علم سرامیک

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

مصرف سیلیس

میزان ذخایر سیلیس در ایران

 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 ).