فلدسپات

فلدسپات چیست؟

چگونگی استخراج و تولید فلدسپات

فلدسپات از اجسام گرانیتی بزرگ که توسط زمین شناسان پلوتون گفته می شود، استخراج می شود. از آنجا که فلدسپات یکی از اجزای بزرگ پوسته زمین می باشند ، فرض بر این است که تامین فلدسپات برای تأمین تقاضا برای مدت زمان طولانی مناسب است. معادن کنونی در سراسر جهان به میزان کافی نیاز به فلدسپات خام را برآورده می کنند.

استخراج فلدسپات ها با روشهای روباز  یا توسط مالک معدن فلدسپات یا توسط پیمانکاران انجام می شود. پس از حفر و انفجار سنگ فلدسپات ، شکست ثانویه با یک گلوله افتادگی معمولی انجام می شود. این سنگ معدن سپس با بیل هیدرولیکی بر روی کامیون ها بارگیری می شود و به کارخانه خرد کن ، که در مجاورت کارخانه شناور سازی است ، منتقل می شود.

خصوصیات فیزیکی مواد معدنی فلدسپات

مواد معدنی فلدسپات دارای یک طیف شگفت آور از خواص فیزیکی مشترک می باشند. اکثر مواد معدنی موجود در فلدسپات دارای دو جهت شکاف کامل هستند که تقریباً از زاویه های راست قطع می شوند. آنها نه تنها دارای زاویه شیب تقریباً یکسانی برای برش های خود هستند ، بلکه دارای سختی موهس و وزن مخصوص  یکسانی نیز هستند.

اکثر مواد معدنی فلدسپات دارای وزن مخصوص در محدوده ۲.۵-۲.۸ هستند در حالی که سختی موهس آنها حدود ۶ تا ۶.۵ است. علاوه بر تمام این شباهت ها در خصوصیات فیزیکی ، تمام مواد معدنی فلدسپات دارای براقیت زجاجیه ای هستند که بیشتر روی صورت های خوشه ای مرواریدی قرار دارد. این خصوصیات یک روش عالی برای شناسایی این  مواد معدنی می باشد.

شناسایی این مواد معدنی در سنگ های آذرین برای افرادی که با شکاف فلدسپات آشنا هستند بسیار آسان می باشد. هرچقدر بلورهای این ماده معدنی کوچک تر باشند ، هنگام بررسی سنگ آذرین با استفاده از لنز دستی ، به راحتی می توان آنها را جدا از سایر مواد معدنی دانست ، زیرا ویژگی های آن به راحتی قابل شناسایی است.

بسیاری از کاربردهای فلدسپات از رفتار منحصر به فرد آن تحت تاثیر حرارت ناشی می شود. این مواد معدنی تمایل دارند که در محدوده ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد یک حالت انتقالی شکننده به شکل پذیری داشته باشند – بسیار کمتر از بسیاری از موادی که با آنها مخلوط می شوند – و بنابراین اغلب مانند شار رفتار می کند.

موارد استفاده و کاربردهای فلدسپات در صنایع

مهمترین خواص فلدسپات برای صنایع پایین دستی و بسیاری از صنایع دیگر میزان آلومینا و مواد قلیایی موجود در این مواد می باشد. به همین دلیل ، فلدسپات های قلیایی (شامل پتاسیم) کاربردهای گسترده ای در صنایع رنگ سازی ، ساخت شیشه و سرامیک دارند . در اینجا برخی از کاربردهای فلدسپات های پتاسیم آورده شده است.

ساخت شیشه:

فلدسپات ماده مهمی در تولید شیشه است. این ماده همچنین در تولید ماده اولیه شیشه بسیار مهم است زیرا به عنوان یک کاتالیزور روان کننده در این فرآیند عمل می کند. به عنوان یک کاتالیزور شار ، دمای کوارتز را کاهش می دهد در حالی که همزمان به حفظ ویسکوزیته شیشه تولید شده در محدوده صحیح کمک می کند. این محتوای قلیایی فلدسپات است که به آن کمک می کند تا به عنوان یک شار در شیشه سازی موثر واقع شود.

همچنین شار نقطه ذوب کلی مخلوط  ها را کاهش می دهد ، این یک مزیت برای کاهش انرژی کلی مورد نیاز است. این ماده معدنی در مراحل اولیه فرآیند تولید به طور کلی ذوب می شود و به طور کارآمد و سریع یک ماتریس شیشه ای تولید می کند که مسئول نگه داشتن سایر مواد در مذاب است. علاوه بر این ، فلدسپات می تواند به شیشه ویژگی های مطلوب بیشتری از جمله افزایش سختی ، دوام و مقاومت در برابر حمله شیمیایی را بدهد. یون های آلومینا و کلسیم مسئول این اثرات هستند.

بهتر است بدانید:

یکی از مزایای استفاده از فلدسپات به عنوان افزودنی در شیشه سازی به عنوان شار است که افزودن آن به هیچ وجه عدد ردوکس را تغییر نمی دهد. فلدسپات را می توان به عنوان یک افزودنی سازگار با محیط زیست در نظر گرفت، هم به دلیل ظرفیت شار به معنی اینکه انرژی کمتری مورد نیاز است ، هم به این دلیل که افزودن آن باعث اضافه شدن مواد دیگر نمی شود.

مواد قلیایی موجود در فلدسپات – عمدتا پتاسیم و سدیم – هستند که دمای ذوب مخلوط را کاهش می دهند. این مواد ذوب شدن و اتصال سایر مواد وارد شده به داخل مخلوط شیشه را تقویت می کنند. شیشه سازی حدود دو سوم فلدسپات مورد استفاده در ایالات متحده در هر سال را تشکیل می دهد و بیشترین کاربرد آن به عنوان پرکننده و در سرامیک سازی است. برای اهداف شیشه سازی ، فلدسپات ها تا ۰.۸۵ میلی متر (۲۰ مش) آسیاب می شوند.

ساخت مواد پرکننده:

از فلدسپات ها به عنوان گسترش دهنده و مواد پرکننده در رنگ ، لاستیک و پلاستیک استفاده می شود به دلیل عوامل مختلف یک پرکننده موثر است. این فاکتورها شامل PH پایدار ، بی اثر بودن شیمیایی بالا ، قابلیت پراکندگی خوب ، ضریب شکست چشمگیر ، مقاومت در برابر یخ زدگی ، مقاومت زیاد در برابر سایش و گرانروی کم در پر کننده است. به طور کلی ، محصولاتی که برای چنین اهدافی استفاده می شوند ، عیارهای ریز خرد شده هستند.

فلدسپات ها به عنوان یک ماده پرکننده در پلاستیک ها ، به دلیل سختی نسبتاً بالای موهس کاربرد دارند ولی در ترموپلاستیک ها کاربرد کمی دارند ، اما در فیلم های پلاستیکی ، فلدسپات ها به عنوان اجزای اصلی ضد انسداد ، یک جز اساسی هستند. مسدود کردن جایی است که دو ماده (یا بیشتر) در سطح با یکدیگر برهم کنش دارند ، هدف از مواد ضد انسداد جلوگیری از این امر است و بنابراین معمولاً به عنوان عوامل ضد لغزش نیز شناخته می شوند. این ترکیب به خصوص در فیلم های پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE )، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید بسیار مفید است. بعلاوه ، از فلدسپاتها می توان برای ساختن فیلم های LDPE برای مدیریت گرما مناسب تر استفاده کرد ، به عنوان مثال در گلخانه ها و پلی تونل ها.

در رنگ ها ، پوشش ها و لاک ها ، فلدسپات های فوق العاده ریز خرد شده به عنوان پرکننده استفاده می شوند. افزودن غیر سمی فلدسپات جذاب است زیرا هزینه کلی مواد را کاهش می دهد ، اما به دلیل ضریب شکست نسبتاً کم آن در ناحیه ۱.۰ تا ۱.۵ ، بر تراکم رنگ تاثیری ندارد.

 ساخت سرامیک ها:

فلدسپات مهمترین ماده اصلی ،علاوه بر خاک رس در تولید سرامیک محسوب می شود. این ترکیبات دمای ذوب مشخصی ندارد ، زیرا در دماهای مختلف به آرامی ذوب می شود. این یکی از مزایای مهم  است زیرا ذوب خاک رس و کوارتز ها را تسریع می کند ، در حالی که به طور همزمان امکان تعدیل این مرحله مهم را در فرآیند تولید فراهم می کند. به طور کلی از آنها به عنوان کاتالیزور شار برای تولید پوشش شیشه ای در دمای پایین استفاده می شود. همچنین از آنها به عنوان منبع آلومینا و مواد قلیایی در لعاب استفاده می شود.

غالباً ، فلدسپات ها مقاومت ، دوام و مقاومت بدنه سرامیک را بهبود می بخشند. همچنین ، آنها سایر ترکیبات گروهی را ذوب ، نرم و مرطوب می کنند. فلدسپاتهای گرید سرامیکی معمولاً تا ۷۵ میکرومتر (۲۰۰ مش) آسیاب می شوند.

درست مانند ساخت شیشه ، اجزای اساسی فلدسپات ها (سدیم ، پتاسیم و کلسیم) مانند شار رفتار می کنند ، آنها با خاکستر سودا کار می کنند (مانند شیشه نوشابه) و برای کاهش دمای ذوب و افزایش قابلیت ذوب تمام اجزای سازنده استفاده می شوند. علاوه بر این ، فلدسپات میزان لک شدن بدن سرامیک را در حین پخت کنترل می کند.

ساخت پرسلان (Porcelian):

فلدسپات ، همراه با کائولن و کوارتز (به عنوان نوعی سیلیس) از اجزای اصلی در سرامیک های چینی مدرن هستند. اینها انواع “چینی خمیر سخت” هستند که در مقایسه با “خمیر نرم” در دمای حدود ۱۴۰۰ درجه سانتی گراد پخت می شوند ، در حالی که انواع “نرم” در ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد پخته می شوند. این نوع پرسلان نسبت به انواع “خمیر نرم” قوی تر بوده و احتمال ترک خوردگی بسیار کمتری در نظر گرفته می شود. بسته به نوع فرآیند ، می تواند شبیه ظروف سفالی باشد. همانند سایر سرامیک ها ، اکنون نیز درک شده است که یکی از مهمترین دلایل گنجاندن فلدسپات ، قابلیت های شار برتر آنها است.

ساخت لعاب مینا:

درساخت لعاب مینا ، فلدسپات با اطمینان از عدم وجود خطا در محصول نهایی ، به افزایش زیبایی محصول نهایی کمک می کند. این ترکیب در ساخت ظروف بهداشتی ، لعاب کاشی و سرامیک ، ظروف غذاخوری ، ظروف کادویی ، برقی و مینا بسیار مفید است. در وسایل بهداشتی از فلدسپات برای تسهیل روند بهینه سازی استفاده می شود.

فلدسپات همچنین دارای مصارف دیگری است که شامل اورتان ، ساینده های ملایم ، رنگ ها ، جوشکاری پوشش قرمز ، تولید فولاد و فوم لاتکس می باشد.

سایر کاربردهای پتاسیم فلدسپات

فلدسپات های پتاسیم در اثر هوازدگی به مواد معدنی رس و سنگ معدن های آلومینیوم تجزیه می شوند ، که هر دو منبع  بسیار مهمی هستند که در جامعه امروز استفاده می شوند. این کانه های آلومینیوم در مجموع به عنوان بوکسیت شناخته می شوند که یک منبع معدنی بسیار مهم از نظر اقتصادی.

جوشکاری:

فلدسپات های پتاسیم به دلیل خاصیت شار عالی در پوشش الکترودهای جوشکاری استفاده می شوند. آنها به ویژه در پوشش الکترودهای مورد استفاده در فرآیند قوس دستی ، فرایندی که برای جوشکاری آلیاژهای آهنی در صنایع ساخت عمومی ، ساخت کشتی ، فولاد های سخت و سازه کارایی دارد ، استفاده می شوند.

ساینده ها:

همراه با اکسید منیزیم ، کلرید منیزیم و سایر چسب های مصنوعی ، از فلدسپات ها به عنوان عامل اتصال در ساخت چرخ ، ساینده ، دیسک و اشکال مختلف استفاده می شود.

در حجم زیاد ، از آنها به عنوان سنگدانه درشت در تولید آسفالت و بتن استفاده می شود. علاوه بر این ،  از آنها همچنین در تولید لعاب مینا ، پودر پاک کننده و ساخت شیشه استفاده می شود.

برخی از انوع  فلدسپات پتاسیم نیز دارای ارزش اقتصادی و زیبایی به عنوان سنگهای قیمتی هستند. برخی از این سنگهای قیمتی شامل سنگهای ماه و سنگ آمازون است.