مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
 
لاستیک
لاستیک طبیعی در واقع یک سمغ طبیعی و گیاهی است که به صورت قطرات ریز در داخل شیرابه ی گیاهان، قرار دارد. این شیرابه، لاتکس، نامیده می شود. این ماده حاوی زنجیره های طویل از مولکول های ایزوپرن به هم متصل می باشد که حاوی گروه های C، CH، CH_2 و CH_3 است. زنجیره های طویل این ماده، می تواند با کشش، مستحکم شوند. این مسئله موجب می شود تا مهم ترین ویژگی لاستیک ها، یعنی الاستیسیته، در آنها ایجاد شود. لاستیک مصنوعی حاوی مخلوطی از بوتادین و استیرن است (با نسبت 75 به 25). اصل مورد استفاده در تولید لاستیک مصنوعی، حاوی فرایند پلیمریزاسیون است یعنی مولکول های کوچک به صورت پیوسته به هم متصل می شوند و مولکول بزرگی را تشکیل می دهند که پلیمر، نامیده می شود. در عمل، پلیمریزاسیون در امولسیونی از استیرن و بوتادین انجام می شود. این امولسیون، حاوی فعال ساز می باشد. بعد ازکامل شدن پلیمریزاسیون، محصول حاصله مانند لاتکس طبیعی می شود.
مگنزیت کاربردهایی را در تولید لاستیک های مصنوعی کلروپرن پیدا کرده است. در واقع این ماده در زمینه ی جایگزینی گروه های متیل مونومر، با کلر، عمل می کند. در واقع این عملکرد به صورت زیر است:
1) شتاب دهنده: منیزیت سوزآور با واکنش پذیری بالا، موجب می شود تا فرایند پلیمریزاسیون، تسریع شود. برای این هدف، منیزیای سوزآور با خلوص بالا بهتر است. علاوه بر این، اندازه ی دانه ها، باید ریز باشد تا بدین نحو، یک سوسپانسیون کلوئیدی مناسب تشکیل شود. از آنجایی که محیط امولسیون، آبی است، مواد حلال در آب، مناسب نیستند. همچنین به دلیل اینکه لاتکس با اسید کلریدریک، عمل آوری می شود، حضور مواد محلول در این اسید نیز مناسب نیست. مگنزیت، مس، آلومینا، اکسید آهن، اکسید کلسیم و مواد آلی، در فرایند پلیمریزاسیون اختلال ایجاد می کنند. سیلیس نیز به دلیل افزایش هزینه ی آسیاب کاری، ماده ای مضر تلقی می شود.
2) عامل استحکام بخش: منیزیت به عنوان فیلر به لاستیک اضافه می شود تا بدین صورت، سفتی لاستیک، افزایش یابد. اندازه ی ذره ی منیزیت مورد استفاده، باید بسیار ریز باشد تا بدین صورت، این ماده علاوه بر سبک بودن، یکنواخت پخش شود. استفاده از ذرات درشت، مضر است زیرا این مواد به خوبی با همدیگر مخلوط نمی شوند. آهک نیز یک ماده ی مضردر این منیزیت محسوب می شود زیرا جذب آب دارد و موجب می شود تا لاستیک، ترک بخورد.
کاغذ
در فرایند سولفیت مورد استفاده در تولید کاغذ، منیزیای سودآور به همراه آهک و دولومیت مورد استفاده قرار می گیرد. با مخلوط نمودن این ماده با آب، اکسید کلسیم به آهک شکفته یا هیدروکسید کلسیم تبدیل می شود. در همین بین، اکسید منیزیم نیز به هیدروکسید منیزیم تبدیل می شود. سپس با عبور گاز دی اکسید گوگرد از این مخلوط، این مواد به بی سولفیت کلسیم و بی سولفیت منیزیم تبدیل می شود که هر دوی آنها طبیعتی اسیدی دارند. این مواد موجب حل شدن تمام اجزای چوب به جز سلولز می شوند اما بی سولفیت منیزیم فعال تر، حلالیت بیشتر و پایداری بیشتری نسبت به بی سولفیت کلسیم دارند. این مسئله موجب افزایش بازده فرایند می شود.
لوازم آرایشی
منیزیای سبک و با خلوص بالا، در آماده سازی محصولات آرایشی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده برای خنثی کردن خاصیت اسیدی می شود که موجب سوزش پوست و خوردگی بافت پوست می شود. بازی بودن، سبک بودن، خاصیت پودری بودن، از جمله معیار اصلی انتخاب این ماده در این کاربردهاست.
عایق های الکتریکی
روتایل (دی اکسید تیتانیوم) و تیتانات رساناهای الکتریسیته ی ضعیفی هستند و دارای استحکام دی الکتریک بالایی هستند. در واقع ولتاژ قابل تحمل بوسیله ی آنها، پیش از شکست، بالاست. روتایل همچنین دارای قابلیت تثبیت قوس الکتریکی را دارای می باشد. منیزیم دارای رسانایی الکتریکی متوسطی است. این مسئله در مورد زیرکونیوم هم صدق می کند. وقتی منیزیم، تیتانیوم و زیرکونیوم، با پخت مخلوطی از اکسید این مواد، ترکیب می شوند، یک عایق الکتریکی مناسب، تولید می شود که برای کاربردهای رادیویی مناسب است. این عایق منیزیم، زیرکونیوم ارتوتیتانات، نامیده می شود.
مواد شیمیایی
برای تولید انواع مختلف مواد شیمیایی، منیزیم مربوط به منیزیت، به طور مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد و بنابراین، یک میزان بالا از اکسید میزیم، ضروری است. همچنین از آنجایی که برخی از استفاده های این مواد شیمیایی، مربوط به مواد غذایی، نوشیدنی ها می باشد، نباید در این ماده، ترکیباتی همچون آرسنیک، یافت شود. البته سایر اجزا مانند سیلیس، آلومینیوم، مس، روی و آهن نیز در واکنش های شیمیایی، تداخل ایجاد می کنند و از ان رو، به عنوان اجزای نامطلوب، تلقی می شوند. مواد شیمیایی مهمی که در تولید آنها از مگنزیت استفاده می شود، عبارتند از:
سولفات دو منیزی: این ماده (Epsom salt) در واقع منیزیم سلوفات هیدراته است که دارای ترکیب شیمیایی MgSO_4.7H_2 O می باشد. این ماده در آب حلالیت اندکی دارد. استفاده ی اصلی این ماده در تولید محصولات دارویی از جمله در تولید داروی ملین می باشد. در اصل، این ماده از آب چشمه های طبیعی بدست آمده است که در انگلیس یافت می شده اند. این ماده با واکنش دادن با منیزیت با خلوص بالا و اسید سولفوریک، آماده سازی می شود.
منیزیم سولفات (انیدرید): این ماده به شیوه ای مشابه با شیوه ی تولید سولفات دو منیزی، تولید می شود، با این تفاوت که این ماده به صورت خشک می باشد و آب تبلور ندارد. این ماده تمایل به جذب آب دارد و از این رو، به عنوان نم گیر در برخی کاربردها، استفاده می شود.
منیزیم کلرید: این ماده از منیزیای سوزآورتهیه می شود. در واقع، اکسید منیزیم با فعالیت بالا، به رسوبات هیدروکسید تبدیل می شود و با کمک هیدروکسید کلسیم و HCl، محلول منیزیم کلرید تولید می شود. این محلول سپس خشک می شود. منیزیم کلرید، یک ماده ی نم گیر است و در آب حلالیت دارد. دمای یخ زدن محلول آن در آب، کمتر از صفر درجه می باشد.
فلز منیزیم
تا سال 1937، منیزیت به عنوان منبع اصلی تأمین فلز منیزیم، کاربرد داشته است. بعدها، منیزیم، از آب دریا نیز استخراج شد. فلز منزیم را می توان از طریق 4 فرایند زیر، به فلز منیزیم، تبدیل کرد:
فرایند سیلکو- ترمیک: در این فرایند، یک مخلوط از منیزیت کلسینه شده و 75 % فروسیلیکون، به صورت بریکت در می آید و حرارت داده می شود. با این کار، منیزیم اکسید که در منیزیت کلسینه، وجود دارد، بوسیله ی سیلیکون کاهش می یابد و بخارات منیزیمی تولید می شود که بعداً به صورت کریستال های منیزیم، تبدیل می شود.
این کریستال های منیزیمی، ذوب می شوند و به صورت شمش در می آیند. هم اکسید آهن و هم آلومینا، جزء مواد مضر موجود در منیزیت، تلقی می شود. این مواد با سیلیکون، ترکیب می شوند و سیلکات تشکیل می دهند. در این حالت، بخشی از سیلیس، به صورت بیهوده، مصرف می شود.
فرایند آلومینو- ترمیک: این فرایند مشابه فرایند بالاست، با این تفاوت که به جای سیلیکون، از آلومینیوم، استفاده می شود.
فرایند کلسیم کاربید: در اینجا، کربن خالص موجود در کاربید کلسیم به عنوان عامل کاهنده عمل می کند. یک مخلوط از اکسید منیزیم به همراه کاربید کلسیم و کلسیم فلورید، حرارت داده می شوند. در واقع کلسیم فلورید، به عنوان عامل فلاکس عمل می کند و موجب کاهش در دمای ذوب می شود. مواد قلیایی مانند پتاسیم و سدیم در صورتی که در ماده ی اولیه وجود داشته باشند، مضر می باشند زیرا این مواد تمایل به ترکیب با کلسیم فلورید واکنش می دهند و دارای اثر نامطلوب بر روی اقتصاد فرایند می باشند.
فرایند الکترولیتی: در این فرایند، ابتدا منیزیم کلرید از منیزیت تولید می شود و سپس ذوب شده و الکترولیز می شود. در این فرایند ترکیبات آلومینیوم، مس، نیکل، سیلیکون و روی، از جمله ناخالصی ها مضر، تلقی می شوند. زیرا این مواد به فلزات مربوطه کاهش یافته و منیزیم تولیدی را آلوده می کنند.
سیمان های سورل (منیزیم اکسی کلرید)
نامگذاری این سیمان، بر اساس اسم دانشمندی انجام شده است که اولین بار، این ماده را اختراع کرد. این ماده دارای گیرش سریع می باشد و در عرض 3 الی 4 ساعت، سخت می شود. بعد از گیرش، این سیمان، وزن اندکی دارد و دارای رنک نارنجی دل نشینی است. این ماده در کف سازی واگن قطار، آشپزخانه ها و حمام، مورد استفاده قرار می گیرد.
در تولید سیمان سورل، منیزیای سوزآور با واکنش پذیری بالا، در دمای 700 تا 1000 درجه تشکیل می شود و 2 الی 7 درصد دی اکسید کربن در مواد حاصله، باقی می ماند. ماده ی حاصله که در واقع اندازه ی ذراتی زیر 75 میکرون دارد، سپس با منیزیم کلرید عمل آوری می شود.
در این کاربرد، اکسید کلسیم، یک ماده ی مضر می باشد زیرا دارای جذب آب است و این مسئله موجب ترک خوردن سیمان های می شود که در معرض رطوبت هستند. سیلیس عموماً مسئله سازی نیست زیرا در دمای کلسیناسیون، این ماده ذوب نمی شود و از این رو، مسئله سازی نیست.
سیمان های منیزیم اکسی سولفات
سیمان های منیزیم اکسی سولفات در واقع یک ماده ی با سرعت خشک شدن، سریع است (در عرض 10 دقیقه، خشک می شود) و برای مرمت ترک هایی مناسب می باشد که در بتن کف خیابان، ایجاد شده است. این ماده با کلسیناسیون دولومیت با کلسیم سولفات و آب و سپس عمل اوری ماده ی حاصله با محلول سدیم هگا متا فسفات، اکسید منیزیم و آب، تولید می شود. خواص این نوع سیمان، مشابه سیمان سورل است.
کودهای شیمیایی
منیزیم یک جزء ضروری در کلرفیل گیاهان است و از این رو، برای رشد بهینه ی گیاهانی مثل گوجه فرنگی، سیب زمینی و گل سرخ، ضروری می باشد. به هر حال، این ماده کمک می کند تا استخوان ها به خوبی تشکیل شوند. این ماده در تولید پروتئین، آزادسازی انرژی از ماهیچه ها، تنظیم دمای بدن و آهسته کردن فرایند پیرشدن انسان، مؤثر می باشد. این ماده از طریق خاک وارد گیاهان و سبزیجات می شود. برای تقویت خاک، منیزیم به دو صورت، استفاده می شود:
منیزیای سوزآور: این ماده بر اساس میزان اکسید منیزیم، به گریدهای مختلفی وارد بازار می شود. اگر چه منیزیای با 95 % اکسید منیزیم در این کاربرد، ترجیح داده می شود، این ماده باید حداقل حاوی 90 % اکسید منیزیم باشد. این ماده به صورت ریزی سایش می یابد و ضریب اتلاف آن باید بین 3 تا 5 % باشد. معمولاً منیزیا به تنهایی استفاده نمی شود و به همراه میکرو مغذی هایی مانند سوپرفسفات ها، استفاده می شود.
منیزیم سولفات: حلالیت بالای منیزیم سولفات در آب، موجب می شود تا این ماده، به عنوان یک تعدیل کننده ی ترجیحی، مطرح شود.
خوراک حیوانات
مشابه موارد ذکر شده برای انسان ها، منیزیم بر روی رشد و تشکیل استخوان حیوانات، رشد و تولید پروتئین، آزاد سازی انرژی در ماهیچه ها و تنظیم دمای بدن حیوانات، نیز اثرگذار است. برای این منظور، این ماده به خوراک حیوانات افزوده می شود. در واقع در این خوراک ها، از منیزیای سوزآور، استفاده می شود. منیزیای سوزآور مورد استفاده در این کاربرد، باید حاوی حداقل 80 تا 90 % اکسید منیزیم باشد. ناخالصی های متداول موجود در منیزیا، معمولا به عنوان عوامل مؤثر، تلقی نمی شوند. البته از آنجایی که این ماده وارد بدن یک جاندار می شود، نباید عناصر سمی در آن وجود داشته باشد.
شیشه
از لحاظ شیمیایی، شیشه مخلوطی از سیلیکات های سدیم، کلسیم و منیزیم است. شیشه های معمولی، حاوی 4-5 % منیزیا می باشد. این میزان در شیشه های خاص، تا 15 % نیز می رسد.
فرایند تولید شیشه، به طور ضروری، شامل ذوب مخلوطی از 47% سیلیس، 14 % کربنات سدیم، 12 % دولومیت، 3.5 % سنگ آهک، 2.5 % کک و بقیه نیز خرده شیشه، می باشد. این مخلوط در دمای 1400 تا 1500 درجه ی سانتیگراد، ذوب می شود و سپس تا دمایی بین 800 تا 900 درجه سرد می شود. بعد از خنثی سازی مواد رنگی موجود در بچ، با استفاده از افزودن اکسید منگنز، اکسید آنتیموان و اکسید ارسنیک، فرایند شکل دهی بر روی شیشه انجام می شود. عملکرد کربنات سدیم، آهک و شیشه خرده، در واقع کاهش دمای ذوب از 1580 به 1400 درجه ی سانتیگراد است. به هر حال، آهک دارای تمایل به تشکیل کریستال دارد و از این رو، با افزودن منیزیا، این مشکل، برطرف خواهد شد. در این دما، اکسید منیزیم واکنش پذیر می شود و در فرایند شرکت می کند.
شیشه های فلوت، یک نوع صفحات شیشه ای هستند که دارای سطحی نرم و عاری از تنش داخلی می باشند. برای تولید انها، شیشه ی مذاب دارای دمای 1100 درجه، از یک کوره به بستر یک حمام قلع، وارد می شود و بر روی آن، جریان می یابد. نقش اکسید منیزیم اضافی، در واقع جلوگیری از واکنش قلع با شیشه ی مذاب نیز هست.
مواد رنگی مانند اکسید آهن، مخرب ترین اجزای منیزیت مورد استفاده می باشد. از این رو، میزان ماکزیمم ناخالصی های موجود در این مواد، باید کنترل شود.
گیرنده های گردو غبار
استفاده از کلرید منیزیم برای به دام انداختن گرد و غبار، جاده شنی آسفالت نشده، یک اقدام متداول می باشد. یک مخلوط حاوی 28 % منیزیم کلرید و 72 % آب، بر روی این جاده ها، اسپری می شود. این ماده نم گیر است و از این رو، آب را بر روی سطح، نگه می دارد. البته میزان زیاد از حد این مواد نیز می تواند مضر باشد.
تصفیه ی آب
این ادعا شده است که منیزیای سوزآور یک عامل مؤثر در حذف کادمیوم از آب می باشد. کادمیوم، با تبدیل این ماده به کربنات، انجام می شود. در فرایند تبدیل، کلسیت به آب افزوده می شود و کلسیم هیدروکسید تشکیل می شود که این ماده موجب افزایش pH آب می شود و فرایند کاهش سولفات با مواد الی که مشابه این فرایند است، به صورت آهسته تر انجام می شود. به عنوان نتیجه گیری، این فرایند برای تصفیه ی مقادیر زیاد از آب، مناسب نیست.
لعاب سرامیکی
هدف از لعاب زنی در بدنه های سرامیکی، ایجاد یک پوشش یکنواخت و چسبنده بر روی سطح بدنه ی سرامیکی است که موجب بسته شدن عیوب آن می شود. این لعاب ها، عمدتاً از کوارتز و فلدسپار، ساخته می شوند. اجزا مخلوط می شوند و پس از آسیاب کاری و مخلوط شدن با آب، مخلوط حاصله، لعاب نامیده می شود. بدنه های خام قالب گیری شده، به داخل لعاب وارد می شوند و سپس در دمایی در حدود 1400 درجه، پخت می شوند. به هر حال، یک پوشش مستحکم و دانس با استفاده از افزودن منیزیای سوزآور، بدست می آید. دمای پخت این لعاب ها، 1700 درجه می باشد. منیزیا در این حالت ذوب می شود و به صورت پریکلاژ، کریستالی می شود. مواد رنگی مانند اکسید آهن، از جمله بدترین اجزای مضری است که در این منیزیا می تواند وجود داشته باشد.
لعاب فلزی
از لحاظ شیمیایی، لعاب های فلزی در واقع مخلوطی از سیلیکات ها، برات ها، فلوریدهای برخی فلزات از جمله سدیم، پتاسیم و ... می باشد. این لعاب ها بر روی سطوح فلزی اعمال می شوند و بدین وسیله، از انها در برابر خوردگی و دماهای بالا، محافظت می شود.
جوش سرامیکی
در جوشکاری سرامیک ها، ک مخلوط از گاز اکسید کننده و پودرهای برخی مواد دیرگداز و سوخت، به داخل اتصال بین دو قطعه ی سرامیکی، ارسال می شود و جوش، ایجاد می شود. سوخت می سوزد و موجب ذوب شدن پودر دیرگداز می شود. از این رو، یک توده ی مستحکم در بین این دو سطح، ایجاد می شود. منیزیای سوزآور به همراه آلومینا، اکسید کروم و سایر مواد دیرگداز، برای این کاربرد، استفاده می شوند.
منبع:
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee