روتایل (2)

 

مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
 
 

مواد شیمیایی

تیتانیوم تتراکلرید که یک مایع رنگی می باشد، به عنوان پرده در عملیات های نظامی جنگ جهانی دوم، استفاده شده است. این ماده همچنین در صنعت چاپ نیز استفاده می شود. علاوه بر این، این ماده تمایل قوی به واکنش دادن با گوگرد دارد و می تواند گاز هیدروژن سولفید را جذب کند. در این حالت، سولفید تیتانیوم تشکیل شده و گاز هیدروژن آزاد می شود. یک کمپلکس تیتانیل کلرید- آنتیموان تری کلرید، توانسته است کاربرد خوبی در زمینه ی خاموش کردن آتش پیدا کند. این ماده در برخی انواع پارچه های سلولزی، نیز مورد استفاده قرار می گیرد. آلکیل تیتانات ها، که از واکنش میان تیتانیوم تتراکلرید و الکل ها، تولید می شود، به عنوان عامل ضد آب به کاغذ، پشم، رایون، نایلون، ابریشم، چوب و ... افزوده می شود. هم کلرید تیتاناتی و هم سولفات این ماده، دارای قابلیت حذف آهن دارند و همچنین خاصیت کاهندگی رنگ دارند. این ماده ها برای رنگ زدایی از کاغذ، پشم، رنگ های پارچه، چرم، شکر و ماسه ی سیلیسی، مورد استفاده قرار می گیرد.

تیالون ها (TiALON)

این واژه در واقع مخفف تیتانیوم، آلومینیوم، اکسیژن و نیتروژن است که با هم ترکیب شده اند و ماده ای تشکیل داده اند که تیتانیوم- آلومینیوم اکسی نیترید نامیده می شود. این ماده ی سرامیکی دارای خواص الکتریکی منحصربفردی است و در دهه ی 1980 و 1990 توسعه یافته اند. این ماده بر اساس میزان فازها رسانا و غیر رسانا، می تواند رسانا یا نیمه رسانا باشد.
بعدها، ورژن اصلاح شده ای از این ماده، توسعه یافت که دارای خاصیت وزن پایین، مقاوم در برابر خوردگی و عایق می باشد. این ماده با استفاده از روش رسوب دهی فاز بخار و به صورت پوشش های یکنواخت بر روی سطح، اعمال می شوند.
این ماده در تولید مته های الکترودی استفاده می شود که کاربردهای خاص دارند. در این الکترودها، یکی الکترود سیمی پلاتینی، در داخل تیوبی شیشه ای وارد می شود و بدین صورت، بارهای مثبت و منفی در آنها ایجاد می شود. به دلیل ایجاد جریان الکترون در این بخش ها، مولکول الکترودها، در نقطه ی تماس این مواد سایش پیدا می کند. در این وسایل، یک فلز نازک رسانا که در داخل یک الکترولیت قرار دارد، نیز استفاده می شود. در اینجا، نقش تیالون، مهیا نمودن یک پوشش عایق بر روی تیوب فلزی است که بدین صورت، از ایجاد خوردگی در اطراف نقطه ی تماس، جلوگیری می شود.

تیتانات های سرامیکی

این تیتانات ها، کاربردهایی را در صنعت الکترونیک پیدا کرده است. ویژگی این تیتانات ها، ثابت دی الکتریک بالای آنها، اثر پیزوالکتریک استثنایی و خواص پیروالکتریک آنها می باشد. برخی از تیتانات ها، به دلیل ضریب دمایی مثبت در نمودار مقاومت آنها، شاخص می باشند. تیتانات ها، برای تولید سرامیک های دی الکتریک، پیروسرامیک ها، سنسورهای پیروالکتریک و مقاومت های PTC استفاده می شوند. سرامیک های دی الکتریک، شامل خازن های سرامیکی به اشکال دیسکی، مدور و چند لایه ای هستند. وسایل پیزوالکتریک، در انواع مبدل های الکتروشیمیایی، ژنراتورهای ولتاژ بالا، مقاومت های الکترومکانیکی، فیلترهای مورد استفاده در ارتباطات از راه دور و وسایل سنسوری مورد استفاده در تکنولوژی ارتباطات، استفاده می شوند. خواص پیروالکتریکی این ماده، موجب شده است تا از آنها در تشخیص فروسرخ و تصویربرداری های گرمایی، استفاده شود. مقاومت های PTC نیز شامل نیمه رساناهایی است که در تنظیم کننده های جریان، هیترهای خود تنظیم کننده ی حرارت، محافظ های اوورهیت و مغناطش گیرهای مورد استفاده در دریافت کننده های تلویزیونی، کاربرد دارند. مثال هایی از سرامیک های دی الکتریکی، عبارتند از باریم تیتانات و محلول جامد باریم تیتانات و استرانسیوم تیتانات. این مواد سرامیک های پیزوالکتریکی هستند که کاربردهای خاصی پیدا کرده اند.

سرامیک های PLZT شفاف

این سرامیک های شفاف با استفاده بر پایه ی تیتانیوم تولید می شوند. از این سرامیک ها در تولید شیشه های عینک محفاظ در برابر آتش و جرقه استفاده می شود. همچنین از این سرامیک ها، در تولید مدولاتورهای الکترو- اپتیکی مورد استفاده در سنسورهای ولتاژ، استفاده می شود.

الماس مصنوعی

استرانسیوم تیتانات و روتایل مصنوعی، به عنوان مواد مصنوعی در تولید المان صنعتی، استفاده می شود.
چسب ها
چسب ها مواد غیر آلی و آلی هستند که قادرند دو قطعه را به هم متصل کند. عدم سمیت، مقاومت در برابر اسید و قابلیت اپک کنندگی در برابر نور فرابنفش، مهم ترین معیارهای افزودن دی اکسید تیتانیوم در برخی چسب ها می باشد.

فلز تیتانیوم

تیتانیوم یک فلز نسل جدید است. برای تولید آن، تتراکلرید تیتانیوم با کلریزاسیون روتایل و فرایند کرول، تولید می شود. این ماده تحت گاز خنثی، با فلز منیزیم داغ واکنش می دهد و محصول نهایی، فلز تیتانیوم اسنفجی و منیزیم کلرید می باشد. منیزیم کلرید خارج می شود و این ماده با استفاده از الکترولیز، به منیزیم و کلر تبدیل می شود. تیتانیوم اسفنجی، با قراضه های تیتانیوم مخلوط می شود و بعد از ذوب شدن، به شمش تیتانیوم تبدیل می شود. برای تولید شمش های خالص، عملیات ذوب مجدد در کوره ی قوس الکتریکی انجام می شود و علاوه بر خالص سازی، می توان فرایندهای نورد، فرج و کشش بر روی آنها انجام شود.
تیتانیوم یک فلز مستحکم، نقره ای رنگ و سبک است که دارای نسبت استحکام به وزن بالایی است. این استحکام نسبت به آلومینیوم و فولاد بهتر است. این ماده در اتسفر معمولی و آب نمک، مقاومت به خوردگی خوبی دارد. همچنین دمای ذوب و جوش آن بالا می باشد (این دماها به ترتیب، 1690 و 3535 درجه ی سانتیگراد می باشد). این فلز رسانایی الکتریکی ضعیفی دارد و یک فلز پارامغناطیس است. به دلیل وجود این خاصیت ها در فلز تیتانیوم، این ماده به صورت آلیاژ در صنعت کشتی سازی و هواپیماسازی، استفاده می شود. این فلز کاربردهای دیگری نیز دارد.

جوشکاری

با توجه به تعریف انجمن جوشکاری آمریکا، جوشکاری در واقع فرایند اتصال فلزات است که در آن، با حرارت دهی در دمایی مناسب، دو قطعه فلز با یا بدون اعمال فشار، به هم متصل می شوند. مکانیزم جوشکاری، بر اساس برخورد الکترونی است. در این فرایند، تخلیه ی الکترونی، موجب می شود تا قوس ایجاد شود. وقتی الکتریسیته از میان دو الکترود به فاصله ی اندک از هم، عبور می کند، قوس ایجاد می شود به نحوی که انتقال الکترونی، با تخلیه ی درخشان رخ می دهد. دما در این الکترودها، به شدت افزایش می یابد و موجب ذوب شدن دو اتصال فلزی می شود و این حرارت موجب اتصال آنها می شود. الکترودهای مختلفی برای فرایندهای جوشکاری مختلف، استفاده می شود.
روتایل جزء مواد مورد استفاده در پوشش الکترودی می باشد. این ماده موجب تثبیت قوس الکتریکی می شود. به دلیل ثابت دی الکتریک بالا و قابلیت ذخیره سازی بار الکتریکی، روتایل، می تواند موجب تثبیت قوس الکتریکی شود.
روتایل مورد استفاده در این کاربرد، باید خلوص بالایی داشته باشد. اکسید آهن مضرترین ماده ی موجود در روتایل مصرفی در این کاربرد است. در واقع این ماده موجب می شود تا خاصیت عایق کاری روتایل، افت کند. میزان این اکسید آهن، نباید بیشتر از یک درصد باشد.

سنگ های زینتی

سنگ های زینتی به دو گروه گران بها و نیمه گرانبها، تقسیم می شوند. معیار گران بها بودن و یا نبودن، موارد زیر می باشد:
a. کمیابی: با توجه به قانون عرضه و تقاضا، میزان کمیابی یک کالا، موجب می شود تا قیمت آن بیشتر شود.
b. دوام: ترکیب سختی، تافنس و مقاومت در برابر اسید، موجب می شود تا یک سنگ، دوام بیشتری داشته باشد.
c. رنگ و خواص نوری: رنگ، درخشش، پراکنده سازی نوری، مهم ترین عامل تعیین کننده ی زیبایی این سنگ هاست.
d. وضوح و شفافیت: حباب های کوچک، ترک و سایر عیوب، موجب می شود تا میزان وضوح و شفافیت یک سنگ زینتی، کاهش یابد.
e. برش: سنگ های استخراج شده از معادن، دارای سطوح مدور هستند. این سنگ ها نیازمند برش و پولیش می باشند. البته برش و پولیش سنگ های زینتی، نیازمند مهارت بسیار بالایی می باشد مخصوصاً زمانی که قطعات خیلی کوچک از این سنگ ها را می خواهیم برش دهیم.
f. وزن مخصوص: نسبت ارزش به حجم مربوط به این سنگ ها، به پارامتر وزن مخصوص وابسته است.
g. حمل و نقل: این سنگ های زینتی را به صورت بسته بندی های تکی، انتقال می یابند.
h. بازاریابی تجمعی: تقاضا برای سنگ های زینتی، متغیر است و تقریباً هر سنگ زینتی را می تواند بدون توجه به رنگ و قیمت، به فروش رسانید. البته میزان تعیین قیمت این سنگ ها، میزان کمیابی آنها می باشد.
جایگزین ها

روتایل مصنوعی

دی اکسید تیتانیوم تولید شده از ایلمونیت روتایل مصنوعی نامیده می شود. این ماده به عنوان پیگمنت های تیتانیوم دی اکسیدی و تولید فلز تیتانیوم، مصرف می شود. این ماده یک جایگزین متداول برای روتایل طبیعی است و امروزه، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. دلیل این جایگزینی، این است که در مقایسه با روتایل طبیعی، ایلمنیت عمدتا در بسیاری از سنگ های ساحلی، یافت می شود. برای مثال در ماسه های ساحلی فلوریدای آمریکا، میزان ایلمنیت در حدود 1.6 % است.
از آنجایی که تفاوت اصلی ایلمنیت و روتایل، عمدتاً درصد اکسید آهن می باشد. فراوری پیگمنت های دی اکسید تیتانیومی و فلز تیتانیوم از ایلمنیت مشابه روتایل طبیعی است. تنها تفاوت این فرایندها، این است که ایلمنیت یک ماده ی معرف است یعنی سولفوریک اسید و یا کلر مورد استفاده قرار می گیرد. در فرایند سولفاتی، ضایعات اسیدی ایجاد شده، بر روی محیط زیست، اثر نامطلوبی دارند. حدود 4 تن آهن سولفات برای تولید هر تن دی اکسید تیتانیوم تولید می شود که این مواد باید دفن شود. در مقایسه، عملیات کلریدی، به دلیل تولید تنها 1.2 تن ضایعات در هر تن دی اکسید تیتانیوم، مشکلات محیط زیستی این ماده کمتر است. فرایند سولفاتی، از لحاظ مشکلات محیط زیستی، فرایند مطلوبی نمی باشد.
از آنجایی که تیتانیوم، به عنوان فلز عصر آینده، تلقی می شود و تقاضای این ماده برای ساخت هواپیما، افزایش یافته است، امروزه، همه ی تلاش ها به منظور کاهش هزینه های تولید این فلز می باشد. در نتیجه، روتایل طبیعی دیگر برای تولید فلز تیتانیوم مصرف نمی شود و از نوع مصنوعی، استفاده می شود.

آناتاس

آناتاس می تواند به جای روتایل مورد استفاده قرار گیرد. این مسئله به میزان دسترسی و قیمت این ماده در هر کشور، وابسته است. تا سال 1940، آناتاس در آمریکا تبلور یافته و با رسوب دهی تیتانیوم هیدرات، پیگمنت های دی اکسید تیتانیوم، تولید می شود به هر حال، پایداری این ماده از روتایل کمتر است. همچنین رنگ سفید این ماده بعد از یک مدت زمانی، تیره می شود. علاوه بر این، اپک بودن این ماده و توان پوششی آن نیز کمتر از روتایل است. بنابراین، در بیشتر جاها، از روتایل استفاده می شود. به هر حال، در جایی که آناتاس در دسترس باشد و روتایل نباشد، از آناتاس برای تولید پیگمنت و فلز تیتانیوم، استفاده می شود.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee