تاریخچه صنعتی کوارتز
کوارتز بلوری از قرن‌ها پیش به‌وسیله بشر شناخته شده و مورد علاق او بوده است. در حدود 200 سال قبل از میلاد مصریان این کانی را تراش می‌دادند و به اشکال زیبایی در می‌آوردند. غالبا بلورهای تراشیده شده و کامل کوارتز را با قاب‌های فلزاتی نظیر
طلا و
نقره زینت می‌دادند. در بین انواع
کوارتز شیشه‌ای شفاف ،
کوارتز دودی ،
کوارتز گلی ،
کوارتز بنفش و
کوارتز زرد بیشتر مورد توجه بود. اگر چه در رده‌بندی بیتمن کوارتز در گروه کانی‌های مرتبط با فعالیت پگماتیتی منظور شده است، ولی عملا آن را از رگه‌های نوع جانشین نیز استخراج و مورد بهره‌برداری قرار می‌دهند. کوارتز همچنین در صنعت شیشه سازی و غیره استفاده می‌شود و با نام مصطلح
سیلیس معروف است.
کوارتز بلوری
بزرگترین منبع تولید کوارتز بلوری طبیعی در دنیا دشت وسیعی بین ایالتهای میناجره ، گواز و بهیا در کشور برزیل است. این دشت سنگهای قدیمی پرکامبرین و پالئوزوئیک زیرین را پوشانیده و جریانهای رودخانه‌ای قسمتهای مختلف آن را بریده است. ذخایر کوارتز در این منطقه اکثرا در سنگهای رسوبی پرکامبرین فوقانی تا سیلورین مجتمع هستند.
اشکال ذخایر کوارتزی
ذخایر کوارتز بیشتر به صورت رگه ، تنوره ، استوک ورک گرهک هستند و در مواردی نیز رگه‌های کوارتز با طبقات رسوبی به صورت هم شیب دیده می‌شوند. تمرکز کوارتز به سنگهای سیلیسی اختصاص داشته و غالب آنها در ماسه سنگها و کوارتزیتهای پرکامبرین فوقانی پراکنده‌اند. کوارتز در داخل رگه‌ها و سایر اشکال ذخیره ، به صورت بلورهای نسبتا منظم و کنار هم قرار گرفته‌است. بطوری که منظره کناری آنها به رگه کوارتز در حالت دندانه‌ای (شانه‌ای) می‌دهد.
موارد استفاده کوارتز
- کاربرد اصلی کوارتزهای مناسب برای مصارف الکترونیکی تهیه واحدهای بلوری به منظور کنترل فرکانس صحیح فرستنده‌های رادیویی ، مدارهای تلفنی با فرکانسهای رادیویی ، و دسته‌ای از زمان‌نگارها است به علاوه از واحدهای بلوری کوارتز در دستگاههای الکترونیکی به‌عنوان صافیهای موج برای جدا کردن فرکانسهای نامناسب نیز استفاده می‌شود.
- از موارد استفاده دیگر کوارتزهای بلوری کاربرد آنها در تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی مانند دستگاههای بلندگو و غیره است.
- استفاده جدید این کانی در ساعتهای کوارتز نیز بازار مصرف آنرا به نحو چشمگیری افزایش داده است. همچنین برای صنایع نوری از قبیل تهیه منشورها ، عدسی‌ها و مصارف گوناگون دیگر نیز کوارتز بلوری به مقدار زیاد مورد نیاز است.
کوارتز مصنوعی
کاربرد فراوان و ذخایر محدود کوارتز بلوری در دنیا سبب شده است که امروزه این کانی را به روش مصنوعی نیز تهیه کنند و برای این منظور از کوارتزیت و انواع دیگر سنگهای سیلیسی به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. معمولا ذرات ریز کوارتز طبیعی با زوایای معین به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. معمولا ذرات ریز کوارتز طبیعی با زوایای معین به عنوان هسته‌های اولیه تبلور بلورهای مصنوعی بکاربرده می‌شوند.
سیلیس
- سیلیس در حدود 60 درصد پوسته جامد زمین را تشکیل می‌دهد و اکثرا به‌صورت روباز استخراج می‌شود. این ذخایر معمولا به صورت کوارتز ، کوارتزیت و انواع ماسه سنگها برای مصارف گوناگون مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.
- انواع ذخایر سیلیس
از نظر خاستگاه شلرچی ذخایر سیلیس را به سه دسته اولیه ، ثانویه و جانشین تقسیم کرده است که انواع اولیه در رگه‌های پگماتیتی و دایکهای کوارتزی مشاهده می‌شوند. نوع ثانویه سیلیس شامل ماسه ، ماسه‌سنگ و کوارتزیت‌هایی است که در نتیجه فرسایش ، رسوبگذاری و مراحل مختلف آن حاصل شده‌اند. بالاخره سیلیسهای نوع جانشین حاصل جانشین شدن محلولهای سیلیسی در سنگها و شکافها و در نتیجه تشکیل ژالب ، آگات ، بلورهای کوارتز و رگه‌های کوارتز هستند.
سیلیس و کاربرد آن در صنایع فلزات
سیلیس در صنعت به صورت عنصر سیلیسیوم و همچنین به‌طبیعی
مورد استفاده فراوان دارد. یکی از مصارف سیلیس ، در صنعت فولاد است و این کارخانه معمولا از فروسیلیسیوم برای احیا کردن فلز مذاب در کوره‌ها استفاده می‌کنند. همچنین از فروسیلیسیوم‌های غنی از سیلیسیوم در کارخانجات تهیه فولاد حرارت بالا و فنرهای فولادین استفاده می شود.
برای تهیه بعضی از آلیاژهای فولاد نیز مقداری سیلیسیوم لازم است. به عنوان مثال ، برای تهیه ورقه‌های فولاد مورد نیاز صنایع الکتریکی بین 0.5 تا 5 درصد سیلیسیم مورد نیاز است. مقاوم بودن چدن در مقابل حرارت بالا و خورندگی مواد اسیدی به علت وجود سیلیسیوم در آن است که مقدارش ممکن است به 17 درصد هم برسد. مقدار سیلیسیوم چدن معمولا بین 5 تا 15 درصد است.
در کارخانه‌های صنایع منیزیم نیز از فروسیلیسیوم برای احیای اکسید منیزیم استفاده می‌شود. اصولا صنایع فلزی ، سیلیسیوم را برای تهیه آلیاژ با عناصر آلومینیم ، مس و نیکل مورد استفاده قرار می‌دهند. اضافه کردن مقداری سیلیسیوم به آلومینیم (2 تا 25 درصد) مقاومت و استحکام آلومینیم را به مقدار زیاد افزایش می‌دهد. همچنین مس سیلیسیوم‌دار استحکام و مقاومت زیادی دارد. به علاوه از عنصر سیلیسیوم انواع رزین‌ها و عامل ضد کف و مواد مورد استفاده در تصفیه آب تهیه می‌شود. عنصر سیلیسیوم خالص در صنایع الکترونیکی نظیر
کامپیوتر ، ماشینهای حساب و وسایل ارتباطی مورد نیاز است و از مزایای آن نسبت به عناصر دیگر مقاومت بیشتر در مقابل حرارت بالاست.
سیلیس و کاربرد آن در صنعت شیشه سازی
از عمده‌ترین مصارف سیلیس در صنعت مورد استفاده آن در صنایع شیشه سازی است. مواد اولیه برای این منظور تا حد زیادی خالص باشد و تقریبا عاری از ناخالص‌های نیکل ، کرم ، مس و کبالت باشد. فلزات نامبرده سبب نامرغوبی شیشه از نظر ایجاد رنگ در آن و یا مشکلات حاصل در شیشه مذاب است. البته در موادی که نیاز باشد ممکن است تحت شرایط کاملا کنترل شده و برای منظورهای معین مختصری از عناصر نامبرده به مواد اولیه شیشه اضافه شود.
با توجه به تاثیر نامطلوب ناخالصی‌ها در مواد خام صنعت شیشه سازی ، کارخانه‌داران در بررسی مواد اولیه معمولا وسواس زیادی دارند. در اینگونه موارد حتی در انتخاب مواد آتش‌زا به منظور استخراج سنگ معدن نیز دقت می‌شود، چون تنها مقدار ناچیزی از فلزات موفق برای نامرغوب کردن سنگ معدن اولیه کای است و حتی سعی می‌شود که از سیمهای مسی و یا لوازمی که با چهار فلز نامبرده ساخته می‌شود، در مجموع استخراج سنگ و مراحل بعدی تهیه شیشه استفاده نشود. با توجه به تمام مسایل برای تهیه شیشه‌های مرغوب حداکثر قابل قبول برای بعضی عناصر در شیشه مذاب را به ترتیب اعلام داشته است :
|
|
| آهن | 0.015 تا 0.03 درصد
|
| آلومینیم | 0.20 تا 1 درصد
|
| قلیاییها و تیتان | 0.01 درصد
|
| کرم و کبالت | 0.05 درصد
|
مواد خام شیشه برای مصارف تجاری ترکیبی از سیلیس ، آهک ، سود است که سیلیس ، ماده تشکیل دهنده شیشه ، آهک یا آهک منیزیم‌دار (CaO=MgO) ، تثبیت کننده به منظور بادوام شدن آن از نظر شیمیایی و بالاخره سود عامل کمک ذوب در کوره است (میلز1975) .
سیلیس و کاربرد آن در صنعت سرامیک سازی
از موارد استفاده دیگر سیلیس در صنعت سرامیک است که در حقیقت تشکیل‌دهنده اصلی شیشه در ساختمان سرامیک‌هاست. معمولا برای این منظور از ماسه‌ها ، چرت‌ها و کوارتزیت‌ها عادی از آهن استفاده می‌شود. گاهی نیز از اشکال دیگر سیلیس مانند دیاتومیت و غیره استفاده می‌شود. شیشه در سرامیک عامل اصلی پیوند ترکیبات دیگر سرامیک است.
مباحث مرتبط با عنوان
