شیشه تخت-شیشه فلوت-شیشه رنگی-فرایند تولید شیشه

Float glass offers the quality of plate glass combined with the lower production cost traditionally associated with sheet glass manufacturing. Float glass is virtually distortion and defect free, making it ideal for various premium glazing applications in buildings and homes or for automotive glass along with hundreds of other glass fabrications.

Float glass manufacturing is not unlike the manufacturing of commodities like steel or plastic. Each of the processes requires raw materials to be weighed, mixed, melted at high temperatures, formed into continuous ribbons, cooled and cut into a size that fits its use.

Float glass is made from a combination of several ingredients such as sand, soda ash, dolomite, limestone, salt cake, and cullet.

The raw materials are received and stocked in the silos or on/in the optional storage areas. If the raw materials are stocked in the optional storage areas they are then moved as needed to the silos. The raw materials are then drawn down from the silos for batch weighing and mixing. Cullet, which is crushed glass from edge trim of the cut lites or from broken cut lites, is blended with the mixed batch to make from up from 15% to 30% of each batch. The mixture is then delivered to the melting furnace by belt conveyor.

The batch house consists of, silos, hoppers, conveyors, chutes, dust collectors, and the necessary controls to properly handle the raw materials and mixed batch. The raw materials storage and handling is designed to suit the types of glass which will be produced along with the availability and cost of the raw materials.

The mixed batch is delivered from the batch house to the furnace storage bin, by a belt conveyor system, where it's stored and then feed into the furnace at a controlled rate by the batch charger. As the batch is feed into the furnace melter area it's heated by the natural gas burners to approximately 2900 degrees F. From the melter the molten glass flows through the refiner then through the waist area, where stirrers homogenize the glass, then into the working end where the glass is allowed to cool slowly to the proper temperature for delivery to the float furnace.

The melting furnace consists of refractory bricks and special shapes, support and binding steel, insulation, a fossil fuel firing system, temperature sensors and a computerized process control system. The design of the furnace is carefully made to meet the plant's specific gross daily glass production tonnage goals.

The insulation, special airflow features, and combustion air heating enable the furnace to operate at maximum fuel efficiency with negligible pollutant emissions. The furnace is sized and designed to provide high quality glass with the smallest amount of energy per ton of glass melted.

From the working end of the melting furnace, the glass flows through the canal area and then into the float furnace (tin bath or float bath) onto molten tin. The float furnace atmosphere is controlled by a mixture of nitrogen and hydrogen gas to prevent the tin from oxidizing.

The molten glass, which by now has dropped to 2000 degrees F, forms a continuous ribbon that floats on the molten tin. The desired width and thickness is obtained through an operator controlled program which sets the speed of the annealing lehr and knurl machines. The ribbon thickness can range from 2 to 12 mm. As the continuous ribbon moves through the float furnace its temperature is gradually reduced allowing the glass to become flat and parallel.

The float furnace consists of support steel, upper and lower welded steel casings, a refractory liner, tin, electric heating elements, an oxygen eliminating atmosphere system, temperature sensors, and a computerized process control system. Each customer's float furnace is specifically designed to respond to heat flow balance, desired ribbon width, glass thickness, glass color and the gross daily production tonnage.

The glass leaves the float furnace at about 1100 degrees F and enters the annealing lehr, which controls the cooling of the glass. The glass ribbon is carried through the lehr by a series of rollers driven by motors and a mechanical drive system. The temperature of the glass is reduced according to a precise time/temperature gradient profile, established for each annealing lehr, to produce glass that meets industry standards. The time/temperature profile, for all of the glass thicknesses and colors produced by the plant, is installed in the computerized annealing lehr process control system.

The components of the annealing lehr include a steel lined inner chamber and a steel outer shell separated by insulation, steel alloy and insulated steel rollers, a mechanical drive system, air circulation fans and ducts, heating elements, and temperature sensors and computerized process control system. The design of the annealing lehr is adapted to meet the critical cool down requirements of each float plant's gross daily production tonnage and glass colors.

The cooled glass ribbon exits the annealing lehr and is conveyed to the cutting area by a system of rollers and drives linked to the lehr drive system. The glass is scored by carbide cutting wheels, parallel and perpendicular to the ribbon travel, into sizes that meet the plant's customer requirements. The scored glass ribbon is then separated into lites for packaging by unloading personnel or automatic equipment for transfer to the wareroom for storage or shipment to the customer.

The cutting system consists of steel support frames, a mechanical roll drive system, "X "and "Y "cutting system, a glass trim and scoring system, manual unloading conveyors and/or semiautomatic or automatic unload systems and a computerized process control system

علی رضا حسینی-شیشه آذر

تاريخ : جمعه سی ام بهمن ۱۳۸۸ | 23:12 | نویسنده : علیرضا حسینی |

اپراسیون در کارخانجات سیمان

بنام خدا

فرآیند و اپراسیون خط تولید

بنام خدا

مروري بر اپراسيون خط توليد : شامل آسياب مواد و کوره

استارت آسياب starting of mill plant

قبل از استارت آسياب مواد اپراتور بايد در سر ميز کار خود حاضرو کليه فاکتورهارا کنترل نمايد . با فرض اينکه انبار مواد قبل از استارت آ سياب پر از مواد خام ميباشد ا پراتور تمامي ماشين الات را روشن ميکند . البته قبل از استارت چک سطوح روغن تمامي موتورآلات و بازديد محلي ضروري است .در حين کار آسياب دريچه ورودي هواي گرم دريافتي از کوره و يا heat generatorبايد باز باشد درجه باز شدگي به فشارداخل آ سياب بستگي دارد ، ضمناً آب خنککاري به ياتاقانها بايد باز باشد .

در موقع استارت تمامي دمپرهارا بايد ببنديد و حتماً فنها با دمپر بسته استارت شوند و تمامي حالات استارت شدن را امتحان نماييد.< اتوماتيک يا محلي > . در تابلوي دياگرام کليد مربوطه را انتخاب و بعدا کليد استارت را بزنيد لازم است فيدرها هميشه با سرعت کم استارت شوند .

حجم هواي عبوري در داخل آسياب به تنظيم دريچه های فن آسياب<R1T16 و < R1SO8بستگي دارد.صداي کار کردن آسياب بايد در حد نرمال نگهداشته شود بعنوان مثال مقدار موادفيد شده در صداي بدنه موقع آسياب کردن موثر است . تنظيم سرعت سپراتور ، تغذيه آسياب و درجه حرارت فرآيند تابع اپراسيون دستگاه است .

توقف آ سياب stop of mill plant

بافشار دادن کليد استوپ روي پانل اتاق کنترل آسياب متوقف مي شود.درفصل زمستان زمانيکي آسياب متوقف شود .

اگر خطر يخ زدگي در حين توقف آسياب وجود دارد بايد تمامي آبهاي خطوط وپمپهاوغيره خالي از آب باشند.

کنترل موادخام Cont rol of raw material

خطاي تنظيم مواد خام بايد با يکنواخت کردن مواد در پايل در حد ممکن پايين آورده شود که اينکاربا نتايج آناليزهاي X-RAYاخذ شده از نمونه ها در مسير قابل کنترل است .

يک نمونه در هريک ساعت توسط نمونه گير اتوماتيک ، نحوه ترکيب و کنترل مواد را مشخص ميکند با برداشت اين نمونه ، آناليز مواد بطريقه ايکس ري در يک ساعت قبلي مشخص ميگردد که نتاليج در يک پروسه با تنظيم مواد خام بمنظور اطمينان از وضعيت مواد خام کلي ثبت ميشود .

بطور کلي وقتي که آسياب استارت شد تمامي قرائتها من الجمله فشار ورودي،خروجي ، درجه حرارتها ، آمپرهاو غيره ثبت ميشوند که با ثبت آنها بآساني و سريع در جهت تنظيم آسياب که اساسي داده هاي استاندارد براي شروع بعدي آسياب است ميسر ميشود . (يک نمونه لاکشيت به پيوست می باشد .

سيلوهاي هموژنيزه مواد خام

اختلاط مواد در طي شارژ سيلو بوسيله جريان هواي گرد باد ي distribution از کانالهاي مرکزي با چند کا نا ل شعاعي ايراسلايدي با طولهاي متفاوت صورت ميگيرد.

_ ترکيب وزني مواد در محدوده سيلوي اصلي بالاي چمبر با مقاطع حلقه اي انجام ميشود. جريان مواد فقط از ميان دريچه هاي پاييني چمبر وارد و در آنجا لا يه هاي مختلف مواد با طي مسير به يک کانال اصلي منتهي ميشوند و از اين طريق خوراک کوره تغذيه ميشود .

نکته : در سيلوي مواد خام ، مواد روي چمبر ريخته و از طريق دريچه ها و ايراسلايدها ي شعاعي بعد از هموژنيزاسيون به کانا ل اصلي هدايت ميشوند و از يک طرف سيلو خارج ميشوندولي در سيلوهاي سيمان ريزش سيمان روي مخروط معکوس بوده وبا انتقال به مرکز سيلو هدايت ميشود و بار گيري انجام ميگيرد.

مقدار مواد خروجي به ميزان جريان توده موادو قطرسيلو بستگي دارد.

لازم بذکر است که درسيلوهاي سيمان عمليات هموژنيزاسيون وجود ندارد.

کوره KILN

مقدمه : اهداف مورد نظر در اپراتوری کوره

1- تولید بهینه کلینکر با کیفیت قابل قبول

2- حداقل مصرف انرژی (فسیلی ، الکتریکی)

3- اپراتوری یکنواخت

4- عمر زیاد نسوز

5 – سلامت تجهیزات

اپراسيون کوره : مواد خام کوره با شرايط هموژنيزه و خشک از سيلوهاي تغذيه تامين ميشوند .مواد خام از طريق ايرليفت AIR LIFT به بالاي سيکلون طبقه آخر رسانده ميشود .مواد خام در جهت خلاف گازهاي خروجي جريان پيدا نموده و در اثرگرماي مجاورتي گرم ميشوند .بعد از طي مراحل ، مواد مستقيما از سيلوي سه به رايزرپايپ RISER PIPE ميريزد و ازآ نجا به کلساينر بالابرده ميشود در مرحله فرآيندکلساينرگازدي اکسيد کربن از سيستم خارج ميشود بعدا مواد خام مستقيما از طريق طي مسير سيکلون 4 به کوره وارد ميشود پس ازگرم شدن و فعل انفعالات شيميايي مواد خام به کلينکرتبديل ميشودو در نهايت کلينکر در مسير فولاکس کولر سردشده و به سيلوهاي کلينکر منتقل ميگردد.

شکل زير نشاندهنده سلسله تحولات مواد در کوره تا رسيدن به کلينکر ميباشد:

بر اساس شکل بالا تحولات انجام شده بر روي مواد خام ، مناطق مربوط به آن در کوره و بالاخره نوع فرسايش آجرهاي نسوز در آن ناحيه ، بصورت زير ميباشد :

الف- مناطق خشک وپيشگرمکن

ناحيه حرارتي : تا 700درجه سانتيگراد

روند تحول :آبگيري مينرالهاي رسي مواد ، متحول شدن شبکه مينرالي و افزايش فعاليت سطح خارجي دانه هاي مواد .

نوع فرسايش نسوزها : مکانيکي در اثرسايش مواد

ب- منطقه کلسيناسيون :

ناحيه حرارتي :700تا 900درجه سانتيگراد

روند تحول : شروع کلسينا سيون <تجزيه کربنات کلسيم >-واکنشهاي جزييCAO آزاد شده با AL2O3 -- FE203 و تشکيل کلسيم آلومينات ( C12A7 , C2AF ) ، واکنش آزاد شده با قسمتهاي فعال سيليس و تشکيل بليت <C2S>.

اگرچه تشکيل بليت با آزاد شدن انرژي همراه است ، لکن کل تحولات کل گرما گير است .

نوع فرسايش نسوزها : شوکهاي حرارتي ، داغ شدن موضعي، تشکيل فاز مذاب و تاثيرات شيميائي آن ، فرسايش شيميايي دراثر حملات قليايي ها

ج- منطقه ايمني : اين منطقه ناحيه است که توسط طراحان آلمان تعريف شده ، و مابين منطقه کلسيناسيون و منطقه بعدي < برزخ بالا > قرار دارد . از آنجاييکه اين منطقه بدون کوتينگ ، نظر به بالا بودن تبادل حرارتي و تخريب قلياييها، يکي از بحراني ترين مناطق کوره است لذا بايداز نظرنسوز کاري ايمن باشدکه نام اين منطقه بر همين اساس قرار دارد.

د-منطقه برزخ بالا

روند تحول : ترکيب باقيمانده سيليس با آهک و تبديل کلسيم آلوميناتها بهC3A-C4AF –آهک در اين مرحله بسيار فعال بوده و ميتواند در فاز جامددر سطح خارجي خودواکنش صورت دهد. اگر مواد در ناحيه 900تا 1300درجه سانتيگرادباقي بماند <سرعت افزايش درجه حرارت کند باشد>آهک باقيمانده و بليت در اثر تبلور مجدد ، فعاليت خود را از دست خواهند داد.سرعت واکنش تشکيل کلسيم آلوميناتهاها در اين ناحيه به سطح مخصوص فعال سيليکاتهاهاي حامل آهک بستگي دارد . نوع فرسايش :حملا ت مذاب کلينکر - احتمال حضور قلياييها- شوکهاي حرارتي ، بار حرارتي بعلت گرمازا بودن تحولات و فرسايش مکانيکی بخاطر وجود رينگ پايه دوم کوره در اين ناحيه

ه- منطقه گداز

اين منطقه بدو بخش منطقه اصلي گداز ,

,ومنطقه فاز مايع

الف- منطقه اصلي گداز

ناحيه حرارتي : 1150تا 1300درجه سانتيگراد

روند تحول : تشکيل فاز مايع در 1260 درجه سانتيگراد از طريق متحول شدن کلسيم آلومينات به حالت مايع- واکنش آهک آزادبا بليت و تشکيل آليت <C3S >-تحقق دانه بندي کلينکر که توزيع آن به طبيعت فاز مذاب – دانه بندي مواد و زمان توقف آن در کوره بستگي دارد.بعلت افزايش درجه حرارت – سرعت تشکيل آ ليت دائمازياد ميگردد.

نوع تحول : گرما گير

نوع فرسايش نسوزها:انجام واکنش ها با فاز مايع ، احتمال شوک و يا بار حرارتي در صورت عدم حضورکوتينگ ، احتمال تخريب بوسيله قلياييها

ب-منطقه فازمايع

ناحيه حرارتي 1300تا 1450درجه سانتيگراد

روند تحول : واکنش تقريبا کامل آهک آزادو ايجاد آ ليت همراه با تخريب وسيع بليت . سرعت تشکيل C3S سرعت نفوذ آهک در فاز مايع بستگي دارد .

نوع تحول :گرما گير

نوع فرسايش :مانند حالت قبل

منطقه برزخ پاييني – خنک کن و خروجي کوره

ناحيه حرارتي :1250تا 1300درجه سانتيگراد

روند تحول :خنک شدن کلينکر و تبلور فاز مذاب که منجر به تشکيل فازهاي کريستالي C3A-C4AF-C2F بدون تغيير در سيليکاتهاي آليت و بليت .

نوع فرسايش نسوزها : شوکهاي حرارتي در اثرحرکت داغ مواد بر روي نسوزهاو سپس عبورهواي سرد ثانويه از روي آنها .

ملاحظات عمومي اپراسيون کوره

- روش گرم کردن کوره بايد طوري انجام شودکه از تنش هاي مکانيکي و حرارتي وايجاد ترک و سايش آجرها جلو گيري بشود و روش گرم کردن کوره براي آجرهاي مختلف مطابق با دستوالعمل خودبايداجرائ شود و بعبارتي هر آجرروش گرم کردن مخصوص بخود را که کار خانه سازنده آنرا اعلام ميکندبايد بکار گرفته شود و حد اقل زمان مورد نياز براي گرم کردن کوره که تازه آجر چيني شده حدود72 ساعت می باشد .

- تمامي دريچه هاي بازديد و دربهاي موتور هاييکه کار ميکنند بايد بسته شوند تمامي ماشين آلاتي که نياز به روغن کاري و گريسکاري دارند و تابعي از حرکت کوره دوار ميباشندکنترل شوند.

- تمامي تجهيزات اتاق کنترل را که تابعي از کوره دوار ميباشنرا چک نماييد .

- از گرم شدن مازوت , تامين فشار سوخت و هوا مطمئن شويد.

- الکتروفيلتر راآماده نماييد و ضربه زنها را خاموش نگهداريد .

مرحله ازمايش

- ماشين آلات کوره بايد براي حد اقل 24ساعت قبل از بار گيري آزمايش شوند .

- کنتاکتورهاي علائم هشدار دهنده کوره در جاي خود نصب شوند از قبيل ترموکوپلهاو مانومترها و آژيرها

- انبار مواد خام چک شودحداقل موجودي مواد در سيلوهاي هموژنه براي مدت3 روزداشته باشيد.

- سيستم ترانسپورتها را استارت و کنترل نماييد .

- سيکلونها &لوله هاي سوخت &رايزيرپايپ هاي کوره ازمواد چسبنده نظافت شوند

- دراير و تجهيزات محلي انها کنترل شوند.

- در طي استارت پريودي کوره حرارت بدنه کوره و منطقه پخت بايد بوسيله تجهيزات مخصوص خود اندازه گيري شود/. ( پيرومتر دستي )

- داست ترانسپورت مواد خام و کلينکر استارت شوند .

- فن هواي اوليه با دريچه بسته استارت و بتدريچ دمپربازشود.

- قبل از روشن کردن مشعل فن الکتروفيلتر J1PO1استارت شود.

- مشعل را روشن وسوخت را احتراق دهيد اجازه دهيد مشعل با تنظيمات صورت گرفته از قبيل اسپريدرو مقدار سوخت مورد نياز به تثبيت کامل برسد و شکل شعله برحسب نياز اپراتور کوره تشکيل شود

- بآرامي مقدار سوخت و حجم هواي اوليه را افزايش دهيدتا آنجا که شعله بحالت پايدار برسد.

- موتور اصلي کوره براي بار گيري در حالتي که درجه حرارت سيکلون چهار به حدود 690درجه سانتيگرادبرسدآماده استارت نماييدو باا ستارت اگزوز فنها بار گيري شروع گردد.

- اگر در موقع عمليات بار گيري و خوراک کوره مشکلي پيدا شوددرجه حرارت درپري هيترسريعا بالاميرودکه در مرحله اول پيرومتر بعد از سيکلونها آلارم MAX1رانشان ميدهد اگر درجه حرارت همچنان بالارفت پيرومتر MAX2را نشان ميدهدکه با سوخت و اگزوزفنها انتر لاک بوده که عمل خواهند کرد و کوره متوقف ميگردد.

- الان خوراک کوره با استارت کلساينر نيز داده شده است که نياز است مقدار سوخت را تا زمانيکه درجه حرارت سيکلون چهار به حدود 850 درجه سانتيگراد ميرسد افزايش دهيد .

- در ساعات بعدي افزايش خوراک کوره – دور کوره و مقدار سوخت کلساينر را تا رسيدن به توليد مورد نظر افزايش دهيد .

- حجم سوخت رساني صحيح بعد از افزايش خوراک کوره ميسر است و حجم سوخت رساني به کوره نيازبه اصلاحات خيلي کوچک دارد.

مطالب مهم :

- افزايش تدريجي درجه حرارت سيکلون چهار حدود900درجه سانتيگراد معادل 85تا 90درصد کلسيناسيون موادخام < خوراک کوره> است.

- اگر نياز به تغييرات است بايد بتدريج اينکار صورت گيرد.درجه حرارت در منطقه پخت بايد تحت کنترل بوده

و ازطريق مقدار سوخت به کوره تنظيم شود وتثبيت درجه حرارت در منطقه پخت ميتواند بااندازه گيري

مقدار آهک آزاد در کلينکر و يا وزن ليتري کلينکر صورت گيرد.

- مطمئن شويد که دستگاه آناليزورکار کرد صحيح داشته باشد . محتوي گاز نبايد شامل گاز هاي غير قابل اشتعال از قبيل 4 CO-H2-CH باشد.اگر شعله مقداري از ترکيبات فوق راداشته باشد ناقص بوده بنا براين گاز حرارتي کافي را نخواهد داشت .

وجود 1٪ CO يا H2 به ميزان 40 kcal/kg clinker , کالري را بالا مي برد .

وجود 1٪ CH4 به ميزان 100 kcal/kg clinker , کالري را بالا مي برد .

بنابراين بهمان دلايل ذکر شده جهت ايجاد ايمني و جلو گيري از احتراق ناقص در شعله بايد اقدامات لازم صورت گيرد.

اين گازها غير قابل رويت بوده اما اگر مقدار آنها بيشتر شود يا کمتر ترکيب شوند ذرات کک و دوده در شعله تشکيل ميشود. معمولا ذرا ت نسوخته وقتي وجود دارند که هواي کافي در کوره و کلساينر جهت ترکيب سوخت وجود ندارد.

براي ترکيب مناسب مقدار هواي اضافي در هواي اوليه حدود 10تا 15% در نظر گرفته ميشود .

نا گفته نماند براي هواي نشتي بداخل سيستم بايد سوخت اضافي نيز مصرف کنيم که به تجربه ثابت شده که بازای يکدهم کيلو گرم مقدار هواي نشتي,تقريبا شانزده کيلو کالري بازای يک کيلو گرم کلينکرتوليدي را بالا ميبرد .

جهت اثبات موضوع فوق يک نمونه از مسئله حل ميشود :

1- بعضي مواقع از دريچه بازديدي که در انتهاي سيکلون تعبيه شده جهت تميز کردن و يا برداشت نمونه استفاده ميشود .برحسب اتفاق اين دريچه که قطرئ 200ميليمتر است باز گذاشته ميشود سرعت گاز در اين نقطه اندازه گيري شده و مقدار آن43 متر بر ثانيه ميباشد ورود اين هواي نشتي چه تاثيري بر سيستم دارد ؟ Q=V.A=43m/s × 0.0314m2 = 1.35m3/s حجم هواي عبوري 4=0.0314m2/A=3.14.D2

Q=1.35×3600sec=4864m3/h × 1.2kga

ir/m3=5835Kg Air/hZ5835/125×1000Kg.clinker =0.05air/kgclin.h

يعني در هرساعت 5%هواي اضافي بازائ هر کيلو گرم کلينکر وارد سيستم ميشود و بايد انرژي الکتريکي و هم انژري فسيلي اضافي صرف کنيم که بتبع آن مصرف ويژه آنها و هزينه توليد بالا خواهد رفت.

دو نمونه مسئله در اين ارتباط حل مي شود:

الف - تعيين مصرف انرژي حرارتي ويزه بر حسب کيلو کالري بر کيلو گرم کلينکر توليدي ؟

اطلاعات : متوسط مصرف مازوت براي توليد 125تن کلينکر حدود 12000 متر مکعب يا ليتر در ساعت ميباشد.

220T/h × 0.57 = 125t/h Clinker

1- ارزش حرارتي يک ليتر مازوت 9230کيلو کالري بر کيلو گرم

2 – اگزوز فن کوره 960 کيلوواتي است

3- دانسيته مازوت هشتادو شش صدم کيلو گرم بازاي هر ليتر

ب ـ تعيين مصرف انرژي الکتريکي اگزوزفن ؟

الف ـ مصرف ويژه سوخت برابر است kcal/kgclinker762 = 1000× 125 : 9230×86 /0× 12000 ليتر درساعت يعني مصرف ويژه حرارتي يا فسيلي برابر 762کيلو کالري برکيلو گرم کلينکر توليدي

مصرف انرژي الکتريکي برابراست : 960Kw/125ton = 8Kw/ton clinker

با فرض وجود نشتي فوق از دريچه بقطر 20سانتيمتر علاوه بر سايش نسوز- هزينه هاي انرژي الکتريکي وفسيلي افزايش خواهد يافت براي اينکه بازائ نشتي فوق بايد برق و مازوت اضافي مصرف کنيم.

762 × 0.05 = 38 Kcal/kg klinker

کولينگ تاور : COOLING TOWER

1- حرارت گازهاي خروجي از کولينگ تاور تا سطح 150درجه سانتيگرادخنک ميشوند.

2- بمنظور جلو گيري از کندانسه در الکتروفيلترنبايد حرارت کمتر از مقدار فوقالذکر باشد .

3- تغييرات درجه حرارت گازهاي خروجي از کولينگ تاور با تغيير ميزان آب انژکتوري قابل کنترل است .

4- اگر درجه حرارت اندازه گيري شده با SETمورد نظر اختلاف داشت تنظيم ريگلاتور ضروري

است با تنظيم ريگلاتور جريان برگشتي آب از نازل به تانک آب تثبيت خواهد شد .

ايستگاه پمپاژ Pumping

ايستگاه پمپاژبوسيله پمپهاي فشار بالا< 30الي 40بار>بصورت سري يکي بعنوان يدکي و ديگري فعال کار ميکند .

آب کولينگ تاور

آب خنک يکي از لوازمات اصلي است که جهت خنک کاري نازلها و گازهاي خروجي استفاده ميشودآب مصرفي بايدتميزو عاري از مواد معدني باشد تا به نازلها آسيب نرساندآتانک از فيلترهاي با مش 0.8 ميليمتر جهت صاف شدن ميگذرد.

اسپري آب

نازلها در محل بالاي کولينگ تاور جاييکه گازها وارد ميشوندقرار گرفته اند. هر نازل داراي دو مسير يکي براي رفت و ديگري براي برگشت دارد.فشار آب داخل لوله رفت بايد مينيمم باشد . وقتييکه دريچه کنترل در لوله برگشت کاملابسته ميشود نازلها با حجم آب ماکزيمم و ميزان اتميازماکزيمم کار خواهند کرد.

کنترل سيستم کولينگ تاور

زمانيکه درجه حرارت خروجي به حدود 200رسيد استارت پمپها ضروري است و زمانيکه دريچه خروجي آنها بسته است بيش از چند دقيقه هر گز استارت نشود. مطمئن باشيد که درجه حرارت گازهاي خروجي به آن سطح موردنيازالکتروفيلتررسيده که راندمان الکتروفيلترحداکثر شود .

از طرف ديگر مطمئن باشيدکه حرارت گازهاي خروجي از 150درجه سانتيگراد کمتر نباشد و در هر شيفت نازلهارا درپريودهاي زماني خاص کنترل و تکرار نماييد/علاوه برکنترل پمپهاي آب، زنجيرکولينگ تاوراز نظر وجود مواد مرطوب کنترل شود.

شرايط هر کدام از نازلهاکه کار نميکنند بررسي شودمطمئن شويد که آب کافي در تانک وجود داردمسير فيلتر آب را کنترل نماييد که جهت انجام اينکار استفاده از فيلتر يدکي ضروري است فشار پمپ و ظرفييت آنرارا کنترل نماييد.

درحالتي که ترموکوپل درجه حرارت را درست نميخوانديا ممکن است ترموکوپل خراب شده و يا قبلا بدون اطلاع بهره برداري باز شده باشد لازم است آب انژکتوري خيلي سريع در حالتي که کوره خوابيده است بسته شود. ( اگر سيستم انترلاک برقرار نشده باشد )

الکتروفيلتر Esp : electrostatic precipitatore مکانيزم کار الکتروفيلتر : از نظر تئوري مکانيزم جدا سازي ذرات غبار همراه گاز شامل موارد ذيل است.

1- اعمال جريان الکتريسته مستقيم به الکترودها بطوريکه قطب مثبت آن به صفحات جاذب و قطب منفي به الکترودهاي منفي اتصال دارد.در اثر وجود اختلاف ولتاژ زياد بين الکترودها

ايجاد پديده کرونا شده و در اطراف آن عمل آزاد سازي الکترون انجام ميگيرد.

2- يونيزه شدن مولکولهاي گاز نظير H2O- O2- So2 و....توسط الکترونها

3- بار دارشدن ذرات معلق در اثر برخورد با يونها

4- جذب ذرات غبار بارداردشده توسط قطب غير همنام < صفحات جاذب يا کلکتورها >

5-از دست دادن بار و سقوط ذرات تحت ضربه و يا نيروي جاذبه

مکانيزم يونيزه شدن مولکولهاي گاز

بطورخلاصه کارکرد الکتروفيلترها بر اساس جذب ذرات و خاصيت الکترواستاتيکي است بدين مفهوم که ذ رات بر اثر قرار گرفتن در ميدان مغناطيسي باردار شده و جذب صفحات ميشوند که با عمل ضربه زنها مواد به پايين ريخته ميشود.

الکتروفيلتر معمولادر دو حالت از مدار خارج مي شود:

1-وقيتيکه مقدار منو اکسيد کربن ناشي از سوخت ناقص مشعل و غيره از حد مجاز خود بالاتر رود.

2-وقتيکه درجه حرارت خروجي گازها ازپري هيتراز حد مجاز خود بالاتر رودکه اينکار از عدم کار کرد صحيح کولينگ تاور ميتواند باشد.

چسبندگي caking

در ورودي کوره و رايزرپايپ قبل از کوره چسبندگي ضعيف لايه اي و بعضا کوتينگ ناشي از گازهاي داخل کوره و مواد خام ايجاد ميشود .چسبندگيهابايد درحدامکان يايين نگهداشته شوندتا در فرآيندتوليد مشکلي ايجاد نشود/.

اگر فشارهاي مختلف اندازه گيري شده در ورودي و طيقات سيکلونها تغيير محسوس پيدا کنند نشان ازگرفتگي در رايزرقبل از کوره ميباشدکه سيستم با نظافت آماده بهره برداري ميشود .

گرفتگي در سيکلونها

اگر تغييرا ت درجه حرارت و فشار در سيکلونها بوجود بيايدنشان از شروع گرفتگي در سيکلونهاميتواند باشد .

تذکر: در موقع کار کوره رفع گرفتگي سيکلونها خطر ناک ميباشدکه در موقع تميز کردن و يا رفع بلوکه مسير بايد دقت کافي در استفاده از لوازم ايمني انفرادي و تمهيدات لازم از سوي آتش نشاني بايد فراهم شود .

وقتيکه تکه اي از رسوبات سيکلونها شکسته ميشوندوبه پايين منتقل ميشود بايد دقت نمود تا هر گز دريچه بدون استحکام باز نشود براي اينکه احتمال جريان يافتن مواد مذاب به بيرون وجود دارد که بدين منظور دريچه هاي بازديدبقطر 200ميليمتردر ته سيکلونها تعبيه شده است وقتيکه کوره در موقعيتهاي بالاو پايين قرار ميگيردبا روغن.کاري سطح غلتکهاي کوره و کنترل فشار روغن سيستم تراس رولر بايديه وضوع رسيدگي کرد و نبايد کوره زمانيکه زير بار خوابيده بيش از10 دقيقه بدون موتور کمکي متوقف شود براي اينکه بدنه کوره دفرمه مي شود.

- هر گز بصورت ناگهاني سوخت را افزايش ندهيد زمانيکه کوره سرد است ويا تنظيم شعله در حال انجام است .

- در موقع استارت مشعل از اطراف کوره دور باشيدکه احتمال پس زدن شعله وجود دارد.

- با چشم غير مسلح به داخل کوره زمانيکه کوره بار گيري نموده است نگاه نکنيد .

- بدون اجازه برق دربهاي ولتاژقوي از جمله دريچه هاي الکتروفيلترهاباز نشوندو ضمنا از دستکاري باکس برقها درپستهاي برق خود داري شود.

- به منظور پيشگيري از حوادث احتمالي و حفظ جان خود ( در صورت اعلام وجود نقص فني و اتصال در شبکه PLC ) حتماً با هماهنگي شيفت برق نسبت به انجام کار تعميراتي اقدام شود زيرا استارت خود به خود دستگاهها و ماشين آلات وجود دارد.

فولاکس کولر

کلينکر خروجي از کوره رو ي صفحات گريت شيبدار کيدز ميريزدو يک جريان هواي قوي از زير صفحات گريت دميده ميشودکه نتيجتا کلينکرخنک ميشود . و از باز يافت حرارتي آن در کلساينربعنوان سوخت استفاده مي شود درجه حرارت بازيافتي از کولرحدود هزاردرجه سانتيگراد است که اساس سوخت رساني و بعبارتي ديگر کمک بزرگي در اپراسيون صحيح کوره و پايين آوردن مصرف سوخت را فراهم خواهد ساخت.

حرکت رفت و برگشت گريتها موجب حرکت کلينکر به روي گريت بعدي ونهايتابعد از خرد شدن در کلينکر شکن به سيلوهاي کلينکر منتقل ميشود .

- ميزان سرعت حرکت کلينکر بستگي به دانه بندي و ضخامت کلينکر روي گريت ونيازمندي اپراسيون کوره دارد.

- ضخامت بستر کلينکر رو ي گريتها با توجه به سيگنالهاي دريافتي فشارزير گريتها و آمپرموتور محرکه مجموعه گريتها قابل کنترل است .

- اگر دانه بندي کيلنکر روي گريتها درشت باشد فشار زير گريت کم و اگر ريز باشد با تشکيل بسترکلينکر فشار زير گريتها بالا خواهد بود .

ـ قبل از بارگيري بعد از تعميرات کوره تمامي تکه هاي الکترود، نخاله هاي ساختماني دانه درشت و بتن نسوز، بولتها و قطعات و صفحات فلزي و غيره از روي گريتها برداشته ميشوند سعي شود از پر بودن گريس تمامي بلبرينگهااطمينان حاصل بشودو مسير گريس خورها کنترل شوندبعداز آماده شدن شرايط استارت باکت کانويرها وکلينکر شکن و زنجير زير گريتها براي مدتي خالي کار کنند تا نتيجه تعميرات انجام شده بر روي ماشين آلات بررسي شوند .

ـ ضخامت کلينکر روي گريتها حدود 30الي 50سانتيمتر بايد باشد وقتي که تغييرات درشروع عمليات تشکيل آدم برفي ديده ميشود بايد بررسيهاي فرايندي داخل کوره اعم از مواد و اپراسيون شروع شود و با اقداما ت مورد نياز ازقبيل فعال نمودن بيگ بلسترها و غيره از ادامه رشد آن جلوگيري شود .

بمنظور آگاهي از پر شدن بيش ازحد قيفهاي زير گريتها- سنسوري وجود دارد که علاوه برآنها بايد از محل کنترلهاي لازم صورت گيرد.

بعد از توقف کوره گريتها براي مدتي جهت خالي کردن مواد روي آنها روشن باقي مي مانند- در اين حالت فنهاي هواي زير گريتها جهت خنک کاري گريتها و تميز کردن مواد بکار گرفته ميشوند.

آجر چيني

آجرچيني در کوره هاي دوار به روشهاي گوناگون از جمله استفاده از چسب ، نبشي و ناورداني ، دستگاههاي |پنوماتيکي < اورينگ > و غيره استفاده ميشود .

در کارخانه سيمان اورميه قبل از خريد دستگاه اورينگ از نبشي و ناوداني استفاده ميشد .شرط اول براي يک آجرچيني صحيح اينست که همه درزهاي راديال بر محور کوره عمود بوده و درزهاي آکسيال در امتداد آن باشد و هم چنين آجرها کاملا بر روي بدنه کوره نشسته باشند که در غير اينصورت آجرها پله نموده و پس از کمي کار سريعا سرشکن ميگردند براي جلوگيري از پله کردن بايد نسبت هاي لازم در اجر چيني دقيقا رعايت شود.

آجر چيني به روش نبشي و ناوداني .

بعد از اينک کوره جهت تعميرات اساسي متوقف شد بايد درب کوره بازشود و لق گيري کوتينگهاي آزاد با ديلم انجام شود و شرايط جهت سونداژ زني آجرها بمنظور تعيين ضخامت آنها فراهم شودو با توجه به تايج سوندا|ژو سوابق قبلي مناطقي که در زمان بهره برداري نيز حرارت آنها بالا بود بمنظور تخريب و آجرچيني انتخاب ميگردند.بدنه داخلي کوره زماني براي آجر چيني آماده است که تمامي تکه هاي سولفاته چسبيده و يا وجود مهره هاي آجر چيني قبلي بايد برداشته شوند تا در موقع آجرچيني مشکلي را ايجاد ننمايند.

اصولاضخامت آجرهاي مناطقي که از 12سانتيمتر کمتر باشدبراي آجرچيني انتخاب مي شودبراي اجراي ا ين روش آجرچيني : تهيه و تامين نبشي ، ناوداني ، بولت ، مهره ، تخته ، جوشکار ماهر و غيره ضروري است .

مطابق شکل :

معايب اين روش :

1- براي نصب بولت بايد اول مهره به بدنه داخلي کوره جوشکاري شود که تنشهاي حرارتي به بدنه وارد و بعضا بواسطه ماهر نبودن جوشکار بدنه آسيب مي بببند

2- بعد از باز کردن ناودانيها و بولتها اجبار مهره هاي اوليه چسبيده به بدنه کوره در زير آجرها باقيمانندو درآجر چيني بعدي بايد برداشته شوند که خود نيز عللاوه بر زمانبر بودن مجدداً بر بدنه کوره تنش وارد ميکند .

3- کيفيت آجر چيني در اين روش پايين بوده که موجب کاهش طول عمر آجرچيني است .

4— ايمني اينکار بعلت ضرورت چرخاندن کوره جهت ادامه کار و احتمال ريزش آجرها پايين ميباشد.

5- براي اينکه بتوان از بولت استفاده نمود بايد بايد بولت در گوشه بدنه آجر قرارگيرد و اجباراً آجر بريده شود فلذا نقطه ضعفي در آجر ايجاد و احتمال شکستن در آن ناحيه بيشتر ميشود و طول عمر آجر چيني کمتر خواهد شد .

6- با توجه به مدت زمان طولاني منطقه قفل آجر چيني که بواسطه شرايط و ماهيت آجرچيني معمولي ايجاد ميشود وهمچنين چرخاندن کوره جهت ادامه کارآجر چيني و ايجاد شرايط بعدي , به زمان آجر چيني اضافه ميشود. مقدار کونيک آجرهاي قفلي نسبت به آجرهاي معمولي کمتر است و اين از نقاط ضعف قفل بندي آجرچيني است که بنظر مي آيد در صورت امکان مناطق فوق در بالاي محيط کوره براي مدت طولاني نگهداشته نشود.

در منطقه قفل درست مقابل آن در مدت زمان قفل بندي ، نيروهاي ناشي از آجرها در خلاف جهت همديگراز هم فاصله ميگيرند که خيلي خطر ناک ميباشند که بايد ورقگذاري شوند و کنترلهاي پي در پي صورت گيرد.

آجر چيني با دستگاه اورينگ < پنوماتيکي >

دستگاه مذکور با هواي فشرده کار ميکند و داراي دو قطعه کمان قابل تنظيم که اجراي آجرچيني را با تعدادي جک قابل تنظيم ميسر ميسازد که کيفيت آجرچيني با اين روش بالاست ودر نتيجه طول عمر مصرف نسوز نيز افزايش خواهد يافت .

در اين روش هيچ يک از معايب مذکور در روش نبشي و نادواني وجود ندارد ولي هزينه خريد دستگاه بالاست و در صورت قطع هوا احتمال ريزش آجرهاي زير دستگاه< جکهاي نگهدارنده خود بخود پايين مي آيند>وجود دارد و خطراتي را بدنبال خواهد داشت .

سرعت آجر چيني در اين روش حدود 8 الي 10 متر ولي در روش ناوداني حدود 5/5 متر در 24ساعت ميباشد.

استارت کوره در حالت بعد از آجر چيني

براي اينکه بتوانيم آجرهاي تازه چيده شده را بهم چفت بدهيم < ذوب کردن آجرها ممنوع است > و از ريختن آنها جلوگيري نماييم بايد پريود گرم کردن کوره طبق دستورالعمل سازنده آجرها رعايت شود:

چرخاندن کوره در هر پريود :

- يک تا 24 ساعت در هر پانزده دقيقه 45 درجه کوره را ميچرخانيم .

- 24تا 48ساعت در هرسي دقيقه 90درجه کوره را ميچرخانيم .

- 48تا 72ساعت در صورت نياز با دور دائم ميچرخانيم تا شرايط بار گيري فراهم شود .

اگر عمليات کوره براي مدت 24ساعت متوقف باشد و کوره در حالت معمولي از محور اصلي انحراف ماکزيمم داشته باشد< موقعيت پايين يا بالا > روغنکاري غلتکها بايد چک شود اين عمل جهت جلو گيري از صدمه ديدن و يا احتمال شکستن شفت تراست رولردر فر آيند کوره اجرا ميشود .

در روغنکاري , صفحات گرافيتي روي غلتکها فيلمي را تشکيل ميددهند تا در اثر تماس رينگ با غلتک ها فشار زيادي بر رولر ها وارد نشود.

اصطلاحات رايج در بهره برداري

1- سيکلون گرفتگي

علت : الف - نرمي زياد خوراک کوره ب – درجه حرارت زياد در پري هيتر ج –افزايش ناگهاني سوخت در کلساينر و نوسان در بار کوره

راه حل : الف ـ افزايش زبره خوراک ب ـ انترلااک نمودن درجه حرارت با مصرف سوخت ج ـ نصب بيگ بلستردر پري هيتر

2- تشکيل آدم برفي در فولاکس کولر

الف-دماي زياد کلينکر خروجي ب ـ قرار گرفتن مشعل درلبه کوره و يا کوتاه بودن مشعل

ج- تشکيل کلينکرنرم و بالا بودن غباردر کولرو نوسانات زياد غبار در منطقه تشکيل کلينکر

د-جدا شدن ذرات ريز از ذرات دانه درشت کلينکر به کولر

راه حل رفع اشکال :

الف – تغيير موقعيت مشعل و جلو بردن آن ب – در صورت امکان قطع نمودن سوخت ج- کاهش عبار برگشتي از طريق کاهش مصرف هواي خنک کن د- کاهش مقدار سوخت مصرفي در کلساينر و توزيع يکنواخت هوا در زير کيدز و گريت يک

3- تشکيل رينگ در کوره :

الف- کاهش اتمسفر کوره و دا شتن محيط احياء ب- کاهش مقدار آهک ج – بالا بودن زبره در خوراک کوره

راه حل رفع اشکال :

الف- تنظيم مناسب شعله ب – افزايش مقدار اکسيد سيليس در خوراک کوره

کوتينگ چيست و چگونه تشکيل ميشود ؟

پوششي از مواد که در منطقه پخت بر روي آجرها مي چسبد کوتينگ گفته ميشودبر اثر وجود فاز مايع در منطقه پخت کوتينگ تشکيل ميشود- اول منطقه کوتينگ- از طرف منطقه گداز شروع ميشود زيرا در آن منطقه جريان فاز مايع روانتر و بالا ميباشد در نتيجه گرايش به چسبندگي بيشتر ميباشد .

جهت جلوگيري از آسيب ديدن آجرهاي منطقه پخت و دفرمه شدن بدنه کوره و بازيافت حرارتي داخل کوره کوتينگ بايد تشکيل شود .

دليل ثابت ماندن کوتينگ در بدنه و چسبيدن آن به بدنه کوره چيست ؟

دليل اش اينست که اول C3S فاز مايع به بدنه مي چسبد سپس روي آن لا يه ديگري مي آ يد در نتيجه حرارت لا يه قبلي افت مينمايدو فعل و انفعلات C3S به C2S و Cao در جهت معکوس انجام ميگيرد بمحض اينکه درجه حرارت به حدود 900درجه سانتيگراد کاهش يافت آ هک آ زاد شده با دي اکسيدکربن تشکيل کربنات کلسيم را ميدهد اين ماده با C2S ايجاد شده مواد متبلور سختي ميکند که باعث ثبوت کوتينگ ميگردد که به آن اسپوريت می گويند .

C3S f Cao + C2S

Cao + Co2 2 Caco3

اسپوريت 2C2S + CaCo3 2 2C2S , Caco3

علیرضا حسینی

تاريخ : پنجشنبه بیست و نهم بهمن ۱۳۸۸ | 0:19 | نویسنده : علیرضا حسینی |

سیلیس-شیشه فلوت

آشنایی

بزرگترین بخش بیشتر شیشه‌ها را سیلیس تشکیل می‌دهد. مواد جانبی را نیز به شیشه می‌افزایند. اکسید سدیم (Na₂O) موجب کاهش دمای ذوب می‌گردد، ولی افزایش بیش از حد آن از مقاومت شیمیایی شیشه می‌کاهد. اکسید کلسیم (CaO) مقاومت شیمیایی و سایشی را در شیشه پایین می‌آورد. افزودن CaO به شیشه موجب تبلور آن می‌گردد و در نتیجه حالت اوپالین (کدر(به خود می‌گیرد.

سیلیس یا اکسید سیلیسیم با فرمول شیمیایی SiO₂ فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی موجود در پ است. سیلیس در طبیعت به‌صورت آزاد و یا به‌صورت ترکیب با سایر اکسیدها وجود دارد.

نام‌های دیگر	اکسید سیلیسیم، کوارتز، ماسه
شناسه‌ها
شماره CAS	[7631-86-9]
خواص
فرمول شیمیایی	SiO₂
جرم مولی	‎ 60.1
شکل ظاهری	ماده جامد پودری سفید (در حالت خالص(
چگالی	2.2 g/cm³
دمای ذوب	‎1650 (±75) °C
دمای جوش	‎2230 °C
محلول در آب	0.012 g in 100mL
ساختار مولکولی
شکل مولکولی	تتراهدرال
خطرات
شماره ایمنی	R42 R43 R49
شماره نگهداری	S22 S36 S37 S45 S53
دمای اشتعال	non-flammable
ترکیبات مرتبط
آنیون‌های دیگر	سولفید سیلسیم
کاتیون‌های دیگر	دی‌اکسید کربن دی‌اکسید ژرمانیم اکسید قلع (IV) اکسید سرب (IV)
ترکیبات مرتبط	اسید سیلیسیک

   اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته حدوداً 60 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهد. كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند.
   سيليس خالص ، بي رنگ تا سفيدرنگ است و با ترکيب SiO2 فراوان ترين ماده موجود در پوسته زمين است .
   نام سيليس براي کليه کاني هايي به کار برده مي شود که داراي SiO2 مي باشند حتي اگر از نقطه نظر بلوري ، شرايط فيزيکي و شرايط زمين شناسي با هم متفاوت باشند.
   ماسه سنگ و ماسه سيليسي، كوارتز و كوارتزيت، بلور كريستال، تريپلي و نواكوليت، سيليس مصنوعي و سيليكون شيميايي، سنگ چماق و دياتوميت از منابع اصلي سيليس هستند.

  ژئوشيمي:
   اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص ( كاني هاي كوارتز، اپال و ... ) و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته حدوداً 60 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهد. كاني هاي سيليكاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند.
   برخي از شيميدانان، رابطه بين اتم هاي سيليس و اكسيژن در سيليكات هاي مختلف را مشابه رابطه اتم هاي كربن و اكسيژن در تركيبات آلي دانسته اند. همانطور كه كربن به دو صورت منواكسيد كربن (CO) و دي اكسيد كربن (CO2) با اكسيژن تركيب مي شود، سيلسيم نيز به طور مشابه با اكسيژن تركيب شده و توليد تركيبات SiO و SiO2 را مي نمايد. تركيب اول نظير منواكسيد كربن به صورت گاز بوده و ناپايدار است ولي تركيب جامد و پايدار مي باشد.
   در طبيعت هرگاه در درجه حرارت 25 درجه سانتي گراد، ميزان سيليس محلول در آب از حدود 120 تا 140 ppm بالاتر برود، از نظر شيميايي كمپلكس Si(OH)4 بوجود خواهد آمد. در چنين حالتي محلول به صورت اشباع در آمده و سبب رسوب سيليس به صورت ژل و تشكيل بلورهاي اوليه كوارتز كه فراوان ترين كاني سيليس است مي گردد. بلورهاي مصنوعي كوارتز كه در صنعت مورد مصرف قرار مي گيرد، نيز طي چنين فرآيندي توليد مي شوند. بنابراين مي توان گفت كه اگر در طبيعت مقدار سيليس محلول در آب كمتر از ppm 210 باشد، سيليس موجود در آب به صورت محلول باقي مانده و هيچگونه كريستالي تشكيل نمي شود. فقط در زماني كه ميزان سيليس محلول در آب از حد ppm 410 بگذرد، زايش بلورهاي كوارتز شروع مي شود.
   كوارتز، تريديميت و كريستوباليت سه پلي مورف اصلي سيليس هستند كه در طبيعت به خوبي شناخته شده اند، هركدام از اين كاني ها در شرايط خاصب بوجود آمده و داراي مشخصات فيزيكي و كاني شناسي معيني مي باشند. اين پلي مورف ها در شرايط حرارتي ذيل به يكديگر تبديل مي شوند:

    فرآيندهاي تبديل سه پلي مورف فوق كه هركدام در شرايط خاص ترموديناميكي و شيميايي انجام مي شوند، همگي دو طرفه و برگشت پذير مي باشند. نحوه و شرايط تبديل پلي مورف هاي سيليس به يكديگر، در تمام صنايعي كه اين ماده معدني به نحوي در آنها كاربرد دارد، از اهميت زيادي برخوردار است. در اثر تبديل اين پلي مورف ها به يكديگر، خواص كاني شناسي و فيزيكي آنها نظير ضريب شكست، سيستم تبلور، چگالي و سختي نيز متغير مي نمايد.
   دانه هاي بلوري سيليس از لحاظ مولکولي متبلور بوده با شبکه هاي بدون اتصال الکتروني است . انواع مختلف سيليس – کوارتز، تريديميت و کريستوباليت – سيليس گداخته و در کوهي( به فرمول شيميايي Si2O7 ) در ساختمان شبکه هاي سه بعدي يا تکتوسيليکاته متبلور شده اند. در اين ساختمان هر چهار وجهي SiO4، تمام گوشه هاي خود را با ساير چهاروجهي ها به اشتراک گذاشته است و نسبت Si:O ، 1:2 است. در اين ساختمان، اتم سيليسيوم چهار ظرفيتي توسط 2 اتم اکسيژن دو ظرفيتي متعادل شده است. در اين نوع سيليکاتها بخشي از اتم هاي سيليسيوم توسط آلومينيوم جايگزين شده است و به صورت (Si, Al)O2 در مي آيد.
   اگر چه پيوندهاي Si-O در ساختار اکتاهدرال کورديناسيون 6 بلندتر از طول اين پيوندها در ساختار تتراهدرال کورديناسيون 4 هستند، اما بسته بندي فشرده تر اکسيژن ها باعث افزايش زياد چگالي اين پلي مورف نسبت به ساير پلي مورف هاي سيليس مي شود.
   سيليس رامي توان در ابتدا به صورت محلول در آب در نظر گرفت . پس از اشباع شدن محلول ها از سيليس و رسوب آن در محيط ، تبلور سيليس آغاز مي شود که باعث تشکيل اشکال نهان بلور و ريزبلور مي شود .

كاني هاي مهم سيليس :
   انواع سيليس در طبيعت به صورت کاني هاي مشخص ذيل يافت مي شود که عبارتند از:
   سيليس متبلور (کوارتز با چگالي 65/2 ، تريديميت با چگالي 26/2، کريستوباليت با چگالي 32/2، اوپال، لوشاته ليريت با چگالي 20/2، کوئيزيت و استيشوويت)، سيليس نهان بلور (سنگ آتش زنه ، سنگ آتش زنه سياه ، کلسدوني و عقيق ) و سيليس بي شکل ( اپال ، سيليس بي آب ) مي باشد.
  از ميان اين کاني ها، کوارتز بسيار رايج است.
  تريديميت و کريستوباليت در سنگ هاي آتشفشاني توزيع گسترده اي داشته و به سختي مي توان گفت که کاني هاي کمياب هستند.
  لوشاته ليريت (شيشه سيليس) بسيار کمياب است.
  کوئيزيت و استيشوويت اشکال فشار بالاي سيليس مي باشند که ابتدا در آزمايشگاه ساخته شده و سپس در ماسه سنگ هاي کراتر متئور در آريزونا يافت شدند، جايي که اين دو کاني ظاهراً بر اثر فشار آني و بالا ناشي از برخورد شخانه تشکيل گرديده اند. چگالي بالاي( 29/4 ) براي استيشوويت ناشي از تغيير کورديناسيون 4 به 6 است.
  سنگ شيشه ، سيليس گداخته شفافي با چگالي 21/2 مي باشد . زماني که ناخالصي ها کمتراز ppm 1 باشد ، از بهترين نوع شيشه هاي شفاف است و داراي قدرت انتقال زياد اشعه ماوراءبنفش است .
  سيليس گرد از خردايش سيليس به دست مي آيد و درصنعت در لاستيک سازي ، غليظ کننده گريس و به عنوان مات ساز رنگ ها کاربرد دارد .
   چرت و فلينيت معمول ترين انواع سنگ هاي رسوبي شيميايي هستند.
  چرت يك واژه خيلي كلي براي رسوبات سيليسي دانه ريز، با منشأ شيميايي، بيوشيميايي يا بيوژنيكي است.
  فلينيت بعنوان معادل چرت و خصوصاً براي نودل هاي چرتي موجود در گل هاي سفيدهاي (chalk) كرتاسه بكار مي رود.
  ژاسب نوعي چرت قرمز است كه رنگ قرمز آن ناشي از هماتيت ريز پراكنده است.

سيليكسيت (Silexite) واژه فرانسوي معادل چرت، خاصه نوع سياه و كربن دار آن است.
  نواكوليت، نوع ديگري از سنگ هاي سيليسي است كه افزون بر سختي زياد ، بافت يكنواخت و ميكروكريستالين و رنگ روشن نيز، برخوردار است. نواكوليت در اصل يك چرت لايه- لايه متشكل از كوارتز ميكروکريستالين است.
  پورسلانيت به سنگ هاي سيليسي دانه ريز با بافت و شكستگي مشابه با پورسلان بدون لعاب اطلاق مي شود.
  تريپولي از انواع ديگر سنگ هاي سيليسي بسيار متخلخل و سبك وزن است كه كاني عمده تشكيل دهنده آن كلسدوني بوده و به رنگ هاي سفيد، صورتي و خاكستري روشن و با لمس زبر و خشن، مشخص مي شود. تريپولي فقط در سطح زمين گسترش داشته و آن را نتيجه فرآيندهاي هوازدگي از قبيل آب گرفتن و يا شكستگي سنگهاي ديگر از قبيل چرت و آهك هاي سيليسي معرفي كرده اند، كه بخش هاي كربناته آنها شسته و خارج شده است.
   چرت ها معمولاً به انواع لايه لايه و نودولي تقسيم مي شوند:
چرت هاي لايه لايه اغلب با سنگ هاي ولكانيكي همراه هستند و در آن چرت را با منشأ ولكانيكي يا منشأ بيوژنيكي سيليس مي دانند .
  چرت هاي نودولي عمدتاً در سنگ هاي آهكي و تا حدودي در گل سنگ ها و تبخيري ها گسترش دارند. بيشتر چرت هاي نودولي دياژنتيكي هستند و از طريق جانشيني تشكيل شده اند. منشأ سيليس را عمدتاً به منشأ آتشفشاني نسبت مي دهند.
   مطالعات جديدتر (Cruzzi 1996) نشان مي دهد كه فقط از منشأ آتشفشاني نيست بلكه قسمت عمده اي از خشكي ها نشأت مي گيرند و يا از انحلال سنگ هاي پوسته جامد زمين شكل مي گيرند.
   سنگ هاي سيليس به دو گروه اوليه و ثانويه تقسيم مي شوند :
  اوليه ها شامل:
   الف- چرت هايي كه راديولارها سازنده آنها هستند و بنام راديولاريت خوانده مي شوند
   ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
   ج- Opaline rocks
   د- اسپيكوليت
   هـ- نواكوليت

) · ثانويه ها (بعد از رسوبگذاري شكل مي گيرند:
   الف- نودول هاي چرت شامل Syngenetic chart
   ب- Early chart
   ج- late chart
   د- Diagenes chart

سنگ هاي سيليسي با منشأ اوليه :
   الف- چرت هاي راديولاريتي:
   اين چرت ها دو دسته اند:
   1)چرت با نوارهاي اكسيد آهن
   از مشخصات انواع چرت با نوارهاي اكسيدآهن مي توان به مشخصه هاي زير اشاره كرد:
   الف- همراه با توالي هاي افيوليت هستند.
   ب- همراه با گل هاي پلاژيك هستند.
   ج- داراي نوارهاي قرمز تا سبز تيره داراي اكسيدهاي Fe 3+
   د- از پوسته راديولر تشكيل شده اند.

   دو فاكتور اول نشان دهنده اين است كه اينها در يك محيط عميق شكل گرفته اند. وجود Fe 3+ نشان دهنده محيط اكسيدان است كه علت وجود محيط اكسيدان در عمق به علت گردش شديد آب در طبقات است كه باعث شده اكسيژن از طبقات سطحي به اعماق برود. پس اين سنگ ها مربوط به محيط هاي عميق دريا كه Cirulation آب شديد بوده و اجازه داده تا اكسيژن به محيط عميق برود و محيط اكسيدان گردد، مي باشند.
2) با نوارهاي مواد آلي :
   انواع داراي نوارهاي مواد آلي در همان محيط قبل ولي غير اكسيدان تشكيل مي گردند. ناخالص هايي كه همراه اين 2 گروه ديده مي شود عمدتاً كاني رسي گروه ايليت، كوارتز ميكروكريستالين و فسفات مي باشد.

   ب- دياتوميت هاي پورسلانيت
   عمدتاً در محيط هاي درياچه اي بخصوص فلات قاره (Shelf) شكل مي گيرند كه محيط غير اكسيدان است. در محيط شيب قاره Slope اگر اكسيدان نباشد نيز شكل مي گيرند.
   اين سنگها داراي تخلخل بالايي هستند و كاني هاي رسي گروه كائولن يا كائولن + ايليت همراه آنها ديده مي شود. اگر مقدار كاني رسي به 25 درصد برسد به سنگ، پورسلانيت مي گويند. اين سنگ ها در يك منطقه بسيار كم شيب و گسترده كه چون بصورت خليج است، گردش (Circulation) شديد آب وجود ندارد و به علت جريانهاي Upwelling سيليس به محدوده شلف كشيده مي شود وبه طريقه شيميايي و بعضاً با علت دخالت موجودات پلانكتون ، اين سنگ به صورت ژل سيليسي كه عمدتاً اپال A و C است ، نهشته مي شود.

   د- اسپيكوليت :
   عمده سازنده اين ها، سوزن هاي اسفنجي هستند. تفاوت اين سنگ ها با بقيه سيليس ها اين است كه اين سنگ ها در درياچه هاي آب شيرين گسترش مي يابند و همراه با رسوبات جريانهاي آشفته هستند.

   هـ- نواكوليت :
   رسوبات سيليسي كه در تشكيل آنها موجودات مختلف دخالت دارند و موجود غالبي شناخته نشده است و در محيط هاي دريايي كم عمق گسترش مي يابند.

  سنگ هاي سيليسي از منشأ ثانويه:
   اينها غالباً به صورت نودولي هستند. براي تشكيل اين سنگ ها در محيط دياژنز دو شرط لازم است :
1) وجود Si، كه مي تواند حاصل انحلال ذرات اصلي سازنده سنگ باشد و توسط آب هاي درون منفذي وارد سنگ مي شود.
2)وجود PH و Eh مناسب در محيط دياژنز
   سيلكريت كه سنگي غني از سيليس است ، اوليه بوده و در PH قليايي تشكيل مي شود و لذا در فصول خشك كه تبخير و PH بالاست ، ايجاد مي شود. كالكريت در محيط دياژنز شكل مي گيرد.

  ژنز سيليس :
   در صورتي که سيليس درصد بالايي از سنگ ها را تشکيل دهد ، کانسارهاي سيليس تشکيل مي شوند . کانسارهاي سيليس تشکيل شده از تجمع ثانويه سيليس و در اثر فرآيند دگرگوني ( تزريق ثانويه رگه ها و رگچه هاي سيليسي در سازندهاي دگرگون شده ) ، هوازدگي ، جابجايي و تجمع به وسيله باد و يا آب رودخانه ها داراي حجم قابل توجهي بوده و از اهميت بالايي برخوردارند .گاهي در طبيعت لايه هايي از سيليس آلي به صورت راديولاريت ، فتانيت ، اسپونگوليت و دياتوميت به وجود مي آيند . اين لايه ها از انباشته شدن قطعات اسکلت سيليسي جانوران ريز دريايي ايجاد مي شوند . از نظر کاني شناسي جنس اين مواد اکثراً کريستوباليت و اپال است .
   در مورد منشأ چرت ها، اتفاق نظر وجود ندارد، با اين وجود اكثر محققين، چرت هاي نودولي را از منشأ ثانويه و دياژنتيكي مي دانند. شواهدي كه اين فرضيه را ، تأئيد مي كند عبارتند از:
   1- شكل بسيار نامنظم اكثر نودول هاي چرت
   2- وجود بخشهاي كربناته در داخل نودول هاي چرت
   3- وجود فسيل هاي سيليس شده
   4- حفظ و وجود آثار و بقاياي از ساخت هاي رسوبي به ويژه سطوح لايه بندي در داخل بعضي از نودول هاي چرتي
   5- گسترش و حضور نودول هاي چرت فقط در بعضي از قسمت هاي تشكيلات آهكي و عدم توزيع و پراكندگي منظم آن در تشكيلات ميزبان.
   مطالعات مختلف و بررسي هاي ژئوشيميايي اخير تشكيل مستقيم ژل هاي سيليسي از آب دريا را تأئيد نمي كند.

   روش تجزيه عنصر معدني :
   · Fusion / Instrumental procedures
   · X- Ray Fluorescence Analysis ( XRF)
   · طيف سنجي نشر اتمي پلاسما Plasma Atomic Emission Spectrometry

استخراج و فرآوري :
   روش هاي استخراج:
   كانسارهاي سخت نشده به روش روباز بوسيله ما شين آلاتي مانند لودر و بيل مكانيكي, لايروبي, و يا فشار آب استخراج, بارگيري و يا از طرق ديگر به كارخانه فرآوري منتقل مي شود. كانسارهاي سخت نيز به روش روباز استخراج مي شود منتها ابتدا با حفاري و انفجار و بعد مراحل برداشت و بارگيري صورت ميگيرند. برخي معادن زير زميني با روش انفجار و حفاري مرسوم استخراج و بار گيري ميشوند.
   تريپلي به روش زير زميني و اتاق وپايه با يك تونل دسترسي در جهت شيب استخراج مي شود.
   بلورهاي كوارتز به صورت دستي بعد از برداشت روباره ها بوسيله بلدوزر استخراج مي شوند.

   روشهاي فرآوري:
   ماسه وشن ها ميبايست دامنه مختلف از اندازه ذرات را دارا باشند و از موادي مانند ميكا, رس, لاي, مواد آلي و... پاك باشند كه اين ناخالصي ها با شستشو و غربال كردن وگاهي جدايش در ملا سنگين برطرف ميگردند. در ادامه خرد شدن صورت مي گيرد تا قلوه سنگ ها و تخته سنگ ها نيز به اندازه ذرات ديگر تبديل شود. كوارتز تيله اي و ماسهاي غربال شده, با جدايش مغناطيسي, لرزش, شستشو و شناورسازي و يا اسيد شويي بر روي آن صورت مي گيرد.
   نواكوليت با چكش و قلم به اندازه دلخواه درآمده و بر حسب كيفيت دسته بندي در محل كارخانه به اندازه دلخواه برش داده مي شود. بلورهاي كوارتز به صورت محلي توسط مصرف كننده نهايي جدا سازي و درجه بندي مي شود.

مهمترین مواد تشکیل دهنده شیشه شامل SiO₂ ، CaO و Na₂O است.

· SiO₂ : مهمترین منابع SiO₂ ، ماسه‌های سیلیسی ، کوارتزیت و رگه‌های کوارتزی است. اکسیدهای آهن موجب رنگین شدن شیشه و کرومیت غالبا ذوب نمی‌شود و به صورت ناخالصی در شیشه باقی می‌ماند. ناخالصی آلومینیوم در ماسه سیلیسی موجب کاهش دمای ذوب و افزایش کیفیت شیشه می‌شود.

· CaO : مهمترین منابع اولیه CaO ، سنگ آهک است. هر تن CaCO₃ حاوی 560 کیلوگرم CaO و 440 کیلوگرم CO₂ است. ناخالصیهای سنگ آهک شامل MgO ، FeO ، MnO ، کانیهای رسی و نودولهای چرت هستند. MgO با SiO₂ برای ترکیبات خاص تشکیل دو مایع با حالت امولسیون را می‌دهد. محدوده این دو مایع با حالت امولسیون وسیعتر از محدوده دو مایع SiO₂ - Na₂O است. میزان MgO برای شیشه‌های مختلف متفاوت است و چنانچه سنگ آهک خالص باشد جهت تامین MgO مورد نیاز می‌توان از دولومیت استفاده نمود.

· Na₂O : مهمترین منابع تامین Na₂O مورد نیاز شیشه عبارتند از کربنات سدیم Na₂CO₂ ، آبسیت و آلکالی فلدسپات ، نفلین سیانیت ، هر تن کربنات سدیم حاوی 580 کیلوگرم Na₂O و 420 کیلوگرم CO₂ است.

· بوراکس : برای افزودن مقاومت شیمیایی و ضریب شکست در شیشه‌های مخصوص از بوراکس استفاده می‌کنند. باید دانست که بوراکس ، نقطه ذوب سیلیس را کاهش می‌دهد. در شیشه‌های نسوز مواد نسوز را بکار می‌گیرند.

· مواد رنگی شیشه‌ها : هر یک از رنگهای ویژه توسط مواد شیمیایی آنها ، در شیشه ایجاد می‌شوند، رنگ سبز (Cr₂O₃) ، رنگ سبز تا زرد (CrO₃)، رنگ آبی (CaO)، رنگ قرمز (CuO) و رنگ قهوه‌ای (Fe₂O₃). مواد بی رنگ کننده شیشه عبارت است از اکسید سلنیوم ، اکسید سدیم و اکسید نئومیوم

نگاه کلی

این شیشه‌ها از ذوب شن‌های کوارتزی بدست می‌آید و معمولا برای ساختن ظروف آزمایشگاهی که نیاز به تحمل دماهای بالا دارند (بیش از دمایی که شیشه‌های پیرکس تحمل می‌کنند) بکار می‌رود. ساخت سیلیس 100% و کار با آن مشکل است، زیرا سیلیس در دماهای بالا تمایل به تبخیر شدن دارد.

مشخصات شیشه‌های سیلیسی

شیشه‌های سیلیسی دارای 99.8 % سیلیس بوده ، دمای کار با آن ، حدود است. ضریب انبساطی شیشه کوارتزی در هر درجه سانتی‌گراد است و دمای تاباندن آن است. برای تاباندن ظروف شیشه‌ای سیلیسی که ضخامت جداره آن تا 2mm باشد، می‌توان از شعله استفاده کرد. طیف دمایی که در آن سیلیس نرم شکل‌پذیر است، بطور محسوس کوتاه بوده ، برای عملیات شکل دادن به آن ، بجای دمیدن از ابزارهای زغالی استفاده می‌شود.

انواع شیشه‌های سیلیسی

نوع اول

نوع اول به شیشه جلا داده شده معروف است. شفاف بوده ، دارای سطوح داخلی و خارجی صاف است. از آن ، به عنوان روکش ترموکوپلها در کوره‌های گازی و اجاق گازها استفاده می‌شود.

نوع دوم

نوع دوم دارای سطوح خارجی زبر و ناهموار است. در ساختمان کوره‌های الکتریکی بکار می‌رود و به شیشه‌های شنی معروف است.

نوع سوم

نوع سوم از گداختن شیشه‌های شنی بدست می‌آید. دارای سطوح خارجی و داخلی نسبتا صاف بوده ، برای انجام واکنش‌های شیمیایی و یا احتراقی در فشار جو یا تحت خلاء بکار می‌رود و به شیشه لعابدار معروف است.

نوع چهارم

شیشه‌های سیلیسی نوع چهارم دارای شفافیت زیاد در برابر نور مرئی و اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز است. دارای قدرت مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالاتری از شیشه‌های نیم شفاف است و برای کارهای تحت خلاء مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه به شیشه استاندارد و شفاف معروف است و بسیار گرانتر از سایر شیشه‌های سیلیسی است. شیشه سیلیسی نوع چهارم ، ترکیبی از سیلیس 5.96 % ، اکسید بور 3 % و اکسید آلومینیوم 0.5 % می‌باشد.

خواص شیشه‌های سیلیسی نوع چهارم

این شیشه در دمای 1520 شکل‌پذیر می‌شود و آنرا با چراغهایی که سوخت آنها هیدروژن همراه با گاز مایع است که بطور محسوس از ضریب انبساط شیشه‌های پیرکس کمتر و اندکی از ضریب انبساط سیلیس خالص بیشتر است. این شیشه ، استعداد تاباندن خوبی دارد و تا دمای را بدون تغییر شکل تحمل می‌کند و برای مواردی که نیاز به تحمل حرارت‌های بسیار بالا ضروری است، از این شیشه‌ها استفاده می‌شود.

کاربرد شیشه‌های سیلیس نوع چهارم

به‌دلیل شفافیت فوق‌العاده از این شیشه‌ها برای ساخت سلهای اندازه گیری طول موج ، دماغه موشک‌ها و شیشه‌های سفینه‌های فضایی استفاده می‌شود. این شیشه‌ها از لحاظ شیمیایی و فیزیکی بسیار مقاوم بوده ، استفاده از آن در کارهای معمول و متداول شیشه‌گری به‌دلیل گرانی مقرون به صرفه نیست.

نقش کانیها در انواع دیرگدازها

دیرگدازها (Refractories) به موادی اطلاق می‌گردد که در دماهای بیش از 1000 درجه سانتیگراد و دارای مقاومتهای حرارتی ، مکانیکی ، شیمیایی و سایشی باشند. عناصر دارای خاصیت دیرگدازی عبارتند از آلومینیوم (Al) ، سیلیسیم (Si) ، منیزیم (Mg) ، کلسیم (Ca) ، کروم (Cr) ، زیرکونیوم (Zr) ، بریلیوم (Br) ، سزیم (Ce) ، تانتانیوم (Ta) ، لانتانیوم (La) و توریم (Th).

عناصر فوق به صورت ترکیب در ساختمان کانیها یافت می‌شوند. مهمترین دیرگدازها در صنایع فولاد است. تمامی صنایعی که با حرارت بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد سر و کار دارند، مانند صنایع ذوب آهن ، فولاد ، ذوب کانسنگهای فلزی ، سیمان ، آهک پزی ، صنایع پتروشیمی ، صنایع سرامیک و شیشه سازی ، ذوب و ریخته گریها به مواد دیرگداز احتیاج دارند. از اینرو می‌توان گفت که دیرگدازها ، از جمله مواد راهبری هستند که استفاده صحیح از آنها امری گریز ناپذیر است.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی دیرگدازها

مواد دیرگداز در کوره‌های ذوب فلزات ، سیمان ، آهک ، مخازن شیشه‌ای ، دیگهای بخار ، مجاری تصفیه‌ای ، پاتیلها ، کوره‌های الکتریکی و ... استفاده می‌شوند. نقش مواد دیرگداز عبارتند از:

ü صیانت از بدنه کوره‌ها ، مجاری تصفیه‌ای و مخازن شیشه‌ای از تاثیر شعله یا مواد مذاب و گداخته.

ü کاهش میزان و مقدار انتقال حرارت به خارج.

ü جذب حرارت و انتقال آن به مواد گداخته.

ویژگیهای مهم دیرگدازها

ü دیرگدازی : مقاومت حرارتی مواد دیرگداز ، تابع ترکیب شیمیایی و ساختمان بلورین است. پایداری حرارتی دیرگدازهای آلومینیوم‌دار با درصد آلومین آن رابطه مستقیم دارد. به عنوان مثال ، خاک رس آتشخوار حاوی 18 تا 45 درصد Al₂O₃ است و پایداری حرارتی آن 1600 تا 1750 درجه سانتیگراد می‌باشد. در صورتی که پایداری حرارتی Al₂O₃ تا 2050 درجه سانتیگراد می‌رسد.

ü مقاومت شیمیایی : این ویژگی مواد دیرگداز تابع ترکیب شیمیایی مواد اولیه ، تخلخل و ساختمان بلوری آنهاست. شرایط محیطی دیرگدازها که شامل تماس با مواد مذاب ، گازها و بخار آب می‌گردد، موجب تسریع در واکنشهای شیمیایی می‌شود. استفاده از مواد دیرگداز ، به شرایط فیزیکوشیمیایی کوره بستگی دارد. در کوره‌های سیمان ، در منطقه پخت به دلیل شرایط قلیایی از آجرهای منیزیتی استفاده می‌شود.

ü مقاومت در برابر شوکهای حرارتی : تغییرات سریع در دمای داخل کوره به شوک حرارتی معروف است. در مورد کوره‌های سیمان ، شوک پذیری آجر بدین صورت اندازه گیری می‌شود که آجر را در مدت 43 دقیقه به دمای 950 درجه سانتیگراد می‌رسانند، سپس آن را بطور ناگهانی در آب سرد یا در جریان هوای سرد قرار می‌دهند. این کار تا آن جا ادامه می‌یابد که وزن آجر به نصف آن کاهش یابد. تعداد دفعات تکرار شده ، نشانگر ضربه پذیری آجر است.

ü مقاومت سایشی : در کوره‌های دوار ، مواد داخل کوره موجب ساییدگی مواد دیرگداز می‌گردد. در این حالت باید از موادی که مقاومت سایشی بالا دارند، استفاده نمود.

مواد اولیه دیرگدازها

دیرگدازها را بطور کلی با نام مواد اولیه همراه آنها می‌شناسند. بر این اساس دیرگدازها را به انواع زیر تقسیم می‌کنند:
دیرگدازهای سیلیسی ، دیرگدازهای منیزیتی ، دیرگدازهای دولومیتی ، دیرگدازهای گرافیتی ، دیرگدازهای کرومیتی ، دیرگدازهای بوکسیتی ، دیرگدازهای سیلیمانیتی ، دیرگدازهای فورستریتی ، خاک نسوز آتشخوار ، دیرگدازهای کاربید سیلیس ، دیرگدازهای آلومین.

دمای پایداری دیرگدازها

دیرگدازها را بر اساس دمای دیرگدازی آنها به سه گروه مهم تقسیم می‌نمایند:

ü دیرگدازهای حرارت پایین (1580 تا 1780 درجه سانتیگراد) مانند آجر رسی آتشخوار ، دیرگدازهای سیلیسی.

ü دیرگدازهای حرارت متوسط (1780 تا 2000) مانند دیرگدازهای سیلیمانیتی ، بوکسیتی ، کائولینیتی ، فورستریتی.

ü دیرگدازهای حرارت بالا (بیش از 2000 درجه) همچون دیرگدازهای گرافیتی ، کاربیدی ، سیلیسی ، آلومینی و منیزیتی.

دیرگدازهای آلومینیوم سیلیکاته

دیرگدازهای آلومینیوم سیلیکاتی عمدتا از Al₂O₃ و SiO₂ تشکیل شده اند. میزان Al₂O₃ از حداقل 25 درصد (شاموت ضعیف) تا 100 درصد (نسوزهای کرنرومی) تغییر می‌کند. مواد اولیه دیرگدازهای آلومینیوم سیلیکاته عبارتند از خاکهای رس آتشخوار ، بوکسیت ، کانیهای سیلیمانیت ، آندالوزیت و کیانیت و کرندوم. پایداری حرارتی این دیرگدازها به درصد Al₂O₃ مواد اولیه بستگی دارد. با افزایش Al₂O₃ و کاهش SiO₂ پایداری حرارتی افزایش می‌یابد.

دیرگدازهای سیلیسی

مواد اولیه

دیرگدازهای سیلیسی حاوی بیش از 90 درصد سیلیس هستند. بر اساس طیقه بندی استاندارد ، دیرگدازهای سیلیسی حاوی آلومین (Al₂O₃) به میزان کمتر از 1.5 درصد ، اکسید تیتانیم (TiO₂) به مقدار کمتر از 0.2 درصد ، اکسید آهن (FeO₃) تا کمتر از 2.5 درصد و اکسید کلسیم (CaO) به مقدار کمتر از 0.4 درصد هستند. مواد اولیه این دیرگدازها شامل رگه‌های کوارتز ، کوارتزیت و ماسه سنگ سیلیسی می‌شود.

کاربرد

دیرگدازهای سیلیسی به دلیل تغییرات پلی مورفی که موجب ایجاد تغییراتی در حجم می‌گردد، مصارف محدود دارد. مقاومت سایشی دیرگدازهای سیلیسی در سطح بالاست و به همین علت است که در محیطهای اسیدی بکار می‌روند. پیش از این از آجرهای سیلیسی در بخش سقفی کوره‌های روباز و الکتریکی استفاده شده است.

تاريخ : سه شنبه بیستم بهمن ۱۳۸۸ | 21:7 | نویسنده : علیرضا حسینی |

سیلیس-شیشه فلوت

بررسی خواص فیزیکی سنگ های سیلیسی کوارتز و کوارتزیت و کاربرد ان در ذوب شیشه

سیلیس

تاريخ : سه شنبه بیستم بهمن ۱۳۸۸ | 21:3 | نویسنده : علیرضا حسینی |

واحد کربنات سدیم-روش سلوی

designed adopting the Solvoy Process. It is composed of seven main sections and threeauxiliary units. Main process sections such as brine section, lime section, distillation & absorption section, carbonation section, calcination section, dense ash section and compression section.

Main duty of brine section is supply with purified brine for next process section. That is Raw salt is dissolved into saturated crude brine and then through lime & soda ash method get purified brine.

Main duty of lime section is supply with kiln gas for carbonation section and lime milk for distillation section and brine section. In this section, limestone is decomposed by heating into kiln gas and lime, and the lime is slaked into lime milk.

Distillation & absorption includes two systems: ammonia distillation and ammonia absorption. Main duty of Distillation is distilling off Ammonia of mother liquor from carbonation section for recycling utilization in the Ammonia absorption. Main duty of absorption is absorbing distilled ammonia from Distillation to prepare qualified ammoniated brine for carbonation section.

For carbonation system, its main duty is that ammoniated brine from absorption is carbonated by CO₂from calciner gas of calcination section and kiln gas of lime section into magma with sodium bicarbonate crystal. Magma is filtrated off the sodium bicarbonate cake and cold mother liquid by vacuum drum filter. The sodium bicarbonate cake is sent to calcination section for obtaining soda and cold mother liquid is sent to distillation section for ammonia recovery.

Duty of calcination section is that bicarbonate is decomposed by heating into light soda ash; then light soda ash is sent to dense soda ash section.

In dense ash section, the light soda ash is hydrated by water into monohydrate sodium carbonate. The dense soda ash production is produced after passing through fluidized-bed dryer/cooler/classifier and screen, and then conveyed to product package section.

In compression section, calciner gas coming from calcination section and kiln gas coming from lime section, are compressed to proper pressure, cooled by calciner gas cooler and kiln gas cooler, and delivered to carbonation section respectively.

2 Feed characteristics

2.1 Raw Salt.

Composition Content (wt.%)

NaCl ³95

Ca²⁺ £0.8

Mg²⁺ £0.5

SO₄^2- £1.7

Insoluble £1

Water £5.0

Grain size £5mm

2.2 Lime Stone.

Composition Content (wt.%)

CaCO₃ ³93

MgCO₃ £3.5

SiO₂ £3

Al₂O₃+Fe₂O₃ £1.5

Grain size 50~120mm

2.3 Liquid Ammonia.

Composition Content (wt.%)

NH₃ >99.0

Oil <5ppm

Color Colorless liquid

2.4 Na₂S

Composition Content (wt.%)

Na₂S ³60.0

Nature Solid

2.5 Coke

Composition Content (wt.%)

Fixed Carbon > 80

Volatile <8

Granularity 30~50 mm

2.6 BaCl₂

Composition Content (wt.%)

BaCl₂ ³98.5

Nature Solid

2.7 Fresh water

Items	Specification
Water temperature at the time of testing	15 ~ 25ºC
Color	----
Taste and odor	----
Electrical conductivity	4697.5 umhos/cm
PH	7.01
Turbidity	0.5 NTU
Suspended solid	----
Total dissolved solid at 180 ºC	3917 mg/L
Alkalinity to phenolphthalein	0.0 mg/L CaCO₃
Total Alkalinity	114 mg/L CaCO₃
Total hardness	2125 mg/L CaCO₃
Calcium	635.5 mg/L Ca
Magnesium	133.15 mg/L Mg
Sodium	499 mg/L Na
Potassium	10.5 mg/L K
Chloride	705.5 mg/L Cl
Sulphate	1857.75 mg/L SO4
Silica	16.5 mg/L SiO2
Ammonia	0.29 mg/L NH3
Nitrate	9.2 mg/L NO3
Nitrite	0.068 mg/L NO2

3 Products Specification

Composition Content (wt.%)

Total alkali (as Na₂CO₃) ³99.2

Chloride (as NaCl) £0.6~0.7

Iron (as Fe) £0.004

Water insoluble £0.04

Loss on ignition £0.8

Sulfate (SO₄^2-) £0.03

Density of Light Ash ~0.5 kg/dm³

Density of Dense Ash ~1.0 kg/dm³

Grain Size Max. 2 % larger than 1180 µm

Max. 8 % smaller than 180 µm

4 Material balance

Refers to process flow diagram.

5 Battery limits condition

5.1 Fresh water

Pressure 0.55MPa (G)

Temperature 15～25°C

Flow rate (Nor.～Max.) 289.7 ~334.5 m³/h

5.2 De-mineralized water

Electrical Conductivity	<= 20µs/cm
SiO₂	<= 100 µg/l
Na⁺	<= 5ppm
CL^-	<= 8ppm
Pressure	≥0.5MPa (G)
Temperature	Up to 25°C
Flow rate (Nor.～Max.)	40.3 ~44.3m³/h

5.3 Cooling water supply

Pressure	0.45 0.45MPa (G)
Temperature	27 27 °C
Flow rate (Nor.～Max.)	5178 4671~4990 m³/h

5.4 Cooling water return

Pressure	0.15 MPa (G)
Temperature	~37°C
Flow rate (Nor.～Max.)	4671~4990 m³/h

5.5 Steam

a) Medium pressure steam

Pressure 2.8MPa (A)

Temperature 270~285 °C

Flow rate (Nor.~Max.) 55.45 ~59.73t/h

b) Low pressure steam

Pressure 0.4MPa (A)

Temperature 143±5°C

Flow rate (Nor.～Max.) 　 52.52 ~59.19t/h

5.6 Instrument Air

Pressure 0.7 ～0.8MPa (G)

Temperature Ambient

Dew Point (at 0.6 MPa) -20°C

Flow rate (Nor.～Max.) 700~770Nm³/h

5.7 Condensate

Pressure 0.4MPa (A)

Temperature Saturated

Flow rate (Nor.～Max.) 　 44.01 ~47.4t/h

5.8 Electricity (estimated)

6.0kVInstallation Power 6800 kW

0.38/0.22 kV Installation Power 4944 kW

5.9 Emergency power

The buyer shall design emergency power supply, and connect the incoming line to the emergency incoming switchboard in 0.4kV L.V. distribution switchboard.

The emergency power shall be considered in following fields:

Process equipment such as: Brine clarifier, Steam calciner, and Lime milk tank, Prelimer.

The total emergency power of above equipment is about 265kw, the voltage is 380v.

6 Design features

Brine section used lime & soda ash method for purification of crude brine. This method simplifies the process, lessens the equipment, makes Ca²⁺ and Mg²⁺ precipitated simultaneously and clarified in one time, hence it realizes simple operation, less investment and high efficiencies of removal of Ca²⁺ and Mg²⁺ 98% to 99 % and 99% to 99.6 % respectively. Lime & soda ash method is applied to purify brine at the Contract Plant.

In the lime section, lime is slaked with returning fresh water coming from distillation section into lime milk in lime slaker, which can make use of the heat of returning fresh water.

For the distillation & absorption, according to design condition of this project, we selected corrugated pipe heat exchanger as Ammonia Condensate Cooler. Corrugated pipe heat exchanger has furring-resistant automatically and capacity of cleaning. It has smaller pressure drop than plate heat exchanger. It is easy to adjust, easy to operation and easy to maintain it has longer operation period than plate heat exchanger. So we select three sets of horizontal corrugated pipe heat exchanger and three sets of vertical corrugated pipe heat exchanger Pipe material: Titanium.

In the carbonation section, based on operation experience, carbonating tower adopted bubble tower, it has advantage of high percent conversion, each carbonating tower requires cleaning after 60~80 hours making. Thus, a group of 4 carbonators is the optimum choice. Each carbonating tower is cleaned once per 24 hours. For the filtration of bicarbonate, Vacuum drum filter contains stainless steel is used, which is advantage to guarantee the product quality.

In calcination section, Crude bicarbonate enters into calciner equipped with finned heating tubes inside. Crude bicarbonate is decomposed into light soda ash by means of indirect heating with superheated steam.

For the compression, it is adopted the screw type compressor, it has the advantages of centrifugal type compressor. Additionally, it also has the following advantages:

a) Lower requirements to the quality of kiln gas

b) Less maintenance

c) One-stage compressing, simplified process, lessen auxiliary facilities

d) Stable running, less failure, long period of successive operation. Therefore, the screw type compressor is suitable for the production of soda ash plant.

تاريخ : سه شنبه بیستم بهمن ۱۳۸۸ | 20:44 | نویسنده : علیرضا حسینی |

تاریخچه سیمان

در سال 1756 میلادی بنایی به نام جان اسمیتون که کار باز سازی چراغ دریایی ادیستون در ساحل جنوب غربی انگلستان را بر عهده داشت ، به این نتیجه رسید که بهترین ملات زمانی بدست می اید که مواد پوزولانی با سنگ آهک حاوی مقدار زیادی از مواد رسی مخلوط شود. اسمیتون اولین شخصی بود که خواص شیمیایی اهک پی برد.
ترکیبات سیمان

مواد خام اصلی مورد مصرف برای ساخت سیمان عبارتند از: آهک ، سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن ، که بیشترین مواد تشکیل دهنده مواد تشکیل دهنده آن آهک و سیلیس است. این مواد را به نسبت ها و درصدهای معین با هم مخلوط و آسیاب کرده و در کوره می پزند ، در زیر به بررسی خصوصیات و ویژگی های هر یک از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده مواد اولیه در ساخت سیمان می پردازیم.

آهک زنده یا اکسید کلسیم ( CaO ) : آهک از مهمترین و اصلی ترین مواد مورد استفاده در ساخت سیمان است ، اکسید کلسیم از پختن سنگ آهک یا کربنات کلسیم در حرارت حدود هزار درجه سانتی گراد به دست می آید. این عمل به طور جداگانه صورت نمی گیرد ، بلکه در فرآیند تولید سیمان ، و در موقع حرارت دادن پودر مخلوط آهک و خاک رس ابتدا ذرات آهک ( کربنات کلسیم ) در حرارت حدود 1000 درجه سانتیگراد مطابق واکنش زیر پخته شده و تبدیل به اکسید کلسیم و یا آهک زنده می شود. در این گرما آب شیمیایی خاک رس نیز از ان جدا می شود.

در درجه حرارت بیشتر از 1000 درجه سانتیگراد ، اکسید کلسیم ( آهک زنده ) با اکسید های سیلسیم ، آلمینیوم و آهن ترکیب شده و اکسیدهای مرکب تشکیل می شوند.

سیلیس ( SiO2 ) : این ماده که در اغلب سنگ های طبیعی یافت می شود یکی از مواد اصلی در ساخت سیمان پرتلند است. وقتی سیلیس حرارت داده می شود در ساختمان کریستالی آن یک سری تغییرات به وجود می آید. در کوره سیمان پزی بیش از 1200 درجه سانتیگراد سیلیس با آهک ترکیب می شود و دو کلسیم سیلیکات و سه کلسیم سیلیکات تشکیل می شود. خاک رس معمولی دارای مقادیر زیادی سیلیس است. میزان سیلیس مورد نیاز 17 تا 26 درصد وزن سیمان است که چنانچه نتوان این مقادیر را با استفاده از خاک رس معمولی تامین کرد می توان آن را با استفاده از سایر منابع تامین کرد.

آموینا ( Al2O3 ) : آلومینا ، همان اکسید آلمینیوم خالص است که مقادیر زیادی از آن در خاک رس وجود دارد. خالص ترین نوع خاک رس ، کائولینیت ( Al2O3 , 2SiO2 , 2H2O ) است که در آن آلومینا حدود 40 درصد وزن مولکولی کل این ماده را دارد. آلومینا در سیمان پزی اثر گداز آور و در هنگام پخت سیمان ، درجه آب شدن و پخت مواد خام را کاهش می دهد. از نظر شیمی سیمان ، در اثر حرارت داخل کوره دوار با آهک ترکیب شده در تشکیل سه کلسیم آلومینات را می دهد. وجود این اکسید مرکب در داخل سیمان تولیدی باعث می شود که سیمان زودگیرتر شود و در هنگام ترکیب سیمان با آب حرارت بیشتری ایجاد شود.

ملات سیمانی که فاقد اکسید سه کلسیم آلومبنات باشد در برابر آب دریا و سایر آبهای سولفات دار مقاوم است و خراب نمی شود.

اکسید آهن ( Fe2O3 )

اکسید فریک نیز همانند آلومینا در سیمان پزی نقش گداز آور را دارد و باعث کاهش درجه آب شدن مواد خام در داخل کوره سیمان پزی می شود. این اکسید در داخل کوره و در هنگام پخت به همراه آلومینا با آهک ترکیب شده و تشکیل اکسید مرکب چهار کلسیم آلومنیوفریت را می دهند ، اکسید آهن زیاد سیمان را کندتر می کند و رنگ سیمان را نیز تیره می کند به همین دلیل برای ساخت سیمان سفید از این اکسید استفاده نمی شود.

اکسید آهن جزء اصلی تشکیل دهنده اغلب سنگ آهنها است ، از این رو اکسید فریک کم و بیش در اغلب کانیها خصوصا خاک رس وجود آن در اغلب مواد اولیه ساخت سیمان به طور اجتناب ناپذیر در سیمان پرتلند تولیدی نیز اکسید مركب آن به وجود می آید که رنگ سیمان را تیره می کند. سیمان سفید فاقد اکسید آهن است. به علاوه در فرایند پخت کلینکر سیمان اکسید سیمان به سهولت تشکیل شود. لذا از این نظر نیز ساخت سیمان فاقد اکسید آهن ( سیمان سفید ) مشکلاتی را به وجود آورده و هزینه تولید افزایش می یابد.

مراحل ساخت سیمان پرتلند

سیمان ماده ای است که از ترکیب و پختن مواد آهکی نظیر سنک آهک و مواد دیگر شامل اکسیدهای سیلسیم ، آلمنیوم و آهن به وجود می آید. مراحل مختلف ساخت سیمان شامل تهیه مواد اولیه ، آسیاب و پودر کردن مواد اولیه ، مخلوط کردن کامل آن ها به نسبت های معین و حرارت دادن و پختن مخلوط در یک کوره بزرگ گردنده در حرارت حدود 1400 درجه سانتی گراد است. در این درجه حرارت مواد در نقطه نزدیک ذوب با هم ترکیب شده و به شکل گویهای جوشی به نام کلینکر در می ایند. کلینکر بعد از خروج از کوره سرد می شود. کلینکر سرد شده با مقدار کمی سنگ گچ آسیاب شده و به پودر بسیار ریزی تبدیل می شود که به آن سیمان پرتلند می گویند. مراحل مختلف ساخت سیمان پرتلند عبارت است از:

آماده کردن مواد خام

مواد اولیه تولید سیمان اکسید های کلسیم ، سیلیسیم ، آلمینیوم ، و آهن است که عمدتا در سنگ آهک و خاک رس وجود دارد ، برای تهیه سیمان پرتلند ، ابتدا سنگ آهک از معدن استخراج شده و آن را توسط کامیون به محل کارخانه حمل و با استفاده از اسیاب مخصوص به قطعات حدود 25 میلیمتر تبدیل می کنند. این مواد با توجه به شرایط و امکانات موجود به محل کارخانه حمل می شود. با این حال ، چنانچه مقدار یک یا چند اکسید از میزان مورد نیاز کمتر باشد ، با اضافه کردن مقدار لازم از ان اکسید نسبت ها اصطلاح می شود. این مواد همراه آهک آسیاب شده و به صورت پودر در می آیند. انتخاب روش واقعی تولید سیمان متناسب با نوع مواد اولیه موجود و شرایط کار عملی است.

نرم کردن به روش تر نیاز به قدرت کمی دارد و به آسانی مخلوط کامل و یکنواختی از اجزای تشکیل دهنده حاصل می شود ، اما از سوی دیگر آب مصرفی برای نرم کردن و ساخت دوغاب باید ضمن عمل پخت کلینکر از مواد جدا می شود. در روش خشک بعکس ، هزینه نرم کردن و مخلوط کردن مواد خام بیشتر از روش تر است ولی مصرف انرژی برای پخت کلینکر کاهش می یابد.

در سال های اخیر با توجه به پیشرفت های در تکنولوژی آماده مواد اولیه به صورت خشک ، این روش ساخت سیمان به مقدار زیادی جایگزین روش تر شده است.

پختن سیمان

پس از اینکه مواد خام با روش خشک و یا تر ، خرد و مخلوط گردیدند ، گرد و یا لجن مواد خام را در سیلوهای مخصوص انبار می کنند ، نسبت مواد خام قبل از ورود به کوه سیمان پزی کنترل و تنظیم می شود. مواد خام در روش خشک به صورت گرد و در روش تر به صورت لجن و در روش نیمه تر و نیمه خشک به صورت گندله وارد کوره گردنده سیمان پزی می شود. در درجه حرارت زیر 1000 درجه سانتیگراد عمل تکلیس مطابق واکنش صورت می گیرد.

در داخل کوره با حرکت مواد به سمت پایین درجه حرارت مواد افزایش یافته و در گرمای بالای 1200 درجه سانتیگراد ، آهک با سیلیس و سایر اکسید های موجد ترکیب می شود. مواد در حرکت به سمت پایین کوره و در گرمترین قسمت آن کاملا با یکدیگر ترکیب شده و به گلوله هایی به قطر 2 تا 25 میلیمتر کلینکر تبدیل می شوند.

کلینکر تولیدی ، که به صورت گلوله های سختی در آمده است ، با استفاده از خنک کننده های مخصوص ، سرد می شود. کلینکر سرد شده به همراه حدود 5 درصد سنگ گچ در آسیاب مخصوص به صورت پودر بسیار ریزی آسیاب می شود ، که نتیجه عملیات فوق منجر به تولید سیمان معروف به پرتلند می شود. سیمان تولیدی در کیسه های 50 کیلویی و یا به صورت فله ، به بازار عرضه می شود.

کوره های سیمان پزی

برای تهیه سیمان پرتلند تا کنون از دو نوع کوره سیمان پزی استفاده شده است.

کوره سیمان پزی ایستاده

این کوره استوانه ای است فولادی به قطر حدود 3 متر و به ارتفاع حدود 15 متر ، مواد خام به صورت پودر از بالا ، وارد کوره شده و به آهستگی به پایین می لغزد و می پزد و به شکل کلینکر از کوره بیرون می ریزد. ظرفیت تولید سیمان این کوره کم است و روزانه به حدود 150تن می رسد ، در حال حاضر در ایران از این نوع کوره ها بهره برداری نمی شود.

کوره سیمان پزی گردنده

روش پخت سیمان در کوره های گردنده متفاوت است ، در این کوره ها سیمان به روش های تر ، نیمه تر و خشک پخته می شود. انتخاب روش واقعی تولید سیمان معمولا متناسب با نوع مواد اولیه موجود در دسترس و شرایط کار عملی است. روش پخت سیمان در کوره های دوار ، مواد خام به آهستگی از دهانه به ته کوره ، دانه های مواد اولیه در حرارت نزدیک و با کمک دستگاه خنک کندده ، ( به وسیله عبور هوای سرد و یا جریان آب ) کلینکر ، سرد می شود.

در کوره گردند با پیش گرم کن ، قبل از ورود مواد اولیه دوار تنوره های پیش گرم کن قرار دارند ، مواد خام ، قبل از ورود به کوره دوار ، ابتدا از داخل این تنوره ها عبور داده می شوند ، از پایین تنوره ، گاز های داغ برخاسته از کوره گردند به داخل تنوره ها وارد می شود. مواد خام در حرکت به سمت انتهای تنوره تا 800 درجه سانتی گراد گرم شده و قسمت زیادی از سنگ آهک آن پخته و اب شیمییایی خاک رس می پرد و مواد به صورت نیم پخت وارد کوره گردنده می شوند ، در نتیجه این عمل بازده کوره افزایش یافته و آهک بیشتری با سیلیس ترکیب می شود ، بعلاوه آهک آزاد کمتری در سیمان تولیدی نیز باقی می ماند. بهره دهب کوره های گردنده سیمان پزی با پیش گرمکن به حدود 3500 تا 4000 تن در شبانه روز می ررسد.

سنگ گچ به منظور جلوگیری از گیرش سریع و جرقه ای سیمان و کنترل زمان آن اضافه می شود.

ترکیب شیمیایی و خواص سیمان پرتلند

مواد خام تشکیل دهنده سیمان از اکسید های کلسیم ( CaO ) ، سیلیسیم ( SiO2 ) ، آلمینیوم (Al2O3 ) و آهن Fe2O3) ) تشکیل شده است. این مواد در اثر حرارت در کوره با هم ترکیب شده و ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می شوند که به آن ها اکسید های مرکب می گویند. این ترکیبات جدید شامل دو کلسیم سیلیکات ( 2CaO , SiO2 ) سه کلسیم سیلکات ( 3CaO , SiO2 ) و سه کلسیم آلومینات ( 3CaO , Al2O3 ) و چهار کلسیم آلومینوفریت ( 4CaO , Al2O3 , Fe2O3 ) هستند. مقادیر اکسید های مرکب در سیمان مختلف اکسید های مرکب به دست می آیند. بسیاری از خواص سیمان تولیدی مربوط به میزان حضور هر یک از اکسید های مرکب در آن است. مثلا در موقع ترکیب سیمان با آب اکسید مرکب سه کلسیم آلومینات سریعا با آب ترکیب می شود و هر چه میزان آن زیادتر باشد ، زمان گیرش سیمان کاهش یافته و سیمان تندگیرتر است. مهمترین خصوصیات و ویژگی های سیمان پرتلند عباراتد از از نرمی ذرات ، زمان گیرش ، حرارت هیدراتاسیون ، مقاومت مکانیکی و سلامت سیمان.

نرمی ذرات سیمان

از آنجا که عمل هیدراتاسیون سیمان از سطح ذرات ان شروع می شود. از این رو هر چه ذرات سیمان ریزتر باشد مجموع سطوح خارجی ( کل سطح جانبی دانه ها ) آنها در یک واحد وزن بیشتر می گردد و در نتیجه سطح ویژه آن نیز بیشتر و ترکیب سیمان با آب سریعتر انجام می شود و مقاومت بتن و یا ملات سیمانی نیز سریعتر افزایش می یابد و همچنین چسبندگی خمیر سیمان بیشتر می شود. از طرف دیگر انقباض خمیر سیمان با نرمی ذرات نسبت مستقیم دارد و هر چه ذرات ریزتر باشند ، در موقع گرفتن ملات سیمان ، انقباض بیشتری صورت می گیرد و باعث ترک خوردن خمیر سخت شده سیمان می شود. بعلاوه زیاد نرم کردن ذرات مستلزم هزینه قابل توجهی است بنابراین درجه نرمی ذرات سیمان از خواص مهم سیمان است.

گیرش سیمان

وقتی پودر سیمان با مقدار مناسبی آب مخطوط می شود ، تبدیل به خمیر نرمی می شود که در اثر مرور حالت خمیری ( پلا ستیسیته ) خود را از دست می دهد و به جسم سختی تبدیل می شود.

گیرش و سخت شدن خمیر سیمان ، نتیجه یک سلسله واکنش های همزمان و پی ذر پی بین آب و اجزای تشکیل دهنده سیمان است. گیرش سیمان با درجه حرارت و رطوبت و رطوبت محیط اطراف تغییر می کند. زمان گیرش سیمان به دو مرحله تقسیم می شود ، که عبارت است از گیرس اولیه و گیرش نهایی یعد از گیرش نهایی سختی و مقاومت خمیر سیمان مرتبا افزایش می یابد ، این مرحله را سخت شدن می گویند.

حرارت هیدراتاسیون ( حرارت آبگیری )

گیرش و سخت شدن خمیر سیمان در اثر فعل و انفعالات شیمییایی صورت می گیرد. در جریان هیدراتاسیئن ، هر دانه گرد سیمان در ترکیب با آب به ذرات بی نهایت ریزی تجزیه شده و جسم کریستاله موسوم به ژل به وجود می آید. مقدار آبی که برای هیدراتاسیون کامل سیمان لازم است حدود 25 تا 35 درصد وزن سیمان است. هیدراتاسیون سیمان همانند بسیاری از فعل و انفعالات شیمییایی حرارت زا بوده و میزان آن به ترکیب شیمیایی ، نرمی ذرات سیمان و درجه حرارت محیط بستگی دارد. برای سیمان های پرتلند ، حدود نیمی از کل حرارت در مدت بین 1 تا 3 روز و ¾ آن در 7 روز و تقریبا 90 درصد آن در مدت 6 ماه پس از ترکیب آب با سیمان آزاد می شود ، از این رو نگهداری و مراقبت از بتن و یا ملات سیمانی در روزهای اولیه مصرف سیمان حائز اهمیت است.

مقاومت سیمان

مقاومت مکانیکی سیمان سخت شده مهمترین خاصیت این ماده در کاربرد سازه های آن است ، از این رو کلیه آیین نامه ها ، آزمایش های مقاومت را همیشه در بیان مشخصات سیمان ذکر کرده اند.

مقاومت ملاتی یا بتن بستگی به انسجام یا چسبندگی خمیر سیمان ، چسبیدن و یا قابلیت چسبندگی آن به مواد سنگی مقاومت مواد سنگی دارد.

به علت مشکلاتی که در ساخت خمیر خالص سیمان وجود دارد ، آزمایش مقاومت مستقیما روی آن انجام نمی شود ، عموما برای این کار ، نمونه های مناسب ملات ماسه و سیمان و یا بتن ، به نسبت های معین مواد ، در شرایط استاندارد تهیه شده و مقاومت آن ها تعیین می شود.

سلامت سیمان

خمیر سیمان پس از گیرش نباید تغییر حجم عمده ای پیدا کند ، علت این محدودیت ، ترک و گسیختگی است که خمیر سیمان سفت شده در اثر انبساط احتمالی و در محلی که امکان این انبساط نیست ، پیدا می کند. چنین انبساط و ازدیاد حجمی غالبا ناشی از فعل و انفعالات آهک ، منیزیم آزاد و سولفات کلسیم است. سیمانی که خاصیت چنین انبساطی را دارد ، سیمانی نا سالم است.

ملاتهای سیمانی

ملات مخلوطی است از یک ماده چسبنده و یک ماده پر کننده که به صورت فیزیکی و شیمیایی می گیرد و سفت و سخت می شود. ملات ها از نحوه گیرش و واکنش های شیمیایی می گیرد و سفت و سخت می شود ملات ها از نحوه گیرش و واکنش های شیمیایی به دو دسته و یا گروه ، ملات های هوایی و آبی تقسیم بندی شد.

ملات های سیمانی هستند که ماده چسباننده آن ها سیمان و ماده پرکننده آن ها مواد سنگی از جمله ماسه است. ملات سیمانی عبارتند از : ملات ماسه و سیمان با عیارهای مختلف ، ملات ماسه بادی ، ملات انواع موزاییک و ملات باتارد.

ملات ماسه سیمان

این ملات مخلوطی است از ماسه و سیمان و آب به مقدار معین طوری مخلوط خمیری حاصل به سهولت قابل استفاده و دارای خواص و ویژگی های مرد نظر باشد. ملات ماسه و سیمان امروزه از عمده ترین ملات هایی است که در کارهای ساختمانی و بخصوص ساختن بناهای سنگی و آجری مورد استفاده قرار می گیرد.

نسبت های حجمی و تاب فشاری انواع ملات های متداول ماسه و سیمان آمده است.

سیمان مورد مصرف در ملات باید دارای خصوصیات و ویژگی های مندرج در قسمت های قبلی و ماسه مصرفی نیز دارای خصوصیات و ویژگی های مندرج در فصل دوم باشد. آب مورد استفاده در ملات های سیمانی باید تمیز و فاقد مواد زیان آور بوده و به طور کلی قابل شرب باشد.

ملات ماسه بادی و سیمان

این ملات که معمولا به نسبت 4 به 1 ساخته می شود ، بیشتر برای بندکشی و آجر چینی آجرهای نما مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی در ساخت ملات های که در لبه های نازک اتصالات و بندکشی ها و سایر جاهای کم قطر به کار برده می شود ، باید از ماسه بادی ، و یا ماسه زیر دانه ای که حداکثر سایز آن 1 میلیمتر باشد استفاده شود.

ملات باتارد یا حرامزاده

این ملات مخلوطی است از ماسه ، آهک ، سیمان و آب به نسبت های معین. ملات باتارد به دلیل قابلیت کارکرد و قابلیت نگهداری آب خوب در کارهای بنایی و بخصوص دیوارهای سنگي مورد استفاده قرار می گیرد.

تاريخ : سه شنبه بیستم بهمن ۱۳۸۸ | 20:34 | نویسنده : علیرضا حسینی |

سیمان

Calcination reactions

CaCO₃ = CaO + CO₂; 848°C

Cement chemist notation (CCN)

CCN	Actual Formula
C	CaO
S	SiO₂
A	Al₂O₃
F	Fe₂O₃
T	TiO₂
M	MgO
K	K₂O
N	Na₂O
H	H₂O
C	CO₂
S	SO₃

C₃S	3 CaO • SiO₂	Tricalcium silicate	Alite
C₂S	2 CaO • SiO₂	Dicalcium silicate	Belite
C₃A	3 CaO • Al₂O₃	Tricalcium aluminate	Aluminate
C₄AF	4 CaO • Al₂O₃ • Fe₂O₃	Tetracalcium alumino ferrite	Ferrite

Alite is a name for Tricalcium Silicate, Ca₃SiO₅, sometimes formulated as 3CaO.SiO₂ (CCN C₃S). It is the major, and characteristic, mineral in Portland cement.

Belite is an industrial mineral important in Portland cement manufacture, a name for dicalcium silicate, Ca₂SiO₄, sometimes formulated as 2CaO.SiO₂ (CCN C₂S).

ریشه لغوی

کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نام سی‌منت ( cement ) گرفته شده است و ماده ای است که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.

سیمان در صنایع ساختمانی

در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفته می‌شود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر و غیره بکار می‌رود و ترکیبات اصلی این سیمان از مواد آهکی است. سیمانهای آهکی معمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شده‌اند که هم به‌صورت طبیعی یافت می‌شوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمان‌سازی هستند.

تاریخچه

اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی با استفاده از سیمان در ساخت بنا سود می‌جستند، ولی اولین بار در سال 1824 ، سیمان پرتلند به نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظ شباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برای سیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست می‌آید، استفاده می‌شود.

ساختار سیمان

اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ و آهک و آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و با حرارت دادن در کوره‌های دوار تا حدود 1400درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. در این مرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلوله‌های تقریبا سیاه رنگی می‌شوند که کلینکر نامیده می‌شود.

کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ به‌منظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل می‌شود که همان سیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمده‌تر و خشک تولید می‌شود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا از روش خشک در تولید سیمان استفاده می‌شود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر را ایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.

ترکیبات شیمیایی سیمان

مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می‌آورند. معمولا چهار ترکیب عمده به‌عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته می‌شوند که عبارتند از:
سه کلسیم سیلیکات (3O₂=C₃S)

دو کلسیم سیلیکات ( 2CaOSiO₂=C₂S)

سه کلسیم آلومینات (3CaOAl₂O₃=C₃A)

چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl₂O₃Fe₂O₃)

که اختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO₂ را با S و Al₂O₃ را با A و Fe₂O₃ را با F نشان می‌دهند. سیلیکاتهای C₃S و C₂S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می‌باشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی به‌صورت محلول جامد نیز می‌باشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.

ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از: MgO،TiO₂،Mn₂O₃،K₂O،NaO₂، که اکسیدهای سدیم و پتاسیم به نام اکسیدهای قلیایی شناخته شده‌اند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائی‌ها با بعضی از سنگدانه‌ها واکنش نشان داده‌اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائی‌ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.

وجود سه کلسیم آلو مینات (C₃A) در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیه ندارند و در برابر حملات سولفاتها نیز که منجر به سولفوآلومینات کلسیم می‌شود، مشکلاتی به بار می‌آورد، اما وجود آن در مراحل تولید ، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل می‌کند. میزان C₄AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم را می‌سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب می‌بخشد.

مقدار و اندازه واقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیز که عمدتا از ناخالصی‌های سنگ گچ حاصل می‌گردد، اندازه گیری می‌شود، تا حدود 1,5 درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهک آزاد و منیزیم آزاد را در مجاورت هوا نشان می‌دهد، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیری می‌شود.

هیدراسیون سیمان

ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده چسباننده ای می‌شود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می‌دهند که کم‌کم با گذشت زمان ، جسم سختی بوجود می‌آید.

دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C₃S و C₂S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C₃S سریعتر از C₂S انجام می‌گیرد.

حرارت هیدراسیون

همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیز حرارت‌زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید می‌گردد، حرارت هیدراسیون گفته می‌شود و به روشهای مختلفی قابل اندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام می‌شود، تأثیر قابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.

برای سیمانهای پرتلند معمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد می‌شود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالص سیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.

هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالری حرارت آزاد می‌کند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت می‌تواند به‌عنوان یک عایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمان می‌تواند از یخ زدن آب در لوله‌های موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارت‌زایی سیمان می‌تواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برای هدف مشخصی مفید باشد.

همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C₃S و C₂S ایفا می‌کنند و C₃S در 4 هفته سنین اولیه و C₂S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می‌کنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی می‌شود.

آزمایشهای سیمان

به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولید کنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجام می‌دهند و بعضا نیز مصرف‌کنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را از کارخانجات درخواست می‌کنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام می‌دهند. خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.

نرمی سیمان

از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می‌شود، مساحت تمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزتر می‌باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد.

نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین می‌شود (m²/kg). روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته می‌شود. استاندارد ملی ایران به شماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص می‌کند.

گیرش سیمان

کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C₃S و C₂A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجه سانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمان کند می‌شود.

تاريخ : سه شنبه بیستم بهمن ۱۳۸۸ | 20:27 | نویسنده : علیرضا حسینی |

کربنات سدیم-مشخصات کربنات سدیم

SODIUM CARBONATE
PRODUCT IDENTIFICATION
CAS NO.	497-19-8
EINECS NO.	207-838-8
FORMULA	Na₂CO₃
MOL WT.	105.99
H.S. CODE	2836.20
TOXICITY	Oral rat LD50: 4090 mg/kg
SYNONYMS	Carbonic acid, disodium salt; disodium carbonate;
Carbonic acid, disodium salt; Crystol carbonate; Bisodium carbonate; Carbonic acid sodium salt; Disodium carbonate; Na-X; Soda; Soda ash; Sodium carbonate (2:1); Soda Ash;
DERIVATION	sodium chloride with ammonia and carbon dioxide or Trona
CLASSIFICATION
GENERAL DESCRIPTION
Sodium Carbonate is a white, crystalline compound soluble in water (absorbing moisture from the air) but insoluble in alcohol. It forms a strongly alkaline water solution. Soda ash is the industrial name of anhydrous sodium carbonate. Sodium carbonate decahydrate, a colorless, transparent crystalline compound, is commercially called sal soda or washing soda. Soda Ash is produced synthetically using the Ammonia Soda process (Solvay process) treating sodium chloride with ammonia and carbon dioxide. Trona, a naturally occurring mineral, is used also as a source of sodium carbonate. It is is an essential ingredient in many industrial and manufacturing processes. It has a wide range of industrial uses, being crucial in the manufacture of flat and container glass and a key ingredient in the production of detergents. It is also used in water purification, polymer production, tanning, aerospace alloys, paper manufacturing process, effluent neutralisation, metal refining, sugar extraction and cement manufacture.
PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES
PHYSICAL STATE	White powder or granules
MELTING POINT	851 C (Decomposes)
BOILING POINT
SPECIFIC GRAVITY	2.53
SOLUBILITY IN WATER	45.5 g/100 ml
pH	11.6 Aqueous solution
VAPOR DENSITY
AUTOIGNITION
NFPA RATINGS	Health:1 Flammability: 0 Reactivity:1
REFRACTIVE INDEX
FLASH POINT	Not considered to be a fire hazard
STABILITY	Stable under ordinary conditions
APPLICATIONS
glass, effluent neutralisation, metal refining, detergents, chemical manufacture, water purification, polymer production, tanning, sugar, extraction, cement manufacturing
SALES SPECIFICATION
DENSE
APPEARANCE	white odorless, granular
TOTAL BASE CONTENT	99.2% min (as Na₂CO₃ on Dry Base)
SODIUM OXIDE	58.1% min (as Na₂O on Dry Base)
SODIUM CHLORIDE	0.05% max (as NaCl on Dry Base)
SODIUM SULFATE	0.15% max (as Na₂SO₄ on Dry Base)
INSOLUBLES IN WATER	0.1% max
BULK DENSITY	800 - 1100kg/m³
SIEVE ANALYSIS	< 0.065mm :2.0% max < 0.125 mm: 5.0% max < 0.25 mm: 60.0% max < 0.5 mm: 60.0% min < 1.0 mm: 95.0% min
LIGHT
APPEARANCE	white odorless, granular
TOTAL BASE CONTENT	99.2% min (as Na₂CO₃ on Dry Base)
SODIUM OXIDE	58.1% min (as Na₂O on Dry Base)
SODIUM CHLORIDE	0.05% max (as NaCl on Dry Base)
SODIUM SULFATE	0.15% max (as Na₂SO₄ on Dry Base)
INSOLUBLES IN WATER	0.1% max
BULK DENSITY	400-700 kg/m³
SIEVE ANALYSIS	0.125 - 0.250 mm : 20 - 35% 0.065 - 0.125 mm : 20 - 30% < 0.065 mm : 20 - 35%
TRANSPORTATION
PACKING	Light : 25kgs, 500kgs, Dense : 50kgs, 1mt in Bag
HAZARD CLASS	Not regulated

تاريخ : سه شنبه بیستم بهمن ۱۳۸۸ | 20:21 | نویسنده : علیرضا حسینی |

شیشه-شیشه تخت-شیشه فلوت-کوره-حمام قلع

تاريخ : دوشنبه نوزدهم بهمن ۱۳۸۸ | 21:3 | نویسنده : علیرضا حسینی |

استاندارد شیشه فلوت

استاندارد صنعتی اروپا

DIN

EN 572-2

شیـشــه های سیلیکاتـی قلیایـی آهکـی

بخش 2 : شیشه های فلوت

تهیه : دفتر فنی کارخانه شیشه آذر

فهرست مطالب

مقدمه

1. Scope

2. رفرنسها

3. تعاریف

1 .3 طول H و عرض B

2 .3 سایز های JUMBO

3 .3 سایزهای Split

4 .3 عیوب optical ( نوری )

5 .3 عیوب Visual ( بصری )

6 .3 عیب ( وجود خال در شیشه )

7 .3 عیب ( خط کشیده در شیشه )

4. موارد مورد نیاز در اندازه گیری

1 .4 ضخامت

2 .4 طول و عرض – نا مربع بودن

5. موارد مورد نیاز در کیفیت

1 .5 روشهای اندازه گیری و مشاهده

2 .5 سطوح پذیرش

6. طراحی

مقدمه :

این استاندارد اروپائی توسط کمیته فنی CEN/TC 129 ”شیشه ساختمان “ دبیرخانه IBN آماده شده است .

این استاندارد اروپائی ، در مقام یک استاندارد ملی قرار داشته و با انتشار متون و تائید آنان ، یک استاندارد مفید ایجاد نموده که آخرین بار در 1995 MAY مورد تجدید نظر قرار گرفته است .

بر طبق قوانین داخلی CEN/CENELEC ، کشورهای زیر در عضویت استاندارد اروپائی قرار دارند .

اتریش ، بلژیک ، دانمارک ، فنلاند ، فرانسه ، آلمان ، یونان ، ایسلند ، ایرلند ، ایتالیا ، لوگزامبورگ ، هلند ، نروژ ، پرتغال ، اسپانیا ، سوئد ،سوئیس و انگلستان .

1. حیطه کاری

این قسمت از استاندارد اروپائی ، ابعاد و حداقل کیفیت مورد نیاز را مشخص می کند . ( به خصوص عیوب Optical و Visual ) که برای شیشه فلوت و همانطور که در قسمت اول EN572 عنوان شد برای استفاده در ساختمان مفید است .

این قسمت از این استاندارد فقط برای شیشه های فلوتی که در سایزهای Jumbo (PIF) و سایزهای Split (DLF) تولید شده اند ، بکار می روند و برای شیشه های که برای استفاده نهائی بریده می شوند کاربرد ندارد .

2. رفرنسهای قیاسی ( مقایسه ای ) : (Normative)

این استاندارد اروپائی ادغامی از رفرنسهای تاریخ دار و فاقد تاریخ است که از انتشارات دیگر تهیه شده است . رفرنسهای آزمایشی ، اتخاذی از قسمتهای مناسب متون و انتشاراتی است که ذیلاً لیست شده اند. در این استاندارد اروپائی ، رفرنسهای تاریخ دار ، فقط زمانی بکار رفته است که مورد تجدید نظر یا اصلاح قرار گرفته باشد .

برای رفرنسهای فاقد تاریخ ، آخرین ویرایش انتشارات برای کاربرد پیشنهاد شده است .

EN 572-1 : شیشه ساختمان – محصولات شیشه های سیلیکاتی قلیایی آهکی – قسمت اول : تعاریف و خواص فیزیکی و مکانیکی عمومی .

3. تعاریف :

برای اهداف این استاندارد تعاریف زیر کاربرد دارند :

1 .3 طول H و عرض B

تعیین طول و عرض از سمت کشش نوار شیشه تخت در شکل زیر نشان داده شده است .

سمت کشش

H H

B

شکل 1 : نسبت بین طول ، عرض و سمت کشش

2 .3 اندازه های JUMBO

شیشه های تحویل داده شده در اندازه زیر ارائه شده اند :

طول نامی H : 4500 mm ، 5100 mm یا 6000 mm

پهنای نامی B : 3210 mm

نکته : عموماً عرض 3210 mm است . درخواست محصولات غیر معمول ممکنست سبب کاهش این مقدار گردد . ولی عرض محصول هیچگاه نبایست کمتر از 3150 mm باشد .

3 .3 اندازه های SPLIT

شیشه های تحویل داده شده در اندازه های زیر ارائه شده اند :

طول نامی h : 1000 mm تا 2550 mm

عرض نامی b : 3210 mm

4 .3 عیوب Optical ( انکساری) :

نقایصی هستند که منجر به تغییر شکل ( انحراف ، کجی ) در ظاهر اجزاء مشاهده ها شده در شیشه می شوند .

5 .3 عیوب Visual ( بصری )

نقایصی هستند که کیفیت قابل رویت شیشه را تغییر می دهند . این عیوب بصورت وجود خال در شیشه و یا خط کشیده بر روی شیشه دیده می شوند .

6 .3 عیب ( وجود خال در شیشه )

نقص به شکل خال یک هسته است که گاهی اوقات با یک هاله ای از شیشه از شکل افتاده همراه است . ابعاد عیوب به شکل خال با ضرب کردن مقدار ابعاد هسته در ضریب 3 تعیین می شود .

7 .3 عیوب بصورت خط کشیده

این عیوب که می تواند داخل یا روی شیشه باشد، به شکل ته نشست ، نشانه و یا خراش است که یک ناحیه یا یک طول را اشغال می کند .

4. مشخصات ابعادی لازم :

1 .4 ضخامت

ضخامت واقعی بایست میانگینی از چهار اندازه گیری باشد که با دقت 0.01 mm در میانه هر یک از اضلاع بدست آمده است . اندازه گیری بایست توسط میکرومتر صورت پذیرد .

1 .1. 4 تلرانس

ضخامت واقعی که با دقت 0.1 mm گرد می شود نباید از مقدار نامی بیش از مقدار تلرانس جدول زیر تغییر کند .

تلرانسmm	ضخامت ظاهریmm
0.2±	2
±0.2	3
±0.2	4
±0.2	5
±0.2	6
±0.3	8
±0.3	10
±0.3	12
±0.5	15
±1.0	19
±1.0	25

2 .4 طول ، عرض و نامربع بودن

مقادیر ظاهری برای طول H و عرض B داده شده اند .چارچوب (قاب) نبایست بزرگتر از مقداری باشد که از جمع مقادیر نامی مربع با مقدار مثبت (+) تلرانس مجاز بدست آمده است و نباید کوچکتر از مقداری باشد که از جمع مقادیر نامی مربع با مقدار منفی (- ) تلرانس مجاز بدست آمده است . اضلاع مربع تعیین شده بایست با هم موازی بوده و این مربع ها باید مرکز مشترک داشته باشند .

حدود غیر مربع بودن بایست توسط این مربع ها تعیین شود .

1 .2. 4 تلرانس مقادیر نامی ابعاد B , H برابر ±5mm است .

شکل 2 : تعیین طول و عرض و نامربع بودن

5. موارد مورد نیاز در کیفیت :

یک سطح مورد نیاز کیفیت در این استاندارد در نظر گرفته شده است که بوسیله ارزیابی مقادیر عیوب Optical (انکساری ) و Visual ( بصری ) تعیین می شود .

نکته : در صورتی که سطوح بالاتری از کیفیت مورد نیاز باشد بایست توافقهای لازم را با کارخانه سازنده انجام داد.

1 .5 روشهای اندازه گیری و مشاهدات :

1 .1. 5 عیوب Optical : مجموعه ای از نوارهای سیاه و سفید ( راه راه یا مخطط ، Zebra)را از ورای شیشه هائی که قرار است آزمایش می کنند. مشاهده می کنند .اندازه معمول پرده(screen) بین 1150 mm× 1500 mm و 2000 mm×2500 mm است . پرده تشکیل شده است از پس زمینه سفید شفاف با خطوط سیاه موازی به عرض 25 mm که با فواصل 25 mm و زاویه ^º45 قرار گرفته اند .

پرده بطور یکدست از پشت با لوله های مهتابی ( فلورسنت ) سفید روشن شده است.

شدت روشنائی پرده که در فواصل 1 m از آن اندازه گیری می شود باید بین 400 تا 1200 LUX ( واحد بین المللی نور ) باشد .

دیواره های اتاق آزمایش باید با رنگ تیره مات ( غیر منعکس کننده ) که ضریب انعکاسی آن کمتر یا مساوی 0. 1 است رنگ آمیزی شود .

شیشه مورد آزمایش باید بصورت عمودی توسط یک نگهدارنده ای که قابلیت چرخش حول محور عمودی را دارد و در فاصله 4.5 m از پرده و در راستای مرکز آن قرار دارد نگهداشته شود .

شیشه در راستای کشش (تولید) باید بصورت عمودی قرار گیرد .

زاویة بحرانی) α ( توسط شیشه و پرده باید نشان داده شود . مشاهده کننده بایست در فاصلة 9 m از مرکز پرده در خطی که از محور چرخش می گذرد بایستد . شیشه مورد آزمایش را بایست از زاویه=90° α تا زاویه ای که هیچ انحرافی در خطوط پرده نباشد، بچرخانیم .

زاویه α شکل 3 ، را که در آن این حالت پیش می آید بدست می آوریم .

4.5 m

4.5 m

α

A

Screen

ناظر

شکل 3: طرح نحوة دیدن در تست zebra

نمونه ای از شیشه مورد آزمایش با طول H بین 300 تا 500 میلی متر و عرض 3210 mm B تهیه شده به چهار قسمت تقسیم می شود . این تقسیمات ،چهار نمونه با عرض تقریبی 800 mm می دهد . این انحراف ( تغییر شکل ) توسط نواحی d , D نشان داده شده در شکل 4 اندازه گیری می شود .

d

D

d

شکل 4 مناطق اندازه گیری انحراف OPTICAL (نوری )

2 .1. 5 عیوب Visual ( بصری )

1 .2. 1. 5 عیوب بصورت وجود خال در شیشه :

اندازه گیری این عیوب در بزرگترین بعد (قطر یا طول) با میکرومتری با دقت یک دهم صورت میگیرد .

نکته : تعداد و ابعاد خالها و نسبت بین 4 دسته از خالها در جدول زیر نشان داده شده است .

ابعاد هسته عیوب خال شکل به mm	دسته
>0.2 , ≤ 0.5	A
>0.5 , ≤1.0	B
>0.1 , ≤3.0	C
>3.0	D

جدول 2 : دسته بندی خالها

2 .2. 1. 5 عیوبی که به شکل خط کشیده در شیشه دیده می شوند

قاب شیشه مورد آزمایش ، در شرایط تقریبی برای انعکاس نور روز و مشاهده آن در پرده سیاه تعیین شده است .

قاب شیشه مورد آزمایش را بطور عمودی در مقابل پرده و موازی با آن قرار دهید . نقطه مشاهده را در فاصله 2 m از شیشه فیکس نموده و مسیر مشاهده را در راستای سطح شیشه قرار دهید .

به قاب شیشه ای نگاه کرده و به وجود عیوب Visual دقت کنید .

2 .5 سطوح قابل قبول عیوب :

1 .2. 5 عیوب ( انکساری ) Optical :

زمانی که شرایط مشاهده مطابق با روش ذکر شده در بند 1 .1. 5 باشد ، زاویه α که در آن هیچ انحراف و بر هم ریختگی در مقدار کوچکتر از زاویه بحرانی نباشد در جدول 3 داده شده است .

زاویه α در منطقه d	زاویه α در منطقه D	ضخامت ظاهری شیشه
40 °	45º	2
45º	50º	>3

جدول 3 : زوایای مشاهده شده بحرانی

2 .2. 5 عیوب بصورت خال

1 .2. 2. 5 سایزهای Jambo :

مقادیر مجاز دسته های عیوب ( جدول 2 را ببندید ) در جدول 4 داده شده است .

ماکزیمم در هر تاپ

میانگین درقاب

دسته عیب

هر تعداد

ولی عیوبی که منجر به شکستن می شود مجاز نیستند .

هر تعداد

0.6

0.05

نکته : مقدار میانگین باید حداقل برای مقادیر میانگین 20 تن شیشه تولید شده منظور شود .

جدول 4 : سطوح قابل قبول برای عیوب خال شکل در اندازه های Jumbo

2 .2. 2. 5 اندازه Split

مقادیر مجاز دسته های عیوب ( جدول 2 را ببینید ) در جدول 5 داده شده است .

ماکزیمم در هر قاب	میانگین بر20 m²	دسته عیوب
هر تعداد	هر تعداد	A
2	3	B
1	0.6	C
1	0.05	D
ولی عیوبی که منجر به شکستن می شود مجاز نیستند .	نکته : مقدار میانگین بایدحداقل برای مقادیر میانگین 20 تن شیشه تولید شده منظور شود .

جدول 5 : سطوح قابل قبول برای سایز های Split برای عیوب خالی

3 .2. 2. 5 عیوب بصورت خط کشید ه

مقدار مجاز عیوب در محدوده 0.05 در هر 20 m² ، متناسب با آخرین 20 تن می باشد .

6. معرفی :

شیشه فلوت مورد قبول با این استاندارد باید بصورت زیر معرفی گردد .

- نوع

- نوع محصول ( کارخانة سازنده ) شفاف یا رنگی

- ضخامت نامی به mm

- طول H و عرض B به mm

- ارجاع (رفرانس) به این بخش از این استاندارد

مثال :

شیشه فلوت شفاف ، طراحی شده جهت استفاده در ساختمان ، ضخامت 3 m ، طول 6 m ، عرض 3.21 m بصورت زیر معرفی می شود .

Float Glass , Clear 3mm , 6000 mm × 3210 mm EN572-2

مشخصات :

نام : استاندارد صنعتی اروپا

DIN

EN 572-2

Basic soda lime silicate glass products

For use in building

Float glass

تالیف:

EUROPEAN COMMITTEE

FOR

STANDARD IZATION

Basic soda lime silicate glass products

For use in building

Float glass

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARD IZATION

تاريخ : دوشنبه نوزدهم بهمن ۱۳۸۸ | 20:58 | نویسنده : علیرضا حسینی |

شیشه-سرامیک

تعریف شيشه - سراميک ها

شیشه - سرامیک ها جامدات چند بلوری هستند که از طریق تبلور کنترل شده وهدفمند یک شیشه تهیه می شوند. مفهوم تبلور کنترل شده شیشه دربرگیرنده رسوب فاز بلوری مورد نظر از فاز شیشه مادر به صورت بلور های ریزمی باشد به طوری که تعداد بلورها ٬ سرعت رشد واندازه نهایی آن ها توسط عملیات حرارتی مناسب کنترل شود . باید توجه داشت که در نهایت فاز بلوری بیش از 50 درصد از حجم قطعه را اشغال کرده و مقداری از فاز شیشه باقی می ماند [] .

شكل 1-1 ارتباط بين حالات مايع، بلور و شيشه

بحث را با مروری بر اصول و مفاهیم علم شیشه آغاز می نماییم . در شكل 1-1 منحنی حجم ويژه بر

حسب دما را برای يك مذاب مشاهده می شود. فرض شده است که تركيب جزئی بوده و ذوب مرحله ای ندارد . مذاب از نقطه A سرد می شود و اصول ترمودينامیک پیش بینی می کند كه مذاب به صورت طبیعی مسير ABCD را برمی گزيند و با طی اين مسير در زير دمای T_f كه دمای انجماد است، به يك جامد بلوری تبدیل می شود. اما واقعيت اين است كه لزوما همه مواد اين مسير را طی نمی كنند و گاهی اوقات با طی مسير ABE پيش می روند. در این صورت مايع بدون انجماد ، تا نقطه

Eپيش می رود و پیوسته از روانی آن كاسته می شود. همان طوركه ملاحظه می كنيد در حد فاصل B

تا E اصطلاحاً به مذاب ، مایع فوق تبرید اطلاق می شود . تغيير شيب محسوس در نقطه E منحنی حاصل شده و عملا از اين نقطه به بعد مايع صلب شده است و اين در حالی است كه انجماد به مفهوم علمی خودش رخ نداده است . به این دلیل است که شیشه را جامد مجازی می نامند . البته درهرحال آن چه پس از نقطه E داریم جامد محسوب می شود زیرا طبق تعریف جامد ، حالتی است که شکل وحجم ماده ثابت بماند و این حالت برای شیشه درویسکوزیته بالای 10¹³ حاصل می شود که معادل دمای Tg یا دمای تبدیل به حالت شیشه ای است .

باید اشاره کرد که كه تبلور به صورت يك آرزو در نهاد هر شيشه قرار دارد. که در واقع كه

ما مسير ايده آل ترموديناميکی را از مذابی كه تمايل به تبلور و انجماد داشته است گرفته و آن را به اجباربه مسير شيشه شدن هدايت نمودیم . اما به تعبير ساده بايد گفت كه يك شيشه برای حصول به آرمان خويش هميشه در انتظار فرصت است. اين فرصت یک فرصت كنيتیکی است و اگر فراهم گردد هر شيشه ای متبلور می شود. البته شايد در بعضی از سيستم های شيشه ای عمل تبلور به سختی

انجام گيرد ولی به هر حال هر شيشه ای در صورت فراهم آمدن شرايط مناسب متبلور خواهد شد . در حالت معمول اگر در شيشه ای تبلور حاصل شود اين یک نقص برای شيشه به حساب می آيد اما علم

بشر امروز اين عيب را به حسن تبديل كرده است و آن را با تولید شیشه متبلور شده به خدمت خود گرفته است . اما محصول مورد بحث ما اين نيست بلكه در بحث شيشه سرامیک ها تبلور شيشه به صورت كنترل شده و آن طوركه مدنظر ماست رخ می دهد و نه به هر صورتی كه خود شيشه متبلور شود . حد تبلور متغير است ولی عموما در شيشه سرامیک ها از 50 تا 100 درصد فاز بلوری وجود دارد [] .

مزایای روش تولید شیشه سرامیک ها به روش ساخت محصولات سرامیکی :

1 - سرعت تولید بالاتر همراه با ضایعات کمتر

2 - کنترل ابعاد قطعات ، ریز ساختار و در نتیجه خواص در این فرآیند می تواند بهتر انجام گیرد و

دست یابی به اندازه ذرات بسیار ریز با حذف کامل تخلخل به سهولت امکان پذیر می باشد [] .

3 - اتوماسیون بالاتر

4 - امکان بازیافت بیشتر در خط تولید

5 - با کنترل ترکیب ، نوع جوانه زا و نوع عملیات حرارتی می توان مقدار ونوع فازهای به وجود

آمده را به سهولت کنترل کرد [] .

6 - توانایی استفاده از روش های بسیار متنوع ، سریع و اقتصادی شکل دهی شیشه سرامیک ها

نسبت به روش های بعضا پیچیده تر ، آهسته تر وغیر اقتصادی تر صنعت سرامیک .

شیشه سرامیک ها به دلیل دارا بودن مزایایی مانند برخورداری از چگالی کم ، داشتن مقاومت شیمیایی والکتریکی بالا ، استحکام مکانیکی بالا وضریب انبساط حرارتی بسیار پایین ( حتی منفی ) و .... کابردهای بسیار متنوع و فراوانی یافته اند [] .

شکل 1 - 2 - شماتیکی از جوانه زنی ورشد در یک شیشه – سرامیک

شکل 1- 3 – تبلور یک شیشه از سطح

در شكل شماره 1-2 شماتیکی از جوانه زنی در يك شيشه سرامیک ملاحظه می شود. توجه شود كه برای یک تبلور موفق به جوانه های اوليه زيادی احتياج داريم ﴿مرحله a ﴾ و در مرحله b رشد انجام شده و در مرحله c همزمان با به هم رسيدن دانه های رشد كرده توقف تبلور را داريم . همان طوركه ملاحظه می شود مقداری فاز شيشه باقی مانده وجود دارد .

در تكميل بحثی كه پيرامون تبلور كنترل شده در شيشه سرامیک ها شد می توان به شكل1 -3

توجه نمود . اين شكل کريستاليزاسيون يک شيشه را بدون حضور جوانه زا و بدون عمليات حرارتی كنترل شده نشان می دهد. مشاهده می شود كه به علت حضور مواضع مناسب تر جوانه زنی در سطح ٬ كريستاليزاسيون از سطح شروع می شود كه كريستال های درشت و جهت دار مشخصه اين فرآيند هستند. در اين فرآيند احتمال افت استحكام و تغییر فرم نمونه نيز وجود دارد [] .

تاريخچه شيشه - سرامیک ها

برای اولين بار در سال 1739 ميلادی یک شيميدان فرانسوی به نام Reamurبه اين فكر افتاد كه بطری های شيشه ای را كريستاليزه كند . اما او تجربه موفقی نداشت زيرا بطری ها دچار افت استحكام و تغییر فرم شدند. پس از Reamur نیز تا 220 سال یعنی تا سال 1959 ميلادی ظاهراً گزارش ثبت شده ای در جهت تكرار و اصلاح آزمايش به خطا رفته او وجود ندارد. اما در همان سال بود كه در ايالات متحده آمريكا فردی به نام Stookey برای اولين بار در سيستم SiO₂- Al₂O₃- Li₂O شيشه - سرامیک ساخت. اين محصول چند سال بعد توسط كمپانی Corningبه

صورت ظروف شوک پذير يعنی ظروفی كه قابليت تحمل شعله مستقيم را داشتند به بازار آمد. اما بر خلاف وقفه چند ساله در اين مسير در سال های اخير سيرتحول شيشه - سرامیک ها تحولات شگرفی را پشت سر گذاشته است [] .

تقسیم بندی سيستم های مختلف شيشه - سرامیکی

شیشه سرامیک ها برحسب نوع ، مقدار ، ابعاد و چگونگی توزیع ذرات بلورین در زمینه ی شیشه مبنا خواص متفاوتی خواهند داشت . تقسیم بندی شیشه سرامیک ها بر اساس نوع فاز بلورین تشکیل شونده و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها صورت می پذیرد . بر این اساس سیستم های اصلی شیشه سرامیکی را می توان به انواع SiO₂-R₂O ، SiO₂-Al₂O₃ ، SiO₂-Al₂O₃- LiO₂ ، SiO₂- Al₂O₃-MgO ، SiO₂- Al₂O₃- ZnO ، SiO₂- Al₂O₃ - CaO وبالاخره شیشه سرامیک های فلورومیکا SiO₂- Al₂O₃- MgO - K₂O-F تقسیم بندی کرد [] .

مهم ترین سيستم های شيشه - سرامیکی

سیستم SiO₂ - Al₂O₃ - Li₂O

اين سيستم كه از بعد تاریخی هم در صدر قرار دارد از اهميت ويژه ای برخوردار است. عوامل جوانه زای مناسب برای اين سيستم TiO₂ و ZrO₂ هستند .

نكته قابل توجه در بحث شيشه- سرامیک ها اين است كه نوع و مقدار جوانه زا هم ريز ساختار و هم فاز متبلور شده را كنترل می كند. بر اين مبنا در اين سيستم هر یک از سه فاز زير می تواند

متبلور شوند : 1- محلول جامد بتا کوارتز 2- اسپدومن 3- یوکریپتایت

از جمله خواص اين فازها به ضريب انبساط حرارتی بعضا صفر و گاهی اوقات منفی و نيز قابليت متبلور شدن به صورت بسيار ظريف و ريز می توان اشاره كرد .

خواصی كه فازهای بلورین مذكور به نمونه ها می بخشد ، ضريب انبساط حرارتی بسيار پايين و در نتيجه شوک پذيری بسيار خوب و نيز امكان ساخت محصولات شفاف می باشند . شفافيت خاصه ای است كه در سال های اخير و در بحث شيشه سرامیک های اپتیکی و الكترواپتیکی بسيار مطرح می باشد .

خواص مذكور شيشه سرامیک های فوق را برای كاربردهایی نظير ظروف و صفحات شوک پذير ، radom ها ، آينه های تلسكوپ ، لنزها و موارد ديگری مناسب گردانيده است [] .

سيستم (ZnO) MgO - Al₂O₃- SiO₂

جوانه زاهای موثر در اين سيستم نيز TiO₂ , ZrO₂ هستند ، فازهای بلورين مهمی كه می توانند در اين سيستم تبلور يابند محلول جامد بتا کوارتز، كورديريت (2MgO. 2Al₂O₃. 5SiO₂) ، انستاتيت ( 2MgO. SiO₂) ، اسپينل ( MgO. Al₂O₃ ) و سافیرین (4MgO. 5Al₂O₃. 2SiO₂) هستند . از جمله خواص مهمی كه اين فازها به محصولات می بخشند استحكام مكانیکی و سختی بالا،

ديرگدازی نسبی ، ضريب انبساط حرارتی متوسط و پايين ، عايق خوب الكتريسيته و هدايت حرارتی نسبتا بالا می توان نام برد .

شيشه- سرامیک های اين سيستم در كاربردهایی چون زير پايه های صنايع الكترونيک (Substrate) ، radom ها و ديسک های حافظه های مغناطيسی مطرح هستند [] .

سیستم (MgO) CaO -Al₂O₃- SiO₂

جوانه زاهای مؤثر در اين سيستم Cr₂O₃ و سولفيدهای آهن و منگنز هستند . فازهای بلورين مهمی كه در اين سيستم كريستاليزه می شوند ، ولاستونيت ، آنورتيت و دايوپسايد هستند . مقاومت به سايش، مقاومت به خوردگی و استحكام بالای محصولات شيشه سراميکی اين سيستم را برای كاربردهای زير

مناسب قرار داده است : مصالح ساختمانی با استحكام بالا ، سنگ نما پوشش های كف و پوشش های مقاوم در برابر خوردگی و سايش .

اين محصولات از سال ها پيش در شوروی سابق توليد می شد و به كار بردن آن در محيط های پرترددی مثل فرودگاه ها قابليت های فوق الذكر را به اثبات رسانده است طوری كه در شرايط كاری مذكور عمر مفيدی در حدود 50 سال می توانند داشته باشند .

نكته بسيار مهم در بحث اين سيستم اين است كه می توان از ضايعات صنعتی مثل سرباره ها يا از مواد طبيعی مثل بازالت ها و كلا موادی كه در طبيعت به وفور يافت می شوند ولی كم كاربرد هستند ، محصولات اين سيستم را ساخت . در جدول 1-1 پاره ای از خواص اين سيستم مشاهده می شود [] .

سیستم SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO-R₂O-F

وجه تمایز شیشه سرامیک های خانواده ی فلورو میکا با دیگر گروه ها قابلیت ماشین کاری شوندگی بالای آن ها می باشد . وجود این قابلیت ناشی از تبلور بلورهای ورقه ای شکل فلورو میکا در ساختار شیشه می باشد . وقتی قسمت هایی از این شیشه سرامیک ها توسط ماشین های رایج در صنعت فلزات

جدول 1-1 – برخی از خواص شیشه سرامیک سیستم SiO₂-Al₂O₃- CaO

ماشین کاری می شوند ، مانند شیشه های معمولی نمی شکنند وبه سادگی به شکل مورد نظر در می آیند . ترک های ایجاد شده در طی فرآیند ماشین کاری در کل قطعه اشاعه پیدا نکرده ودر برخورد با

کریستال های کوچک صفحه ای شکل منحرف شده ، به ترک های ریز تر تقسیم بندی می شود . با تشکیل این میکروترک ، انرژی وارد بر قطعه در حین کار جذب می شود . فازهای بلورين مهمی كه در اين سيستم كريستاليزه می شوند ميكای فلوگوبيت و ساير فازهای ميكایی هستند . از جمله خواص

مهم اين دسته می توان قابليت تراشكاری ، استحكام دی الكتريك بسيار بالا و نفوذ پذيری بسيار كم برای گازها را نام برد . اين خواص محصولات مذكور را برای كاربردهای زير مناسب گردانيده است :

انواع عايق ها و مقره ها ، صنايع هوا فضا ، قطعات مختلف سيستم های خلاء ، صنايع جوشكاری ، صنايع هسته ای ( مقاومت در برابر تشعشع ) ، صنايع پزشکی و دندانپزشکی .

در شكل 1-4 ريز ساختار مربوط به اين سيستم آورده شده است كه حضور ورقه های ميكا در آن مشهود است که يکی از عوامل افزايش چقرمگی در اين سيستم همين ورقه های ميكا هستند [] .

شکل -1-4 ریز ساختار شیشه سرامیک های خانواده فلورو میکا

ازسیستم های شیشه سرامیکی مطرح دیگرمی توان از سیستم SiO₂-CaO-MgO-P₂O₅ که دارای كاربردهای پزشكی به عنوان مواد بايواكتيومی باشند نام برد . فازهای بلورين مهم در اين سيستم آپاتيت و وولاستونيت هستند . از جمله خواص قابل ذكر در اين سيستم استحكام و چقرمگی بالا، بايواكتيو بودن و امكان اتصال يافتن با بافت های طبيعی بدن را می توان نام برد . اين خواص كاشت های استخوانی در قسمت های مختلف بدن از جمله مهره های ستون فقرات را به كمک اين شيشه سراميک ها ممكن می سازد [] .

در کنار سیستم های شیشه - سرامیکی که گفته شد سیستم شیشه - سرامیک SiO₂-B₂O₃-RO (Ca ،Mg ،R= Ba ) نیز به دلیل حضور دو اکسید شبکه ساز در ساختار این شیشه سرامیک که خواص متنوع و مطلوبی را برای این شیشه - سرامیک فراهم می کنند مطرح می باشد و بسته به حضور هریک ازعناصر قلیایی خاکی مذکور در سیستم این شیشه سرامیک فازهای مناسبی ایجاد خواهد شد که خواص مورد نیاز را تامین خواهد کرد که از جمله این خواص پایداری شیمیایی و ترمو مکانیکی مطلوب ونفوذ ناپذیری در برابر عبور گاز می باشد . خواص مذکور این شیشه سرامیک را به عنوان گزینه مناسبی برای درزگیری پیل های سوختی مطرح ساخته است . از کاربردهای دیگر این سیستم شیشه – سرامیک می توان از استفاده آن در تکنولوژی سرامیک های دما پخت پایین (¹(LTCC به عنوان Substrate نام برد .

………………………………………

1 – Low Temprature Ceramic Co-firing

تکنولوژی LTCC :

تکنولوژی LTCC شامل تولید مدارهای چند لایه سرامیکی می باشد که در این لایه ها قطعات غیرفعالی همچون هادی ها ، دی الکتریک ها و...... جاسازی می شوند ولایه ها روی هم قرار گرفته و در دماهای زیر900^◦C پخته می شوند که نتیجه آن ساخت یک ساختار یک پارچه اعجاب انگیز خواهد بود . پخت لایه ها به طور همزمان باعث صرفه جویی در وقت و هزینه نیز می شوند .

این امکان وجود دارد که در صورت خرابی هر لایه بدون آسیب زدن به لایه های دیگر تعویض شود. به علت این که پخت در دماهای حدود 850^◦C صورت می گیرد مواد هادی با مقومت کم همچون طلا و نقره می توانند به جای مواد مولیبدنی و تنگستنی که در پروسه های سرامیک های دما پخت بالا استفاده می شوند قرار گیرند . این مواد دارای بیشترین کاربرد برای وسایل فرکانس بالا همچون وسایل ارتباطی ، میکروویو ، وسایل بی سیم ( wireless) ، تقویت کننده ها و ..... نام برد .

شیشه – سرامیک ها برای کاربرد به عنوان Substrate در این تکنولوژی باید دارای ویژگی هایی همچون ضریب انبساط حرارتی کم ، ثابت دی الکتریک مناسب وتلفات دی الکتریک کم باشند .

روش های تهیه شیشه – سرامیک ها

روش معمول تهیه شیشه – سرامیک ها ذوب مواد اولیه وتهیه مذاب شیشه ٬ شکل دادن شیشه از طریق ریخته گری مذاب و سپس عملیات حرارتی شیشه مذکور می باشد . در موارد خاصی که نیاز به ایجاد اشکال پیچیده ای است که امکان ساخت آن ها از طریق روش معمولی شکل دهی وجود ندارد ٬ برای

تهیه قطعه شیشه – سرامیک مراحل دیگری طی می شود [] . در این گونه از موارد ابتدا مذاب شیشه درون آب ریخته شده ٬ سپس فریت حاصل را پودر می نمایند . پودر شیشه با استفاده از روش ریخته گری دوغابی ٬ پرس و یا اکستروژن شکل داده شده وسپس تحت عملیات حرارتی قرار گرفته وفرآیند پخت و تبلور انجام می گیرد [] . تبلور فرآیندی است که توسط آن شبکه منظمی از بلورها از ماده ای با نظم پایین تر ( مذاب یا شیشه ) به وجود می آید [] . بعد از جوانه زنی فاز جدید از مذاب بلورها شروع به رشد می کنند و رشد بلور اغلب توسط انتقال اتم ها یا واکنش در سطح مشترک بین بلور ومذاب کنترل می شود . نقش رشد بلور در تعیین ریزساختار شیشه – سرامیک بایستی همواره مورد توجه قرار گیرد . سرعت های رشد زیاد ٬ زمینه را برای درشت شدن ریزساختار مساعد می سازد . به طوری که بلورهای ریز تحلیل رفته وبلورهای درشت ایجاد می شوند [].

علاوه بر سازوکار جوانه زنی و رشد ٬ وقوع جدایش فازی مایع در مایع نیز در شیشه ها می تواند بر تبلور اثر گذارد . جدایش اولیه مایع – مایع ٬ سرعت جوانه زنی و انرژی اکتیواسیون نفوذ را افزایش وسرعت رشد بلور را کاهش می دهد و بدین وسیله مانع از درشت شدن بلورها می شود .

مقدمه ای برجدایش فازی مایع درمایع در شیشه ها

پدیده جدایش فازی در شیشه ها که از دهه پنجاه میلادی تاکنون یکی از قلمروهای بسیار مهم تحقیقات

نوین در علم شیشه بوده است تقریبا از 85 سال پیش مورد توجه واقع شده است . در آن زمان Schott

نوشت : تجربیات من در مورد ذوب شیشه ها نشان می دهد که در حالیکه SiO₂ و B₂O₃ با یکدیگر سازگار هستند وبه عنوان دو اکسید اسیدی شیشه ساز قلیاها را در هر مقداری در خود می پذیرند ٬ P₂O₅ رفتار ناسازگاری نشان می دهد . افزودن P₂O₅به این شیشه ها تقریبا همواره باعث کدرشدن یا شیری شدن شیشه می گردد . زیرا فسفات ها همان قدر در شیشه غیر محلول هستند که روغن درآب. این تقریبا نخستین اشاره علمی مستقیم به وجود پدیده جدایش فازی در مذاب های شیشه ساز می باشد . از آن زمان تا کنون پژوهشگران بسیاری در مورد پدیده جدایش فازی ٬ علل ترمودیناکی و مکانیزم انجام آن و همچنین اثر آن بر خواص شیشه ها و اثبات تجربی آن به کمک روش های اشعه X ٬ میکروسکوپ الکترونی یا سایر وسایل تجربی به مطالعه و کاوش پرداخته اند [] .

انواع جدایش فازی مایع در مایع در شیشه ها

نمودار های تعادل فازی دوتایی ( یا چندتایی ) گاهی در حالت مایع دارای ناحیه نقص انحلال یا جدایش فازی هستند . در این ناحیه یک فاز مایع همگن نمی تواند در حالت تعادل ترمودینامیکی وجود داشته باشد و دوفازمایع با دو ترکیب مختلف حاصل می شود . جدایش فازی که در بالای دمای لیکوییدوس رخ می دهد به نام جدایش فازی پایدار¹ نامیده می شود . در برخی سیستم ها جدایش فازی

......................................................

1 – Stable phase separation

در زیر دمای لیکوییدوس انجام می شود . این نوع جدایش فازی به نام جدایش فازی فراپایدار¹ خوانده می شود زیرا در زیر دمای لیکوییدوس ٬ از نظر ترمودینامیکی باید فازهای کریستالی وجود داشته باشند و حضورهر نوع فاز دیگری در این دما ( از جمله شیشه ) از نظر ترمودینامیکی فراپایدارخواهد

بود .

درصورتی که تمایل به جدایش فازی در سیستم به صورت فراپایدار و در زیر دمای لیکوییدوس باشد نیز٬ چون شیشه در واقع همان فاز مایعی است که به صورت فراپایدار به زیر دمای لیکوییدوس کشیده شده است واضح است که در حین سرد شدن به دمای اتاق ( یا در صورت عملیات حرارتی بعدی در زیر دمای لیکوییدوس ) دچار جدایش فازی می شود . گاهی ممکن است این جدایش فازی در مقیاسی آن چنان ظریف انجام شود که بر خواص ظاهری ( از جمله شفافیت ) اثر محسوسی نگذارده وشیشه کاملا شفاف به نظر آید [] .

مفاهیم ساختاری جدایش فازی در شیشه ها

دلیل اصلی جدایش فازی چیزی جز تجمع واحدهای ساختاری خاص در کنار یکدیگر به منظور کم کردن انرژی آزاد سیستم نیست . برای پاسخ به این پرسش که واحدهای ساختاری چه هستند وچرا نزدیک شدن آن ها به یکدیگر وتجمعشان باعث کاهش انرژی سیستم می گردد؟ باید ویژگی های

........................................................

1 – Metastable phase separation

ساختاری مذاب ها وشیشه ها مورد توجه قرار گیرد ٬همچنین باید به عوامل مربوط به آنتروپی نیز

توجه کرد .

Pincus و Warren [] از نخستین پژوهشگرانی بودند که کوشیدند به صورت کمی عوامل موثر بر جدایش فازی پایدار در مذاب های سیلیکاتی از نوع MeO-SiO₂ را معین کنند . به عقیده آن ها در

مذاب های فوق اتم ها یا یون های اکسیژن اشباع نشده ( از نظر ظرفیتی ) وتک اتصال ( غیرپل ساز )

وجود دارند . هر یون فلزی تمایل خواهد داشت که توسط این اکسیژن ها که دارای بار منفی نسبتا زیادی هستند محاصره گردد . این تمایل توسط کوشش یون های سیلیسیم برای برقراری پیوند با تمام اکسیژن های در دسترس مذاب محدود می گردد . برای مشخص ساختن تمایل یون فلزی برای محاصره شدن توسط یون های اکسیژن ٬ به صورت کمی ٬ مفهوم پتانسیل یونی به صورت R_Me/Z پیشنهاد شد . که در این جا Z ظرفیت اتم ( یون) Me وR_Meشعاع یونی آن است . هر چه مقدار این کسربزرگتر شود تمایل به جدایش فازی بیشتر خواهد شد .

Dietzel [] نیز پیشنهاد کرد که عوامل نیروی میدان یونی از رابطه (R_Me + R_O) /Z محاسبه گردد ( یعنی نیروی مربوطه در مرکز آنیون های اکسیژن محاسبه شود ) . علاوه بر این او تاکید کرد که باید برهم کنش یک یون فلزی با تمام اکسیژن های اطراف در نظر گرفته شود ونه فقط با اکسیژن های دارای اتصالات شکسته یا ظرفیت های اشباع نشده . سایر پژوهشگران این فرضیه را پیش کشیدند که یون های فلزی در داخل مذاب درست همانند بلورها ٬ نیاز به تعداد معینی همسایه دارند که هرچه اندازه یون کوچکتر باشد این تعداد کمتر خواهد بود . R_Me نباید خیلی کوچکتر از شعاع حفره ای باشد

که در بین یون های اکسیژن در شبکه سیلیکاتی به وجود می آید . در غیر این صورت جدایش مذاب سیلیکاتی به دو فاز رخ خواهد داد . که یکی از فازها غنی از یون های فلزی خواهد بود و ترکیب فاز دیگر به ترکیب SiO₂ خالص نزدیک خواهد بود [] .

سیستم های شیشه ساز دارای جدایش فازی و موارد استفاده آن ها :

تا حدود 50 سال پیش به پدیده جدایش فازی به عنوان پدیده ای ناخواسته و مضر که باعث ایجاد اشکالاتی در تهیه شیشه های قابل استفاده می شد نگریسته می شد . زیرا وقوع این پدیده در شیشه ها می توانست علاوه بر کدر شدن وغیر شفاف کردن آن ها بر برخی از خواص دیگر نیز مانند خواص شیمیایی ٬ مکانیکی و... اثر نامطلوبی بگذارد . اما امروزه با گسترش روش های بررسی ساختار و خواص شیشه ها و پیشرفت شگرف علم شیشه ثابت شده است که پدیده جدایش فازی ٬ پدیده ای استثنایی نبوده ودر بسیاری از سیستم های شیشه ساز مشاهده می شود . علاوه بر این امروزه ثابت شده است که از این پدیده در بسیاری از موارد می توان به صورت مثبتی استفاده کرد .

در این جا به ذکر برخی مثال ها در مورد سیستم های شیشه ساز دارای جدایش فازی پرداخته وبه بعضی از استفاده های آن اشاره می گردد .

1 – تمام اکسیدهای شیشه ساز مشهور نظیرSiO₂ ٬ B₂O₃٬ P₂O₅ در صورت آمیخته شدن با یکدیگر تمایل به جدایش فازی نشان می دهند هرچند که گاه این جدایش در مقیاسی آنچنان کوچک انجام می شود که تشخیص آن حتی با روش های پیشرفته میکروسکوپی وروش های دیگر خالی از اشکال

نیست .

2 – سیستم های دوتایی مرکب ازSiO₂ یا B₂O₃ با اکسیدهای ستون اول جدول تناوبی (K, Na,Li) تمایل به جدایش فراپایدار دارند .

3 - سیستم های دوتایی مرکب ازSiO₂ یا B₂O₃ با اکسیدهای ستون دوم جدول تناوبی تمایل شدیدتری

به جدایش خواهند داشت ( مانند اکسیدهای Be , Mg , Ca ,Sr ) ( شکل 1-8 ) . این جدایش به صورت پایدار بوده ودر بالای دمای لیکوییدوس اتفاق می افتد .

شکل 1-8 – عدم امتزاج ( جدایش فازی ) در شیشه های سیلیکاتی دو جزئی[]

4 - سیستم های دوتایی مرکب از SiO₂ یا B₂O₃ با اکسیدهای ستون سوم جدول تناوبی ( La , Tl Ga ,Al, ) تمایل به جدایش فراپایدار خواهند داشت .

5 - سیستم های دوتایی مرکب از SiO₂ یا B₂O₃ با اکسیدهای ستون چهارم جدول تناوبی جدایش فازی شدیدی نشان می دهند .

6 – برخی سیستم های مهم سه تایی نظیر SiO₂-CaO-Na₂O و SiO₂-B₂O₃-Na₂O و .... نیز از خود جدایش فازی نشان می دهند [] .

برخی از نتایج سودمند جدایش فازی

1 - شیشه های اپال

شیشه های اپال شیشه های غیر شفافی هستند که به دلیل پخش ذرات فاز دوم ( به مقدار بسیار کم ) در زمینه اصلی شیشه کدر می شوند . این ذرات فاز دوم می توانند ذراتی بلوری یا فازی شیشه ای یا حباب های گازی باشند .

طبیعی است که این ذرات با دارا بودن خواصی متفاوت با زمینه اصلی ( از جمله خواص نوری وضریب شکست ) از طریق شکست و انعکاس و پخش نور باعث کدر شدن شیشه شوند . در برخی از موارد جدایش فازی مقدمه ای برای تبلور فاز دوم است که مسئول اصلی کدر شدن شیشه می باشد . در مواردی نیز خود پدیده جدایش فازی از طریق پخش ذرات شیشه ای با ترکیب متفاوت با زمینه اصلی کدر شدن شیشه را به دنبال خواهد داشت [] .

2 – شیشه های وایکور¹

.......................................................

1- Vycor

هر چند تمایل به جدایش فازی در سیستم SiO₂-B₂O₃-Na₂Oبر ساخت شیشه های پیرکس اثر منفی دارد ( زیرا مقاومت شیمیایی کم یکی از فازهای جدایش یافته که غنی ازNa₂O و B₂O₃است مقاومت شیمیایی کل شیشه را کاهش می دهد) اما همین تمایل به جدایش فازی در سیستم فوق الذکر می تواند در ساخت شیشه های غنی از سیلیس در فرآیند به اصطلاح وایکور مورد استفاده قرار گیرد .

3 – اثر جدایش فازی بر جوانه زنی فازهای بلوری و ساخت شیشه - سرامیک ها

شیشه – سرامیک ها محصولاتی هستند که ابتدا به صورت قطعات شیشه ای شکل داده شده و سپس با

عملیات حرارتی حرارتی مناسب که معمولا در دو مرحله جوانه زنی و رشد انجام می شود به قطعاتی

کم و بیش بلورین ( که معمولا بین 50 تا 100 درصد بلوری هستند ) تبدیل می شوند .

در سال های اخیرمشخص شده است که پیش از عمل جوانه زنی در اکثر موارد جدایش فازی رخ می دهد ٬ آن گاه یکی از فازهای حاصله می توانند استعداد بیشتری برای تبلور نشان دهد . ( جوانه زنی در داخل آن بهتر وسریع تر انجام می شود ) .

بنابراین جدایش فازی اکثرا گامی ضروری برای پیشبرد تبلور کنترل شده در شیشه – سرامیک ها است . نفش جدایش فازی در جوانه زنی فازهای بلورین در برخی شیشه ها را می توان به عوامل زیر نسبت داد :

1 – ایجاد فازهای جدید شیشه ای با ترکیب شیمیایی جدید

تشکیل این فازها ممکن است باعث کاهش نیروی محرکه جوانه زنی برخی فازهای بلوری گردد یا تحرک برخی یون ها ( یا اتم ها ) در اثر تشکیل این فازها افزایش یابد .

2– تشکیل سطح مشترک جدید در بین دو فازمایع ( شیشه ای ) مختلف .

تشکیل این سطوح مشترک جدید ممکن است مواضع مناسب وترجیحی برای جوانه زنی فازهای بلوری فراهم آورد یا این سطوح از برخی اجزا ( اتم های یا یون ها ) غنی تر یا فقیرتر شده و این امر

باعث تغییر نیروی محرکه ترمودینامیکی یا افزایش تحرک ( تقویت عامل کینتیکی ) یا حتی کاهش

انرژی سطح مشترک گردیده واز این طرق به جوانه زنی فازی نهایی یاری رساند [] .

جدایش فازی در شیشه های بوروسیلیکاتی

نواحی جدایش فازی شیشه های بوروسیلیکاتی به دلیل انرژی بالایی که دارند مکان مناسبی برای جوانه زنی بلورک ها بوده و فازهای نامطلوبی همچون کریستوبالیت که آنتالپی کریستالیزاسیون بسیار کمی دارند به آسانی می تواند در این نواحی رسوب کند . در این حالت استحاله تبدیل α به β در حوالی ^◦C200 صورت گرفته ٬ باعث ایجاد تغییر حجم زیاد خواهد شد و گاهی اوقات در طی سرمایش میکروترک ایجاد خواهد کرد که منجربه تخریب مقاومت نهایی محصول می شود . از این رو در این قسمت به بررسی دلایل جدایش ونحوه کنترل آن پرداخته خواهد شد [] .

دلایل جدایش فازی در شیشه بوروسیلیکاتی

شیشه های بوروسیلیکاتی شیشه هایی مستعد جدایش هستند و به طور کلی یک شیشه بوروسیلیکاتی

جدایش فاز یافته شامل یک فازغنی از سیلیس با پایداری شیمیایی بالا ویک فازغنی از بور با پایداری شیمیایی کم می باشد.

همان طور که در شکل 1-9 مشاهده می شود فاز غنی از سیلیس فاز پیوسته و فاز غنی از بورات

فاز غیرپیوسته می باشد که محتوی قطره های پخش شده فاز غنی از سیلیس است که این امر به دلیل

جدایش فازی ثانویه آن طی سرد کردن نمونه می باشد [] .

شکل 1- 9 – شماتیکی از جدایش فازی در شیشه بوروسیلیکاتی[]

شکل 1 -10 – دانسیته بیشتر فاز غنی از بور در شیشه بوروسیلیکاتی جدایش یافته[]

فاز غنی از سیلیس (LS) به دلیل دانسیته کمتربر روی فاز غنی از بور (LB) انباشته می شود . ( شکل 1 -10 ) ویسکوزیته LS زیاد بوده و مدت زمان کافی برای جدایش ندارد ولی کره های کوچک LB اصرار برجدایش دارند وهمان طور که در شکل 1 -11 نشان داده شده است به سمت پائین حرکت

می کنند [] .

LB کوئنچ شده معمولاً اپک و تقریباً متمایل به سفید رنگ است . کدر شدن معمولاً بر اثر جدایش فازی ایجاد می شود . جدایش ممکن است بسیاری از خواص شیشه از قبیل پایداری شیمیایی را تغییر

شکل 1 -11 – تمایل زیاد فاز غنی از بور به جدایش و حرکت این فاز در بین فازغنی از سیلیس[]

دهد . وقتی در شیشه جدایش فازی به صورت مناطق پیوسته امتزاج ناپذیر وجود داشته باشد در مقابل اسید شویی بسیار آسیب پذیر خواهد بود .

قدرت میدانی یونی بالاتر در کاتیونهای دگرگون ساز شبکه باعث افزایش جدایش می شود و اضافه

کردن اکسیدهای RO ( Ba , Ca , Mg , Sr=R) به شیشه های بوروسیلیکاتی کدر بودن را افزایش می دهد . با افزایش یافتن میزانRO در شیشه ، به علت قدرت میدان یونی بالای این عناصر تمایل به جدایش فازی افزایش می یابد و این تمایل برای شیشه حاوی MgO به حداکثر می رسد . Cs₂O با

کمترین قدرت میدانی یونی جدایش فازی کم فقط زیر دمای لیکوئیدوس و MgO با بیشترین قدرت میدان یونی جدایش فازی خیلی بزرگ حتی بالای دمای لیکوئیدوس ایجاد می کنند ( شکل 1-8 وشکل 1-12) [] .

شکل 1-12 – جدایش فازی پایدار ( امتزاج ناپذیری ) در شیشه های بوروسیلیکاتی قلیایی خاکی[]

روش های کنترل جدایش فازی

با کاهش RO و افزایش Al₂O₃ می توان از عرض مناطق جدایش کاست . شکل 1 -13 تصویر TEM سه شیشه بوروسیلیکاتی با میزان یکسان B₂O₃ و SiO₂ومقادیر متفاوتCaO /Al₂O₃ را که

نسبت مذکورازB1 تا B3 افزایش می یابد ، نشان می دهد . همان طور که مشاهده می شود نمونه ها حاوی فازهای روشن محصور شده در میان فاز تیره پیوسته می باشند که با افزایش نسبت اشاره شده سایزفاز به طور مشخصی کاهش یافته است . به طور مثال در B1 ، 170 - 150 نانومتر، برای B2

، 100 - 70 نانومتر و برای B3 زیر 5 نانومتر بود . از نتایج آنالیز رامان مشخص شد که تتراهدرال

^-[AlO₄] وارد ساختار شبکه ای می شود ومنجربه همگن سازی اکسیژن های غیرپلزن و افزایش درجه اتصال شبکه می شود چون که اکسیژن های غیرپلزن همگن باعث توزیع یک شکل Ca²⁺ می شود و جدایش فازی محدود می شود [] .

شکل 1 -13 – تصویر TEM پودر شیشه سیلیکاتی سری B (با میزان یکسان B₂O₃ و SiO₂ومقادیر متفاوتCaO /Al₂O₃) حرارتی شده در دمای^◦C950 به مدت min30 ونگهداری در دمای^◦C 850 به مدت 100 ساعت

Ca²⁺ فازمحصور شده بسیار کمتر از Ca²⁺فاز پیوسته می باشد . تشکیل چنین فازمحصور شده ای ، غلظت یون کلسیم را در فاز پیوسته افزایش می دهد و وقتی که Ca²⁺به مقدار مشخصی انباشته شد

ممکن است تشکیل فازبلوری شروع شود . این می تواند دلیل خوبی برای افزایش تبلور از طریق جدایش فازی باشد . البته اگر اندازه فاز ایزوله شده به مقدار کافی کوچک بوده و به طور یکسان توزیع گردد ، ترکیب فاز پیوسته نمی تواند نوسانات ترکیبی مورد نیاز برای تبلور را داشته باشد و در نتیجه

از تبلور جلوگیری می شود . آزمایش نمونه B3 این نکته را به خوبی اثبات نمود . با توجه به این که

سایز فاز جدایش یافته از طول موج مرئی کمتر بود ازتبلور جلوگیری به عمل آمده و شیشه حتی بعد از عملیات حرارتی شدن در دمای 850^◦C به مدت 100 ساعت نیز همچنان شفاف باقی مانده بود .

درنهایت می توان نتیجه گرفت که کاهش اندازه فازایزوله شده که به وسیله افزایش نسبت های CaO /Al₂O₃ صورت گرفته است از تبلورغیر کنترل شده که برای نرمی درزگیر و یک شکلی ترکیب مضر است جلوگیری می کند [] .

از روش های دیگر کنترل نواحی پیوسته جدایش فازی ، افزایش دمای عملیات حرارتی و تبدیل این نواحی به نواحی غیر پیوسته یا نواحی ایزوله شده با یک فاز بلورین مطلوب می باشد . البته این کار زمانی می تواند مفید باشد که افزایش دما باعث ایجاد فازهای مضر نشود . همچنین با افزایش زمان عملیات حرارتی نیز می توان جدایش فازی را کنترل کرد . البته این نکته را باید یادآور شد که عملیات حرارتی طولانی مدت باعث رشد بلورها و افزایش جدایش فازی خواهد شد [] .

بررسی کینتیک تبلور

مبنای تئوریکی برای تفسیرو بررسی نتایج DTA فرمول تئوری کینتیک استحاله که توسط

جانسون¹ ، مهل² و اورامی³ ارائه شده است ، می باشد (معادله 1-1 ) . این تئوری تغییرات حجمی فازمتبلورشده با زمان (t) را توصیف می کند که x جز حجمی متبلورشده و u نرخ رشد کریستال را بیان می کند (معادله 1-2 ) [] .

( معادله 1 -1 ) X=1-exp[-g N₀(∫u(t)dt)^m] ( معادله 1 -2 ) u =u₀ e^E/RT

که در این معادله :

N_◦ : تعداد جوانه های تشکیل شده بر واحد حجم

m : ثابتی است که به نحوه رشد کریستال وابسته است (n=m)

β : یک سرعت گرمایش است

E : انرژی اکتیواسیون موثر برای رشد کریستال است .

که با جاگذاری معادله (1 -2 ) در معادله معادله (1 -2 ) وگرفتن مشتق از رابطه به دست آمده نسبت

.....................................................

1 – Johnson

2- Mehl

3- Avrami

به زمان ( t ) وساده سازی در نهایت رابطه به صورت معادله ( 1 – 4 ) درمی آید .

معادله ( 1 – 4 ) ^-1 _P =n (0.37βE_c)/(RT²_p)(dx/dt)

سرعت رشد کریستال را در هردمایی و درهر سرعت گرمایش می توان تعیین کرد و با رسم

[T²_P/β] In به عنوان تابعی از در هر سرعت گرمایش مقدار انرژی اکتیواسیون کریستالیزاسیون و n که نحوه رشد کریستال را تعیین می کند به دست می آید که n می تواند مقدار1، 2 و 3 یا 4 داشته باشد. n=4مربوط به جوانه زنی حجمی و رشد سه بعدی ، n=3 جوانه زنی حجمی و رشد دو بعدی، n=1 جوانه زنی حجمی و رشد یک بعدی و n=2 جوانه زنی صفحه ای و رشد یک بعدی از سطح به سمت داخل می باشد [].

تاريخ : دوشنبه نوزدهم بهمن ۱۳۸۸ | 20:52 | نویسنده : علیرضا حسینی |

شيشه فلوت

شیشه آذر پس از تولید شیشه های برنز وابي اكنون شروع به توليد شيشه دودي نمود

شيشه فلوت

تاريخ : جمعه دوم بهمن ۱۳۸۸ | 20:31 | نویسنده : علیرضا حسینی |

.: Weblog Themes By Pichak :.

نگاه کلی

مشخصات شیشه‌های سیلیسی

انواع شیشه‌های سیلیسی

نوع اول

نوع دوم

نوع سوم

نوع چهارم

خواص شیشه‌های سیلیسی نوع چهارم

کاربرد شیشه‌های سیلیس نوع چهارم

مشخصات فیزیکی و شیمیایی دیرگدازها

ویژگیهای مهم دیرگدازها

مواد اولیه دیرگدازها

دمای پایداری دیرگدازها

دیرگدازهای آلومینیوم سیلیکاته

دیرگدازهای سیلیسی

مواد اولیه

کاربرد

4 Material balance

5 Battery limits condition

6 Design features

Calcination reactions

ریشه لغوی

سیمان در صنایع ساختمانی

تاریخچه

ساختار سیمان

ترکیبات شیمیایی سیمان

هیدراسیون سیمان

حرارت هیدراسیون

نرمی سیمان

گیرش سیمان

آمارگیر وبلاگ

موزیک پلیر

ساعت و تاريخ