درادامه به بيان مواد معدني مورد استفاده در صنعت سراميک مي پردازيم .سعي شده است تا منابع و ذخاير اصلي اين مواد نيز ذکر شود.
سيليس
سيليس يک ماده ي معدني مهم در صنعت سراميک است. استفاده ي عمده از اين ماده در صنعت شيشه سازي است (حدود 38% از توليد ايالات متحده ي آمريکا در صنعت شيشه سازي مصرف مي شود. ) براي مثال حباب هاي لامپ هاي با نور سفيد (bulbs incandescent lamp) از شيشه هاي سودالايم توليد مي شود که تقريبا 70% از آنها سيليس است. درصد سيليس موجود در لامپ هاي رشته اي مي تواند تا حدود %99.8 وزني نيز برسد.
يکي از منابع عمده ي سيليس ، ماسه سنگ است . ماسه سنگ صنعتي و ماسه ي سيليسي دو واژه هستند که در صنعت سراميک زياد استفاده مي شوند. اين دو واژه به معناي ماسه سنگي است که در صد سيليس موجود در آن ها بالا باشد. در برخي موارد درصد سيليس برخي از اين ماسه ها بيش از 99.5% است.
برطبق تعريف ASTM، ماسه سنگ ذرات سنگ است که به صورت گرانول هستند. اين ذرات مي توانند از ميان الک مش 4 بگذارند.(4.75mm) و بر روي الک مش 200 (75mm) باقي مي مانند. و بايد از خردايش طبيعي يا مصنوعي سنگ پديد آمده باشند. (ماسه سنگ همچنين از فرآوري فيزيکي سنگ ها (بوسيله ي سنگ شکن) توليد مي شوند.)
ماسه سنگ هاي توليدي معمولا داراي ترکيب شيميايي متنوعي هستند که اين ترکيب به نوع سنگ مورد استفاده بستگي دارد. ايالات متحده ي آمريکا بزرگترين توليد کننده ي ماسه ي صنعتي در جهان است. ايالت هاي ويرجينياي غربي، کاليفرنيا، الينويز، پنسيلوانيا ، اوهايو و نيوجرسي 80% ماسه ي سيليسي با کيفيت بالاي مورد استفاده در ايالات متحده ي آمريکا را فراهم مي کنند. در الينويز و ميسوري عملا تمام سيليکاي مورد استفاده در ساخت شيشه از ماسه سنگ هاي st.peter بدست مي آيد. ساير ذخيره هاي با کيفيت ماسه سنگ نيز وجود دارد. مثلا يکي از اين ذخاير oriskany است که در ويرجينياي غربي و پنسيلونيا وجود دارد. اين ذخيره ها عموما به صورت تپه هاي شني ساحلي يا به شکل لايه هايي 20-30 متري زير لايه هايي از لجن، خاک رس و سنگ رست (shales) وجود دارند.
عموما استخراج سيليس صنعتي يک شغل با فروش منطقه اي است . در واقع مراکز توليد عمدتا در کنار مراکز خريد واقع اند مگر آنکه کيفيت محصول توليدي استثنائي باشد مثلا خواص اندازه ي ذرات يا شکل ذرات ويژه باشد. منطقه ي جغرافيايي فروش اين محصول معمولا از 200 مايل فراتر نمي رود. اين مسئله به دليل هزينه ي بالاي حمل و نقل اين ماده و فراواني معادن آن در سرتاسر دنيا است.
در سال هاي اخير، مقررات محيط زيستي بر روي استخراج سنگ سيليس بسته شده که علت آن مشکلات سلامتي است که بوسيله ي اين محصول بوجود مي آيد.
کواتز مينرال عمده ي سيليس ، جزء اصلي سنگ هاي آتشفشاني مانند گرانيت است. اين ماده همچنين در بيشتر سنگ هاي دگرگون يافت مي شود. بخش اصلي سنگ هاي دگرگون را ماسه سنگ تشکيل مي دهد. همچنين رگه هايي با خلوص بالا از کوارتز نيز در اين سنگ ها يافت مي شود. کريستال هاي کوارتز با کيفيت نوري بالا واقعا کم يابند . اما روش هايي مناسب وجود دارد که مي توان کريستال هاي کوارتز را رشد داد و آنها را به صورت تجاري توليد کرد. توليد سالانه ي سيليس در ايالات متحده ي آمريکا تقريبا 30 مگاتن است که اين مقدار 700 ميليون دلار ارزش دارد.
سيليکات ها
فلدسپار
فلدسپارها يک گروه مينرالي بزرگ هستند واين تخمين زده شده است که بيش از 60 درصد پوسته ي زمين را تشکيل مي دهند. (همانگونه که در جدول 1 ديده مي شود) اين گروه مينرالي در بسياري از سنگ هاي رسوبي و تقريبا در تمام سنگ هاي آذرين و دگرگون يافت مي شوند.

صنعت شيشه سازي بيشتر فلدسپارهاي توليدي را مصرف مي کند. فلدسپار منبع اکسيد آلومينوم است. اين ماده خواص مکانيکي شيشه مانند مقاومت در برابر خراش و قابليت مقاومت در برابر شک حرارتي آن را افزايش مي دهد. فلدسپار همچنين در بدنه هاي سراميک وايت وير (whiteware) به عنوان فلاکس استفاده مي شود. اين ماده باعث ايجاد فاز شيشه اي در هنگام پخت بدنه مي شود و استحکلام و حالت زجاجي (translucency) بدنه را افزايش مي دهد.
کره ي جنوبي بزرگترين توليد کننده ي فلدسپار در جهان است. توليد سالانه ي فلدسپار در ايالات متحده ي آمريکا 800000 تن است که اين ميزان ارزشي برابر 45 ميليون دلار دارد. ايالات کاليفورنيا، کاروليناي شمالي و کانوکتيکات بزرگترين توليد کنندگان فلدسپار هستند.
رويه ي اصلي در فرآيند استخراج و استفاده از فلدسپار شامل موارد زير است:
1)سوراخ کاري و انفجار توده ي معدني
2)انتقال سنگ معدن به آسياب و خردايش آن (فرآوري فيزيکي)
3)جدا سازي مينرال ها به روش فلوتاسيون (اين فرآيند بر اساس قابليت ترشوندگي متفاوت مواد در محلول آبي اتفاق مي افتد).
4)خشک کردن
5)آسياب کردن تا رسيدن به اندازه ي ذره ي زيرمش 200 (75Mm) براي کاربردهاي صنتعت سراميک
درفرآيند فلوتاسيون هوا به داخل سوسپانسيوني از مينرال هاي خردايش يافته دميده مي شود. در اين حالت در محلول کف تشکيل مي شود. ذرات تر شده (ذرات آب دوست) در سوسپانسيون باقي مي مانند در حالي که ذرات آب گريز جذب حباب هاي هوا شده که با جدا سازي کف ها مي توان مينرال هاي مورد نظر را جدا سازي نمود. عوامل متنوعي مانند آمينو اسيدها (اين مواد داراي وزن ملکولي بالايي هستند) را مي توان براي افزايش قابليت تر شوندگي نسبي مواد جامد در مخلوط ، استفاده کرد. اين عوامل به طور گزينشي بر روي سطح مواد خاص مخلوط ، جذب مي شوند. اين فرآيند در مراحل زير انجام مي شود:
1)جدايش ميکا
2)جدايش مينرال هاي آهن دار مخصوصا گارنت
3)جداسازي فلدسپار از مواد ته نشست شده مانند کوارتز
رس ها و کائولن
رس جزء عمده ي سراميک هاي سنتي است. اين مواد عموما سيليکات هاي لايه اي با اندازه ي دانه ي زير 2 ميکرون هستند. هر لايه ي سيليکاتي را مي توان به عنوان يک کاني رسي تعريف کرد. شش نوع تجاري از رس ها وجود دارند. اين انواع در جدول 2 به صورت ليست وار آورده شده است. اين رس ها از لحاظ ترکيب، پلاستيسيته، رنگ و خواص پخت متفاوت اند.

هوازدگي مکانيکي و شيميايي فلدسپارها در سنگ هاي آذرين و دگرگون شده باعث تشکيل کائولن مي شود.(کائولن يک جزء کليدي در خاک چيني است) . کائولن تشکيل شده مي تواند در همان محل متلاشي گردد و يا ابتدا بوسيله ي آب يا باد به محل ديگري منتقل شود و در آنجا متلاشي گردد. ذخاير کائولن اوليه در محل سنگ اوليه وجود دارند. اين نوع کائولن داراي مقادير زيادي کوارتز و ميکا است که در حين فرآيند هوا زدگي تشکيل گشته اند. ذخاير بزرگي از کائولن اوليه در جنوب شرقي انگلستان ، اکراين و چين يافت مي شود.
کائولن هاي ثانويه، کائولن هايي هستند که به طور طبيعي از سنگ هاي اصلي شسته شده اند. و سپس در مکان هاي ديگر رسوب کرده اند. اين مواد به طور طبيعي فرآوري گشته اند و داراي خلوص بيشتري هستند. ذخاير تجاري و اصلي کائولن ثانويه در ايالات متحده آمريکا 50 ميليون سال پيش تشکيل شده اند. اين ذخاير به صورت کمربندي در خط ساحلي قديمي ازشمال آلاباما تا کاروليناي شمالي کشيده شده است.
منبع:منبع انگليسي مقاله : Ceramic Marterial /C.Barry Carter .M.Grant Norton
ادامه دارد...