پرلیت

پرلیت (Perlite) یک سنگ آذرین است. این ماده، یک توده ی شیشه ای با منشأ آتشفشانی است که از ریولیت تغییر شکل یافته به سمت آندزیت، تشکیل شده است. این ماده دارای خطوط شکست متمرکز و متمایز می باشد که در حین سرد شدن گدازه، ایجاد شده است. با در نظر گرفتن این شکست، پرلیت در واقع یک اگریگیت با بخش های سوزنی شکل است که مانند مروارید می باشد. در حقیقت، نام پرلیت از واژه ی پیرلیت (pearlite) گرفته شده است. این ماده نسبت به شیشه های طبیعی متفاوت است. این تفاوت هم از لحاظ ترکیب سیلیسی و هم آب شیمیایی داخل ساختار این مواد می باشد.ب
در سال 2005، یونان تولید کننده ی اصلی پرلیت بوده است و حداقل یک سوم از تولید جهانی این ماده را در دست دارد. بعد از این کشور، چین، آمریکا، ژاپن، روسیه، مجارستان، مکزیک و ترکیه قرار گرفته است. تمام ذخایر تجاری مربوط به پرلیت به دوره ی سوم زمین شناسی باز می گردد.

معیار استفاده

1. ویژگی شیمیایی: از لحاظ شیمیایی، پرلیت خنثی است. تجزیه و تحلیل نمونه وار پرلیت، نشاندهنده ی این است که این ماده حاوی مواد زیر است:
• 70 تا 75 % سیلیس
• 12-15 % آلومینا
• 3-4 % اکسید سدیم
• 3-5 % اکسید پتاسیم
• 0.5 – 2.0 % اکسید آهن
• 0.2- 0.7 % اکسید منیزیم
• 0.5- 1.5 % اکسید کلسیم
• 3-5 % آب
برخی اوقات، پرلیت به صورت ناخالص و به همراه ریولیت غیر شیشه ای، وجود دارد.
2. ساختار مگاسکوپیک: پرلیت یک ماده ی گره دار است.
3. رنگ: پرلیت دارای رنگ سیاه مایل به خاکستری تا سیاه می باشد. رنگ این ماده به میزان آبی وابسته است که در داخل آن، به دام افتاده است. در واقع این رنگ به ناخالصی ریولیت وابسته است. آب بیشتر در داخل این ساختار، موجب می شود تا ضریب شکست نور آن، کاهش یابد و رنگ سیاه آن، تیره تر شود. بنابراین، پرلیت با گرید بالا، سیاه کامل است و گرید با کیفیت پایین آن، خاکستری است که نشاندهنده ی میزان ریولیت بالاتر در داخل آن می باشد.
4. انبساط: وقتی پرلیت در دمایی بین 700 تا 1260 درجه ی سانتیگراد، حرارت داده می شود، این ماده نرم می شود. آب موجود در ساختار آن، تبخیر می شود و بخشی از آن، از میان این توده ی نرم شده، خارج می شود. آب باقی مانده، به شکل حباب در داخل پرلیت، تجمع می یابد. این مسئله موجب می شود تا دانه های ذرات بین 7 تا 35 بار انبساط پیدا کند. این مسئله به مقدار آب اولیه و دما وابسته است. مواد انبساط یافته، مانند برف سفید هستند. این مسئله به دلیل کاهش در حجم آب موجود در ساختار می باشد. ذرات انبساط یافته تحت نام "کارلیتا" (Carlita) به فروش می رسد. وقتی این مواد آسیاب شود و اندازه ی آنها زیر 150 مش برسد، نام تجاری آنها "دیکالیت" (Dicalite) می باشد.
5. دانسیته ی بالک: دانسیته ی بالک مربوط به پرلیت خام، در حدود 1100 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد. این مقدار وقتی توده ی پرلیت منبست می شود، کاهش می یابد و در این حالت، حجم افزایش می یابد. دانسیته ی بالک مربوط به پرلیت منبسط شده، در حدود 30 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.
6. تخلخل: بعد از خارج شدن آب، پرلیت منبسط شده، به صورت یک توده ی متخلخل در می آید.
7. عایق کاری گرمایی: هوا در داخل تخلخل های دانه های پرلیت منبسط شده، به دام می افتد و این مسئله موجب افزایش ظرفیت عایق کاری گرمایی این ماده می شود.
8. عایق کاری صدا: تخلخل های موجود در پرلیت، موجب ایجاد مسیرهای زیک زاکی می شود که هوا از میان آن، عبور می کند. بنابراین، در این حالت، میزان انتشار موج صدا در داخل آن، کاهش می یابد.

استفاده ها و ویژگی ها

پرلیت یک سنگ معدنی ارزان قیمت است که به اشکال زیر یافت می شود:
1. سنگ پرلیت خرد شده (با اندازه ی کمتر از 3.4 میلی متر)
2. پرلیت منبسط شده
a) آسیاب شده و با اندازه ی ذرات بین مش 325 تا 100
b) گرانوله
مسئله ی کلیدی در مورد علت استفاده از پرلیت در صنایع مختلف، قابلیت انبساط و خواص مربوط به دانسیته ی بالک پایین و تخلخل بالا، می باشد. استفاده های اصلی از این ماده ی معدنی، به صورت زیر می باشد:

سنگ پرلیت خام

1. گرانول های سرباره ای
2. ماسه های ریخته گری خاص
پرلیت منبسط شده ی آسیابی
1. فیلتراسیون
2. جاذب های تمیزکننده
3. باغبانی علمی و هیدروپونیک
4. حشره کش ها
5. مواد ساختمانی
6. جعبه های یخ قابل حمل
7. ظروف مواد شیمیایی
8. مواد دیرگداز
9. ریخته گری
10. بویلرها و پوشش لوله ها
11. رنگ ها
12. مواد ساینده
گرانول های پرلیت منبسط شده
1. حفاری چاه نفت
2. المان های سوخت هسته ای
در ادامه در مورد این استفاده ها، صحبت خواهیم کرد.

سنگ های پرلیتی خام

گرانول های سرباره ای: سرباره مورد فرآوری قرار می گیرد و سرباره های گرانوله، بدست می آید. عمده ی استفاده از این مواد در کشوری مانند هند، در واقع جایگزین کردن این ماده به جای کلینکر در تولید سیمان می باشد. این گرانول ها، قبل از سرد شدن سرباره و ایجاد یک توده ی سرد، ایجاد می شوند. علت این مسئله این است که این سرباره ها، بعد از سرد شدن، به صورت توده های سخت در می آید. برای گرانوله کردن سرباره، کریستال های سوزن شکل پرلیت خام به سرباره ی سرد شده افزوده می شود. وقتی سرباره سرد می شود، این ماده به صورت گرانوله در می آید. ساختار سوزنی شکل پرلیت و خنثی بودن شیمیایی آن، معیار اصلی استفاده این مواد در این کاربرد است. علاوه بر این، ترکیب شیمیایی سرباره و پرلیت در مقایسه با سیمان پرتلند، در نمودار زیر نشان داده شده است:

ماسه های ریخته گری خاص

به دلیل میزان سیلیس بالا و خنثی بودن، سنگ پرلیت خام خردایش یافته، به عنوان آستر ریخته گری، مورد استفاده قرار می گیرد. فضای میان دانه ها، موجب می شود تا بتوان گازها به سهولت از میان این مواد عبور کند.
پرلیت منبسط شده ی آسیابی

فیلتراسیون

پرلیت انبساط یافته ی آسیاب شده، در فیلترهای خلأ چرخشی و فشاری و به منظور فیلتراسیون، مورد استفاده قرار می گیرد. از این ماده می توان در فیلتراسیون آب میوه، شربت نیشکر، اسید سیتریک، داروها، روغن گیاهان و آب استخرهای شنا، استفاده کرد. از جمله معیار استفاده از این ماده در این کاربرد، خنثی بودن شیمیایی، ترکیب شیمیایی و تخلخل این ماده می باشد.
پرلیت منبسط شده ی آسیابی (دیکالیت) که برای این کاربرد استفاده می شود، باید اندازه ای بین 150 تا 320 مش داشته باشد و دانسیته ی بالک آن بین 180 تا 250 کیلوگرم بر متر مکعب باشد. کلسیم کربنات و منیزیم کربنات موجود در این ماده، زمانی مضر می باشد که دی اتمیت ها، برای فیلتراسیون مایع های اسیدی مانند آب لیمو، مورد استفاده قرار گیرد. این مواد داخل آب میوه حل می شوند و مشکلاتی را ایجاد می کنند. رس و مواد آلی موجود در این ماده نیز مضر می باشد زیر این مواد موجب می شود تا تخلخل های پرلیت پر شوند و میزان بازده فیلتراسیون کاهش یابد. سدیم کلرید موجود در پرلیت نیز مضر می باشد زیرا این ماده در طی فیلتراسیون حل می شود و موجب آلوده شدن آن می شود. اکسید آهن ممکن است همچنین با برخی مواد شیمیایی واکنش دهد و مشکلاتی ایجاد کند.

جاذب های تمیزکننده

تخلخل و در نتیجه کیفیت جذب این ماده، موجب شده است تا این ماده برای تمیزکاری مایع های سمی و کنترل آلودگی، مناسب باشد. از این ماده در پالایش نفت و کاربردهای دیگر، استفاده می شود.

باغبانی علمی و هیدروپونیک

پرلیت دارای مقادیر سیلیس بالای است و این ماده مهم ترین ماده ی تشکیل دهنده ی بدنه ی گیاهان می باشد. این ماده همچنین حاوی آهن، کلسیم، منیزیم و پتاسیم است که این مواد نیز جزء مواد مغذی برای رشد گیاهان، تلقی می شود. این ماده دارای قالبیت جذب و نگهداری مایعات مورد نیاز برای گیاه را دارای می باشد. سیلیس موجب تسریع مقاومت SAR گیاه می شود و در نتیجه، موجب افزایش مقاومت گیاه در برابر بیماری ها می شود. علاوه بر این، پرلیت منبسط شده یک ماده ی سبک، متخلخل، غیر سمی و ارزان قیمت است. ساختار متخلخل میکروسکوپی هر ذره، موجب می شود تا عایق کاری مناسبی برای گیاهان مخصوصاً در بخش ریشه، ایجاد شود و میزان عبور هوا از این بخش ها، بیشتر شود. تمام این فاکتورها، موجب می شود تا پرلیت به عنوان یک محیط افزایش دهنده ی میزان رشد برای تمام گیاهان، مطرح باشد.
پرلیت به دلیل جذب آب و ذخیره سازی آن، می تواند به عنوان محیط رشد در باغبانی هیدروپونیک (باغبانی بدون آب) مورد استفاده قرار گیرد.
پرلیت منبسط شده ی مورد استفاده در این کاربرد، باید تا مش 100 آسیاب شود و باید دانسیته ی بالکی در حدود 60 تا 150 کیلوگرم بر متر مکعب داشته باشد.

حشره کش ها

به دلیل تخلخل بالا، جذب خوب، دانسیته ی بالک پایین و خنثی بودن شیمیایی، پرلیت منبسط شده می تواند به عنوان حامل حشره کش ها و مواد شیمیایی علف کش، مورد استفاده قرار گیرد.

مواد ساختمانی

پرلیت منبسط شده استفاده های قابل توجهی را به عنوان افزودنی در پلاستر و ملات پیدا کرده است. علت این استفاده، خواص عایق کاری و صوتی این مواد می باشد. تخلخل بالا و توان جذب خوب، موجب می شود تا این ماده به عنوان یک مکمل برای ماسه در نظر گرفته شود. این ماده در آسترکاری شومینه ها نیز کاربرد دارد. به دلیل رنگ شبه برفی پرلیت منبسط، این ماده کاربردهایی را در مصالح سقف سازی، دیواره های پیش ساخته و کاسی های کف پیدا کرده است.
در پلاسترهای گچی نیمه آبدار، گچ ابتدا به صورت جزئی در دمایی در حدود 150-180 درجه ی سانیتگراد کلسینه می شود و به شکل نیمه آبدار در می آید و سپس آسیاب می شود. اما در عوض مخلوط کردن آن با آب، این ماده به تنها با ماسه، پرلیت منبسط، آب وبرخی افزودنی ها مخلوط می شود و از آن در ساخت صفحات گچی، استفاده می شود. نقش پرلیت در اینجا، حفظ آب، ایجاد خاصیت عایق کاری، ایجاد رنگ سفید و کاهش میزان وزن صفحه ی گچی، می باشد.
پرلیت منبسط شده ی مورد استفاده در این کاربرد، دارای اندازه ی ذره زیر مش 100 می باشد و باید دانسیته ی بالکی بین 60 تا 150 کیلوگرم بر متر مربع داشته باشد.

جعبه های یخ قابل حمل

عایق حرارتی بودن پرلیت، موجب می شود تا از آن در عایق کاری جعبه های حمل یخ، استفاده شود.

ظروف مواد شیمیایی

پرلیت منبسط شده، می تواند برای انتقال ایمن، حمل و نقل و ذخیره سازی موادی مانند اکسیژن مایع و نیتروژن استفاده شود. علت استفاده از این ماده، خاصیت عایق کاری، خنثی بودن و توان جذب و حفظ مواد شیمیایی می باشد. پرلیت منبسط شده ی مورد استفاده در این کاربرد، باید اندازه ی ذره ای زیر مش 100 داشته باشد و دانسیته ی بالک آن نیز بین 60 تا 150 کیلوگرم بر متر مربع باشد.

مواد دیرگداز

خاصیت عایق کاری پرلیت موجب شده است تا بتوان این ماده را به عنوان یک ماده ی مقاوم در برابر آتش، مورد استفاده قرار داد. علاوه بر این، می توان از این ماده به عنوان اگریگیت در آجرهای دیرگداز استفاده کرد. پرلیت مورد استفاده در این کاربرد باید دارای اندازه ی ذره زیر مش 100 باشد و دانسیته ی بالک آن نیز بین 60 تا 150 کیلوگرم بر متر مکعب باشد.

ریخته گری

پرلیت به دلیل بازده عایق کاری بالا در کاربردهای ریخته گری، مخصوصاً در آسترهای کاهنده ی سرعت انجماد، مورد استفاده قرار می گیرد و با استفاده از آنها میزان شرینکیج نمونه کاهش می یابد. این ماده همچنین برای نگهداری مذاب در دمای مناسب و پیش از ریختن آن در قالب، مورد استفاده قرار می گیرد.

بویلرها و پوشش لوله ها

پرلیت به دلیل خاصیت عایق کاری، در بویلرها و لوله های عبور مایعات و گازها، استفاده می شود. ویژگی این نوع از پرلیت نیز مشابه ویژگی های گفته شده برای پرلیت مورد استفاده در صنعت دیرگداز می باشد.

رنگ ها

مهم ترین عملکرد پرلیت در رنگ ها، در واقع افزایش خاصیت پوشانندگی این رنگ هاست. خواصی همچون خنثی بودن شیمیایی، دانسیته ی بالک پایین، جذب مایع بالا و رنگ سفید شبه برف، موجب شده است که از این ماده، در رنگ ها، استفاده شود. اکسید کلسیم و منیزیم جزء ناخالصی های مضر در پرلیت مورد استفاده در این کاربرد می باشد زیرا این مواد تمایل به جذب آب و در نتیجه، انبساط حجمی دارند و از این رو، موجب ترک خوردن رنگ می شوند. اکسید آهن و مواد فرار نیز در صورت وجود در پرلیت، موجب افت خواص این ماده می شوند.

مواد ساینده

پرلیت منبسط شده، در برخی صابون ها و تمیزکننده ها استفاده می شود. از این ماده در چرخ های ساینده نیز استفاده می شود. معیار اصلی استفاده از پرلیت در این کاربرد، در واقع پایداری شیمیایی، خنثی بودن و وجود مقادیر بالا از سیلیس در این ماده می باشد.

سایر استفاده ها

1) در صنعت سرامیک، این ماده به عنوان افزودنی رسی و برای کاهش وزن و افزایش خاصیت عایق کاری، مورد استفاده قرار می گیرد.
2) این ماده در صنعت پلاستیک و به عنوان فیلر سبک، مورد استفاده قرار می گیرد.
3) در کودهای شیمیایی، این ماده به دلیل متخلخل بودن و سبک بودن، مورد استفاده قرار می گیرد.
گرانول های پرلیت منبسط شده

حفاری چاه نفت

در حفاری با مته، سیال حفاری از میان فضای موجود در بین دیواره و مته به داخل چاه، پمپ می شود. این ماده موجب می شود تا ضایعات بریده شده، خارج شود. عملکرد اصلی این سیال عبارتست از: 1) سرد کردن سری مته ی حفاری 2) روانسازی مته و 3) مسدود کردن حفرات ناخواسته و شکستگی های ایجاد شده در جداره ی چاه. بسته به طبیعت سنگ های موجود در دیواره ی چاه، مواد مختلفی به گل حفاری افزوده می شود تا بدین صورت، بهره و عملکرد این مواد بهبود یابد. گرانول های پرلیتی، یکی از مواد مناسب برای این کار می باشد. به دلیل دانسیته ی پایین، این مواد موجب کاهش دانسیته ی سیال حفاری می شوشند و موجب کاهش فشار بر روی سنگ های چاه می شوند. هر دو عملکرد موجب جلوگیری از تراوش آب از دیواره به داخل چاه می شود.

المان های سوخت هسته ای

سوخت هسته ای، در واقع حاوی یک محفظه می باشد که سوخت در داخل آن، قرار گرفته است. المان های سوخت ممکن است از دو نوع باشند. یکی نوع محفظه ای و دیگری نوع پراکنده. در نوع محفظه ای، سوخت در داخل یک محفظه واقع شده است که عموماً به شکل صفحات، میله، شمش و ... می باشند. در مورد نوع پراکنده، سوخت به صورت ذرات مجزایی در زمینه ای فلزی، شیشه ای و یا از جنس یک ماده ی دیگر، وجود دارد. زمینه ی مورد استفاده نباید با سوخت واکنش شیمیایی دهد. گرانول های پرلیت، یک ماده ی بالقوه در تولید این نوع سوخت ها، می باشد. خنثی بودن شیمیایی، مهم ترین ویژگی پرلیت در این کاربرد می باشد. علاوه بر این، فضاهای بین ذره ای موجود در پرلیت، می تواند حرارت ایجاد شده را کنترل و انتقال دهد.
منبع:
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.