سیلیس چیست | کاربرد دی اکسید سیلیسیم در صنعت شیشه سازی

 

سیلیس چیست؟

دی اکسید سیلیسیم (SiO2) نامی است که به گروهی از مواد معدنی اطلاق می شود که فقط از سیلیس و اکسیژن تشکیل شده اند. این دو ماده، بسیار فراوان در طبیعت یافت می شوند. شن و ماسه سیلیس، بسیاری از سواحل را پوشانده اند و بیشتر سنگ های روی زمین را شکل داده اند. در حقیقت مواد معدنی حاوی سیلیس، بیش از 95 درصد پوسته زمین را تشکیل می دهند. 
گفتنی است که انواع مختلفی از سیلیس وجود دارد. همه آنها آرایش یکسانی دارند، اما ممکن است نام های متفاوتی داشته باشند که این امر بستگی به نحوه چیدمان ذرات دارد. به طور کلی، سیلیس در دو گروه وجود دارد: سیلیس کریستالی و سیلیس آمورف. در ادامه با هم به بررسی بیشتر این ماده طبیعی خواهیم پرداخت و مهمترین کاربردهای آن را از نظر خواهیم گذراند.

کاربرد دی اکسید سیلیسم در صنعت

دی اکسید سیلیسیم که با عنوان سنگ سیلیس نیز شهرت دارد، در واقع همان سنگ کوارتز است که با گذشت زمان و تحت تاثیر شرایط آب و هوایی و باد و باران به دانه هایی بسیار ریز بدل می شود. دی اکسید سیلیسیم به طور طبیعی در همه چیز، از آب و گیاهان گرفته تا حیوانات وجود دارد. در واقع این ماده، در گیاهان زیادی یافت می شود که بشر و حیوانات به طور منظم استفاده می کنند نظیر:

• سبزی های تیره و برگ دار
• برخی از غلات مانند جو دو سر و برنج قهوه ای
• سبزیجاتی نظیر چغندر و فلفل دلمه ای
• یونجه

کانسارهای سنگ سیلیس معمولا در عملیات روباز از سطح زمین استخراج می شوند، اما در استخراج های زیر زمین نیز می توان به این ماده دست یافت. سنگ معدن استخراج شده، برای افزایش میزان سیلیس و کاهش ناخالصی ها تحت پردازش قابل توجهی قرار می گیرد. سپس آن را خشک می کنند و ذرات را به اندازه مورد نظر در کاربردهای مختلف خرد می نمایند. 
دی اکسید سیلیسیم، به عنوان محصول اصلی شرکت های درگیر نفت و گاز طبیعی در امور مرسوم و یا غیرمتعارف مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده همچنین در فرآوری های صنعتی برای ساخت اقلام روزمره نظیر شیشه، مصالح ساختمانی، محصولات مراقبت شخصی، وسایل الکترونیکی، صنایع غذایی و حتی مواد تجدید پذیر مورد استفاده قرار می گیرد. 
سنگ سیلیس ماده ای سخت است و از نظر شیمیایی بی اثر بوده و به دلیل قدرت پیوندهای بین اتم ها دارای نقطه ذوب بالایی است. به همین دلیل در کاربردهایی نظیر ریخته گری و سیستم های فیلتراسیون، بسیار ارزشمند هستند. در ادامه به برخی از مهمترین کاربردهای دی اکسید سیلیسیم اشاره خواهیم کرد:

 

شیشه سازی با استفاده از سیلیس

سنگ سیلیس، ماده اصلی برای تولید انواع شیشه های استاندارد و خاص است. خلوص شیمیایی این ماده در فرمولاسیون شیشه تعیین کننده اصلی رنگ، وضوح و استحکام است. سنگ سیلیس صنعتی برای تولید شیشه های خودرو و ساختمان، شیشه ظروف غذاها و نوشیدنی ها و ظروف سفالی مورد استفاده قرار می گیرد. فرم پودرشده آن نیز برای تولید عایق فایبرگلاس و تقویت الیاف شیشه مورد نیاز است. کاربردهای شیشه ای خاص از دی اکسید سیلیسیم شامل لوله های آزمایش و سایر ابزارهای علمی، لامپ های رشته ای و فلورسنت و مانیتورهای CRT تلویزیون و کامپیوتر می باشد.

کاربردهای سیلیس در تولید مواد شیمیایی

مواد شیمیایی مبتنی بر سیلیکون، پایه و اساس هزاران کاربرد روزمره از فرآوری مواد غذایی گرفته تا تولید صابون و رنگ هستند. در این حالت، SiO2 در کوره به سیلیکون تبدیل می شود و این ماده، پیش نیاز بسیاری از فرآیندهای شیمیایی است. سیلیس عنصر اصلی در بیشتر مواد شیمیایی نظیر سیلیکات سدیم، تتراکلرید سیلیکون و سیلیکاژل است. این مواد شیمیایی برای تولید پاک کننده های خانگی و صنعتی، تولید فیبر نوری و پاک سازی ناخالصی های روغن پخت و پز مورد استفاده قرار می گیرند.

سیلیس در ساختمان سازی

باید گفت سنگ سیلیس صنعتی یا همان دی اکسید سیلیسیم، بخش اصلی بکار رفته در طیف گسترده ای از محصولات ساختمانی است. در واقع سیلیس برای استفاده در ترکیبات کف پوش، ملات، سیمان های مخصوص، گچ، زونا بام، سطوح مقاوم در برابر لغزش و ترکیبات آسفالت برای ایجاد تراکم و مقاومت خمشی استفاده می شود، بدون اینکه بر خصوصیات شیمیایی سیستم اتصال تاثیر بگذارد. 
سیلیس به عنوان یک ارتقا دهنده عملکردی برای افزودن دوام و ضد خوردگی و هوازدگی در ترکیبات، مواد درزگیر و آب بندهای مبتنی بر اپوکسی عمل می کند. بعلاوه همانطور که پیشتر اشاره کردیم، از سیلیس در ساخت شیشه های بسیار مقاوم و بادوام استفاده می شود. برخی از این شیشه ها نظیر سکوریت و شیشه لمینت، نقش پررنگی در ساختمان سازی و نماسازی دارند و عمدتا برای شیشه بالکن، درب شیشه ای تاشو، هندریل شیشه ای و پنجره های دوجداره مورد استفاده قرار می گیرند.

سیلیس در صنعت رنگ سازی

کسانی که در کار فرمولاسیون رنگ هستند، از پودر سنگ سیلیس بسیار ریز در حد میکرون استفاده می کنند تا ظاهر و دوامی عالی به رنگ ها و پوشش های معماری و صنعتی ببخشند. سیلیس با خلوص بالا به ویژگی های مهمی نظیر روشنایی، جذب روغن و بازتاب و قوام رنگ غنا می بخشد. در رنگ های بکار گرفته شده در ساختمانها، پرکننده های سیلیس باعث بهبود حفظ رنگ، دوام و مقاومت در برابر خاک ، کپک ، ترک خوردگی و هوا می شوند. 

کاربرد سیلیس در لعاب کاشی و سرامیک

دی اکسید سیلیسیم، یکی از اجزای اساسی لعاب و فرمولاسیون بدنه انواع محصولات سرامیکی از جمله ظروف غذاخوری و نسوز، لوازم سرویس بهداشتی و کاشی کف و دیوار است. در بدنه سرامیک، سیلیس اسکلتی است که رسها و اجزای شار به آن می چسبند. در این صنعت سیلیس برای اصلاح انبساط حرارتی، تنظیم خشک کردن و جمع شدن و بهبود یکپارچگی و زیبایی شکل ظاهری استفاده می شود. ترکیبات سیلیس همچنین به عنوان سنگدانه اصلی وسایل نسوز و وسایل معمولی، برای ایجاد مقاومت در برابر درجه حرارت بالا استفاده می شود.

نقش سیلیس در ریخته گری

دی اکسید سیلیسیم، عنصری اساسی در صنعت ریخته گری به شمار می آید. نقطه همجوشی سیلیس (1760 درجه سانتیگراد)، قالب های پایداری را تولید می کند که با دمای تمام سیستم های آلیاژی سازگار است. خلوص شیمیایی آن همچنین به جلوگیری از فعل و انفعال با کاتالیزورها کمک می کند. 

سنگ سیلیس یا همان دی اکسید سیلیسیم همچنین نقشی اصلی در تولید طیف گسترده ای از فلزات آهنی و غیر آهنی دارد. در تولید فلز، شن و ماسه سیلیس به عنوان شار برای کاهش نقطه ذوب و گرانروی سرباره ها مورد استفاده قرار می گیرد تا واکنش پذیری و کارایی بیشتری داشته باشند. سیلیس توده ای، به تنهایی یا همراه با آهک برای دستیابی به نسبت مناسبی از باز / اسید مورد نظر برای تصفیه مورد استفاده قرار می گیرد. سنگ سیلیس توسط صنایع فولاد و ریخته گری برای اکسید زدایی و تصفیه ذرات استفاده می شود.

سیلیس در تصفیه آب

دی اکسید سیلیسیم، در فیلتراسیون آب آشامیدنی و کشیدن آب چاهها و همچنین فرآوری فاضلاب استفاده می شود. در واقع اشکال یکنواخت دانه های سیلیس و توزیع این دانه ها، باعث ایجاد بستری برای فیلتراسیون کارآمد در حذف آلاینده ها در آب آشامیدنی و فاضلاب می شود. 
توضیح بیشتر اینکه از نظر شیمیایی این عنصر بی اثر است بنابراین چنانچه در تماس با اسیدها، آلاینده ها، مواد آلی فرار یا حلال ها قرار گیرد، تخریب و واکنشی از خود نشان نمی دهد. از سنگ سیلیس همچنین در چاههای آب عمیق استفاده می شود تا با گسترش منطقه نفوذ پذیر در اطراف صفحه چاه و جلوگیری از نفوذ ذرات ریز، کشیدن آب از آب خوان را بهبود بخشد. 

سیلیس و ورزش

دی اکسید سیلیسیم، حتی در ورزش و تفریحات نیز راه پیدا کرده است. این ماده برای سبزه های زمین گلف و همچنین ساخت زمین های ورزشی طبیعی یا مصنوعی استفاده می شود. در کاربردهای گلف و چمن ورزشی، سنگ سیلیس محیطی پاک  و غیر آلوده ایجاد می کند و برای ترمیم سبزیجات و تسهیل در نگهداری روزمره مانند هوادهی ریشه و لقاح استفاده می شود. شکل طبیعی دانه سیلیس و توزیع ذرات کنترل شده آن نفوذ پذیری و تراکم مورد نیاز برای زهکشی، رشد گیاه سالم و پایداری را فراهم می کند.
وسایل ساخته شده از سیلیس، ضد آب و مستحکم هستند که از آن میان می توان به وسایل ورزشی نظیر چوب اسکی، توپ تنیس، وسایل کوهنوردی، کفش ورزشی، چادر صحرایی و کاپشن های ضد آب اشاره کرد. لازم به ذکر است که به دلیل مقاومت سیلیس در برابر اشعه فرابنفش خورشید، کلیه ابزارها و وسایل تهیه شده از سیلیس بسیار بادوام و ماندگار هستند.

سیلیس خوراکی

در صنایع غذایی، سیلیس به عنوان ماده افزودنی مانع از لخته شدن یا چسبیدن غذا به صورت توده ای می شود. این امر منجر به ماندگاری محصول و محافظت از آن در برابر رطوبت می شود. نکته ای که باید به آن توجه داشت، این است که درجه های مختلفی از سیلیس وجود دارد.
در واقع سیلیس یافت شده بعنوان یک افزودنی غذایی، همان درجه از سیلیسی نیست که تولیدکنندگان برای ساخت سیمان از آن استفاده می کنند. به هر حال باید گفت که استفاده از سیلیس بعنوان افزودنی خوراکی، در حد متعارف کاملا بی خطر است. از طرفی این ماده در ساخت روکش پلاستیکی مواد غذایی نیز کاربرد دارد، زیرا مانع از ورود میکروب ها می شود و آب را نیز از خود عبور نمی دهد. بدین ترتیب مواد غذایی تا مدتها سالم باقی می مانند.

• دیدگاه ها / پرسش و پاسخ

ارسال

---