيژن به محيط عميق برود و محيط اكسيدان گردد، مي باشند.

2- با نوارهاي مواد آلي :

انواع داراي نوارهاي مواد آلي در همان محيط قبل ولي غير اكسيدان تشكيل مي گردند. ناخالص هايي كه همراه اين 2 گروه ديده مي شود عمدتاً كاني رسي گروه ايليت، كوارتز ميكروكريستالين و فسفات مي باشد.

ب- دياتوميت هاي پورسلانيت

عمدتاً در محيط هاي درياچه اي بخصوص فلات قاره (Shelf) شكل مي گيرند كه محيط غير اكسيدان است. در محيط شيب قاره Slope اگر اكسيدان نباشد نيز شكل مي گيرند.
اين سنگها داراي تخلخل بالايي هستند و كاني هاي رسي گروه كائولن يا كائولن + ايليت همراه آنها ديده مي شود. اگر مقدار كاني رسي به 25 درصد برسد به سنگ، پورسلانيت مي گويند. اين سنگ ها در يك منطقه بسيار كم شيب و گسترده كه چون بصورت خليج است، گردش (Circulation) شديد آب وجود ندارد و به علت جريانهاي Upwelling سيليس به محدوده شلف كشيده مي شود وبه طريقه شيميايي و بعضاً با علت دخالت موجودات پلانكتون ، اين سنگ به صورت ژل سيليسي كه عمدتاً اپال A و C است ، نهشته مي شود.

د- اسپيكوليت :

عمده سازنده اين ها، سوزن هاي اسفنجي هستند. تفاوت اين سنگ ها با بقيه سيليس ها اين است كه اين سنگ ها در درياچه هاي آب شيرين گسترش مي يابند و همراه با رسوبات جريانهاي آشفته هستند.

هـ- نواكوليت :

رسوبات سيليسي كه در تشكيل آنها موجودات مختلف دخالت دارند و موجود غالبي شناخته نشده است و در محيط هاي دريايي كم عمق گسترش مي يابند.

سنگ هاي سيليسي از منشأ ثانويه:

اينها غالباً به صورت نودولي هستند. براي تشكيل اين سنگ ها در محيط دياژنز دو شرط لازم است :

1- وجود Si، كه مي تواند حاصل انحلال ذرات اصلي سازنده سنگ باشد و توسط آب هاي درون منفذي وارد سنگ مي شود.

2- وجود PH و Eh مناسب در محيط دياژنز

سيلكريت كه سنگي غني از سيليس است ، اوليه بوده و در PH قليايي تشكيل مي شود و لذا در فصول خشك كه تبخير و PH بالاست ، ايجاد مي شود. كالكريت در محيط دياژنز شكل مي گيرد.

4- ژنز سيليس :

در صورتي که سيليس درصد بالايي از سنگ ها را تشکيل دهد ، کانسارهاي سيليس تشکيل مي شوند . کانسارهاي سيليس تشکيل شده از تجمع ثانويه سيليس و در اثر فرآيند دگرگوني ( تزريق ثانويه رگه ها و رگچه هاي سيليسي در سازندهاي دگرگون شده ) ، هوازدگي ، جابجايي و تجمع به وسيله باد و يا آب رودخانه ها داراي حجم قابل توجهي بوده و از اهميت بالايي برخوردارند .گاهي در طبيعت لايه هايي از سيليس آلي به صورت راديولاريت ، فتانيت ، اسپونگوليت و دياتوميت به وجود مي آيند . اين لايه ها از انباشته شدن قطعات اسکلت سيليسي جانوران ريز دريايي ايجاد مي شوند . از نظر کاني شناسي جنس اين مواد اکثراً کريستوباليت و اپال است .

در مورد منشأ چرت ها، اتفاق نظر وجود ندارد، با اين وجود اكثر محققين، چرت هاي نودولي را از منشأ ثانويه و دياژنتيكي مي دانند. شواهدي كه اين فرضيه را ، تأئيد مي كند عبارتند از:

1- شكل بسيار نامنظم اكثر نودول هاي چرت
2- وجود بخشهاي كربناته در داخل نودول هاي چرت
3- وجود فسيل هاي سيليس شده
4- حفظ و وجود آثار و بقاياي از ساخت هاي رسوبي به ويژه سطوح لايه بندي در داخل بعضي از نودول هاي چرتي
5- گسترش و حضور نودول هاي چرت فقط در بعضي از قسمت هاي تشكيلات آهكي و عدم توزيع و پراكندگي منظم آن در تشكيلات ميزبان.
مطالعات مختلف و بررسي هاي ژئوشيميايي اخير تشكيل مستقيم ژل هاي سيليسي از آب دريا را تأئيد نمي كند.
5- روش تجزيه عنصر معدني :
Fusion / Instrumental procedures
X- Ray Fluorescence Analysis ( XRF)
طيف سنجي نشر اتمي پلاسما Plasma Atomic Emission Spectrometry

6- استخراج و فرآوري :

روش هاي استخراج:

كانسارهاي سخت نشده به روش روباز بوسيله ما شين آلاتي مانند لودر و بيل مكانيكي, لايروبي, و يا فشار آب استخراج, بارگيري و يا از طرق ديگر به كارخانه فرآوري منتقل مي شود. كانسارهاي سخت نيز به روش روباز استخراج مي شود منتها ابتدا با حفاري و انفجار و بعد مراحل برداشت و بارگيري صورت ميگيرند. برخي معادن زير زميني با روش انفجار و حفاري مرسوم استخراج و بار گيري ميشوند.

تريپلي به روش زير زميني و اتاق وپايه با يك تونل دسترسي در جهت شيب استخراج مي شود.

بلورهاي كوارتز به صورت دستي بعد از برداشت روباره ها بوسيله بلدوزر استخراج مي شوند.

روشهاي فرآوري:

ماسه وشن ها ميبايست دامنه مختلف از اندازه ذرات را دارا باشند و از موادي مانند ميكا, رس, لاي, مواد آلي و... پاك باشند كه اين ناخالصي ها با شستشو و غربال كردن وگاهي جدايش در ملا سنگين برطرف ميگردند. در ادامه خرد شدن صورت مي گيرد تا قلوه سنگ ها و تخته سنگ ها نيز به اندازه ذرات ديگر تبديل شود. كوارتز تيله اي و ماسهاي غربال شده, با جدايش مغناطيسي, لرزش, شستشو و شناورسازي و يا اسيد شويي بر روي آن صورت مي گيرد.

نواكوليت با چكش و قلم به اندازه دلخواه درآمده و بر حسب كيفيت دسته بندي در محل كارخانه به اندازه دلخواه برش داده مي شود. بلورهاي كوارتز به صورت محلي توسط مصرف كننده نهايي جدا سازي و درجه بندي مي شود.

7- موارد استفاده :

سيليس در صنايع مختلفي نظير شيشه سازي، چيني سازي، ريخته گري و ... مصرف مي شود. سيليس مصرفي در هر يك از اين صنايع بايد كيفيت خاصي داشته باشد. تركيب شيميايي، ساختمان كاني شناسي و خواص فيزيكي سيليس، تعيين كننده كيفيت و موارد مصرف آن در هر يك از صنايع مذكور مي باشند. تركيب شيميايي سيليس در واقع عبارت است از درصد SiO2 موجود در سنگ و نيز درصد هر يك از اكسيدهاي ديگر كه معمولاً به همراه SiO2 در كانسارهاي مختلف وجود دارند. در صورتي كه درصد هر يك از اكسيدهاي همراه از حدود معيني تجاوز نمايد، كاربرد آن در صنايع مختلف محدود و يا غير ممكن مي سازد.

علاوه بر درصد، SiO2 ساختمان كاني شناسي سنگ نيز در تعيين كيفيت و موارد مصرف آن نقش مهمي دارد زيرا ممكن است SiO2 به صورت انواع سيليكات ها وجود داشته باشد، در نتيجه اين مسئله در تعيين روش كانه آرائي و چگونگي حذف ناخالصي ها تأثير خواهد داشت.
خواص فيزيكي سيليس نيز در همين روش مناسب براي خردايش، دانه بندي پودر سيليس توليد شده و تعيين موارد مصرف پودر توليد شده تأثير خواهند داشت.

به طور كلي موارد مصرف سيليس عبارت است از:

شيشه سازي، توليد فروسيليس ، سراميك سازي، توليد آجر ماسه آهكي، ريخته گري، توليد سيليكات سديم، توليد ديگر مواد سيليسي و توليد پشم شيشه.

مقادير قابل توجهي ازماسه سنگ خرد شده به عنوان مصالح ساختماني بكار مي رود.

لعاب:

سيليكا ماده تشكيل دهنده شيشه است، براي ساخت انواع شيشه مخصوص سيليس با موادي از قبيل فلدسپار، نفلين سينيت، سودا و... تركيب ميشود.

سراميك:

كوارتز در ساخت انواع مختلف سراميك، سرويس بهداشتي بكار ميرود.

در ريخته گري و نسوز:

مقاومت كوارتز وسيليس تا دمايC 1470سبب شده از آن براي تهيه قالبهاي ريختهگري فلزاتي مانند فولاد، آهن سياه، آلومينيم وآلياژهاي مس و همچنين به عنوان نسوز در ساخت كورههاي آهن و فولاد، سراميك، شيشه و سيمان بكار ميرود. كاربردهاي متفرقه ديگري مانند ساينده، پودر جلا، فيلتراسيون ، شن و ماسه ساختماني است. انواع گرد شده و با كيفيت براي باز كردن شكافها و افزايش نفوذ پذيري در توليد نفت وگاز بكار ميرود. همچنين با پودر كردن آن ميتوان از آن به عنوان پركننده در رنگ، پلاستيك، لاستيك، بتونه و چسب استفاده كرد.

سيليكات سديم :

سيليكات سديم به صورت گلوله هاي شفاف، بدون آب و پودر شيشه يا پودر آبدار خريد و فروش ميشود. اين ماده در كنترل سايندگي لوله هاي آب و فرمول بندي لعاب و مينا بكار مي رود. انواع محلول مايع آن در صابونسازي، پاك كنندههاي صنعتي و عمومي، چسب، سيمانسازي، رنگ و پوشش، قالب ريختهگري، شناورسازي كانه، پايدارسازي پراكسيد و كنترل خوردگي در لوله هاي آب و پيش ماده سيليس مخلوط زئوليت كاربرد دارد.

سيليس ته نشين شده:

از واكنش سيليكات سديم با اسيد سولفوريك يا اسيد كلريدريك طي شرايط مشخصي سيليس ته نشيني توليد مي شود كه بدليل خواصي از قبيل درخشندگي بسيار بالا و تخلخل كم از آن به عنوان پر كننده ريز دانه و ضد لغزش در لاستيك (لاستيك خودرو و كفپوش) pvc، پلي الفين، فيلم LDPE و جداكننده هاي ريز منفذي باتري ها ي سربي، پخش كننده، حمل كننده و بسياري موارد ديگر استفاده ميشود.

سيليس كلوئيدي:

سوسپانسيون از سيليس ريز دانه در محيط آبي كه به منظور ماده اصطكاك زا در كا غذ و تخته، ساينده در جلا با آب سيليس، جوش دهنده نسوزهاي فيبري، كاتاليزور و پيش ماده شيميايي مصرف مي شود.

سيليس، نوع متالورژي:

از واكنش كوارتز وكك در كوره قوس الكتريك و دماي بالاي C’2000 ساخته شده و 99%-98 Si دارد. ازآن در تهيه آلياژهاي آلومينيم، فولاد، سوپرآلياژ، سيليكون و مواد شيميايي استفاده مي كنند.

انواع ديگر ازسيليس و تركيبات آن مانند سيليس پخته، خرد سيليكون، نيترات سيليسيوم و... وجود دارند كه هر يك كاربرد هاي مخصوص خود را داراست.

كوارتز بلوري:

انواع شفاف و خوشنما براي تهيه عدسي و مخروط، جواهرسازي و نمونه كاني بكار ميرود، از خاصيت پيزوالكتريك آن در الكترونيك استفاده مي كنند.

تريپلي:

سيليس ريز بلور، متخلخل با وزن مخصوص 65/2، سختي7، سفيد تا خاكستري و... كه به عنوان پركننده يا رنگدانه در رنگ، لاستيك، پلاستيك، ساينده وبتونه بكار مي رود، بعلاوه در پودرهاي ساينده وجلا و ساينده دندان بكار مي رود.

نواكوليت:

سنگ متخلخل سفيد تا خاكستري، قهوه اي روشن تا سياه كه از دانه هاي كوارتز بيشكل متراكم ساخته شده است كه خاصيت سايندگي عالي دارد: تميز كردن فلزات، ماده آسياب كننده، نسوز و مصالح سبك ساختماني.

فلينت:

سيليس كلسدوني مخفي بلور متراكم (سراميك، چيني استخواني، ماده آسياب كننده و...).
تقسيم بندي انواع سيليس براساس درصد SiO2 و مصرف :

1- سيليس درجه 1 : اين نوع سيليس داراي حداقل 96 % SiO2 است و در شيشه سازي ، لعاب ، صنايع شيميايي ، فروسيليس ، پشم شيشه ، سيليكات سديم ، فروکروم و ماسه تست سيمان به کار مي رود .
2- سيليس درجه 2 : اين نوع سيليس داراي 95-85 % SiO2 است و در ماسه ريخته گري ، ماسه سندبلاست ، فيلتراسيون و ديرگدازها به کار مي رود .
3- سيليس درجه 3 : اين نوع سيليس داراي 85-70 % SiO2 است و در آجر ماسه آهکي و آجرسبک ، کارخانجات توليد سيمان و بتن سبک به کار مي رود .

استانداردها:

باكاربري شيشه سازي:

حداقل 99-5/98% Sio2 و Fe2o3 كمتر از 04/0% در شيشه تخت، 03/0% ظروف شيشه اي ، 88/0%ظروف بلوري، 3/0%فايبرگلاس، 6/1%-2/0 Al2o3 و مقادير نا چيز (Ni،Cu،Co) و مواد نسوز (كروميت، زيركن وروتيل)

شيشه نوري درجه اول:

حداقل99%-5/98 Sio2، كمتر از 1/0%Al2o3 و02/0% Fe2o3.

پيش ماده سيليكات سديم:

بيشتر از 4/99% Sio2و كمتر از03/0% Fe2o3.

سراميك:

زير 20% Cu،5/97%> Sio2،55%< Al2o3 و2/0% Fe2o3.

ماسه با كاربري *****:

نسبتا خالص و بدون خاك، رس و مواد آلي يا ميكايي، شكل بلور هاي گرد شده يا نرمال بدون كشيدگي يا تخت شدگي، اندازه دانه هاي يكنواخت، اندازه كوچك و ضريب يكنواختي.
ماسه خوب گرد شده و مقادير ناچيز ناخالصي از رس، فلدسپار و كلسيت اندازه دانه ها :mm7/1*35/3 mm18/1×36/2, mm85/0×70/1, mm212/0×425/0,mm 106/0×212/0

ماسه ريخته گري:

98% Sio2 زير 200مش و Cao وMgo محدود (چرا كه مقدار اسيد مصرفي كه عامل اندازهگيري مقدار جوش دهنده مورد نياز است را كاهش ميدهد.)

ماسه گداخت (آهن و فولاد):

90%> Sio2

ماسه نسوز:

99%-95 : Sio2

پودر سيليس:

1/0%< Fe2O3, 38/0%< Al2O3 , 1/0%< Na2O ,1/0%< K2O اندازه متوسط ذرات 60 ميكرومتر, درجه درخشندگي 89%

پيش ماده سيليكون:

99%-5/98> SiO2 ,5/1%-1/0< Fe2O3 ,15/0%< Al2O3 , بدون فسفر و آرسنيك, 2/0%< CaO,MgO و نقصان در اثر حرارت, گلوله هاي با قطر< cm54/2 و حداقل درجه نرم شدن C ‘1700

فروسيليكون:

98%> SiO2 ,2/0%< Fe2O3 ,4/0% Al2O3 ,2/0% MgOوCaOو 1/0% P, قطر گلوله ها 16/1-32/0

تريپلي:

5/99-98% SiO2 ,1%-025/0 Fe2O3 و اندازه ذرات 99% زير 74 ميكرومتر تا 99% زير 10 ميكرومتر

نواكوليت:

60%> SiO2, 20% Al2O3, 2% Fe2O3 ,3% C

فلينيت:

4/97% SiO2 , 35/0% Al2O3 , Fe2O3 نادر, 46/0%CaO , 18/0%MgO,3/1% نقصان در اثر حرارت, اندازه متوسط دانه ها 10 ميكرومتر.

باز يافت:

بازيافت شيشه در حال افزايش است. نرخ متوسط باز يافت شيشه 33% در آمريكا و 90% در برخي كشورهاي اروپايي مانند سوييس است. بعد از خمير شيشه, دومين كاربري ظروف شيشه اي بازياقتي فايبر گلاس عايق (40% از ماده اوليه) است. ماسه سيليس مورد استفاده در سايش معمولا در باز يافت فولاد مصرف ميشود. بازيافت ماسه ريخته گري بدليل مشكلات دفع و آماده سازي آن رو به افزايش است.

جايگزين ها:

ساينده:

بوكسيت, آلومينا, كرندوم, الماس, دياتوميت, فلدسپار, گارنت, منيتيت, نفلين سينيت, اليوين, پرليت, پوميس, سربار, ذغال و فلزات استاروليت, تريپلي, كربيد سيليسيوم و ايليمينيت.

ماده ضد بلوكه شدن:

كائولن تكليس شده , دياتوميت, تالك.

ساختمان سازي:

گرانيت خرد شده, آهك, مرمر و...

سنگ نما:

گرانيت, مرمر, آهك, اسليت, آجر.

پركننده ها:

تري هيدرات آلومينيم, باريت, كربنات كلسيم, دياتوميت, فلدسپار, كائولن, ميكا, نفلين سينيت, پرليت, تالك, ولاستونيت.

كربن فعال شده/آنتراسيت, آزبست, سلولز, دياتوميت, گارنت, منيتيت, پوميس, پرليت, ايلمينيت.

ريخته گري:

بوكسيت و آلومينا, كروميت, رس, اليوين, پرليت, ورميكوليت, زيركن.

مواد اصطكاك زا:

آزبست, باريت, بوكسيت و آلومينا, رس, (آتاپولگليت, كائولن, سييوليت), گارنت, گرافيت, ژيپس, ميكا, پوميس, پيروفيليت, اسليت, ورميكوليت, ولاستونيت, زيركن.
نسوز:

آندالوزيت, بوكسيت, كروميت, كيانيت, دولوميت, گرافيت, منيزيت, اليوين, پيروفيليت, رس نسوز, سيليمانيت, زيركن

8- بازار جهاني مواد معدني :

توليد جهاني :

بين سالهاي 1990 تا 1995 توليد سيليس روند كاهشي را طي نموده است و از سال 1995 تا 2000 تغييرات متناوبي با دامنه كوتاه حاكم بوده است. طي سال هاي 1964 تا 2000 بيشترين مقدار توليد مربوط به سال 1990 و كمترين آن مربوط به سال 1964 است.
چين در توليد سيليكون مقام اول را در سال 2000 ( 721000 تن) و 2001 (638000 تن) دارا بوده است. ديگر توليد كننده هاي عمده سيليكون بعد از چين به ترتيب آمريكا، برزيل، نروژ، فرانسه، روسيه ، آفريقاي جنوبي و اسپانيا هستند كه در كل 84 درصد توليد جهاني را شامل مي شوند.

توليد جهاني فروسيليكون در سال 2001، 49/4 ميليون تن تخمين زده شده است كه نسبت به سال 2000 كه مقدار 26/4 ميليون تن را داشته است، اندكي افزايش ديده مي شود. توليد كننده هاي عمده فروسيليكون در سال 2001 به ترتيب كشورهاي چين، روسيه، نروژ، اكراين، آمريكا، فرانسه، آفريقاي جنوبي و قزاقستان بوه اند كه تقريباً 86 درصد توليد جهاني را دربرداشته اند.

در توليد شن و ماسه صنعتي درسال 1996، آمريكا با توليد 8/27 ميليون تن در مقام اول جاي گرفت و بعد از آن هلند با توليد 24 ميليون تن در مقام دوم، آلمان با 5/7 ميليون تن در مقام سوم و اتريش و پاراگوئه با 7 ميليون تن و فرانسه با 5/6 ميليون تن در مقام هاي بعدي جاي گرفتند. آمريكا طي سالهاي 1992 تا 1996 بزرگ ترين توليد كننده شن و ماسه صنعتي در جهان بوده و تقريباً 24 درصد توليد جهاني را در برداشته است. توليد شن و ماسه صنعتي در ايران از سال 1996 تا 1996 از 756000 تن به يك ميليون تن افزايش داشته است.

كوارتز وسيليس در اغلب كشورهاي جهان توليد و مصرف مي شود. توليد ساليانه سيليس درجه بالا تا متوسط حدود 120 تا 150 ميليون تن است كه 40% آن متعلق به آمريكا و هلند است, بعد از آن فرانسه, اتريش, آلمان, پاراگوئه و انگلستان قرار دارند.

هر چند فرآوري و قيمت پايين سيليس مانع از تجارت گسترده بين المللي آن مي شود ولي برخي انواع خاص آن با كاربري مخصوص تا مسافتهاي زياد حمل و نقل مي شوند, براي مثال از استراليا به ژاپن. توليد سيليكون و فرو سيليكون بيشتر وابسته به وجود انرژي ارزان است تا منشا سيليس.

به عنوان نمونه ماسه سيليسي Mt150 ,سيليس ته نشينيt 600000-550 , ژل سيليسيt 80000-70, سيليس كلوئيدي t 70000-60, فرو سيليكون سيليكون Mt 4 وجود دارد .

هيچ گونه اطلاعات دقيقي از جايگاه سيليس جهان در دست نيست .

10- تأثيرات زيست محيطي:

منابع آلودگي :

معادني که در محيط هاي خشک در نزديکي شهر و روستا قرار دارند ، توليد گرد و غبار زيادي مي کنند که ايجاد آلودگي مي کند که هر چه سيليس سست باشد ، گرد و غبار ايجاد شده بيشتر مي شود .در اين صورت بايد طراحي معدن به شکلي باشد که حداقل جابجايي خاک را موجب شود .

آژانس بينالمللي سلامت جهاني سيليس متبلور را به عنوان مادة سرطانزا معرفي كرده است. براي مثال مواد شيميايي و معدني كه 0.1% يا بيشتر سيليس متبلور داشته باشند، براساس استاندارد موسسة سلامت و بهداشت جمعيت براي مقابله با خطرات ناشي از ارتباط با محيط آلوده (Occupational Safety & Health Administration s`Hazard Communication Standard) در آمريكا تحت نظارت قانون قرار گرفتهاند، به طوريكه به صورت قانون كار، آموزش كارگران و برچسب زدن بر چنين محصولاتي مطابق روشهاي اعلام شده براي مواد سرطانزا (Material Safety Data Sheet, MSDS) ميبايست انجام گيرد.

گرچه قرار گرفتن در معرض غبار كوارتز كه عبارت است از محصولات سيليسي، جراحاتي در ريه ها به وجود مي آورد، با اين حال، به مرگ منجر نمي شود. عادي ترين علت مرگ در كساني كه با غبار سيليسي در تماسند، بيماري سل است. به طور كلي، اگر مقدار زيادي غبار وارد ريه ها بشود، سبب مرگ مي گردد. با اين حال، با پيشگيري ها و نيز تهويه مناسب و استفاده از فيلترها، تا حد زيادي مي توان از بروز امراض يا مرگ در اثر غبار كاني ها جلوگيري كرد.

منابع :
[1] اديب ، عباس ، 1370 ، روشنگري در پزشكي كهنه و نو .
[2] اسکندري ،شيوا ، آقانباتي ، علي ، فتوتي ، وحيد ، (1380 ) ،" فعاليت هاي زمين شناسي و اکتشافي انجام شده در استانها و برنامه پنج ساله سوم" .
[3] ام.اوانز ، انتوني ، مر ، فريد ، مقدسي ، سيدجواد ، (1373) ،" مقدمه اي بر زمين شناسي کانسنگ ها" .
[4] شهاب پور ، جمشيد ، (1382) ، "زمين شناسي اقتصادي"، انتشارات دانشگاه شهيد باهنر كرمان .
[5] غضبان ، فريدون ،(1381 ) ،" زمين شناسي زيست محيطي"، انتشارات دانشگاه تهران .
[6] قرباني ، منصور ، (1381) ، " ديباچه اي بر زمين شناسي اقتصادي ايران " .
[7] كريم پور ، محمد حسن ، سعادت ، سعيد،(1381) ،"زمين شناسي اقتصادي كاربردي"، نشر مشهد .
[8] كريم پور ـ محمد حسن ، 1378 ، کاني ها و سنگ هاي صنعتي ، نشر مشهد .
[9] ميسون ، برايان ، کارلتون ب ، مر ، مر ، فريد ، شرفي ، علي اصغر ، (1370) ، " اصول ژئوشيمي، انتشارات دانشگاه شيراز ".
[10] ويلهم ولمر ، فردريک ، يعقوب پور ، عبدالمجيد ، (1373) ، " ارزيابي اقتصادي در اکتشاف" .
[11] Clare P.Marshall , Rhodes W. Fairbridg, “Encyclopedia of Geochemistry” .
[12] N.N.Greenwood , A.Earnshaw , “ Chemistry of the elements ”.
[13] www.ASTDR.com
[14] www.kitco.com
[15] www.USGS.com

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:9 توسط مهندس ایمان رستگار |

سیلیس

سیلیس
به طور كلی موارد مصرف سیلیس SiO2 عبارت است از: شیشه سازی، چینی سازی، تولید فروسیلیس، سرامیك سازی، تولید آجر ماسه آهكی، ریخته گری، تولید سیلیكات سدیم، تولید دیگر مواد سیلیسی، به عنوان نیمه هادی در صنعت الکترونیک و تولید پشم شیشه.
مقادیر قابل توجهی ازماسه سنگ خرد شده به عنوان مصالح ساختمانی بكار می رود.
سیلیس مصرفی در هر یك از این صنایع باید كیفیت خاصی داشته باشد. تركیب شیمیایی، ساختمان كانی شناسی و خواص فیزیكی سیلیس، تعیین كننده كیفیت و موارد مصرف آن در هر یك از صنایع مذكور می باشند. تركیب شیمیایی سیلیس در واقع عبارت است از درصد SiO2 موجود در سنگ و نیز درصد هریك از اكسیدهای دیگر كه معمولاً به همراه SiO2 در كانسارهای مختلف وجود دارند و در صورتی كه درصد هر یك از آنها از حد معینی تجاوز نماید، كاربرد آن را در صنایع مختلف محدود و یا غیر ممكن می سازد.
علاوه بر درصد SiO2، ساختمان كانی شناسی سنگ نیز در تعیین كیفیت و موارد مصرف آن نقش مهمی دارد زیرا ممكن است SiO2 به صورت انواع سیلیكات ها وجود داشته باشد، در نتیجه این مسئله در تعیین روش كانه آرائی و چگونگی حذف ناخالصی ها تأثیر خواهد داشت.
خواص فیزیكی سیلیس نیز در همین روش مناسب برای خردایش، دانه بندی پودر سیلیس تولید شده و تعیین موارد مصرف پودر تولید شده تأثیر خواهند داشت.
لعاب: سیلیكا ماده تشكیل دهنده شیشه است، برای ساخت انواع شیشه مخصوص سیلیس با موادی از قبیل فلدسپار، نفلین سینیت، سودا و... تركیب می‌شود.
سرامیك: كوارتز در ساخت انواع مختلف سرامیك و سرویس بهداشتی بكار می‌رود.
ریخته گری و نسوز: مقاومت كوارتز وسیلیس تا دمایC 1470 سبب شده از آن برای تهیه قالب های ریخته‌گری فلزاتی مانند فولاد، آهن سیاه، آلومینیم وآلیاژهای مس و همچنین به عنوان نسوز در ساخت كوره‌های آهن و فولاد، سرامیك، شیشه و سیمان بكار می‌رود. كاربردهای متفرقه دیگری مانند ساینده، پودر جلا، فیلتراسیون، شن و ماسه ساختمانی است. انواع گرد شده و با كیفیت برای باز كردن شكافها و افزایش نفوذ پذیری در تولید نفت وگاز بكار می‌رود. همچنین با پودر كردن آن می‌توان از آن به عنوان پركننده در رنگ، پلاستیك، لاستیك، بتونه و چسب استفاده كرد.
سیلیكات سدیم : سیلیكات سدیم به صورت گلوله های شفاف، بدون آب و پودر شیشه یا پودر آبدار خرید و فروش می‌شود. این ماده در كنترل سایندگی لوله های آب و فرمول بندی لعاب و مینا بكار می رود. انواع محلول مایع آن در صابون‌سازی، پاك كننده‌های صنعتی و عمومی، چسب، سیمان‌سازی، ‌رنگ و پوشش، قالب ریخته‌گری، شناور‌سازی كانه، پایدارسازی پراكسید و كنترل خوردگی در لوله های آب و پیش ماده سیلیس مخلوط زئولیت كاربرد دارد.
سیلیس ته‌نشین شده:‍ از واكنش سیلیكات سدیم با اسید سولفوریك یا اسید كلریدریك طی شرایط مشخصی سیلیس ته نشینی تولید می شود كه بدلیل خواصی از قبیل درخشندگی بسیار بالا و تخلخل كم از آن به عنوان پر كننده ریز دانه و ضد لغزش در لاستیك (لاستیك خودرو و كفپوش) PVC، پلی الفین، فیلم LDPE و جداكننده های ریز منفذی باتری های سربی، پخش كننده، حمل كننده و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شود.

سیلیس كلوئیدی
سوسپانسیونی از سیلیس ریز دانه در محیط آبی كه به منظور اصطكاك دركاغذ و تخته، جوش دهنده نسوزهای فیبری، كاتالیزور و پیش ماده شیمیایی مصرف می شود.

سیلیس، نوع متالورژی
از واكنش كوارتز و كك در كوره قوس الكتریك و دمای بالای C’2000 ساخته شده و 99%-98 Si دارد. از آن در تهیه آلیاژهای آلومینیم، فولاد، سوپرآلیاژ، سیلیكون و مواد شیمیایی استفاده می كنند.
انواع دیگر ازسیلیس و تركیبات آن مانند سیلیس پخته، خرد سیلیكون، نیترات سیلیسیوم و... وجود دارند كه هر یك كاربرد های مخصوص خود را داراست.

كوارتز بلوری
انواع شفاف و خوش‌نما برای تهیه عدسی و مخروط، جواهرسازی و نمونه كانی بكار می‌رود، از خاصیت پیزوالكتریك آن در الكترونیك استفاده می كنند.

تریپلی
سیلیس ریز بلور، متخلخل با وزن مخصوص 65/2، سختی7، سفید تا خاكستری و... كه به عنوان پركننده یا رنگدانه در رنگ، لاستیك، پلاستیك، ساینده و بتونه بكار می رود، بعلاوه در پودر‌های ساینده و جلا و ساینده دندان بكار می رود.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:7 توسط مهندس ایمان رستگار |

اکسید سیلیسیم

سیلیس یا اکسید سیلیسیم با فرمول شیمیایی SiO₂ فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی موجود در پوسته زمین است. سیلیس در طبیعت به‌صورت آزاد و یا به‌صورت ترکیب با سایر اکسیدها وجود دارد.

به طور كلي موارد مصرف سيليس SiO2 عبارت است از:
شيشه سازي، چيني سازي، توليد فروسيليس، سراميك سازي، توليد آجر ماسه آهكي، ريخته گري، توليد سيليكات سديم، توليد ديگر مواد سيليسي، به عنوان نيمه هادی در صنعت الکترونيک و توليد پشم شيشه.
مقادير قابل توجهي ازماسه سنگ خرد شده به عنوان مصالح ساختماني بكار مي رود.
سيليس مصرفي در هر يك از اين صنايع بايد كيفيت خاصي داشته باشد. تركيب شيميايي، ساختمان كاني شناسي و خواص فيزيكي سيليس، تعيين كننده كيفيت و موارد مصرف آن در هر يك از صنايع مذكور مي باشند. تركيب شيميايي سيليس در واقع عبارت است از درصد SiO2 موجود در سنگ و نيز درصد هريك از اكسيدهاي ديگر كه معمولاً به همراه SiO2 در كانسارهاي مختلف وجود دارند و در صورتي كه درصد هر يك از آنها از حد معيني تجاوز نمايد، كاربرد آن را در صنايع مختلف محدود و يا غير ممكن مي سازد.
علاوه بر درصدSiO2، ساختمان كاني شناسي سنگ نيز در تعيين كيفيت و موارد مصرف آن نقش مهمي دارد زيرا ممكن است SiO2 به صورت انواع سيليكات ها وجود داشته باشد، در نتيجه اين مسئله در تعيين روش كانه آرائي و چگونگي حذف ناخالصي ها تأثير خواهد داشت.
خواص فيزيكي سيليس نيز در همين روش مناسب براي خردايش، دانه بندي پودر سيليس توليد شده و تعيين موارد مصرف پودر توليد شده تأثير خواهند داشت.
لعاب:
سيليكا ماده تشكيل دهنده شيشه است، براي ساخت انواع شيشه مخصوص سيليس با موادي از قبيل فلدسپار، نفلين سينيت، سودا و... تركيب مي‌شود.
سراميك:
كوارتز در ساخت انواع مختلف سراميك و سرويس بهداشتي بكار مي‌رود.
ريخته گري و نسوز:
مقاومت كوارتز وسيليس تا دمايC 1470 سبب شده از آن براي تهيه قالب هاي ريخته‌گري فلزاتي مانند فولاد، آهن سياه، آلومينيم وآلياژهاي مس و همچنين به عنوان نسوز در ساخت كوره‌هاي آهن و فولاد، سراميك، شيشه و سيمان بكار مي‌رود. كاربردهاي متفرقه ديگري مانند ساينده، پودر جلا، فيلتراسيون، شن و ماسه ساختماني است. انواع گرد شده و با كيفيت براي باز كردن شكافها و افزايش نفوذ پذيري در توليد نفت وگاز بكار مي‌رود. همچنين با پودر كردن آن مي‌توان از آن به عنوان پركننده در رنگ، پلاستيك، لاستيك، بتونه و چسب استفاده كرد.
سيليكات سديم :
سيليكات سديم به صورت گلوله هاي شفاف، بدون آب و پودر شيشه يا پودر آبدار خريد و فروش مي‌شود. اين ماده در كنترل سايندگي لوله هاي آب و فرمول بندي لعاب و مينا بكار مي رود. انواع محلول مايع آن در صابون‌سازي، پاك كننده‌هاي صنعتي و عمومي، چسب، سيمان‌سازي، ‌رنگ و پوشش، قالب ريخته‌گري، شناور‌سازي كانه، پايدارسازي پراكسيد و كنترل خوردگي در لوله هاي آب و پيش ماده سيليس مخلوط زئوليت كاربرد دارد.
سيليس ته‌نشين شده:‍
از واكنش سيليكات سديم با اسيد سولفوريك يا اسيد كلريدريك طي شرايط مشخصي سيليس ته نشيني توليد مي شود كه بدليل خواصي از قبيل درخشندگي بسيار بالا و تخلخل كم از آن به عنوان پر كننده ريز دانه و ضد لغزش در لاستيك (لاستيك خودرو و كفپوش) PVC، پلي الفين، فيلم LDPE و جداكننده هاي ريز منفذي باتري هاي سربي، پخش كننده، حمل كننده و بسياري موارد ديگر استفاده مي‌شود.

سيليس كلوئيدي:
سوسپانسيونی از سيليس ريز دانه در محيط آبي كه به منظور اصطكاك دركاغذ و تخته، جوش دهنده نسوزهاي فيبري، كاتاليزور و پيش ماده شيميايي مصرف مي شود.

سيليس، نوع متالورژي:
از واكنش كوارتز وكك در كوره قوس الكتريك و دماي بالاي C’2000 ساخته شده و 99%-98 Si دارد. ازآن در تهيه آلياژهاي آلومينيم، فولاد، سوپرآلياژ، سيليكون و مواد شيميايي استفاده مي كنند.
انواع ديگر ازسيليس و تركيبات آن مانند سيليس پخته، خرد سيليكون، نيترات سيليسيوم و... وجود دارند كه هر يك كاربرد هاي مخصوص خود را داراست.
كوارتز بلوري:
انواع شفاف و خوش‌نما براي تهيه عدسي و مخروط، جواهرسازي و نمونه كاني بكار مي‌رود، از خاصيت پيزوالكتريك آن در الكترونيك استفاده مي كنند.
تريپلي:
سيليس ريز بلور، متخلخل با وزن مخصوص 65/2، سختي7، سفيد تا خاكستري و... كه به عنوان پركننده يا رنگدانه در رنگ، لاستيك، پلاستيك، ساينده و بتونه بكار مي رود، بعلاوه در پودر‌هاي ساينده وجلا و ساينده دندان بكار مي رود.

نواكوليت:
سنگ متخلخل سفيد تا خاكستري، قهوه اي روشن تا سياه كه از دانه هاي كوارتز بي‌شكل متراكم ساخته شده است كه خاصيت سايندگي عالي دارد: تميز كردن فلزات، ماده آسياب كننده، نسوز و مصالح سبك ساختماني.
فلينت:
سيليس كلسدوني مخفي بلور متراكم (سراميك، چيني استخواني، ماده آسياب كننده و...).

تقسيم بندي انواع سيليس براساس درصد SiO2 و مصرف :
سيليس درجه 1 :
اين نوع سيليس داراي حداقل 96%=SiO2 است و در شيشه سازي، لعاب، صنايع شيميايي، فروسيليس، پشم شيشه، سيليكات سديم، فروکروم و ماسه تست سيمان به کار مي رود.
سيليس درجه 2 :
اين نوع سيليس داراي 95-85%= SiO2 است و در ماسه ريخته گري، ماسه سندبلاست، فيلتراسيون و ديرگدازها به کار مي رود.
سيليس درجه 3 :
اين نوع سيليس داراي 85-70%= SiO2 است و در آجر ماسه آهکي و آجرسبک، کارخانجات توليد سيمان و بتن سبک به کار مي رود.

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 17:57 توسط مهندس ایمان رستگار |

سیلیسیم دی اکسید

عدد اتمي: 14

وزن اتمي: 28

وزن مخصوص:

کوارتز 65/2

سختي: 7

رنگ: بي رنگ سفيد

رنگ خاكه: سفيد

دوره جدول تناوبي:

گروه جدول تناوبي:

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 17:55 توسط مهندس ایمان رستگار |

سیلیسیم دی اکسید

سیلیسیم دی اکسید یا سیلیس با فرمول شیمیایی SiO₂ فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی موجود در پوسته زمین است. سیلیس در طبیعت به‌صورت آزاد و یا به‌صورت ترکیب با سایر اکسیدها وجود دارد.^[۱]

محتویات

[نهفتن]

شکل‌های سیلیس در طبیعت [ویرایش]

سیلیس آزاد در طبیعت به‌صورت بلورین، بلور مخفی و بلور مخفی آبدار وجود دارد.^[۲]

کوارتز [ویرایش]

نوشتار اصلی: کوارتز

کوارتز یکی از پلی‌مورف‌های سیلیس است. این فاز در فشار و درجه حرارت معمولی پایدار است. به همین دلیل سیلیس آزاد در طبیعت بیشتر به‌صورت کوارتز یافت می‌شود. کانی کوارتز از سختی بسیار بالایی برخوردار است.^[۳]

ماسه و ماسه‌سنگ [ویرایش]

نوشتار اصلی: ماسه سیلیسی‎

ماسه‌ها و ماسه‌سنگ‌ها از انواع کوارتز رسوبی هستند که به‌صورت طبیعی خرد شده‌اند. در ماسه‌سنگ، دانه‌های ماسه به‌وسیله ذرات آهک، رس، اکسید آهن یا سایر مواد به یکدیگر چسپیده‌اند.^[۴]

فلینت [ویرایش]

فلینت از انواع سیلیس‌های بلور مخفی است و از بلورهای بسیار ریز کوراتز، آب، کربنات کلسیم و مواد آلی تشکیل شده است. رنگ فلینت قهوه‌ای روشن، خاکستری یا سیاه است که در اثر حرارت و سوختن مواد آلی، به رنگ سفید در می‌آید. این شکل از سیلیس آزاد، از حل‌شدن اسکلت سیلیسی جانوران اسفنجی در آب دریاها و سپس ته‌نشینی در بستر دریا به‌وجود آمده‌اند.^[۵]

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 17:54 توسط مهندس ایمان رستگار |

سیلیسیم دی اکسید

سیلیسیم دی اکسید

نام‌های دیگر	اکسید سیلیسیم، کوارتز، ماسه
شناسه‌ها
شماره CAS	[7631-86-9]
خواص
فرمول شیمیایی	SiO₂
جرم مولی	‎ 60.1
شکل ظاهری	ماده جامد پودری سفید (در حالت خالص)
چگالی	2.2 g/cm³
دمای ذوب	‎1650 (±75) °C
دمای جوش	‎2230 °C
محلول در آب	0.012 g in 100mL
ساختار مولکولی
شکل مولکولی	تتراهدرال
خطرات
شماره ایمنی	R42 R43 R49
شماره نگهداری	S22 S36 S37 S45 S53
دمای اشتعال	non-flammable
ترکیبات مرتبط
آنیون‌های دیگر	سولفید سیلسیم
کاتیون‌های دیگر	دی‌اکسید کربن دی‌اکسید ژرمانیم اکسید قلع (IV) اکسید سرب (IV)
ترکیبات مرتبط	اسید سیلیسیک

+ نوشته شده در شنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 17:51 توسط مهندس ایمان رستگار |

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک-مقاله کامل

در این مقاله برخی از مواد اولیه ی مهم مورد استفاده در صنعت سرامیک را معرفی می کنیم. بدست آوردن مواد اولیه ی مناسب، اولین مرحله از تولید اجزای سرامیکی است. دو منبع عمده برای مواد خام وجود دارد. این دو منبع عبارتند از :
کانی های طبیعی (Naturally occurring Minerals)
کانی های مصنوعی (Synthetic Minerals)
در مورد مینرال های طبیعی ما توضیحاتی درمورد منشع، محل تمرکز منابع و مکان هایی که احتمال وجود آنها هست را توضیح می دهیم. همچنین فراوانی نسبی آنها را نیز بیان می کنیم. برای آنکه بتوان از منیرال های طبیعی استفاده کرد باید آنها را تغلیظ کرد. در اغلب موارد صنایع تغلیظ کننده در کنار منابع این مینرال ها پدید می آیند.
بیشتر این مینرال ها پیش از استفاده شدن باید تغییر حالت فیزیکی – شیمیایی دهند تا برای استفاده شدن مناسب شوند. به مجموعه ی این فرآیندها فرآوری می گویند . افراد شاغل در زمینه ی فرآوری با مطالعه ی مستمر می دانند که یک اکسید چگونه تشکیل گشته و چه ناخالصی هایی به همراه آن وجود دارد. البته آگاهی دقیق از ترکیب شیمیایی یک مینرال طبیعی بوسیله ی آزمایشات آنالیز انجام می شود. موادی که در طبیعت بوجود نمی آیند یا در طبیعت به میزان بسیار کمی وجود دارند را باید به صورت مصنوعی تهیه کرد. (ازاین رو اتلاق واژه ی مینرال به آنها صحیح نمی باشد). در ادامه ما به بیان فرآیندهای سنتز این مواد می پردازیم. کاربیدها، نیتریدها و بریدها مواد مصنوعی متداول مورد استفاده در صنعت سرامیک هستند. البته برخلاف متدوال بودن آنها، این مواد، موادی گران بها هستند و تولید شان بوسیله ی فرآیندهای خاص انجام می شود. برای اکثر مواد غیر اکسیدی، ناخالصی عمده ی مواد اولیه در تولید آنها هستند که به طور کامل واکنش نداده اند مانند آلومینیوم در نیترید آلومینیوم (AIN) یا سیلیسیم در نیترید سیلیسیم مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

در صنعت ساخت سرامیک های ویژه ، مواد خام مختلفی استفاده می شوند که اگر بخواهیم به آنها بپردازیم ، هر کدام یک مقاله را به خود اختصاص می دهند. در این مقاله ما سعی می کنیم گروه های اصلی مواد خام طبیعی و مصنوعی را معرف کنیم.

سنگ معدن ، مکافی و زمین شناسی

شکل 1 یک برش عرضی است که زمین را به صورت شماتیک نشان می دهد. زمین دارای شعاع متوسط 6370 کیلومتر است که این شعاع از سه لایه ی مجزا تشکیل شده است. لایه ی بیرونی زمین پوسته نامیده می شود.این لایه نسبت به دو لایه ی دیگر نازک تر است. صخامت آن از 20-60 کیلومتر متغیر است.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

(به طور متوسط پوسته 30 کیلومتر صخامت دارد.) این پوسته ی زمین است که کانی های مفید برای بشر را در خود جای داده است.
پوسته ی قاره ای اصولا از سیلیکات های منیزیم ، آهن، آلومینیوم و کلسیم تشکیل شده است که به همراه این مواد، فلزات قلیایی، آلومینیوم وسیلیس آزاد وجود دارد. جدول 1 فراوانی عناصر عمده ی پوسته ی قاره ای را نشان می دهد. اگر به جدول توجه کنید متوجه می شوید که اکسیژن ، سیلیسیم و آلومینیوم با هم تقریبا %90 وزنی عناصر پوسته را تشکیل می دهند.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

لایه ی زیر پوسته جبه نامیده می شود. این تصور وجود دارد که لایه ی ضخیم جبه از سیلیکات های منیزیم، سیلیکات آهن، آهن آزاد و سولفیدهای آهن تشکیل شده است. مینرال های موجود در جبه و هسته هم اکنون قابل دسترسی نیستند برای همین در مورد آنها بیشتر توضیح نمی دهیم. به هر حال زمین شناسان می توانند به توصیف سنگهایی بپردازند که از جبه و به صورت فرآیندهای طبیعی به سطح آمده اند. معدن منبعی از یک ماده ی معدنی است که ارزش استخراج داشته باشد. مثال هایی از معدن ها عبارتند از: هماتیت مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

(سنگ معدن اصلی آهن)، ایلمنیت مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

(سنگ معدن اصلی تیتانیم .البته علاوه بر تیتانیم این ماده آهن نیز دارد.) ، پیروفانیت مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

نیز یکی از مواد معدنی تیتانیم دار است اما این ماده ی معدنی ماده ای بسیار کمیاب است.
تشکیل کانی ها
کانی ها جزء اصلی سنگ ها هستند که از بخش جامد و غیر آلی زمین بدست آمده اند. سنگ ها معمولا از یک کانی تشکیل نشده اند. در واقع آنها از تجمع دو یا چند کانی تشکیل شده اند. عموما زمین شناسان سنگ ها را به سه نوع تقسیم می کنند . که این سه نوع عبارتند از :
1)سنگ های آذرین (igneous)
2)سنگ های دگرگون (metamorphic)
3)سنگ های رسوبی (Sedimentry)

سنگ های آذرین

این مواد وقتی تشکیل می شوند که ماگما در نزدیکی پوسته و یا در خارج از پوسته و در سطح زمین سرد و جامد می شود. واژه ی آذرین (igneous) از واژه ی ignis که یک واژه ی لاتین است ، گرفته شده است. ignis به معنای آتش است. وسنگ های آذرین به معنای سنگ های بوجود آمده از آتش است. ماگما از عناصری چون سیلیس، آلومینیوم، اکسیژن، سدیم ، پتاسیم، کلسیم ، آهن و منیزیم غنی است. جدول 2 گستره ی ترکیب عناصر عمده ی موجود در سنگ های آذرین را نشان می دهد.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

اینها عناصری هستند که وقتی با سیلیس مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

ترکیب شوند، تشکیل سیلیکات می دهند. سیلیکات ها به تنهایی 90 درصد از سنگ های آذرین را تشکیل می دهند. تمام کانی های سیلیکاتی از گروه های سیلیکات مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

تشکیل شده اند.طبقه بندی کانی های سیلیکاتی بر اساس نحوه ی ترکیب این گروه ها انجام می شود. ویژگی مینرال های بوجود آمده ازماگما به ترکیب شیمیایی و دمای ماگما بستگی دارد. نحوه ی کرستالیزاسیون کانی های سیلیکاتی اصلی بوسیله ی واکنش های زنجیره ای Bowen توصیف می گردد که در شکل 2 این واکنش ها را می ببیند. اولوین (Olivine) و فلوسپار کلسیم دار در دمای بالا تشکیل می شوند. و این امکان وجود دارد که در همان ابتدای تشکیل از مذاب جدا شوند. همین طور که دما کاهش می یابد، سایر کانی ها نیز از مذاب به جامد تبدیل می شوند. آخرین کانی هایی که کریستالین می شوند عبارتند از : فلدسپار پتاسیک، میکای موسکویتی (mic muscovite) و کوارتز. این مواد جزء اصلی گرانیت (granite) را تشکیل می دهند.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

در پایان آب موجود در ماگما فلزات و گوگرد موجود در ماگما را در خود حل کرده و با نفوذش در ترک ها سبب تشکیل رگه هایی از سولفید در سنگ ها می شود.

سنگ های دگرگون

سنگ های دگرگون دارای ساختار دگرگون هستند که در آنها استحاله های شیمیایی رخ داده است. این تغییر دگردیسی یا دگرگونی نامیده می شود (metamorphism or metamorphosis) استحاله ی رخ داده در این سنگ ها به دلیل اعمال دما و فشار بالا بر سنگ بستر اولیه است. این فشار و دمای بالا در اعماق لایه های زمین پدید آمده است. این دگرگونی در حالت جامد رخ می دهد بدون آنکه ماده ی اولیه ذوب شود و نتیجه آن تشکیل کانی های جدید مانند کیانیت (kyanite)، استارولیت (Staurolite) ، سیلیمانیت (Sillimanite)، آندالوزیت (andalusite)، و گارنت (garnets) می شود . سایر کانی ها مانند درصد ناچیزی از سنگ های آذرین ممکن است در سنگ های دگرگون وجود داشته باشند. البته این نوع کانی ها لزوما به خاطر فشار و دمای بالای صفحات تشکیل نشده اند. و در نمونه ی سنگ اولیه وجود داشته اند. واژه ی دگرگون (metamorphic) واژه ای است که در اصل یونانی است و از دو واژه ی متا (mata) به معنای تغییر و مورفی (morphe) به معنای شکل تشکیل شده است.

سنگ های رسوبی

این نوع از سنگ ها هنگامی تشکیل می شوند که ذرات کوچک و یا کریستال های با خاصیت ته نشین شوندگی به همدیگر بچسبند . سنگ های رسوبی به سنگ های شیمایی(chemical) یا کلاسیک (clasic : جدا شونده) طبقه بندی شوند. سنگ های رسوبی کلاسیک هنگامی تشکیل می شوند که ذرات سنگ ریزه ی تولید شده بوسیله ی هوازدگی شیمیایی و فیزیکی بوسیله ی آب، یخ و باد به مکان های جدید منتقل شوند و به همدیگر بچسبند.
سنگ های رسوبی شیمیایی هنگامی تشکیل می شوند که یون هایی با قابلیت حل شوندگی بالا مانند یون های سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، کلر، سولفات مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

، کربنات

و فسفات

از سنگ های اولیه در آب حل شوند و رسوب دهی ثانویه در آنها اتفاق افتد. این مواد تشکیل لایه هایی در کف اقیانوس ها و دریاچه ها می دهند و در همان مکان به همدیگر می چسبند. ترکیب سنگ های رسوبی به موارد زیر بستگی دارد:
1)ترکیب شیمیایی منبع سنگ اولیه
2) مقاومت شیمیایی و مکانیکی هر جزء کانی
3)مسافت پیموده شده بوسیله ی مواد تشکیل دهنده سنگ رسوبی
کانی های پایدار مانند کوارتز معمولا جزء اصلی سنگ های رسوبی هستند و همچنین کانی های کمیاب (مانند گارنت، روتایل (rutile) و زیرکن) نیز در این سنگ ها دیده می شود.
اگر چه فلدسپار کانی با مقاومت پایین است اما این ماده به عنوان یکی از اجزای اصلی سنگ های رسوبی است. کانی های رسوبی شامل کربنات (مانند کلسیت ( Calcite) و دولومیت (Dolomite)، سولفات ها (مانند گیبسیت (gypsum) و آنهیدرایت (anhydrite) )، کلریدها، سیلیس کلسدونیک (Silica chalcedonic) هستند.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (1)

سه نوع سنگ توضیح داده شده در بالا در شکل 3 نشان داده شده اند. این شکل نشان دهنده چرخه ی سنگ هاست.

فرآوری

فرآوری فرآیندی است که اکثر مینرال ها پیش از استفاده شدن در تولید سرامیک ها از آن عبور می کنند. فرآوری فیزیکی شامل خردایش و آسیاب سنگ های درشت می شود. اندازه ی ذره ی ماده ی خام ممکن است بر روی مراحل بعد فرآیند تولید تاثیر بگذارد. یکی از مثال ها در این زمینه فرآوری آلومینا از بوکسیت است. این فرآیند شامل مراحل مختلف و فرآیند های شیمیایی است.
فرآوری شیمیایی شامل فرآیندهایی است که در آنها کانی های با ارزش از مواد باطله جدا می شوند. برای مثال در این فرآیندها بواسطه ی انحلال مواد در محلول های خاص و فیلتراسیون عمل فرآوری انجام می شود. فرآیند بایر که بوسیله ی آن آلومینا فرآوری می شود مثالی خوب از فرآوری شیمیایی است . در این فرآیند بوکسیت که شامل مواد ناخالصی فراوانی است تغلیظ و فرآوری می شود.
میزان خلوص مواد خام بر روی ترکیب محصول پایانی اثر می گذارد. برای بسیاری از بدنه های سرامیکی کنترل دقیق میزان ناخالصی ها ضروری می باشد . در این کاربردها مواد اولیه به صورت مصنوعی تهیه می شوند. علاوه بر این برخی از مواد سرامیکی به صورت طبیعی وجود ندارند و از این رو باید آنها را با روشهای شیمیایی بسازیم. سنتز مصنوعی پودر سرامیک ها نه تنها دارای مزیت خالص بودن است بلکه اجازه می دهد تا پودر های بسیار ریز با مرفولوژی بسیار خوب تولید شود.

وزن و مقیاس

درسیستم جهانی SI جرم دارای واحد کیلوگرم است. این واحد به خاطر برخی مسائل مورد توجه است. واحد کیلوگرم از پیشوند کیلو بعلاوه گرم پدید آمده است. کیلوگرم بوسیله ی وزن مرجع یک استوانه ی پلاتین – ایریدیم تعریف می شود. این رفرنس در مرکزی در فرانسه نگهداری می شود. برای بیان جرم موادی که در فرآیندهای تغلیظ و معدن کاری با آنها روبرو هستیم معمولا از واحد تن (metricton) استفاده می شود. هر تن هزار کیلوگرم یا یک مگاگرم است . مسئله گیج کننده در زمینه واحد تن وجود واحدهای خاص آمریکایی و انگلیسی برای تن است. که امروزه هنوز در این کشورها در حال استفاده شدن هستند. یک تن برابر o.984 تن انگلیسی است. همچنین یک تن برابر 1.103 تن آمریکایی است.
مسأله ی گیج کننده ی دیگری که وجود دارد این است که در انگلستان واحد آمریکایی تن در معادن سنگ های فلز دار (فلزی) استفاده می شود و این در حالی است که واحد انگلیسی تن در معادن ذغال سنگ استفاده می شود. ما از واحد معمولی تن (metric ton) استفاده می کنیم. البته این مسأله باید مورد توجه قرار گیرد که این واحدها در کارهای تقریبی زیاد متفاوت نیستند و به هم نزدیک اند. محاسبه ی میزان تمام کانی های تجاری دنیا آسان است. سازمان نظارت کننده ایالات متحده ی آمریکا (VSMS) در زمینه ی مواد معدنی هر ساله اطلاعات خود در زمینه ی مواد معدنی انتشار می دهد. این اطلاعات به صورت کتاب سال منتشر می شود. این سازمان تغییرات حاصل در زمینه ی تولید، ذخایر و... را در هر سال گزارش می دهد.

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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (2) 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.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (2)

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.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (2)

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

میکا

گروه میکا شامل 37 کانی می باشد . این کانی ها با نام فیلو سیلیکات ها (phyllosilicates) هستند که دارای ساختاری صفحه ای یا لایه ای هستند. واژه ی یونانی فیلون (phyllon) به معنای برگ است. برخی از کانی های میکا در جدول 1 آورده شده است. همچنین علاوه بر اسم آنها مکان های وجود منابع عمده ی آنها نیز آورده شده است. میکا ها همچنین بر اساس میکاهای واقعی (truemica) و ترد (brittle) نیز طبقه بندی می شوند. میکاهای واقعی که دارای کاتیون های تک ظرفیتی (مانند k^+ و〖Na〗^+ ) در میان لایه هایشان هستند، از خود خواص ورقه ورقه شده نشان می دهند. این مواد به آسانی به صفحات نازک تبدیل می شوند. در میکاهای ترد، بین لایه ها کاتیون های دو ظرفیتی (مانند 〖Ca〗^(2+) ) وجود دارد. پیوند این کاتیون ها و لایه ها قوی است. اگر چه این مواد نیز خاصیت ورقه شدن دارند اما نسبت به نوع واقعی ترد ترند. میکاهای ترد کانی های کمیابی هستند و استفاده از آنها زیاد نیست.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

موسکویت (Muscovite) ، یک نوع میکا است که کاربرد عمده ای دارد. این میکا به خاطر خواص الکتریکی فوق العاده و فراوانی ، کاربردهای فراوانی یافته است.
فلوگوپیت (phlogopite) نوعی کانی است که در دمای بالا پایدار است؛ از این رو از آن در کاربردهایی استفاده می شود که در آنها نیاز به پایداری در دمای بالا و خواص الکتریکی مورد نیاز باشد. هردوی این کانی ها (موسکویت وفلوگوپیت) به صورت صفحه ای و آسیاب شده استفاده می شوند.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

میکاها در سنگ های آذرین، رسوبی و دگرگون تشکیل می شوند.( این کانی ها در محیط های مختلف زمین شناسی تشکیل می شوند) . علت تشکیل این مواد در گسترده ی وسیعی از محیط های زمین شناسی پایداری گرمایی این مواد است. شکل 1 دیاگرام فشار – دما برای میکای موسکویتی است. در دمای بسیار بالا (بیشتر از مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) )، این نوع میکا ناپایدار می شود و در حضور کوارتز تجزبه گشته و به فلدسپار پتاسیک و سیلیمانیت (sillimanite) تبدیل می شود.(طبق فرمول زیر):

سیلیمانیت فلدسپارتپاسیک کوارتز موسکوویت
موسکوویت در سنگ های دگرگون کم ارزش تشکیل می شود. در این مکان ها موسکوویت از پیروفیلیت مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) تشکیل می شود. این فرآیند در کریستالیزاسیون اولیه ی کانی های آذرین مانند گرانیت ها و پگماتیت ها (Pegmatites) نیز رخ می دهد.
در سنگ های رسوبی مخصوصا آرنیت (arenites) نیز فرآیند تشکیل موسکویت اتفاق می افتد. موسکوویت در بسیاری از بخش های ایالات متحده ی آمریکا به صورت محدود وجود دارد.
بزرگترین تولید کننده ی میکا، روسیه است. این کشور یک سوم نیاز سالانه ی این ماده مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) را تولید می کند. ایالات متحده ی آمریکا سالانه 75000 تن میکای ورقه ای و ذره ای تولید می کند. اگر چه ایالات متحده ی آمریکا از لحاظ تاریخی تولید کننده ی صفحات میکایی است ولی منابع داخلی این ماده به پایان رسیده و از این رو این کشور تنها به تولید میکای ورقه ای و ذره ای می پردازد.
مصرف عمده ی میکای آسیاب شده به عنوان پرکننده در اجزای اتصال دهنده ی دیواره های گچی (ژیپسی) است . استفاده از پر کننده های میکایی موجب تولید سطوح صاف می شود، کارایی را بهبود داده و از گسترش ترک جلوگیری می کند. از این مواد همچنین در رنگ ها، محصولات رابری قالب گیری مانند تایرها و خمیر دندان کاربرد دارند. از میکای فلس مانند به عنوان جایگزینی در لقمه ترمزها و صفحه کلاچ استفاده می شود.
هند بزرگترین تولید کننده ی میکای مورد استفاده در ساخت صفحات موسکوریتی (muscovite sheet meca) است. ماداگاسکار نیز بخش عمده ای از میکای مورد استفاده در ساخت صفحات فلوگوپیت را مهیا می کند. قیمت میکای صفحه ای از کمتر از یک دلار بر کیلوگرم برای کیفیت پایین تا 2000 دلار بر کیلوگرم برای نوع با کیفیت متغیر است. از نوع با کیفیت بالای میکای موسکویتی در ساخت دی الکتریک مورد استفاده در خازن ها استفاده می شود.

مولایت

مولایت مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) در طبیعت به میزان فراوان وجود ندارد و باید به صورت مصنوعی ساخته شود. این ماده دارای خواص زیادی است که موجب شده تا این ماده برای کاربردهای دما بالا مناسب باشد. مولایت دارای ضریب انبساط حرارتی بسیار کوچکی است.(این مسأله باعث می شود که مولایت مقاومت به شک حرارتی خوبی داشته باشد). این ماده همچنین در دمای بالا مقاومت به خزش خوبی دارد و از همه مهمتر، مولایت به آسانی با شیشه ی مذاب یا سر باره ی فلزات مذاب واکنش نمی دهد و در اتمسفر های کوره ای خورنده پایدار است.
از این رو از این ماده در آستر کاری کوره و سایر کاربردهای دیرگداز در صنعت فولاد سازی و ذوب آهن و صنعت شیشه استفاده می شود.
از لحاظ تجاری مولایت به دو روش ساخته می شود:
1)زینته ینگ
2)فیوزینگ
مولایت زنیته شده ممکن است بوسیله ی حرارت دادن مخلوطی از کیانیت : مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) ، بوکسیت و کائولن تولید شود. (کیانیت مینرالی است که به صورت طبیعی در سنگ های دگرگون یافت می شود.) این مخلوط (درنسبت های معین) در دماهای بالاتر از 1600c° زینته می شود. ماده ی زینته شده به این روش دارای 90-85% مولایت است . علاوه بر مولایت درصدی شیشه و کریستو بالیت (یکی از پلی فرم های مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) وجود دارد . آفریقای جنوبی تولید کننده ی عمده ی کیانیت دنیاست این کشور سالانه 165000 تن کیانیت تولید می کند.
ایالات متحده ی آمرکیا دارای بزرگترین منابع کیانیت دنیاست. این منابع در منطقه ی کوه های آپلاچین (Applochian Mountains) و آیداهو (Idaho) قرار گرفته اند. آندالوزیت (Andalusite) وسیلیمانیت سایر مینرال های آلومینو سیلیکاتی هستند که مانند کیانیت می توان از آنها به عنوان ماده ی اولیه در تولید مولایت استفاده کرد.
در روش فیوزینگ مقداری آلومینا و کائولن به داخل کوره ی قوس الکتریکی ریخته می شود. پس از روشن شدن این کوره دما به بالاتر از 1750c° می رسد و از این رو می توان با این روش مولایت با خلوص بالاتر تولید کرد. مولایت تولیدی به روش فیوزینگ دارای بیش از 95% مولایت است که به همراه آن مخلوطی از آلومینا و شیشه وجود دارد.

اکسیدها

موادخام مورد استفاده در ساخت سرامیک های اکسیدی تقریبا همگی به وسیله ی فرآیندهای شیمیایی تولید می شوند. علت استفاده از فرآیندهای شیمیایی بدست آوردن خلوص شیمیایی بالا و تهیه ی پودرهای مناسب جهت ساخت اجزای سرامیکی است. اکسیدهای مهم مورد استفاده در صنعت سرامیک در جدول 2 آمده است.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

آلومینا

اکسید آلومینیوم ( مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) ، آلومینا ، کوراندوم) بیشترین ماده ی شیمیایی غیر آلی است که در صنعت سرامیک استفاده می شود. این اکسید از کانی بوکسیت (bauxite) و بوسیله ی فرآیند بایر (bayer Process) تولید می شود. بوکسیت مخلوطی از اکسید آلومینیوم هیدراته با اکسید آهن مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) ، سیلیس ، تیتا نیا (به عنوان ناخالصی) تشکیل شده است. این کانی از هوا زدگی و متلاشی شدن سنگ های آلومینیوم دار بوجود می آید که در اغلب موارد جنس سنگ ها از نوع آذرین است. این کانی در مناطق گرمسیری تشکیل می شود. مانند کائولن، بوکسیت نیز می تواند به صورت ذخایر اولیه و ثانویه باشد.
فرآیند بایر آلومینایی با خلوص اسمی 99.5% تولید می کند. آلومینا بر اساس کابردهایش در گریدهای مختلف تولید می شود. این گریدها از لحاظ اندازه و شکل کریستال ها و میزان ناخالصی متفاوت اند. ناخالصی اصلی آلومینا اکسید سدیم مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) است. کریستال های آلومینا می توانند اندازه ی بین o.1 – 25 میکرون داشته باشد. شکل 2 کارخانه ی تولید آلومینا به روش بایر را نشان می دهد.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

مراحل فرآیند بایر عبارتند از :

1) فرآوری فیزیکی

بوکسیت بدست آمده از معدن ابتدا آسیاب می شود. البته اندازه ی ذرات در این خردایش بسیار درشت است. (اندازه ی ذرات زیر یک میلیمتر است). فرآیند آسیاب کاری باعث افزایش مساحت سطح کل ذرات می شود که این مسأله موجب کاهش زمان فرآیند می شود. (کاهش زمان واکنش های شیمیایی درمراحل بعدی )

2) مرحله هضم

ذرات درشت بوکسیت بوسیله ی افزودن هیدروکسید سدیم (NaOH) به آب حل می شود. این فرآیند در دمای مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) و در فشار کل O.5MPa اتفاق می افتد. همه ی آلومینای هیدراته ی موجود در بوکسیت حل می گردد و به صورت سدیم آلومینات در می آید.طبق فرمول زیر:
مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

3) فیلتراسیون

ناخالصی های جامد موجود در محلول حاصله که عمدتا سیلیس مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) ، تیتانیا و اکسید آهن هستند بوسیله ی فیلتراسیون جدا سازی می شوند.

4) رسوب دهی

پس از سرد کردن ، دانه های گیبسیت (آلومینای هیدراته ی طبیعی - مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) به محلول سدیم آلومینات اضافه می شود. این مسأله موجب تشکیل فاز پایدار از هیدروکسید آلومینیوم در دمای پایین می شود. با دمش گاز به داخل محلول بوجود آمده ،فرآیند ایجاد رسوب تسریع می شود و عمل رسوب زایی ایجاد می شود.

5) شستشو

رسوبات بدست آمده سپس از فیلترعبور داده شده و شستشو می شوند تا میزان سدیم آن کاهش یابد.

6) کلسیناسیون

پودر حاصله در دمای بین 1100C∘ - 1200 کلسیناسیون می شود. در این فرآیند هیدروکسید به اکسید تبدیل می شود. واکنش در این مرحله به صورت زیر است:
مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)
در این مرحله آلومینای بدست آمده به شکل کلوخه ای است. این کلوخه ها از دانه های ریز با قطر 10-5 میکرون تشکیل شده اند.

7) آسیاب کردن

پودر حاصله در مرحله ی قبل آسیاب می شود تا اندازه ی ذرات و توزیع ذرات معین بدست آید. آلومینای تولیدی به این روش دارای بیش از 99.5% مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) است. و همانگونه که قبلا گفتیم، ناخالصی عمده ی موجود در این ماده است. پودر حاصله ممکن است به میزان بسیار کم در حدود % 0.001 داشته باشد. این میزان از خلوص برای آلومینا برای بسیاری از کاربردها مناسب است. کنترل دقیق شرایط ته نشست شدن، شستشوی رسوبات و کنترل شرایط کلیناسیون و آسیا ب کردن می تواند موجب تشکیل آلومینایی با خلوص 99.99% شود. قیمت آلومینای کلسینه شده ی معمولی 0.60 دلار بر کیلوگرم است و این قیمت می تواند برای آلومینای کلسینه شده ی با خلوص بالاتر به 2.00 دلار بر کیلوگرم برسد. قیمت گرید متالورژیکی (مناسب برای تولید آلومینوم ) تقریبا ً 150 دلار برتن است.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

جدول 3 ترکیب نمونه وار فرم های اصلی آلومینای کلسینه شده آورده شده است. حضور مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) در برخی موارد غیر قابل قبول است. برای مثال ، یون سدیم در میدان الکتریکی تحرک پیدا می کند و باعث اتلاف خاصیت عایق کاری الکتریکی می شود. همچنین سدیم ، آلومینا تشکیل فاز مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) می دهند. تشکیل این فاز باعث کاهش دانستیه، استحکام ، مقاومت به شک حرارتی و مقاومت به خوردگی محصول نهایی می شود. جدول 4 درصد مناسب برای کاربردهای مختلف آلومینای کلسینه شده (تولیدی به روش بایر ) را نشان می دهد.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

استرالیا بزرگترین تولید کننده ی بوکسیت دنیاست. این کشور سالانه 60 مگا تن از این ماده تولید می کند.
منابع عمده ی بوکسیت در ایالات متحده ی آمریکا در آرکانزاس (Arkansas) وجود دارد. البته ذخایر کوچکتری نیز در جرجیا (Georgia) ، آلاباما (Alabama) و میسی سی پی(Missisippi) وجود دارد . معادن داخلی کمتر از 1% بوکسیت مورد نیاز ایالات متحده ی آمریکا را مهیا می کنند. از این رو ایالات متحده ی آمریکا یکی از واردکنندگان عمده ی بوکسیت دنیاست. این کشور سالانه 10 مگاتن بوکسیت وارد می کند.
تقریباً 95% از آلومینای استخراج شده در فرآیند تولید آلومینیوم استفاده می شود. بقیه ی آلومینای تولیدی در کاربردهای غیر فلزی مانند تولید آلومینای ویژه مصرف می شوند. و در واقع همین درصد کم برای ما مهم می باشد. زیرا بیشتر آن در صنایع سرامیک کاربرد دارد.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3)

فرم با خلوص بالای آلومینا را می توان به طور مستقیم از فلز آلومینیوم تولید کرد. برای این کار چندین روش وجود دارد که در شکل 3 نشان داده شده است

* 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) و دیگر کانی های منیزیادار تشکیل می شود. منابع پریکاز کمیاب است و ارزش اقتصادی ندارد. منابع اصلی منیزیا ، منیزیت وهیدرو کسید منیزیم مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (3) 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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)
مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4)
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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) ، 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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. و مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) به 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) ، 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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
مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) : 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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%. مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) )، 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4)

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 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4) 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.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (4)

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

تیتانیوم کاربید

تیتانیم کاربید (TiC) یکی دیگر از مواد سرامیکی غیر اکسیدی است که در طبیعت تشکیل نمی شود. این ماده نیز بوسیله ی کاهش کربوترمال مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) یا بوسیله ی واکنش مستقیم بین عناصر تیتانیم و کربن تولید می شود. فرآیند تولید TiC نیز نیازمند دمای بالای تولید می باشد. دمای کربوراسیون بین مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) است.

آلومینیوم نیترید

چندین روش صنعتی برای تولید AIN وجود دارد. درحال حاضر دو تا از این روش ها به صورتی صنعتی کار برد دارند. یکی از آنها نیتریداسیون مستقیم آلومینیوم است. که در زیر واکنش آن نشان داده شده است.

مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5)

در دمای بالاتر از نقطه ذوب فلز تمام پودر به صورت مستقیم به نیترید تبدیل می شود. کنترل دقیق فرآیند بوسیله ی جلوگیری از انعقاد فلز در طی فرآیند نیتریداسیون انجام می شود.
کاهش آلومینا با استفاده از نیتروژن و یا آمونیاک درحضور کربن یکی دیگر از روش های تولید AIN است. (طبق واکنش زیر)
مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5)
مخلوط آلومینا و کربن با اتمسفر دارای نیتروژن و در دمای بالاتر از واکنش می دهد. برای تبدیل کامل مواد به AIN فاکتورهایی مانند اندازه ی ذرات پودر و مخلوط نمودن مناسب مواد مهم می باشند. در دو روش تولید AIN، ناخالصی های اصلی اکسیژن (1.O% وزنی) و کربن (زیر O.O7%wt) هستند. سایر ناخالصی هایی که در این ماده وجود دارد عبارتند از: سیلیسیم، آهن، کلسیم. این ناخالصی ها به طور نمونه وار هر کدام در غلظت هایی زیر 50ppm وجود دارند. فروش جهانی AIN در حدود 200 تن در سال است. قیمت این ماده در گسترده 20- 180 دلار بر کیلوگرم است. این تفاوت قیمت به خاطر کیفیت و ویژگی های پودری AIN است.
در بسیاری از کاربردهایAIN نیاز است تا این ماده به صورت زیر لایه یا دیواره ی بوته باشد. این ماده یک عایق الکتریکی خوب است و رسانایی گرمایی بسیار بالایی دارد. (بهتر از آهن) این مسئله باعث شده تا از آن در بخش های الکترونیکی استفاده شود. بوته های آلومینیوم نیتریدی برای نگهداری مذاب فلزات استفاده می شود.

سیلیسیم نیترید

سیلیسیم نیترید ( مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) ) یکی دیگر از کانی های مصنوعی است. این ماده دارای دو فرم کریستالی است .فرم دما پایین آن است که این فرم از آن نسبت به فرم β بیشتر ترجیح داده می شود. (به عنوان ماده ی اولیه ) زیرا تغییرات فازی فرم βدر طی فرآیند زینترینگ موجب پدید آمدن تغییرات طولی در ساختار کریستالی می شود. چندین روش برای سنتز پودر مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) وجود دارد که این روش ها شبیه به روش های تولید AIN است. این روش ها عبارتند از :
1)نیتریداسیون پودر سیلیسیم
2)کاهش کربوترمال سیلیس در گاز نیتروژن
3)واکنش در فاز گاز مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) یا سیلان () با آمونیاک
بیشتر پودرهایی که به صورت تجاری در دسترس هستند از واکنش پودر سیلیسیم با نیتروژن در دمای تولید شده اند. (طبق واکنش زیر)
مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5)
این پودر عموما مخلوطی از فاز و β است (که نسبت به β برابر 90 به 10 است.) در اغلب موارد برای تسریع واکنش و جلوگیری از تشکیل فاز β از پودر مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) به عنوان جوانه زا استفاده می شود. پودر نیترید شده شامل ناخالصی هایی مانند آهن ، کلسیم و آلومینیوم است. که این ناخالصی ها از ابتدا در پودر سیلیسیم وجود داشته اند و یا در طی فرآیند آسیاب کردن ثانویه پدید آمده اند. پودر مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) با خلوص بالا را می توان بوسیله ی کاهش کربوترمال در دمای بین تولید کرد.( طبق واکنش زیر)

اگر چه این فرآیند باعث تولید پودرهایی می شود که در آنها کربن و اکسیژن باقی مانده وجود دارد ولی پودر تولیدی دارای مساحت سطح بالایی است و درصد فاز مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) نیز در این پودر بالاست.
پودرهای با خلوص بالا همچنین بوسیله ی واکنش در فاز بخار تولید می شود. که در زیر این واکنش ها آورده شده است:
〖 مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5)
پودر تولیدی به روش بالا آمورف است. اما محصولاتی که تا دمای حرارت داده شوند.
تقریباً به طور کامل به فرم تبدیل می شود.
تولید جهانی، 500 تن در سال است. قیمت پودر این ماده از 30 – 150 دلار بر کیلوگرم قیمت دارد. که این قیمت به اندازه ی ذرات و کیفیت آن بستگی دارد.
سیلیسیم نیترید در دماهای بالا دارای استحکام بالایی است. این ماده دارای مقاومت به شک حرارتی ، مقاومت به خزش و مقاومت به اکسیداسیون بسیار خوبی در شرایط سخت است. از این رو این ماده برای ساخت قطعات توربین و موتورهای دیزل مناسب است.

زیرکونیوم دی بوراید

زیرکونیوم دی بوراید مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) یک ماده ی مناسب برای ساخت بوته ی ذوب فلزات است. علت این مسئله مقاومت به خوردگی استثنائی این ماده است. این ماده همچنین در سلولهای هال – هرولت (Hall- Heroultcells) (فرآیند تولید آلومینیوم ) به عنوان کاتد و در فرآیند تصفیه ی فولاد به عنوان تیوپ های ترموول استفاده می شود.
فرآیندهای مختلفی برای تولید مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) استفاده می شود. این فرآیند ها شبیه به روش های تولید کاربیدها و نیتریدهاست. به صورت صنعتی این ماده به روش واکنش مستقیم زیرکونیوم و بور تولید می شود.
مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5)
همچنین از واکنش کربوترمال نیز می توان برای تولید استفاده کرد. که واکنش آن به شکل زیر است.

همه ی این واکنش ها باید در دمای بالا و تحت اتمسفر خنثی یا خلاء انجام شود. قیمت پودر مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) بین 60- 100 دلار بر کیلوگرم است.

تنگستن کاربید

تنگستن کاربید یک ماده ی مقاوم در برابر سایش است. این ماده در فلز کاری، استخراج معدن و صنعت ساخت قطعات ماشین آلات و ساخت قالب کاربرد دارد. این ماده بوسیله ی کربوره کردن پودر تنگستن تولید می شود. ایالات متحده ی آمریکا سالانه 5500 تن WC مصرف می کند.

کربن

گرافیت یکی از فرم های سه گانه ی کربن است. فرم های کریستالی دیگر کربن عبارتند از : الماس و فولرن ها ، گرافیت به طور طبیعی در سنگ های دگرگون مانند مرمر (marble) وجود دارد. البته این ماده شباهت زیادی با سایر سرامیک های غیر اکسیدی ندارد.
گرافیت مورد استفاده در صنعت از منابع طبیعی استخراج می شوند. بزرگترین تولید کنندگان گرافیت دنیا، چین و هند هستند. تولید جهانی این ماده یک مگاتن در سال است. هم اکنون گرافیت در ایالات متحده ی آمریکا استخراح نمی شود. اگر چه این کشور سالانه 300000 تن گرافیت به شکل مصنوعی تولید می کند. که ارزش این تولید یک میلیارد دلار است.
چندین روش برای تولید گرافیت به صورت مصنوعی وجود دارد. بسیاری از این روش ها بدین گونه هستند که کربن های غیر گرافیتی در دمای بالاتر از مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) گرما داده می شوند تا گرافیت تشکیل شود. برای مثال فرم بسیار خالص از این ماده بوسیله ی حرارت دادن مخلوط کلسینه شده ی کک نفتی و ذغال سنگ در دمای مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) تولید می شود. دمای بالای این فرآیند باعث می شود تا اتم های کربن به صورت آرایش ورقه ای (ساختار گرافیتی) در آیند. گرافیت مصنوعی را همچنین می توان بوسیله ی رسوب از حالت فاز بخار هیدرو کربن ها در دماهای پایین (حدود مواد خام مورد استفاده در صنعت سرامیک (5) ) تولید کرد.
بیشتر گرافیت مصنوعی که در ایالات متحده ی آمریکا تولید می شود، برای ساخت الکترودهای بسیار بزرگ استفاده می شود. این الکترودهای بزرگ در کوره های قوس الکتریکی استفاده می شوند. همچنین الکترودهای باطری نیز از این گرافیت ساخته می شود. کاربردهای عمده ی دیگر این ماده در روانسازی و فولاد سازی است.
استفاده های عمده از گرافیت طبیعی در صنعت دیرگداز (45%) ، لقمه ترمز (%20) است.
گرافیت طبیعی حدود 500 دلار بر تن قیمت دارد. در حالی که نوع مصنوعی آن قیمتی بالاتر از 2000 دلار بر تن دارد.
میزان الماس صنعتی تولید شده در ایالات متحده ی آمریکا بسیار کمتر از میزان تولید گرافیت مصنوعی است. تقریبا 300 میلیون قیراط الماس مصنوعی به صورت سالانه تولید می شود که کاربرد آن در ابزار آلات برش سنگ و مرمت آزاد راه ها و ساختمان هاست.
فولرن ها در سال 1985 کشف شدند. این در حالی است که نانو تیوپ های کربنی در سال 1991 کشف شدند. هر دو ماده ی اشاره شده هم اکنون به صورت تجاری در دسترس اند. البته این مواد هم اکنون گران قیمت هستند و کاربرد آنها به محصولات خاصی (مثلا افزودنی های مورد استفاده در پوشش های پلیمری ) محدود می شود

+ نوشته شده در شنبه بیست و دوم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 15:52 توسط مهندس ایمان رستگار |

مطالب قدیمی‌تر

محتویات

شکل‌های سیلیس در طبیعت [ویرایش]

کوارتز [ویرایش]

ماسه و ماسه‌سنگ [ویرایش]

فلینت [ویرایش]

پیوندهای روزانه

نوشته‌های پیشین

آرشیو موضوعی

برچسب‌ها

پیوندها