علم سرامیک

آشنایی

بزرگترین بخش بیشتر شیشه‌ها را سیلیس تشکیل می‌دهد. مواد جانبی را نیز به شیشه می‌افزایند. اکسید سدیم (Na2O) موجب کاهش دمای ذوب می‌گردد، ولی افزایش بیش از حد آن از مقاومت شیمیایی شیشه می‌کاهد. اکسید کلسیم (CaO) مقاومت شیمیایی و سایشی را در شیشه پایین می‌آورد. افزودن CaO به شیشه موجب تبلور آن می‌گردد و در نتیجه حالت اوپالین (کدر(به خود می‌گیرد.

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

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

 

   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.

   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.
    
  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 .

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.
 
  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.
 
   روش تجزيه عنصر معدني :
   · Fusion / Instrumental procedures
   · X- Ray Fluorescence Analysis ( XRF)
   · طيف سنجي نشر اتمي پلاسما Plasma Atomic Emission Spectrometry
   

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.

 

مهمترین مواد تشکیل دهنده شیشه شامل SiO2 ، CaO و Na2O است.


   

 

 
   

 

 

·         SiO2 : مهمترین منابع SiO2 ، ماسه‌های سیلیسی ، کوارتزیت و رگه‌های کوارتزی است. اکسیدهای آهن موجب رنگین شدن شیشه و کرومیت غالبا ذوب نمی‌شود و به صورت ناخالصی در شیشه باقی می‌ماند. ناخالصی آلومینیوم در ماسه سیلیسی موجب کاهش دمای ذوب و افزایش کیفیت شیشه می‌شود.

·         CaO : مهمترین منابع اولیه CaO ، سنگ آهک است. هر تن CaCO3 حاوی 560 کیلوگرم CaO و 440 کیلوگرم CO2 است. ناخالصیهای سنگ آهک شامل MgO ، FeO ، MnO ، کانیهای رسی و نودولهای چرت هستند. MgO با SiO2 برای ترکیبات خاص تشکیل دو مایع با حالت امولسیون را می‌دهد. محدوده این دو مایع با حالت امولسیون وسیعتر از محدوده دو مایع SiO2 - Na2O است. میزان MgO برای شیشه‌های مختلف متفاوت است و چنانچه سنگ آهک خالص باشد جهت تامین MgO مورد نیاز می‌توان از دولومیت استفاده نمود.

·         Na2O : مهمترین منابع تامین Na2O مورد نیاز شیشه عبارتند از کربنات سدیم Na2CO2 ، آبسیت و آلکالی فلدسپات ، نفلین سیانیت ، هر تن کربنات سدیم حاوی 580 کیلوگرم Na2O و 420 کیلوگرم CO2 است.

·         بوراکس : برای افزودن مقاومت شیمیایی و ضریب شکست در شیشه‌های مخصوص از بوراکس استفاده می‌کنند. باید دانست که بوراکس ، نقطه ذوب سیلیس را کاهش می‌دهد. در شیشه‌های نسوز مواد نسوز را بکار می‌گیرند.

·         مواد رنگی شیشه‌ها : هر یک از رنگهای ویژه توسط مواد شیمیایی آنها ، در شیشه ایجاد می‌شوند، رنگ سبز (Cr2O3) ، رنگ سبز تا زرد (CrO3)، رنگ آبی (CaO)، رنگ قرمز (CuO) و رنگ قهوه‌ای (Fe2O3). مواد بی رنگ کننده شیشه عبارت است از اکسید سلنیوم ، اکسید سدیم و اکسید نئومیوم
نگاه کلی

این شیشه‌ها از ذوب شن‌های کوارتزی بدست می‌آید و معمولا برای ساختن ظروف آزمایشگاهی که نیاز به تحمل دماهای بالا دارند (بیش از دمایی که شیشه‌های پیرکس تحمل می‌کنند) بکار می‌رود. ساخت سیلیس 100% و کار با آن مشکل است، زیرا سیلیس در دماهای بالا تمایل به تبخیر شدن دارد.
مشخصات شیشه‌های سیلیسی

شیشه‌های سیلیسی دارای 99.8 % سیلیس بوده ، دمای کار با آن ، حدود است. ضریب انبساطی شیشه کوارتزی در هر درجه سانتی‌گراد است و دمای تاباندن آن است. برای تاباندن ظروف شیشه‌ای سیلیسی که ضخامت جداره آن تا 2mm باشد، می‌توان از شعله استفاده کرد. طیف دمایی که در آن سیلیس نرم شکل‌پذیر است، بطور محسوس کوتاه بوده ، برای عملیات شکل دادن به آن ، بجای دمیدن از ابزارهای زغالی استفاده می‌شود.
انواع شیشه‌های سیلیسی
نوع اول

نوع اول به شیشه جلا داده شده معروف است. شفاف بوده ، دارای سطوح داخلی و خارجی صاف است. از آن ، به عنوان روکش ترموکوپلها در کوره‌های گازی و اجاق گازها استفاده می‌شود.
نوع دوم

نوع دوم دارای سطوح خارجی زبر و ناهموار است. در ساختمان کوره‌های الکتریکی بکار می‌رود و به شیشه‌های شنی معروف است.
نوع سوم

نوع سوم از گداختن شیشه‌های شنی بدست می‌آید. دارای سطوح خارجی و داخلی نسبتا صاف بوده ، برای انجام واکنش‌های شیمیایی و یا احتراقی در فشار جو یا تحت خلاء بکار می‌رود و به شیشه لعابدار معروف است.

 

 
نوع چهارم

شیشه‌های سیلیسی نوع چهارم دارای شفافیت زیاد در برابر نور مرئی و اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز است. دارای قدرت مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالاتری از شیشه‌های نیم شفاف است و برای کارهای تحت خلاء مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه به شیشه استاندارد و شفاف معروف است و بسیار گرانتر از سایر شیشه‌های سیلیسی است. شیشه سیلیسی نوع چهارم ، ترکیبی از سیلیس 5.96 % ، اکسید بور 3 % و اکسید آلومینیوم 0.5 % می‌باشد.
خواص شیشه‌های سیلیسی نوع چهارم

این شیشه در دمای 1520 شکل‌پذیر می‌شود و آنرا با چراغهایی که سوخت آنها هیدروژن همراه با گاز مایع است که بطور محسوس از ضریب انبساط شیشه‌های پیرکس کمتر و اندکی از ضریب انبساط سیلیس خالص بیشتر است. این شیشه ، استعداد تاباندن خوبی دارد و تا دمای را بدون تغییر شکل تحمل می‌کند و برای مواردی که نیاز به تحمل حرارت‌های بسیار بالا ضروری است، از این شیشه‌ها استفاده می‌شود.
کاربرد شیشه‌های سیلیس نوع چهارم

به‌دلیل شفافیت فوق‌العاده از این شیشه‌ها برای ساخت سلهای اندازه گیری طول موج ، دماغه موشک‌ها و شیشه‌های سفینه‌های فضایی استفاده می‌شود. این شیشه‌ها از لحاظ شیمیایی و فیزیکی بسیار مقاوم بوده ، استفاده از آن در کارهای معمول و متداول شیشه‌گری به‌دلیل گرانی مقرون به صرفه نیست.

نقش کانیها در انواع دیرگدازها

دیرگدازها (Refractories) به موادی اطلاق می‌گردد که در دماهای بیش از 1000 درجه سانتیگراد و دارای مقاومتهای حرارتی ، مکانیکی ، شیمیایی و سایشی باشند. عناصر دارای خاصیت دیرگدازی عبارتند از آلومینیوم (Al) ، سیلیسیم (Si) ، منیزیم (Mg) ، کلسیم (Ca) ، کروم (Cr) ، زیرکونیوم (Zr) ، بریلیوم (Br) ، سزیم (Ce) ، تانتانیوم (Ta) ، لانتانیوم (La) و توریم (Th).

عناصر فوق به صورت ترکیب در ساختمان کانیها یافت می‌شوند. مهمترین دیرگدازها در صنایع فولاد است. تمامی صنایعی که با حرارت بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد سر و کار دارند، مانند صنایع ذوب آهن ، فولاد ، ذوب کانسنگهای فلزی ، سیمان ، آهک پزی ، صنایع پتروشیمی ، صنایع سرامیک و شیشه سازی ، ذوب و ریخته گریها به مواد دیرگداز احتیاج دارند. از اینرو می‌توان گفت که دیرگدازها ، از جمله مواد راهبری هستند که استفاده صحیح از آنها امری گریز ناپذیر است.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی دیرگدازها

مواد دیرگداز در کوره‌های ذوب فلزات ، سیمان ، آهک ، مخازن شیشه‌ای ، دیگهای بخار ، مجاری تصفیه‌ای ، پاتیلها ، کوره‌های الکتریکی و ... استفاده می‌شوند. نقش مواد دیرگداز عبارتند از:

ü       صیانت از بدنه کوره‌ها ، مجاری تصفیه‌ای و مخازن شیشه‌ای از تاثیر شعله یا مواد مذاب و گداخته.

ü       کاهش میزان و مقدار انتقال حرارت به خارج.

ü       جذب حرارت و انتقال آن به مواد گداخته.
ویژگیهای مهم دیرگدازها

ü       دیرگدازی : مقاومت حرارتی مواد دیرگداز ، تابع ترکیب شیمیایی و ساختمان بلورین است. پایداری حرارتی دیرگدازهای آلومینیوم‌دار با درصد آلومین آن رابطه مستقیم دارد. به عنوان مثال ، خاک رس آتشخوار حاوی 18 تا 45 درصد Al2O3 است و پایداری حرارتی آن 1600 تا 1750 درجه سانتیگراد می‌باشد. در صورتی که پایداری حرارتی Al2O3 تا 2050 درجه سانتیگراد می‌رسد.

ü       مقاومت شیمیایی : این ویژگی مواد دیرگداز تابع ترکیب شیمیایی مواد اولیه ، تخلخل و ساختمان بلوری آنهاست. شرایط محیطی دیرگدازها که شامل تماس با مواد مذاب ، گازها و بخار آب می‌گردد، موجب تسریع در واکنشهای شیمیایی می‌شود. استفاده از مواد دیرگداز ، به شرایط فیزیکوشیمیایی کوره بستگی دارد. در کوره‌های سیمان ، در منطقه پخت به دلیل شرایط قلیایی از آجرهای منیزیتی استفاده می‌شود.

ü       مقاومت در برابر شوکهای حرارتی : تغییرات سریع در دمای داخل کوره به شوک حرارتی معروف است. در مورد کوره‌های سیمان ، شوک پذیری آجر بدین صورت اندازه گیری می‌شود که آجر را در مدت 43 دقیقه به دمای 950 درجه سانتیگراد می‌رسانند، سپس آن را بطور ناگهانی در آب سرد یا در جریان هوای سرد قرار می‌دهند. این کار تا آن جا ادامه می‌یابد که وزن آجر به نصف آن کاهش یابد. تعداد دفعات تکرار شده ، نشانگر ضربه پذیری آجر است.

ü       مقاومت سایشی : در کوره‌های دوار ، مواد داخل کوره موجب ساییدگی مواد دیرگداز می‌گردد. در این حالت باید از موادی که مقاومت سایشی بالا دارند، استفاده نمود.
مواد اولیه دیرگدازها

دیرگدازها را بطور کلی با نام مواد اولیه همراه آنها می‌شناسند. بر این اساس دیرگدازها را به انواع زیر تقسیم می‌کنند:
دیرگدازهای سیلیسی ، دیرگدازهای منیزیتی ، دیرگدازهای دولومیتی ، دیرگدازهای گرافیتی ، دیرگدازهای کرومیتی ، دیرگدازهای بوکسیتی ، دیرگدازهای سیلیمانیتی ، دیرگدازهای فورستریتی ، خاک نسوز آتشخوار ، دیرگدازهای کاربید سیلیس ، دیرگدازهای آلومین.
دمای پایداری دیرگدازها

دیرگدازها را بر اساس دمای دیرگدازی آنها به سه گروه مهم تقسیم می‌نمایند:

ü      دیرگدازهای حرارت پایین (1580 تا 1780 درجه سانتیگراد) مانند آجر رسی آتشخوار ، دیرگدازهای سیلیسی.

ü      دیرگدازهای حرارت متوسط (1780 تا 2000) مانند دیرگدازهای سیلیمانیتی ، بوکسیتی ، کائولینیتی ، فورستریتی.

ü      دیرگدازهای حرارت بالا (بیش از 2000 درجه) همچون دیرگدازهای گرافیتی ، کاربیدی ، سیلیسی ، آلومینی و منیزیتی.
دیرگدازهای آلومینیوم سیلیکاته

دیرگدازهای آلومینیوم سیلیکاتی عمدتا از Al2O3 و SiO2 تشکیل شده اند. میزان Al2O3 از حداقل 25 درصد (شاموت ضعیف) تا 100 درصد (نسوزهای کرنرومی) تغییر می‌کند. مواد اولیه دیرگدازهای آلومینیوم سیلیکاته عبارتند از خاکهای رس آتشخوار ، بوکسیت ، کانیهای سیلیمانیت ، آندالوزیت و کیانیت و کرندوم. پایداری حرارتی این دیرگدازها به درصد Al2O3 مواد اولیه بستگی دارد. با افزایش Al2O3 و کاهش SiO2 پایداری حرارتی افزایش می‌یابد.
دیرگدازهای سیلیسی
مواد اولیه

دیرگدازهای سیلیسی حاوی بیش از 90 درصد سیلیس هستند. بر اساس طیقه بندی استاندارد ، دیرگدازهای سیلیسی حاوی آلومین (Al2O3) به میزان کمتر از 1.5 درصد ، اکسید تیتانیم (TiO2) به مقدار کمتر از 0.2 درصد ، اکسید آهن (FeO3) تا کمتر از 2.5 درصد و اکسید کلسیم (CaO) به مقدار کمتر از 0.4 درصد هستند. مواد اولیه این دیرگدازها شامل رگه‌های کوارتز ، کوارتزیت و ماسه سنگ سیلیسی می‌شود.
کاربرد

دیرگدازهای سیلیسی به دلیل تغییرات پلی مورفی که موجب ایجاد تغییراتی در حجم می‌گردد، مصارف محدود دارد. مقاومت سایشی دیرگدازهای سیلیسی در سطح بالاست و به همین علت است که در محیطهای اسیدی بکار می‌روند. پیش از این از آجرهای سیلیسی در بخش سقفی کوره‌های روباز و الکتریکی استفاده شده است.