سیلیس

سیلیس نام گروهی از مواد معدنی متشکل از سیلیسیم و اکسیژن است، که دو عنصر فراوان در پوسته زمین می باشند. این ماده معدنی معمولاً در حالت بلوری است و بندرت در حالت آمورف یافت می شود. این ماده متشکل از یک اتم سیلیسیم و دو اتم اکسیژن است که فرمول شیمیایی آن  SiO2 هست.

سیلیس چیست؟

این ماده  ، دی اکسید سیلیسیم نیز نامیده می شود. جرم پوسته زمین حاوی 59 درصد سیلیس است که ماده اصلی تشکیل دهنده بیش از 95 درصد سنگهای شناخته شده است. این ماده  دارای سه نوع اصلی بلوری است : کوارتز (با بیشترین فراوانی) ، تریدیمیت و کریستوبالیت و انواع دیگر شامل کوزیت ، کئیتیت ، و لکاتلیریت است. شن و ماسه سیلیس در ساختمان­ها و جاده ها به صورت سیمان پرتلند ، بتن و ملات و همچنین ماسه سنگ استفاده می شود.

این ماده با ارزش همچنین در آسیاب و پرداخت شیشه و سنگ استفاده می شود. در قالب ریخته­گری؛ در ساخت شیشه ، سرامیک ، کاربید سیلیکون ، فروسیلیسیم و سیلیکون استفاده می­شود و به عنوان یک ماده نسوز و به عنوان سنگهای قیمتی از ژل سیلیکا اغلب به عنوان ماده خشک کننده برای از بین بردن رطوبت استفاده می شود.

فعالیت های متالورژی و ساخت شیشه اولین کاربردهای صنعتی سیلیس بلورین بوده که  به سه تا پنج هزار سال قبل از میلاد بر می­گردد . این ماده در صنایع شیشه ، ریخته گری و سرامیک به عنوان یک ماده اولیه اصلی در توسعه صنعتی جهان ، از پیشرفت بشر در طول تاریخ حمایت می کند. این ماده  امروزه در فناوری اطلاعات در پلاستیک های رایانه ای استفاده می­شود و مواد اولیه تراشه های سیلیکون را تأمین می کند.

سیلیس

زمین شناسی و وقوع سیلیس صنعتی

سیلیس در 9 شکل کریستالی وجود دارد که سه شکل اصلی آن تریدیمیت، کریستوبالیت و کوارتز است که تا حد زیادی رایج ترین  نوع آن کوارتز هست. در فرم های الیافی دارای نام کلی کلسدونی هستند و شامل نسخه های سنگی نیمه قیمتی مانند عقیق و کارلین است. شامل یاس و سنگ چخماق از انواع گرانول هستند . دومین ماده معدنی رایج در پوسته زمین کوارتز است.

در هر سه نوع سنگ زمینی آذرین ، دگرگونی و رسوبی کوارتز وجود دارد. این ماده در برابر تجزیه فیزیکی و شیمیایی توسط فرایند هوازدگی بسیار مقاوم است به ویژه در سنگ های رسوبی شایع است. بدلیل فراوانی کوارتز ، در همه عملیات استخراج می­شود. این ماده در سنگ میزبان ، در سنگ معدن در حال استخراج و همچنین در خاک و مواد سطحی بالای سنگ بستر وجود دارد که اصطلاحاً آنها را سنگین می­ نامند.

ماسه سیلیس به بیشتر محصولات فروخته شده برای مصارف صنعتی گفته می­شود . کلمه شن یا ماسه نشان دهنده ماده ای است که توزیع اندازه دانه آن در محدوده 0.06-2.00 میلی متر قرار دارد. در شن سیلیس موجود به طور معمول به صورت بلوری کوارتز خواهد بود. برای مصارف صنعتی ، رسوبات خالص این ماده  با قابلیت تولید محصولات حداقل 95٪ SiO2 مورد نیاز است.

به مقدار خلوص بسیار بالاتر نیاز است. ممکن است شن و ماسه سیلیس از ماسه سنگ ها ، کوارتزیت و رسوبات ماسه سیمان سست یا غیر محکم تولید شود. به طور معمول سنگ های حاوی این ترکیب با درجه بالا در رسوبات غیر تلفیقی زیر لایه های نازک سنگین وجود دارد. همچنین به عنوان رگهای کوارتز در داخل سنگهای دیگر یافت می شود و ضخامت این رگه ها می تواند چندین متر باشد.

کوارتز با خلوص بسیار بالا در بعضی مواقع ، به صورت توده ای مورد نیاز است که از سنگ کوارتزیت تولید می­شود. سیلیس معمولاً با استفاده از معادن استخراج می شود و به ندرت پیش می آید که با استخراج معادن زیرزمینی خارج شود.

سیلیس

خواص فیزیکی و شیمیایی

سیلیس در سه شکل عمده بلوری، کوارتز ، تریدیمیت و کریستوبالیت  یافت می شود که دارای زیربخش های مختلفی هستند و در دماهای متفاوت پایدار هستند. به عنوان مثال ، زمین شناسان بین بتا و آلفا کوارتز تمایز قائل می شوند. هنگامی که کوارتز آلفا در دمای پایین در فشار جو گرم می شود ، در 573 درجه سانتی گراد به کوارتز بتا تبدیل می شود.

در دمای 870 درجه سانتیگراد تریدیمیت و کریستوبالیت در دمای 1470 درجه سانتیگراد تشکیل می شود. نقطه ذوب سیلیس 1610 درجه سانتی گراد است که بالاتر از آهن ، مس و آلومینیوم است و یکی از دلایل استفاده از آن برای تولید قالب و هسته برای تولید ریخته گری فلزات است. ساختار بلوری کوارتز بر اساس چهار اتم اکسیژن بهم پیوسته است و به شکل سه بعدی به نام چهار ضلعی با یک اتم سیلیکون در مرکز آن شکل گرفته است.

هزاران نفر از این چهار ضلعی ها با تقسیم اتم های اکسیژن گوشه ای به یکدیگر متصل می شوند و یک بلور کوارتز تشکیل می دهند. معمولاً کوارتز بی رنگ یا سفید است که اغلب با ناخالصی هایی مانند آهن رنگ می­شود و ممکن است هر رنگ باشد . کوارتز ممکن است شفاف باشد ، از این رو در شیشه سازی استفاده می­شود و دارای جلای شیشه ای است. به دلیل استحکام پیوندهای بین اتم ها، کوارتز ماده معدنی سختی است و باعث خراش شیشه می شود.

کوارتز تقریبا بی اثر است و با اسید رقیق واکنش نمی­دهد. و این خصوصیت ارزشمندی در مصارف مختلف صنعتی هست . ، دانه های کوارتز ممکن است تیز و زاویه دار ، زیر گرد یا گرد، زیر زاویه ای  باشند که بسته به نحوه تشکیل رسوب سیلیس دارد . برای بهترین عملکرد برنامه های ریخته گری و فیلتراسیون به دانه های زیر گرد یا گرد نیاز دارند.

سیلیس

فن آوری های پردازش

به طور معمول ذخایر سیلیس با استفاده از معادن سنگ بهره برداری می شود و ممکن است فرآیند قابل توجهی مواد استخراج شده قبل از فروش داشته باشند. اهداف فرآوری تمیز کردن دانه های کوارتز و افزایش درصد سیلیس موجود ، تولید توزیع بهینه اندازه محصول بسته به نوع استفاده نهایی و کاهش مقدار ناخالصی ها ، به ویژه کروم و آهن که رنگ شیشه است.

تمیز کردن دانه های کوارتز و افزایش محتوای آن با شستشو برای از بین بردن مواد معدنی رس و تمیز کردن با فرسایش بین ذرات حاصل می شود. طبقه بندی در یک جریان رو به بالا آب برای حذف مواد ریز ناخواسته و تولید توزیع اندازه مطلوب با غربالگری برای حذف ذرات درشت ناخواسته حاصل می­شود.

اغلب دانه های کوارتز با آهن آغشته می شوند و با واکنش شیمیایی مربوط به اسید سولفوریک ممکن است در دماهای مختلف رنگ آمیزی ، کاهش یابد یا از بین برود. ممکن است ناخالصی های موجود به عنوان ذرات معدنی جداگانه توسط فرآیندهای مختلف از جمله جداسازی جاذبه ، شناور کف و جداسازی مغناطیسی حذف شوند.

برای کاربردهای الکترونیکی ، برای بالاترین خلوص ، تمیز کردن اضافی با اسیدهای تهاجمی مانند اسید هیدروفلوئوریک همراه با شوک حرارتی ممکن است لازم باشد . پس از فرآوری ، شن و ماسه ممکن است خشک شود و برخی از برنامه ها برای تولید ماده بسیار ریز ، به نام آرد سیلیس ، لازم است که در آسیاب های توپی خرد شود.

ممکن است کوارتز با کمک کاتالیزور در کوره دوار در دمای بالا به کریستوبالیت تبدیل شود. تولید سیلیس ذوب شده در برخی از کاربردهای تخصصی نیاز به ذوب کوارتز در کوره های قوس الکتریکی و به دنبال آن سنگ زنی و خنک سازی دارند.

این ماده به ندرت به خودی خود یافت می شود. در عوض ، با اکسیژن و سایر عناصر ترکیب می­شود و مواد سیلیکاتی را تشکیل می دهد ، همانطور که گفته شد بزرگترین کلاس از مواد تشکیل دهنده سنگ روی زمین هستند. یکی از این مواد سیلیس یا دی اکسید سیلیسیم است که متداول ترین ماده ماسه است.

همچنین به طور طبیعی در برخی غذاها یافت می شود و به بسیاری از محصولات غذایی و مکمل ها اضافه می شود. این ماده معمولاً به صورت دی اکسید سیلیسیم به عنوان ماده ضد انعقاد در مواد غذایی و مکمل ها استفاده می شود تا مواد به هم نریزد یا به هم نچسبد و گاهی اوقات برای کنترل کف و ضخامت به مایعات و نوشیدنی ها اضافه می شود.

سیلیس

چرا به سیلیس نیاز دارید؟

عملکرد واضحی از آن در بدن انسان ثابت نشده است ، اما مردم سیلیکون را به عنوان مکمل برخی از مسائل بهداشتی مصرف می کنند ، از جمله :

استخوان ضعیف

بیماری قلبی

بیماری آلزایمر

مسائل گوارشی

ریزش مو

سازمان غذا و دارو (FDA) توصیه می­کند که بیش از 10-30 گرم یا 2٪ از غذای مصرفی روزانه (500-1،500 گرم) در روز مصرف نکنید. اگرچه به نظر نمی رسد که مصرف آن اثرات منفی داشته باشد ، اما استنشاق ذرات کوچک آن می تواند خطر ابتلا به بیماری های جدی مرتبط با سیلیس را افزایش دهد ، از جمله:

سیلیکوز

سرطان ریه

بیماری مزمن انسداد ریوی

بیماری کلیوی

 حدود 2.3 میلیون نفر در هنگام کار در معرض آن قرار دارند. تا زمانی که سیلیس را به شکل بلوری آن استنشاق نمی­کنید ، به نظر می رسد مصرف آن در سطح تعیین شده توسط FDA بی خطر است. اگرچه سیلیسیم بخشی طبیعی از برخی غذاها است و کاربردهای تجاری گسترده ای را می بیند ، سازمان غذا و دارو مقررات سختگیرانه ای را در مورد استفاده از آن به عنوان افزودنی تنظیم کرده است.

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *