دیاتومیت چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

۱ بهمن ۱۳۹۹

۰نظر

4122 بازدید

دسته بندی : مواد معدنی غیر فلزی , مواد و محصولات

دیاتومیت چیست؟

دیاتومیت ها سنگ های رسوبی متشکل از ذرات ریز و بی شکل سیلیسی می باشند که در اثر مکانیزم تجمع پوسته یا اسکلت های فسیل شده جلبک ها و گیاهان و جانوران میکروسکوپی و تک سلولی به نام دیاتومه تشکیل شده است، اطلاق می شود.

از نظر واژه شناسی، الفاظ دیاتومیت یا خاکهای دیاتومیتی و کیزلور همگی کاربرد داشته و شناخته شده هستند.

از نقطه نظر زمین شناسی اقتصادی، واژه ،دیاتومیت به رسوبانی از تجمع اسکلت سیلیسی دیاتومه‌ها اطلاق می‌شود که ضخامت کافی جهت استفاده داشته باشند و بیشتر در کمربندهای افیولیتی رخنمون دارند.

واژه‌های دیگری که به تجمع بقایای دیاتومه‌های دارای ناخالصی بیشتر هستند اطلاق می‌شود عبارتند از:دیاتومیت رس دار و یا خاک دیاتومیتی.

از نظر زمین شناسی و یا تجاری، واژه ،دیاتومیت به تجمع رسوبات تجمعی تقریباً خالص از اسکلت موجودات ریزی به نام دیاتومه اطلاق می‌شود.

دیاتومیت ممکن است علاوه بر ناخالصی ها دارای ۱۵ تا ۶۵ درصد آب به صورت آزاد، در ساختمان خود باشد.

دیاتومیت خالص خرد شونده و از نظر خصوصیات ظاهری، شبیه به گچ است.اغلب به همراه شیل، سیلت، سنگ آهک و سایر رس ها می باشد. معمولاً به رنگ سفید تا خاکستری دیده می شود. اندازه ذرات از ۵ تا ۱۰۰۰ میکرومتر تغییر می‌کند، ولی اندازه غالب بین ۵۰ تا ۱۰۰ میکرومتر است.

بزرگترین تولیدکنندگان دیاتومیت دنیا

ایالات متحده امریکا ،روسیه، فرانسه ، رومانی و آلمان

کاربرد دیاتومیت

بیشترین کاربرد به عنوان فیلتر برای جداسازی جامدات معلق در مایع می باشد.

کاربرد در این بخش اغلب به عنوان صافی در صنایع مختلف فیلتراسیون از جمله کارخانه های قند، فیلتر کردن داروها، نوشیدنی الکلی، مایع شکر خام، آنتی بیوتیک ها، آبهای شهری، آب استخرها، آبمیوه، سوخت هواپیمای جت و… می باشد.

دومین مصرف عمده به عنوان پرکننده در صنایع ساخت رنگ، کاغذسازی و ساینده است. هم چنین به عنوان پرکننده رنگ ها، جهت کنترل شفافیت و درخشش رنگ می باشد.

وجود تخلخل در دیاتومیت ها باعث شده تا از آن به عنوان عایق گرما و صدا استفاده گردد.

پودر آن به علت سطح آزاد زیاد و حجم توده ای کم می تواند بیش از ۲ برابر وزن خود آب جذب کند به خاطر این خاصیت به عنوان جذب کننده آب در قالی شویی، حمل کننده های ضد آفت و همچنین در حمل و نقل مواد خطرناک مانند اسید سولفوریک و اسید فسفریک استفاده می شود. به علت شباهت دیاتومیت به سیلیکات های اپال این ماده دارای سختی مناسبی جهت ایجاد سایش ملایم بر روی سطوح فلزی می باشد.

دیاتومیت در برخی موارد به عنوان منبعی برای تولید سیلیس به کار می رود.

از دیگر کاربردها می توان به ترکیبات سرچوب کبریت، ترکیبات الکترودهای جوشکاری، باتری سازی پایدار کننده مواد منفجره، ماده افزودنی به گل حفاری، به عنوان حمل کننده افشاننده مایعات، حشره‌کش‌ها و باروری دانه‌ها، به عنوان ساینده متوسط در دندانسازی، ماده ضد قالب‌گیری، کپسولهای نیترات آمونیوم، پایدار کننده (ظروف استیلن)، جذب کننده، تصفیه فاضلاب، غذای حیوانات خانگی، ظروف کاتالیزورها، نیکل، وانادیوم، اسید فسفریک، به عنوان منبع سیلیس در چینی‌سازی و نسوزها، عایق کننده های صوتی و حرارتی اشاره نمود.

مصارف عمده دیاتومیت در صنایع فیلتراسیون، پرکننده، عایق و جذب کننده ساینده‌ها و کاتالیستها است که این کاربردها در حدود ۹۰ درصد کل تقاضا را شامل می‌شود.

استفاده در ساخت فیلترها که قسمت عمده این کاربرد از دیاتومیت های مرغوب و فرآوری شده تامین شده است.

استفاده از مواد معدنی بعنوان پرکننده، روان کننده، منعطف کننده و رنگدانه در طیف وسیعی از محصولات نظیر رنگها، پلاستیک،کاغذ و لاستیک از دیرباز رایج بوده است. کاربرد اصلی در ساخت مواد و مصالح نسوز در مواردی است که حرارت بین ۶۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد باشد.

آجرهای نسوز دیاتومیتی در ساخت کوره هائی کاربرد دارد که در معرض تغییرات شدید حرارتی نیستند.

در کاربردهای صنعتی در جمع آوری مواد نفتی و یا سایر مایعات پخش شده در جاهائی نظیر تعمیرگاهها، کارخانه های رنگ سازی و مواردی که پخش مایعات ممکن است باعث آتش سوزی بشود، استفاده می‌شود.

در کاربردهای خانگی برای ساخت جاذب فضولات حیوانات خانگی و یا بوگیر استفاده می‌شود. کاربردهای دیگری نیز برای وجود دارد که بعضی از آنها نظیر ساخت حشره کش ها، تصفیه آب و صنایع شمیائی هنوز در مراحل اولیه خود هستند و امکان رشد در اینگونه کاربردها دور از انتظار نیست.

فیلتر کردن

ساختار ویژه و بی‌اثر بودن آن از نظر شیمیایی آن را به صافی مناسبی تبدیل کرده است ( در استخرهای شنا، تصفیه آب، حلالهای شوینده، آنتی بیوتیک‌ها، مواد دارویی، نوشابه، آب میوه و چربی‌های خام و روغن‌های گیاهی، روغن‌های روان کننده، مواد شیمیایی آلی و غیرآلی، الکلها و…).برای جداسازی ذرات جامد معلق از مایعات و یا یک لایه از پودرهای منفذدار می‌تواند ذرات بزرگ را به دام بیاندازد.

صافی‌های ریزتر مانند دیاتومیت، ذرات ریز را قبل از رسیدن به محل جمع‌آوری کرده و سرعت چرخه فیلتراسیون را بالا می‌برند.

استفاده از دیاتومیت در تصفیه شکر و سایر شیرین‌کننده‌ها

تصفیه شکر اولین کاربرد دیاتومیت بعنوان کمک فیلتر بود و نخستین بار در سال ۱۸۹۹ مایع شکر خام بوسیله دیاتومیت خالص سازی شد.

هر چند که صنعت تولید شکر یک مصرف کننده عمده دیاتومیت باقیمانده است ولی تولید مایعات شیرین کننده بزرگترین بازار مصرف در آمریکا ویکی از مهمترین موارد مصرف در سرتاسر جهان است.

فیلترهای دیاتومیتی عمدتاً در مرحله جداسازی ملاس از شکر مایع کاربرد دارند. در تصفیه شکر حرارت مایع بالا برده می‌شود تا جریان سیال آسانتر صورت بگیرد. به دلیل طیف وسیع دانه بندی ذرات ناخالصی در مایع شکر، بدون استفاده از کمک فیلترها، منافذ اصلی به سرعت گرفته شده و عملاً جریان سیال متوقف می‌شود.

تصفیه روغنها و چربیهای حیوانی و گیاهی

چربیهای خام و روغنهای گیاهی و انواع دیگر روغنها که مجموعاً روغنهای گلیسیریدی نامیده می‌شود، بدون تصفیه و فرآوری قابل مصرف نیستند. این چربیها قبل از تصفیه دارای رنگدانه، دانه‌های گیاهی، اسیدهای چرب آزاد و سایر ناخالصی‌ها هستند.

ناخالصی‌های موجود در چربیها طی چند مرحله جدا سازی می‌شوند. در مرحله جداسازی صمغ‌ها، فسفولیپیدها، فلزات سنگین و بعضی از رنگدانه‌ها گرفته می‌شوند. اسیدهای چرب آزاد در مرحله خنثی سازی و به همراه ناخالصی‌های دیگری نظیر مواد نامحلول در آب و بعضی از رنگدانه‌ها گرفت می‌شوند.

مرحله رنگبری تمامی رنگدانه‌اهی باقیمانده، مواد اکسیده و اثرات فلزات را جدا می‌کند و مرحله بوزدائی اسیدهای چرب و سایر مواد آروماتیک را جدا می‌کند.

بطور کلی برای تصفیه روغنها از آلکالین‌های قوی و مواد شیمیایی دیگر برای رسوب دادن ناخالصی‌ها استفاده می‌شود. این رسوبات در مرحله بعدی توسط کمک فیلترها و جذب کننده‌هایی نظیر کربن فعال،دیاتومیت و خاکهای فولر جدا شده تا مزه و رنگ موجود در روغن گرفته شود. بعد از عملیات فیلتر روغن باقیمانده در کیک فیلتر به کمک هوای فشرده یا محلولهای شوینده از کیک جدا می‌شود

دیاتومیت در صنعت رنگ

مهمترین کاربرد بعنوان یک پرکننده در تولید رنگ است که در حدود ۳۰ درصد تقاضا را بعنوان پرکننده شامل می‌شود.

با این وجود دیاتومیت در مقایسه با سایر مواد معدنی پر کننده نظیر تالک، کربنات کلسیم، کائولن و باریت از اهمیت کمتری برخوردار است.

بازار مصرف دیاتومیت در رنگ سازی رو به کاهش است و علت اصلی آن اجتناب سازندگان از خطرات بالقوه سیلیکاتهای بلورین است. به نظر می‌رسد. که قیمت نسبتاً بالای آن نسبت به سایر پرکننده‌ها عامل مهم دیگری برای کاهش تقاضا باشد. پرکننده‌ها به منظور افزایش حجم رنگ و کاهش نیاز به افزودن حجم رنگدانه‌ها که اغلب گران قیمت هستند مصرف می‌شوند.

با این وجود یک پرکننده مناسب خواصی نظیر افزایش شفافیت، عدم پوسته پوسته شدن و پخش پذیری آسان را نیز می‌تواند به رنگ بدهد و عمدتاً بخاطر خاصیت پخش پذیری و صاف کردن سطح بیرونی رنگ کاربرد دارد.

این خاصیت دیاتومیت در مقایسه با سایر مواد معدنی منحصر بفرد است و از تمامی آنها موثرتر عمل می‌کند. همچنین بافت رنگ را به گونه‌ای تغییر می‌دهد که باعث کاهش انعکاس نور شده و حالت آینه‌ای شدن را از سطح رنگ می‌زداید. دیاتومیت نسبت به سایر مواد معدنی پر کننده از درجه انعکاس کمتری برخوردار است.

استفاده از دیاتومیت در ساخت پلاستیک

بعنوان یک پرکننده ضد انعقاد در ورقه‌های شفاف (فیلم) پلی اتیلن دومین کاربرد مهم آن بعد از پرکننده رنگ است.

نقش ماده ضد انعقاد (یا چسبندگی) کاهش چسبندگی یا جمع شدگی فیلم پلی اتیلن به سطح تماس در زمان تشکیل فیلم است. افزودن ۰۵/۰ تا ۵/۰ درصد دیاتومیت به ترکیب پلی اتیلن از شکنندگی آن جلوگیری کرده و خاصیت ضد انعقاد آنرا افزایش می‌دهد. مقادیر کم دیاتومیت همچنین در تعدادی از کاربردهای خاص نظیر ترموپلاستیک‌ها استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید: زغال سنگ چیست؟

مصرف دیاتومیت در صنایع کاغذ سازی

صنایع تولید کاغذ یک کاربرد فرعی برای دیاتومیت بعنوان پر کننده است. دیاتومیت در کاغذهای مخصوص و بعنوان ماده ای ضد جمع شدگی و کنترل کننده چروک شدگی کاغذ مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعنوان یک پر کننده، دیاتومیت خاصیت ماتی به کاغذ می‌دهد و باعث جذب بهتر رنگدانه‌های بکار رفته در ساخت کاغذ می‌شود. در تولید مقوا، بخصوص نوع پوشش دار آن، اصطکاک در مرحله ساخت به کمک دیاتومیت کاهش داده می‌شود و جذب آب براحتی صورت می‌گیرد.

دیاتومیت همچنین باعث می‌شود که کاغذ یکدست تر و یکنواخت تر به نظر برسد.

یکی دیگر از کاربردهای دیاتومیت در بازیافت کاغذهای باطله است.

کاغذهای باطله دارای آلودگی‌های نظیر مرکب و چسب هستند که باید در مرحله مرکب زدائی جدا شوند تا کاغذ دوباره قابل استفاده بشوند. دیاتومیت با خاصیت جذب بالای خود در این کاربرد خاص بهتر از تالک عمل می‌کند. پیش بینی می‌شود که این کاربرد با توجه به افزایش تمایل کشورها به بازیافت کاغذهای باطله در آینده زمینه رشد زیادی را داشته باشد.

استفاده از دیاتومیت در تولید لاستیک

بعنوان یک پرکننده و کمک پروسسور در انواع لاستیک‌ها به ویژه انواع ارزان قیمت که مقدار قابل توجهی روغن در ترکیب آنها موجود دارد کاربرد دارد. افزودن دیاتومیت باعث جذب روغن شده و مخلوط سریعتر آماده می‌شود. مقدار معمول در حدود ۱۰ الی ۲۰ درصد وزنی است. افزودن دیاتومیت به لاستیک باعث حفظ نرمی و انعطاف لاستیک شده و مقاومت کششی و سایشی آن را نیز افزایش می‌دهد. همچنین در ساخت فوم های لاستیکی کاربرد دارد.

دیاتومیت در سیمان

افزودن خاکهای دیاتومیتی مولر به سیمان باعث افزایش مقاومت آن نسبت به آب دریا می‌شود. خاکهای مولر در تولید سیمانهای مخصوص که در ساخت سکوهای نفتی دریایی کاربرد دارند، استفاده می‌شود. میزان مصرف مولر در تولید سیمان قابل توجه نبوده و این بازار سالیانه فقط در حدود ۵۰۰۰ تن مواد دیاتومیتی مصرف می‌کند. همچنین ممکن است بعنوان یک جذب کننده به سیمان افزوده شود تا آب اضافی موجود در مخلوط را جذب کند. این عمل باعث افزایش مقاومت سیمان شده و در عین حال سطح بیرونی صافتری را ایجاد می‌کند.

مصارف دارویی

دیاتومیت در صنایع دارویی به عنوان دی اکسید سیلیسیم مورد استفاده قرار می گیرد که عمدتاً از ذرات ریز دیاتومه که به روش کلسینه کردن خالص تشکیل شده است.

پودر دیاتومیت عملاً در آب، اسید و ئیدروکسیدهای قلیایی، غیر محلول است. این ماده بدون آن که به صورت ژل در آید ۴ برابر وزن خود آب جذب می کند.

از این ماده برای تهیه ژل سیلیسی و سیلیس آب دار کلوئیدی استفاده می شود. از دی اکسید سیلیسیم به علت خاصیت جذب آب به عنوان خشک کننده، ضد گلوله شدن و بهم چسبیدن در صنایع دارویی استفاده می شود.

عایق‌های حرارتی

ساختمان‌ به شدت متخلخل دیاتومیت از آن ماده‌ای عایق در مقابل حرارت ساخته است. خاکهای دیاتومیتی مولر که در کشور دانمارک یافت می‌شود برای این کاربرد خاص بسیار مناسب هستند. آن خاکها در حدود ۳۰ درصد رس در ترکیب خود دارند که بعنوان متصل کننده عمل می‌کند. مولر در ساخت آجرها و مصالح نسوز بدون نیاز به افزودن رس و یا سایر چسبنده‌ها کاربرد وسیع دارد

آجرهای نسوز ساخته شده از دیاتومیت در کوره‌های مورد استفاده قرار می‌گیرند که تغییرات حرارت شدید نیست. اینگونه آجرها نباید در معرض مستقیم آتش قرار گیرند ولی به دلیل مقاومت فشاری بالای آنها مناسب برای استفاده در کف کوره هستند.

دیاتومیت بعنوان حمل کننده کاتالیزورها

بعنوان حمل کننده کاتالیزورها در بسیاری از فرایندهای صنعتی کاربرد دارد.دیاتومیت کاتالیزور مایع را جذب کرده و مخلوط بدست آمده را می‌توان به صورت کلوخه درآورده و در فرآیند وارد کرد. حمل کننده کاتالیزورهای دیاتومیتی دارای برتری‌های زیر هستند: