کاربرد دیاتومیت و سیلیس در ساختمان

● دیاتومیت
دیاتومیت ها، سنگ های رسوبی متشکل از ذرات ریز و بی شکل سیلیسی می باشند که در اثر مکانیزم تجمع پوسته یا اسکلت های فسیل شده جلبک ها و گیاهان و جانوران میکروسکوپی و تک سلولی به نام دیاتومه تشکیل شده است، اطلاق می شود
از نظر واژه شناسی، الفاظ دیاتومیت یا خاکهای دیاتومیتی و کیزلور همگی کاربرد داشته و شناخته شده هستند. مولر نیز نوعی خاک دیاتومیتی است که دارای رسهای پلاستیک می‌باشد. واژه تریپولی اغلب مترادف دیاتومیت به کار می‌رود ولی در واقع تریپولی نوعی رسوبات سیلیکاتی بسیار ریز دانه است که به عنوان ساینده کاربرد دارد و منشا و بقایای گیاهی را ندارد. در مناطقی در لیبی و الجزایر (در نزدیکی بندر تریپولی) به اشتباه به دیاتومیت تریپولی گفته می‌شود. همچنین به ندرت واژه میرشام نیز برای توصیف دیاتومیت استفاده شده که در حقیقت میر شام نوعی رس است که منشا فسیلی دارد.
از نقطه نظر زمین شناسی اقتصادی، واژه دیاتومیت به رسوبانی از تجمع اسکلت سیلیسی دیاتومه‌ها اطلاق می‌شود که ضخامت کافی جهت استفاده داشته باشند و بیشتر در کمربندهای افیولیتی رخنمون دارند. واژه‌های دیگری که به تجمع بقایای دیاتومه‌های دارای ناخالصی بیشتر هستند اطلاق می‌شود عبارتند از: دیاتومیت رس دار، رس دیاتومیت دار و یا خاک دیاتومیتی.
از نظر زمین شناسی و یا تجاری، واژه دیاتومیت به تجمع رسوبات تجمعی تقریباً خالص از اسکلت موجودات ریزی به نام دیاتومه اطلاق می‌شود.
دیاتومه ها موجودات تک سلولی بسیار ریزی هستند که متعلق به خانواده جلبک‌های دریائی باسیلاریوفیس (طلائی- قهوه ای) هستند. سلولهای زنده دیاتومه ها با پوشش نازک و ژل مانندی که اغلب رنگی قهوه‌ای دارد، پوشیده شده اند. تمرکز بسیار زیاد دیاتومه‌ها در آبهای ساحلی به عنوان یک آلاینده آب عمل می‌کند و در بعضی موارد باعث تولید اسید دامیک می‌شود که اسیدی سمی است و بر سیستم عصبی جانوران اثر سوء داشته و می‌تواند باعث مرگ آنها نیز بشود. رسوبات دیاتومیتی معمولاً ریزدانه بوده و عمدتاً از سیلیس بی شکل اپالی تشکیل شده است. همراه سیلیس معمولاً مقدار کمی مواد آلی، رس و ندرتاً رسوبات آتشفشانی نیز وجود دارد.
دیاتومیت ممکن است علاوه بر ناخالصی ها دارای ۱۵ تا ۶۵ درصد آب به صورت آزاد، در ساختمان خود باشد.
دیاتومیت خالص خرد شونده و از نظر خصوصیات ظاهری، شبیه به گچ است. دیاتومیت اغلب به همراه شیل، سیلت، سنگ آهک و سایر رس ها می باشد. معمولاً به رنگ سفید تا خاکستری دیده می شود. اندازه ذرات دیاتومیت از ۵ تا ۱۰۰۰ میکرومتر تغییر می‌کند، ولی اندازه غالب بین ۵۰ تا ۱۰۰ میکرومتر است.
● موارد مصرف
▪ دیاتومیت در سیمان: افزودن خاکهای دیاتومیتی مولر به سیمان باعث افزایش مقاومت آن نسبت به آب دریا می‌شود. خاکهای مولر در تولید سیمانهای مخصوص که در ساخت سکوهای نفتی دریایی کاربرد دارند، استفاده می‌شود. میزان مصرف مولر در تولید سیمان قابل توجه نبوده و این بازار سالیانه فقط در حدود ۵۰۰۰ تن مواد دیاتومیتی مصرف می‌کند. دیاتومیت همچنین ممکن است بعنوان یک جذب کننده به سیمان افزوده شود تا آب اضافی موجود در مخلوط را جذب کند. این عمل باعث افزایش مقاومت سیمان شده و در عین حال سطح بیرونی صافتری را ایجاد می‌کند.
▪ عایق‌های صوتی: بطور کلی مواد عایقهای حرارتی عایق‌های خوبی در مقابل صوت نیز هستند. مواد متخلخل نظیر دیاتومیت عایق‌های موثری در برابر صوت هستند و باعث جذب امواج صوتی در فضای خالی موجود می‌شوند. نحوه ساخت و فرایند تولید عایق‌های صوتی معمولاً مهمتر از نوع مواد بکار رفته است.
میزان مصرف دیاتومیت در ساخت عایق‌های حرارتی و صوتی در کشور آمریکا در حدود ۴ درصد کل تقاضا و برابر ۲۴ هزار تن در سال ۱۹۹۳ بوده است.
این میزان مصرف در سال ۱۹۹۹ به ۲ درصد کل تقاضا کاهش یافته و به حدود ۱۵ هزار تن رسیده است. پیش بینی می‌شود که کل دیاتومیت مصرفی در جهان برای این کاربرد خاص در حدود ۲۰۰ الی ۲۵۰ هزار تن در سال باشد.
بزرگترین بازار مصرف اروپای غربی می‌باشد که عمدتاً مواد اولیه برای ساخت عایق‌ها را از کشور دانمارک وارد می‌کند. بیش از نیمی از تولید خاکهای دیاتومیتی دانمارک در صنایع تولید عایق‌ها و نسوزهای دیاتومیتی مصرف می‌شود.
▪ فیلتراسیون: بیشترین کاربرد دیاتومیت به عنوان فیلتر برای جداسازی جامدات معلق در مایع می باشد. در واقع بیش از ۵۰ درصد از دیاتومیت را به کار می برند. کاربرد دیاتومیت در این بخش اغلب به عنوان صافی در صنایع مختلف فیلتراسیون از جمله کارخانه های قند، فیلتر کردن داروها، نوشیدنی الکلی، مایع شکر خام، آنتی بیوتیک ها، آبهای شهری، آب استخرها، آبمیوه، سوخت هواپیمای جت و ... می باشد.
▪ پرکننده: دومین مصرف عمده دیاتومیت ها به عنوان پرکننده در صنایع ساخت رنگ، کاغذسازی و ساینده است. کاربرد دیاتومیت به عنوان پرکننده رنگ ها، جهت کنترل شفافیت و درخشش رنگ می باشد.
وجود تخلخل در دیاتومیت ها باعث شده تا از آن به عنوان عایق گرما و صدا استفاده گردد.
پودر دیاتومیت به علت سطح آزاد زیاد و حجم توده ای کم می تواند بیش از ۲ برابر وزن خود آب جذب کند به خاطر این خاصیت از دیاتومیت به عنوان جذب کننده آب در قالی شویی، حمل کننده های ضد آفت و همچنین در حمل و نقل مواد خطرناک مانند اسید سولفوریک و اسید فسفریک استفاده می شود. به علت شباهت دیاتومیت به سیلیکات های اپال این ماده دارای سختی مناسبی جهت ایجاد سایش ملایم بر روی سطوح فلزی می باشد. دیاتومیت در برخی موارد به عنوان منبعی برای تولید سیلیس به کار می رود. از دیگر کاربردهای دیاتومیت می توان به ترکیبات سرچوب کبریت، ترکیبات الکترودهای جوشکاری، باتری سازی پایدار کننده مواد منفجره، ماده افزودنی به گل حفاری، به عنوان حمل کننده افشاننده مایعات، حشره‌کش‌ها و باروری دانه‌ها، به عنوان ساینده متوسط در دندانسازی، ماده ضد قالب‌گیری، کپسولهای نیترات آمونیوم، پایدار کننده (ظروف استیلن)، جذب کننده، تصفیه فاضلاب، غذای حیوانات خانگی، ظروف کاتالیزورها، نیکل، وانادیوم، اسید فسفریک، به عنوان منبع سیلیس در چینی‌سازی و نسوزها، عایق کننده های صوتی و حرارتی اشاره نمود.
مصارف عمده دیاتومیت در صنایع فیلتراسیون، پرکننده، عایق و جذب کننده ساینده‌ها و کاتالیستها است که این کاربردها در حدود ۹۰ درصد کل تقاضا را شامل می‌شود. استفاده از دیاتومیت در ساخت فیلترها بیش از ۶۰ درصد کل تولید جهانی را در سال ۱۹۹۹ شامل شده است که قسمت عمده این کاربرد از دیاتومیت های مرغوب و فرآوری شده تامین شده است.استفاده از مواد معدنی بعنوان پرکننده، روان کننده، منعطف کننده و رنگدانه در طیف وسیعی از محصولات نظیر رنگها، پلاستیک،کاغذ و لاستیک از دیرباز رایج بوده است. کاربرد اصلی دیاتومیت در ساخت مواد و مصالح نسوز در مواردی است که حرارت بین ۶۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد باشد. آجرهای نسوز دیاتومیتی در ساخت کوره هائی کاربرد دارد که در معرض تغییرات شدید حرارتی نیستند. در کاربردهای صنعتی از دیاتومیت در جمع آوری مواد نفتی و یا سایر مایعات پخش شده در جاهائی نظیر تعمیرگاهها، کارخانه های رنگ سازی و مواردی که پخش مایعات ممکن است باعث آتش سوزی بشود، استفاده می‌شود. در کاربردهای خانگی از دیاتومیت برای ساخت جاذب فضولات حیوانات خانگی و یا بوگیر استفاده می‌شود. کاربردهای دیگری نیز برای دیاتومیت وجود دارد که بعضی از آنها نظیر ساخت حشره کش ها، تصفیه آب و صنایع شمیائی هنوز در مراحل اولیه خود هستند و امکان رشد در اینگونه کاربردها دور از انتظار نیست.
● سیلیس
به طور کلی موارد مصرف سیلیس SiO۲ 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 SiO۲ موجود در سنگ و نیز درصد هریک از اکسیدهای دیگر که معمولاً به همراه SiO۲ 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 درصد SiO۲، ساختمان کانی شناسی سنگ نیز در تعیین کیفیت و موارد مصرف آن نقش مهمی دارد زیرا ممکن است SiO۲ 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 ۱۴۷۰ 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 و کک در کوره قوس الکتریک و دمای بالای C’۲۰۰۰ ساخته شده و ۹۹%-۹۸ Si دارد. از آن 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 و جلا و ساینده دندان بکار می رود.

نویسنده زابل عباسی

منبع : سایت علمی و اطلاع‌رسانی عمران ایران