مصارف عمده سیلیس

به طور کلی موارد مصرف سیلیس SiO2 عبارت است از:
شیشه سازی، چینی سازی، تولید فروسیلیس، سرامیک سازی، تولید آجر ماسه آهکی، ریخته گری، تولید سیلیکات 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 بکار می رود.
سیلیس مصرفی در هر یک از این صنایع باید کیفیت خاصی داشته باشد. ترکیب شیمیایی، ساختمان کانی شناسی و خواص فیزیکی سیلیس، تعیین کننده کیفیت و موارد مصرف آن در هر یک از صنایع مذکور می باشند. ترکیب شیمیایی سیلیس در واقع عبارت است از درصد SiO2 موجود در سنگ و نیز درصد هریک از اکسیدهای دیگر که معمولاً به همراه SiO2 در کانسارهای مختلف وجود دارند و در صورتی که درصد هر یک از آنها از حد معینی تجاوز نماید، کاربرد آن را در صنایع مختلف محدود و یا غیر ممکن می سازد.
علاوه بر درصدSiO2، ساختمان کانی شناسی سنگ نیز در تعیین کیفیت و موارد مصرف آن نقش مهمی دارد زیرا ممکن است SiO2 به صورت انواع سیلیکات ها وجود داشته باشد، در نتیجه این مسئله در تعیین روش کانه آرائی و چگونگی حذف ناخالصی ها تأثیر خواهد داشت.
خواص فیزیکی 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:
سیلیکا ماده تشکیل دهنده شیشه است، برای ساخت انواع شیشه مخصوص سیلیس با موادی از قبیل فلدسپار، نفلین سینیت، سودا و… ترکیب می‌شود.
سرامیک:
کوارتز در ساخت انواع مختلف سرامیک و سرویس بهداشتی بکار می‌رود.
ریخته گری و نسوز:
مقاومت کوارتز 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 کوره‌های آهن و فولاد، سرامیک، شیشه و سیمان بکار می‌رود. کاربردهای متفرقه دیگری مانند ساینده، پودر جلا، فیلتراسیون، شن و ماسه ساختمانی است. انواع گرد شده و با کیفیت برای باز کردن شکافها و افزایش نفوذ پذیری در تولید نفت وگاز بکار می‌رود. همچنین با پودر کردن آن می‌توان از آن به عنوان پرکننده در رنگ، پلاستیک، لاستیک، بتونه و چسب استفاده کرد.
سیلیکات سدیم :
سیلیکات سدیم به صورت گلوله های شفاف، بدون آب و پودر شیشه یا پودر آبدار خرید و فروش می‌شود. این ماده در کنترل سایندگی لوله های آب و فرمول بندی لعاب و مینا بکار می رود. انواع محلول مایع آن در صابون‌سازی، پاک کننده‌های صنعتی و عمومی، چسب، سیمان‌سازی، ‌رنگ و پوشش، قالب ریخته‌گری، شناور‌سازی کانه، پایدارسازی پراکسید و کنترل خوردگی در لوله های آب و پیش ماده سیلیس مخلوط زئولیت کاربرد دارد.
سیلیس ته‌نشین شده:‍
از واکنش سیلیکات سدیم با اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک طی شرایط مشخصی سیلیس ته نشینی تولید می شود که بدلیل خواصی از قبیل درخشندگی بسیار بالا و تخلخل کم از آن به عنوان پر کننده ریز دانه و ضد لغزش در لاستیک (لاستیک خودرو و کفپوش) PVC، پلی الفین، فیلم LDPE و جداکننده های ریز منفذی باتری های سربی، پخش کننده، حمل کننده و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شود.

سیلیس کلوئیدی:
سوسپانسیونی از سیلیس ریز دانه در محیط آبی که به منظور اصطکاک درکاغذ و تخته، جوش دهنده نسوزهای فیبری، کاتالیزور و پیش ماده شیمیایی مصرف می شود.

سیلیس، نوع متالورژی:
از واکنش کوارتز وکک در کوره قوس الکتریک و دمای بالای C’۲۰۰۰ ساخته شده و ۹۹%-۹۸ Si دارد. ازآن در تهیه آلیاژهای آلومینیم، فولاد، سوپرآلیاژ، سیلیکون و مواد شیمیایی استفاده می کنند.
انواع دیگر ازسیلیس و ترکیبات آن مانند سیلیس پخته، خرد سیلیکون، نیترات سیلیسیوم و… وجود دارند که هر یک کاربرد های مخصوص خود را داراست.
کوارتز بلوری:
انواع شفاف و خوش‌نما برای تهیه عدسی و مخروط، جواهرسازی و نمونه کانی بکار می‌رود، از خاصیت پیزوالکتریک آن در الکترونیک استفاده می کنند.
تریپلی:
سیلیس ریز بلور، متخلخل با وزن مخصوص ۶۵/۲، سختی۷، سفید تا خاکستری و… که به عنوان پرکننده یا رنگدانه در رنگ، لاستیک، پلاستیک، ساینده و بتونه بکار می رود، بعلاوه در پودر‌های ساینده وجلا و ساینده دندان بکار می رود.

نواکولیت:
سنگ متخلخل سفید تا خاکستری، قهوه ای روشن تا سیاه که از دانه های کوارتز بی‌شکل متراکم ساخته شده است که خاصیت سایندگی عالی دارد: تمیز کردن فلزات، ماده آسیاب کننده، نسوز و مصالح سبک ساختمانی.
فلینت:
سیلیس کلسدونی مخفی بلور متراکم (سرامیک، چینی استخوانی، ماده آسیاب کننده و…).

تقسیم بندی انواع سیلیس براساس درصد SiO2 و مصرف :
سیلیس درجه ۱ :
این نوع سیلیس دارای حداقل ۹۶%=SiO2 است و در شیشه سازی، لعاب، صنایع شیمیایی، فروسیلیس، پشم شیشه، سیلیکات سدیم، فروکروم و ماسه تست سیمان به کار می رود.
سیلیس درجه ۲ :
این نوع سیلیس دارای ۹۵-۸۵%= SiO2 است و در ماسه ریخته گری، ماسه سندبلاست، فیلتراسیون و دیرگدازها به کار می رود.
سیلیس درجه ۳ :
این نوع سیلیس دارای ۸۵-۷۰%= SiO2 است و در آجر ماسه آهکی و آجرسبک، کارخانجات تولید سیمان و بتن سبک به کار می رود.

جدول ۳- تقسیم بندی انواع سیلیس بر اساس درصد SiO2

استانداردها:
باکاربری شیشه سازی:
حداقل ۹۹-۵/۹۸% SiO2 و Fe2O3 کمتر از ۰۴/۰% در شیشه تخت، ۰۳/۰% ظروف شیشه ای، ۸۸/۰%ظروف بلوری، ۳/۰% فایبرگلاس، ۶/۱%-۲/۰ Al2O3 و مقادیر نا چیز (Ni،Cu،Co) و مواد نسوز (کرومیت، زیرکن وروتیل)
شیشه نوری درجه اول:
حداقل۹۹%-۵/۹۸ SiO2، کمتر از ۱/۰%Al2O3 و۰۲/۰% Fe2O3.
پیش ماده سیلیکات سدیم:
بیشتر از ۴/۹۹% SiO2و کمتر از۰۳/۰% Fe2O3.
سرامیک:
زیر ۲۰% Cu،۵/۹۷%> SiO2، ۵۵%< Al2O3 و۲/۰% Fe2O3.
ماسه با کاربری فیلتر:
نسبتا خالص و بدون خاک، رس و مواد آلی یا میکایی، شکل بلور های گرد شده یا نرمال بدون کشیدگی یا تخت شدگی، اندازه دانه های یکنواخت، اندازه کوچک و ضریب یکنواختی.
ماسه خوب گرد شده و مقادیر ناچیز ناخالصی از رس، فلدسپار و کلسیت اندازه دانه ها : mm7/1*35/3 mm18/1×۳۶/۲, mm85/0×۷۰/۱, mm212/0×۴۲۵/۰,mm 106/0×۲۱۲/۰

ماسه ریخته گری:
۹۸% SiO2 زیر ۲۰۰مش وCaO وMgO محدود (چرا که مقدار اسید مصرفی که عامل اندازه‌گیری مقدار جوش دهنده مورد نیاز است را کاهش می‌دهد).

ماسه گداخت (آهن و فولاد):
۹۰%> SiO2

ماسه نسوز:
۹۹%-۹۵ : SiO2

پودر سیلیس:
۱/۰%< Fe2O3, 38/0%< Al2O3 , 1/0%< Na2O ,1/0%< K2O اندازه متوسط ذرات ۶۰ میکرومتر, درجه درخشندگی ۸۹%

پیش ماده سیلیکون:
۹۹%-۵/۹۸> SiO2 ,5/1%-1/0< Fe2O3 ,15/0%< Al2O3 , بدون فسفر و آرسنیک, ۲/۰%< CaO,MgO و نقصان در اثر حرارت, گلوله های با قطر< cm54/2 و حداقل درجه نرم شدن C ‘۱۷۰۰

فروسیلیکون:
۹۸%> SiO2 ,2/0%< Fe2O3 ,4/0% Al2O3 ,2/0% MgOوCaOو ۱/۰% P, قطر گلوله ها ۱۶/۱-۳۲/۰

تریپلی:
۵/۹۹-۹۸% SiO2 ,1%-025/0 Fe2O3 و اندازه ذرات ۹۹% زیر ۷۴ میکرومتر تا ۹۹% زیر ۱۰ میکرومتر

نواکولیت:
۶۰%> SiO2, 20% Al2O3, 2% Fe2O3 ,3% C
فلینیت:
۴/۹۷% SiO2 , 35/0% Al2O3 , Fe2O3 نادر, ۴۶/۰%CaO , 18/0%MgO,3/1% نقصان در اثر حرارت, اندازه متوسط دانه ها ۱۰ میکرومتر.
باز یافت:
بازیافت شیشه در حال افزایش است. نرخ متوسط باز یافت شیشه ۳۳% در آمریکا و ۹۰% در برخی کشورهای اروپایی مانند سوییس است. بعد از خمیر شیشه, دومین کاربری ظروف شیشه ای بازیافتی فایبر گلاس عایق (۴۰% از ماده اولیه) است. ماسه سیلیس مورد استفاده در سایش معمولاً در بازیافت فولاد مصرف می‌شود. بازیافت ماسه ریخته گری بدلیل مشکلات دفع و آماده سازی آن رو به افزایش است.
جایگزین ها:
ساینده:
بوکسیت, آلومینا, کروندوم, الماس, دیاتومیت, فلدسپار, گارنت, منیتیت, نفلین سینیت, الیوین, پرلیت, پومیس, سربار, ذغال و فلزات استارولیت, تریپلی, کربید سیلیسیوم و ایلمنیت.
ماده ضد بلوکه شدن:
کائولن تکلیس شده , دیاتومیت, تالک.

ساختمان سازی:
گرانیت خرد شده, آهک, مرمر و…

سنگ نما:
گرانیت, مرمر, آهک, اسلیت, آجر.

پرکننده ها:
تری هیدرات آلومینیم, باریت, کربنات کلسیم, دیاتومیت, فلدسپار, کائولن, میکا, نفلین سینیت, پرلیت, تالک, ولاستونیت.

فیلتر:
کربن فعال شده/آنتراسیت, آزبست, سلولز, دیاتومیت, گارنت, منیتیت, پومیس, پرلیت, ایلمنیت.

ریخته گری:
بوکسیت و آلومینا, کرومیت, رس, الیوین, پرلیت, ورمیکولیت, زیرکن.

مواد اصطکاک زا:
آزبست, باریت, بوکسیت و آلومینا, رس, (آتاپولگلیت, کائولن, سیبولیت), گارنت, گرافیت, ژیپس, میکا, پومیس, پیروفیلیت, اسلیت, ورمیکولیت, ولاستونیت, زیرکن.

نسوز:
آندالوزیت, بوکسیت, کرومیت, کیانیت, دولومیت, گرافیت, منیزیت, الیوین, پیروفیلیت, رس نسوز, سیلیمانیت, زیرکن.

مصرف ظاهری سیلیس در جهان در این دوره ( ۱۹۹۰-۲۰۰۰) از ۵۸۸ هزارتن در سال ۱۹۹۰ به ۶۰۹ هزارتن در سال ۶۰۹ و ۶۸۹ هزارتن در سال ۲۰۰۰ افزایش یافته است (جدول ۴ ).

جدول ۴- میزان مصرف ظاهری سیلیس در جهان در سالهای ۱۹۹۰- ۲۰۰۰(هزارتن)

شکل ۲- میزان مصرف ظاهری سیلیس در جهان در سالهای ۱۹۹۰-۲۰۰۰