مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
شیشه
ترکیب نمونه وار مربوط به شیشه های سودالایم شفاف، عبارتست از سدیم کلسیم سیلیکات. فرایند تولید شیشه، ضرورتاً شامل ذوب مخلوطی از سیلیس (47%)، سدیم کربنات (14%)، دولومیت (12%)، سنگ آهک (3.5 %) کربن به صورت کک (2.5 %) و بقیه نیز خرده شیشه می باشد. این ذوب در دمای 1400 تا 1500 انجام می شود. بنابراین، آهک به دو شکل سنگ آهک و دولومیت، وارد شارژ اولیه می شود. عملکرد آهک در اینجا، در واقع، ایجاد خاصیت فلاکس و کاهش دمای ذوب شیشه از 1580 به 1400 درجه ی سانتیگراد، می باشد. به هر حال، آهک دارای تمایل به تشکیل کریستال می باشد و از این رو، افزودن منیزیا، کمک می کند تا از این زجاجی شدن، جلوگیری شود. خروج دی اکسید کربن مربوط به کربنات کلسیم و منیزیم، موجب می شود تا این مواد به اکسیدشان تبدیل شوند. سدیم کربنات با دمای ذوب پایین، در این مایع حل می شود و موجب تشکیل سدیم سلیکات می شود. این ماده با اکسید کلسیم و اکسید منیزیم واکنش می دهد و موجب تشکیل شیشه می شود. جزء کلسیم سیلیکات در پایداری شیمیایی شیشه، اثر قابل توجهی دارد و همچنین موجب کاهش انبساط حرارتی می شود.
ویژگی ها: اکسید آهن و مواد آلی مواد مضر در تولید شیشه، تلقی می شود. در واقع، این مواد موجب ایجاد اثرات رنگی در شیشه می شوند. حتی در شیشه های رنگی که اکسید آهن افزوده می شود، حضور این ماده در شارژ، موجب می شود تا نتوان رنگ مخلوط را کنترل کرد. فسفر و گوگرد، همچنین از جمله مواد مضر تلقی می شود زیرا این اکسیدهای گازی، در شیشه به دام می افتند و موجب ایجاد تردی در شیشه می شوند. یک مقدار اندک اکسید منیزیم، اشکالی ندارد زیرا این مقدار موجب یک جزء در محصول نهایی می شود.
حتی در شیشه های با کیفیت پایین، نیز باید سنگ آهکی مصرف کرد که حاوی 94.5 % کربنات کلسیم، 1.5 % اکسید منیزیم و 0.20 % اکسید آهن، باشد.
کودهای نیترو- آهکی
سنگ آهک، تنها به عنوان یک حامل در کودهای آمونیوم نیترات استفاده می شود.
ویژگی ها: سنگ آهک باید متخلخل باشد تا بدین صورت، مایع آمونیوم نیترات، جذب شود. مواد رسی، اکسید آهن و مواد آلی، جزء مواد مضر آهکی است که در این کاربرد، استفاده می شوند. در واقع مواد رسی، موجب بسته شدن تخلخل های آهک می شود. اکسید آهن نیز با آمونیوم نیترات واکنش می دهد. مواد آلی نیز در هنگام تجزیه، خاک را به حالت اسیدی در می آورند.
اکسید منیزیم نیز در صورت وجود در آهک مورد استفاده، مضر می باشد. در واقع، اکسید منیزیم، ماده ای است که جذب آب بالایی دارد و از این رو، مضر می باشد. در واقع انبساط حجمی ایجاد شده به دلیل جذب آب در این ماده، ممکن است موجب خردن شدن گلوخه های پودر می شود و از این رو، برای کود، مناسب نیست. به عبارت دیگر، بعد از استفاده از گرانول های نیترو- آهکی در خاک، میزان حفظ آب در خاک افزایش می یابد.
برای این هدف، صنایع ترجیح می دهند تا از سنگ آهکی استفاده کنند که حداقل حاوی 85 % کربنات منیزیم و کلسیم، ماکزیمم 5 % سیلیس و ماکزیمم 14 % مواد نامحلول اسیدی باشد. سنگ آهک باید متخلخل باشد تا بدین صورت، مایع آمونیوم نیترات، جذب شود. مواد رسی، اکسید آهن و مواد آلی، از جمله مواد مضر در این کاربرد هستند.
مواد شیمیایی سدیم دار
سنگ آهک، به عنوان ماده ی تأمین کننده ی اکسید کلسیم و دی اکسید کربن، تلقی می شود. هم اکسید کلسیم و هم دی اکسید کربن، برای تولید انواع مختلف از مواد شیمیایی، استفاده می شود. برای این منظور، سنگ آهک، ابتدا در دمای 1000 درجه کلسینه می شود و سپس یک سری مواد شیمیایی تولید می شود:
سدیم بی کربنات (NaHCO_3): این ماده با کمک اکسید کلسیم و آمونیاک، تولید می شود. در واقع به محلول بدست آمده از فرآوری با این مواد، سولفید سدیم اضافه می شود و بدین صورت، آهن به صورت سولفات، رسوب می کند. سپس دی اکسید کربن فشرده، در داخل این محلول وارد می شود تا ترکیب تشکیل شود. کلسیم کلرید نیز دوباره و از ضایعات، بازیابی می شود.
جوش شیرین یا سدیم کربنات: این ماده بوسیله ی کلسیناسیون سدیم بی کربنات، تولید می شود.
ویژگی ها: از آنجایی که سنگ آهک، یک ماده ی اولیه است، ویژگی های آن بیشتر ارجاع داده شده است. برخلاف سایر استفاده ها از سنگ آهک، هم اکسید کلسیم و هم دی اکسید کربن، در فرایند تولید، مهم می باشند. یک مقدار اندک از منیزیم کربنات نیز در سنگ آهک مورد استفاده در این فرایند، مضر می باشد. زیرا این ماده موجب افت ویژگی های فیزیکی محصول می شود. در واقع اکسید منیزیم تا 120 % خود، آب جذب می کند و موجب تشکیل هیدروکسید منیزیم می شوند.
سیلیس و آلومینا، در این حالت، مضر هستند زیرا این مواد، با اکسید کلسیم ترکیب می شوند و موجب تشکیل کلسیم آلومینو- سیلیکات می شود. علاوه بر این، اگر دمای کوره به بالای 1400 درجه برسد، سیلیس ذوب می شود و پوششی بر روی قطعات آهکی ایجاد می کند که ممکن است به کوره آسیب بزنند.
منیزیای بدست آمد از آب دریا
آب دریا حاوی 0.2 % اکسید منیزیم است. برای استخراج این ماده، فرایند اصلی متشکل از مراحل زیر است:
کلسیناسیون سنگ آهک و دوغاب آهکی
آب دریا و آب شیرین پمپ می شوند.
منیزیم هیدروکسید، رسوب می کند
کلسیناسیون هیدروکسید منیزیم و اکسید منیزیم
تولید بریکت
زینترینگ بریکت ها
تکه های سنگ آهک با خلوص بالا ابتدا کلسینه می شوند و در آب شیرین خیسانده می شوند. آب اضافی برای ایجاد دوغابی استفاده می شود که محتوی 5 % ماده ی جامد است. خالص سازی مضاعف دوغاب، با حذف ناخالصی ها، انجام می شود.
مرحله ی بعدی، حذف آب دریایی است که دی اکسید کربن در آن حل شده است. در این حالت، رسوبات کلسیم کربنات تشکیل می شود و محصول منیزیا، محصول نهایی این فرایند است. برای حذف دی اکسید کربن، آب دریا ابتدا بوسیله ی اسید سولفوریک، اسیدی می شود و دی کربوریزاسیون بر روی آن، انجام می شود.
در مرحله ی بعدی، هیدروکسید کلسیم با مخلوط کردن آب دریا با هیدروکسید کلسیم و استفاده از جوانه زا، رسوب دهی می شود. سپس کیک هیدروکسید منیزیم در دمای 1000 درجه ی سانتیگراد، خشک می شود و بریکت ها، با اعمال فشار بر روی این کیک تولید و در دمایی بین 2000 تا 2300 درجه ی سانتیگراد، تولید می شوند.
ویژگی ها: منیزیای تولید شده، هزینه ی بالایی دارد و از این رو، میزان خلوص آن، بسیار مهم می باشد. از این رو، سنگ اهک اولیه، تنها در برخی موارد، خالص سازی می شود.
لعاب مورد استفاده در بدنه های سرامیکی
هدف لعاب زنی، ایجاد یک پوشش چسبنده ی یکنواخت بر روی سطح بدنه ی سرامیکی است. این پوشش در واقع موجب بسته شدن عیوب سطحی مانند سوراخ ها و حباب ها، می شود. لعاب ممکن است خام یا فریت شده باشد. لعاب خام شامل مواد نامحلول در آب است که بدون اعمال حرارت، اعمال می شوند، در حالی که لعاب فریت شده، پیش از اعمال، کلسینه می شود. لعاب در اصل از کوارتز و فلدسپار، ساخته شده است. اما برخی اوقات، سنگ آهک نیز به این ماده اضافه می شود. اجزا با هم مخلوط می شود، به خوبی آسیاب می شود و با آب مخلوط می شود. این مخلوط، لعاب نامیده می شود. آسیاب کاری، این اطمینان را ایجاد می کند که مواد به سرعت ته نشین نمی شوند و در حین اعمال بر روی بدنه، در سوسپانسیون باقی می مانند. بدنه های خام قالب گیری شده، در داخل لعاب غوطه ور می شود و سپس در دمایی در حدود 1400 درجه، پخت می شود. سنگ آهک، نقش فلاکس را ایفا می کند و موجب کاهش دمای ذوب می شود. بعد از پخت، این ماده به آهک تبدیل می شود و با سیلیس موجود در کوارتز و آلومینای فلدسپار، ترکیب می شود و موجب تشکیل کلسیم آلومینو- سیلیکات می شود. این ماده، یک ماده ی شیشه ای سخت است. رنگ و مواد دکوراسیونی نیز می توانند به این لعاب ها، اضافه شود.
ویژگی ها: از آنجایی که سنگ آهک، به صورت پودری مورد استفاده قرار می گیرد، وجود سیلیس آزاد، که سختی بیشتری نسبت به آهک دارد، مجاز نیست. اکسید آهن دارای اثرات رنگی نامناسبی بر روی رنگ سفید بدنه هایی است که از این ماده در ساخت آنها، استفاده می شود. البته برای سفال، وجود این مواد، مضر نیست. اکسید منیزیم یک ماده ی مضر می باشد زیرا این ماده موجب افزایش دمای ذوب لعاب می شود. اکسید منیزیم که به شکل کربنات، وجود دارد، نیازمند دمای کلسیناسیون بالاتری است.
مواد سولفاته که موادی محلول در آب به شمار می آیند، مواد مضری هستند. این مواد در محلول ایجاد کننده ی پوشش لعابی، باقی می ماند. وقتی لعاب پخت می شود، آب تبخیر شده و سولفات ها، ابتدا بر روی سطح تجمع یافته و موجب ایجاد تفاله هایی بر روی سطح می شود.
لاستیک
پودر گچ یا پوسته های آهکی، به عنوان پرکنند های غیر سیاه، مورد استفاده قرار می گیرند. خواص چسبندگی مربوط به سنگ آهک موجب شده است تا از این مواد در تولید چسب، استفاده شود. چسب ها در واقع، مواد آلی یا غیر آلی هستند که قادرند تا دو ماده را به هم متصل کنند. سنگ آهک آسیاب شده، در جاهایی استفاده می شود که رنگ غیر سفید مجاز باشد. در تولید لاستیک، این ماده موجب افزایش سختی می شود، در حالی که با استفاده از کلسیم کربنات رسوبی، میزان انعطاف پذیری، ازدیاد طول و استحکام کششی و برشی، بهبود می یابد.
ویژگی ها: سفید بودن و نرمی، دو معیار مهم مربوط به استفاده از این ماده می باشد. در این کاربرد، گچ و پوسته های آهکی با خلوص بالا، نسبت به سایر انواع سنگ آهک، ترجیح داده می شوند.
تولید آهک و محصولات مربوطه
آهک معمولی، آهک شکفته و کلسیم کربنات رسوبی، مواد اولیه در بسیاری از کاربردها، می باشد. در ادامه در مورد این کاربردها، صحبت می شود:
فرایند تولید آهک: آهک بوسیله ی کلسیناسیون سنگ آهک در دمای 1000 درجه ی سانتیگراد، تولید می شود. برای کلسیناسیون، دو فرایند وجود دارد که یکی در واقع فرایند پیوسته و دیگری، فرایند بچ، نامیده می شود. در فرایند بچ، کوره بوسیله ی لایه های متناوب از زغال سنگ و سنگ آهک، پر می شود و حرارت دهی انجام می شود. بعد از خالی کردن بچ آهک کلسینه، یک بچ دیگر، وارد کوره می شود. آهک تولید شده با این رو، ناخالص است و در داخل آن خاکستر زغال سنگ، یافت می شود. برای رفع این مشکل، یک کوره با ناحیه ی کف گشادتر، مورد استفاده قرار می گیرد. در این حالت، هوای داغ در حین کلسیناسیون وارد کوره می شود و موجب می شود تا دی اکسید کربن، از کوره خارج شود. در فرایند پیوسته، مواد اولیه، به طور پیوسته وارد کوره می شوند. سنگ آهک تازه از بالا وارد کوره می شود. در این فرایند، کنترل دما، بسیار مهم می باشد زیرا اگر این دما به حدود 1100 درجه برسد، اکسید کلسیم با سیلس و آلومینا واکنش می دهد و موجب تشکیل کلسیم- آلومینو- سیلیکات می شود.
محصولات آهکی: محصولی با نام "آهک سریع" در بازار به فروش می رسد. این نوع آهک همچنین می تواند به صورت آهک شکفته یا شیر آهک ، و کلسیم کربنات نیز به فروش برسد. برای تولید آهک شکفته، آهک ابتدا خردایش یافته و به اندازه ی 10 میلی متر می رسد. با افزودن آب، هیدراسیون اتفاق می افتد. حدود 80 % از وزن آهک، در اینجا، مورد نیاز است. محصول هیدروکسید کلسیم، تا مش 100 سایش می یابد و بهمین نحو، به فروش می رسد.
آهک شکفته می تواند با آب مخلوط شود و میزان غلظت کلسیم به 70 تا 90 گرم بر لیتر، کاهش یابد. این ماده، شیر اهک، نامیده می شود.
برای تولید کلسیم کربنات رسوبی (PCC)، فرایند های زیر متداول است:
فرایند آهک کربناتی: گازهای خروجی از کوره ی آهک، حاوی یک سوسپانسیون 30 الی 40 % از یون های کلسیم در داخل دی اکسید کربن است. این گازها، با آب اضافی شسته می شود و یک مخلوط از شیر آهک و دی اکسید کربن، ایجاد می شود. وقتی این مخلوط در داخل یک برج، اسپری شود و بین دی اکسید کربن و هیدروکسی کلسیم واکنش انجام شود، سوسپانسیونی آهکی از ذرات کربنات کلسیم در داخل آب، ایجاد می شود. این ماده فیلتر و خشک می شود تا محصول نهایی، بدست آید.
فرایند کلسیم کلرید: وقتی پیش ماده ی کلرید کلسیم به عنوان محصول فرعی از برخی صنایع بدست آید، این ماده با سدیم کربنات یا آمونیوم کربنات واکنش می دهد و موجب تشکیل کلسیم کربنات می شود.
فرایند Causticization: کربنات کلسیم رسوب کرده، به عنوان محصول فرعی فرایند تولید سدیم کربنات می باشد. در این فرایند، کلسیم هیدروکسید با جوش شیرین، واکنش می دهد و ذرات بسیار ریز از کربنات کلسیم تشکیل می شود.
ویژگی ها: در فرایند کلسیناسیون، هوای داغ باید قادر به عبور از بستر مینرال سنگ آهک باشند. برای این هدف، باید مواد اولیه دارای خل و فرج مناسب باشند. وقتی سنگ آهک نرم و متراکم باشد، موجب می شود تا ماده حالت توده ای پیدا کند.
آهک و محصولات مربوطه
آجرهای ماسه- آهکی
این آجرها، همچنین آجرهای ماسه- آهکی، نامیده می شوند. این آجرها، در جاهایی مورد استفاده قرار می گیرد که آجرهای رسی، کمیاب هستند. آجرهای ماسه- آهکی تراکم بالایی هستند و جذب آب آنها، کمتر از 7.15 % است. در اینجا، کلسیم هیدرات یا اهک شکفته، به جای سیمان، با ماسه و آب مخلوط می شود و خمیری ایجاد می شود که بعد از فشرده سازی، به حالت جامد در می آیند. این آجرها، رنگ سفید دارند ولی می توان از پیگمنت برای ایجاد رنگ در این آجرها، استفاده کرد. از آنجایی که آهک، یک ماده ی اصلی در تولید این آجرهاست، مقادیر بالای آهک در سنگ آهک و یا هر مینرال مشابهی، ترجیح داده 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
ترکیب نمونه وار مربوط به شیشه های سودالایم شفاف، عبارتست از سدیم کلسیم سیلیکات. فرایند تولید شیشه، ضرورتاً شامل ذوب مخلوطی از سیلیس (47%)، سدیم کربنات (14%)، دولومیت (12%)، سنگ آهک (3.5 %) کربن به صورت کک (2.5 %) و بقیه نیز خرده شیشه می باشد. این ذوب در دمای 1400 تا 1500 انجام می شود. بنابراین، آهک به دو شکل سنگ آهک و دولومیت، وارد شارژ اولیه می شود. عملکرد آهک در اینجا، در واقع، ایجاد خاصیت فلاکس و کاهش دمای ذوب شیشه از 1580 به 1400 درجه ی سانتیگراد، می باشد. به هر حال، آهک دارای تمایل به تشکیل کریستال می باشد و از این رو، افزودن منیزیا، کمک می کند تا از این زجاجی شدن، جلوگیری شود. خروج دی اکسید کربن مربوط به کربنات کلسیم و منیزیم، موجب می شود تا این مواد به اکسیدشان تبدیل شوند. سدیم کربنات با دمای ذوب پایین، در این مایع حل می شود و موجب تشکیل سدیم سلیکات می شود. این ماده با اکسید کلسیم و اکسید منیزیم واکنش می دهد و موجب تشکیل شیشه می شود. جزء کلسیم سیلیکات در پایداری شیمیایی شیشه، اثر قابل توجهی دارد و همچنین موجب کاهش انبساط حرارتی می شود.
ویژگی ها: اکسید آهن و مواد آلی مواد مضر در تولید شیشه، تلقی می شود. در واقع، این مواد موجب ایجاد اثرات رنگی در شیشه می شوند. حتی در شیشه های رنگی که اکسید آهن افزوده می شود، حضور این ماده در شارژ، موجب می شود تا نتوان رنگ مخلوط را کنترل کرد. فسفر و گوگرد، همچنین از جمله مواد مضر تلقی می شود زیرا این اکسیدهای گازی، در شیشه به دام می افتند و موجب ایجاد تردی در شیشه می شوند. یک مقدار اندک اکسید منیزیم، اشکالی ندارد زیرا این مقدار موجب یک جزء در محصول نهایی می شود.
حتی در شیشه های با کیفیت پایین، نیز باید سنگ آهکی مصرف کرد که حاوی 94.5 % کربنات کلسیم، 1.5 % اکسید منیزیم و 0.20 % اکسید آهن، باشد.
کودهای نیترو- آهکی
سنگ آهک، تنها به عنوان یک حامل در کودهای آمونیوم نیترات استفاده می شود.
ویژگی ها: سنگ آهک باید متخلخل باشد تا بدین صورت، مایع آمونیوم نیترات، جذب شود. مواد رسی، اکسید آهن و مواد آلی، جزء مواد مضر آهکی است که در این کاربرد، استفاده می شوند. در واقع مواد رسی، موجب بسته شدن تخلخل های آهک می شود. اکسید آهن نیز با آمونیوم نیترات واکنش می دهد. مواد آلی نیز در هنگام تجزیه، خاک را به حالت اسیدی در می آورند.
اکسید منیزیم نیز در صورت وجود در آهک مورد استفاده، مضر می باشد. در واقع، اکسید منیزیم، ماده ای است که جذب آب بالایی دارد و از این رو، مضر می باشد. در واقع انبساط حجمی ایجاد شده به دلیل جذب آب در این ماده، ممکن است موجب خردن شدن گلوخه های پودر می شود و از این رو، برای کود، مناسب نیست. به عبارت دیگر، بعد از استفاده از گرانول های نیترو- آهکی در خاک، میزان حفظ آب در خاک افزایش می یابد.
برای این هدف، صنایع ترجیح می دهند تا از سنگ آهکی استفاده کنند که حداقل حاوی 85 % کربنات منیزیم و کلسیم، ماکزیمم 5 % سیلیس و ماکزیمم 14 % مواد نامحلول اسیدی باشد. سنگ آهک باید متخلخل باشد تا بدین صورت، مایع آمونیوم نیترات، جذب شود. مواد رسی، اکسید آهن و مواد آلی، از جمله مواد مضر در این کاربرد هستند.
مواد شیمیایی سدیم دار
سنگ آهک، به عنوان ماده ی تأمین کننده ی اکسید کلسیم و دی اکسید کربن، تلقی می شود. هم اکسید کلسیم و هم دی اکسید کربن، برای تولید انواع مختلف از مواد شیمیایی، استفاده می شود. برای این منظور، سنگ آهک، ابتدا در دمای 1000 درجه کلسینه می شود و سپس یک سری مواد شیمیایی تولید می شود:
سدیم بی کربنات (NaHCO_3): این ماده با کمک اکسید کلسیم و آمونیاک، تولید می شود. در واقع به محلول بدست آمده از فرآوری با این مواد، سولفید سدیم اضافه می شود و بدین صورت، آهن به صورت سولفات، رسوب می کند. سپس دی اکسید کربن فشرده، در داخل این محلول وارد می شود تا ترکیب تشکیل شود. کلسیم کلرید نیز دوباره و از ضایعات، بازیابی می شود.
جوش شیرین یا سدیم کربنات: این ماده بوسیله ی کلسیناسیون سدیم بی کربنات، تولید می شود.
ویژگی ها: از آنجایی که سنگ آهک، یک ماده ی اولیه است، ویژگی های آن بیشتر ارجاع داده شده است. برخلاف سایر استفاده ها از سنگ آهک، هم اکسید کلسیم و هم دی اکسید کربن، در فرایند تولید، مهم می باشند. یک مقدار اندک از منیزیم کربنات نیز در سنگ آهک مورد استفاده در این فرایند، مضر می باشد. زیرا این ماده موجب افت ویژگی های فیزیکی محصول می شود. در واقع اکسید منیزیم تا 120 % خود، آب جذب می کند و موجب تشکیل هیدروکسید منیزیم می شوند.
سیلیس و آلومینا، در این حالت، مضر هستند زیرا این مواد، با اکسید کلسیم ترکیب می شوند و موجب تشکیل کلسیم آلومینو- سیلیکات می شود. علاوه بر این، اگر دمای کوره به بالای 1400 درجه برسد، سیلیس ذوب می شود و پوششی بر روی قطعات آهکی ایجاد می کند که ممکن است به کوره آسیب بزنند.
منیزیای بدست آمد از آب دریا
آب دریا حاوی 0.2 % اکسید منیزیم است. برای استخراج این ماده، فرایند اصلی متشکل از مراحل زیر است:
کلسیناسیون سنگ آهک و دوغاب آهکی
آب دریا و آب شیرین پمپ می شوند.
منیزیم هیدروکسید، رسوب می کند
کلسیناسیون هیدروکسید منیزیم و اکسید منیزیم
تولید بریکت
زینترینگ بریکت ها
تکه های سنگ آهک با خلوص بالا ابتدا کلسینه می شوند و در آب شیرین خیسانده می شوند. آب اضافی برای ایجاد دوغابی استفاده می شود که محتوی 5 % ماده ی جامد است. خالص سازی مضاعف دوغاب، با حذف ناخالصی ها، انجام می شود.
مرحله ی بعدی، حذف آب دریایی است که دی اکسید کربن در آن حل شده است. در این حالت، رسوبات کلسیم کربنات تشکیل می شود و محصول منیزیا، محصول نهایی این فرایند است. برای حذف دی اکسید کربن، آب دریا ابتدا بوسیله ی اسید سولفوریک، اسیدی می شود و دی کربوریزاسیون بر روی آن، انجام می شود.
در مرحله ی بعدی، هیدروکسید کلسیم با مخلوط کردن آب دریا با هیدروکسید کلسیم و استفاده از جوانه زا، رسوب دهی می شود. سپس کیک هیدروکسید منیزیم در دمای 1000 درجه ی سانتیگراد، خشک می شود و بریکت ها، با اعمال فشار بر روی این کیک تولید و در دمایی بین 2000 تا 2300 درجه ی سانتیگراد، تولید می شوند.
ویژگی ها: منیزیای تولید شده، هزینه ی بالایی دارد و از این رو، میزان خلوص آن، بسیار مهم می باشد. از این رو، سنگ اهک اولیه، تنها در برخی موارد، خالص سازی می شود.
لعاب مورد استفاده در بدنه های سرامیکی
هدف لعاب زنی، ایجاد یک پوشش چسبنده ی یکنواخت بر روی سطح بدنه ی سرامیکی است. این پوشش در واقع موجب بسته شدن عیوب سطحی مانند سوراخ ها و حباب ها، می شود. لعاب ممکن است خام یا فریت شده باشد. لعاب خام شامل مواد نامحلول در آب است که بدون اعمال حرارت، اعمال می شوند، در حالی که لعاب فریت شده، پیش از اعمال، کلسینه می شود. لعاب در اصل از کوارتز و فلدسپار، ساخته شده است. اما برخی اوقات، سنگ آهک نیز به این ماده اضافه می شود. اجزا با هم مخلوط می شود، به خوبی آسیاب می شود و با آب مخلوط می شود. این مخلوط، لعاب نامیده می شود. آسیاب کاری، این اطمینان را ایجاد می کند که مواد به سرعت ته نشین نمی شوند و در حین اعمال بر روی بدنه، در سوسپانسیون باقی می مانند. بدنه های خام قالب گیری شده، در داخل لعاب غوطه ور می شود و سپس در دمایی در حدود 1400 درجه، پخت می شود. سنگ آهک، نقش فلاکس را ایفا می کند و موجب کاهش دمای ذوب می شود. بعد از پخت، این ماده به آهک تبدیل می شود و با سیلیس موجود در کوارتز و آلومینای فلدسپار، ترکیب می شود و موجب تشکیل کلسیم آلومینو- سیلیکات می شود. این ماده، یک ماده ی شیشه ای سخت است. رنگ و مواد دکوراسیونی نیز می توانند به این لعاب ها، اضافه شود.
ویژگی ها: از آنجایی که سنگ آهک، به صورت پودری مورد استفاده قرار می گیرد، وجود سیلیس آزاد، که سختی بیشتری نسبت به آهک دارد، مجاز نیست. اکسید آهن دارای اثرات رنگی نامناسبی بر روی رنگ سفید بدنه هایی است که از این ماده در ساخت آنها، استفاده می شود. البته برای سفال، وجود این مواد، مضر نیست. اکسید منیزیم یک ماده ی مضر می باشد زیرا این ماده موجب افزایش دمای ذوب لعاب می شود. اکسید منیزیم که به شکل کربنات، وجود دارد، نیازمند دمای کلسیناسیون بالاتری است.
مواد سولفاته که موادی محلول در آب به شمار می آیند، مواد مضری هستند. این مواد در محلول ایجاد کننده ی پوشش لعابی، باقی می ماند. وقتی لعاب پخت می شود، آب تبخیر شده و سولفات ها، ابتدا بر روی سطح تجمع یافته و موجب ایجاد تفاله هایی بر روی سطح می شود.
لاستیک
پودر گچ یا پوسته های آهکی، به عنوان پرکنند های غیر سیاه، مورد استفاده قرار می گیرند. خواص چسبندگی مربوط به سنگ آهک موجب شده است تا از این مواد در تولید چسب، استفاده شود. چسب ها در واقع، مواد آلی یا غیر آلی هستند که قادرند تا دو ماده را به هم متصل کنند. سنگ آهک آسیاب شده، در جاهایی استفاده می شود که رنگ غیر سفید مجاز باشد. در تولید لاستیک، این ماده موجب افزایش سختی می شود، در حالی که با استفاده از کلسیم کربنات رسوبی، میزان انعطاف پذیری، ازدیاد طول و استحکام کششی و برشی، بهبود می یابد.
ویژگی ها: سفید بودن و نرمی، دو معیار مهم مربوط به استفاده از این ماده می باشد. در این کاربرد، گچ و پوسته های آهکی با خلوص بالا، نسبت به سایر انواع سنگ آهک، ترجیح داده می شوند.
تولید آهک و محصولات مربوطه
آهک معمولی، آهک شکفته و کلسیم کربنات رسوبی، مواد اولیه در بسیاری از کاربردها، می باشد. در ادامه در مورد این کاربردها، صحبت می شود:
فرایند تولید آهک: آهک بوسیله ی کلسیناسیون سنگ آهک در دمای 1000 درجه ی سانتیگراد، تولید می شود. برای کلسیناسیون، دو فرایند وجود دارد که یکی در واقع فرایند پیوسته و دیگری، فرایند بچ، نامیده می شود. در فرایند بچ، کوره بوسیله ی لایه های متناوب از زغال سنگ و سنگ آهک، پر می شود و حرارت دهی انجام می شود. بعد از خالی کردن بچ آهک کلسینه، یک بچ دیگر، وارد کوره می شود. آهک تولید شده با این رو، ناخالص است و در داخل آن خاکستر زغال سنگ، یافت می شود. برای رفع این مشکل، یک کوره با ناحیه ی کف گشادتر، مورد استفاده قرار می گیرد. در این حالت، هوای داغ در حین کلسیناسیون وارد کوره می شود و موجب می شود تا دی اکسید کربن، از کوره خارج شود. در فرایند پیوسته، مواد اولیه، به طور پیوسته وارد کوره می شوند. سنگ آهک تازه از بالا وارد کوره می شود. در این فرایند، کنترل دما، بسیار مهم می باشد زیرا اگر این دما به حدود 1100 درجه برسد، اکسید کلسیم با سیلس و آلومینا واکنش می دهد و موجب تشکیل کلسیم- آلومینو- سیلیکات می شود.
محصولات آهکی: محصولی با نام "آهک سریع" در بازار به فروش می رسد. این نوع آهک همچنین می تواند به صورت آهک شکفته یا شیر آهک ، و کلسیم کربنات نیز به فروش برسد. برای تولید آهک شکفته، آهک ابتدا خردایش یافته و به اندازه ی 10 میلی متر می رسد. با افزودن آب، هیدراسیون اتفاق می افتد. حدود 80 % از وزن آهک، در اینجا، مورد نیاز است. محصول هیدروکسید کلسیم، تا مش 100 سایش می یابد و بهمین نحو، به فروش می رسد.
آهک شکفته می تواند با آب مخلوط شود و میزان غلظت کلسیم به 70 تا 90 گرم بر لیتر، کاهش یابد. این ماده، شیر اهک، نامیده می شود.
برای تولید کلسیم کربنات رسوبی (PCC)، فرایند های زیر متداول است:
فرایند آهک کربناتی: گازهای خروجی از کوره ی آهک، حاوی یک سوسپانسیون 30 الی 40 % از یون های کلسیم در داخل دی اکسید کربن است. این گازها، با آب اضافی شسته می شود و یک مخلوط از شیر آهک و دی اکسید کربن، ایجاد می شود. وقتی این مخلوط در داخل یک برج، اسپری شود و بین دی اکسید کربن و هیدروکسی کلسیم واکنش انجام شود، سوسپانسیونی آهکی از ذرات کربنات کلسیم در داخل آب، ایجاد می شود. این ماده فیلتر و خشک می شود تا محصول نهایی، بدست آید.
فرایند کلسیم کلرید: وقتی پیش ماده ی کلرید کلسیم به عنوان محصول فرعی از برخی صنایع بدست آید، این ماده با سدیم کربنات یا آمونیوم کربنات واکنش می دهد و موجب تشکیل کلسیم کربنات می شود.
فرایند Causticization: کربنات کلسیم رسوب کرده، به عنوان محصول فرعی فرایند تولید سدیم کربنات می باشد. در این فرایند، کلسیم هیدروکسید با جوش شیرین، واکنش می دهد و ذرات بسیار ریز از کربنات کلسیم تشکیل می شود.
ویژگی ها: در فرایند کلسیناسیون، هوای داغ باید قادر به عبور از بستر مینرال سنگ آهک باشند. برای این هدف، باید مواد اولیه دارای خل و فرج مناسب باشند. وقتی سنگ آهک نرم و متراکم باشد، موجب می شود تا ماده حالت توده ای پیدا کند.
آهک و محصولات مربوطه
آجرهای ماسه- آهکی
این آجرها، همچنین آجرهای ماسه- آهکی، نامیده می شوند. این آجرها، در جاهایی مورد استفاده قرار می گیرد که آجرهای رسی، کمیاب هستند. آجرهای ماسه- آهکی تراکم بالایی هستند و جذب آب آنها، کمتر از 7.15 % است. در اینجا، کلسیم هیدرات یا اهک شکفته، به جای سیمان، با ماسه و آب مخلوط می شود و خمیری ایجاد می شود که بعد از فشرده سازی، به حالت جامد در می آیند. این آجرها، رنگ سفید دارند ولی می توان از پیگمنت برای ایجاد رنگ در این آجرها، استفاده کرد. از آنجایی که آهک، یک ماده ی اصلی در تولید این آجرهاست، مقادیر بالای آهک در سنگ آهک و یا هر مینرال مشابهی، ترجیح داده 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
