تولید فلدسپات از باطله های سنگ ساختمانی برای استفاده در صنعت سرامیک
برگرفته از مقالهی André Carlos Silva و همکاران، 2018
تهیه شده در واحد تولید محتوای شرکت روشان روز «مرکز اطلاعات سنگ ایران»
ترجمه و ویرایش: سعید نجاتی
مقدمه
فلدسپار یا فلدسپات، گروهی از مواد معدنی آلومینوسیلیکات حاوی کلسیم، سدیم یا پتاسیم هستند. فلدسپات ها بیش از نیمی از پوسته زمین را تشکیل می دهند. از بیش از 3000 گونه کانی شناخته شده، کمتر از 0.1 درصد بخش عمده ای از پوسته و گوشته زمین را تشکیل می دهند. این کانی به وفور در سنگ های آذرین اسیدی و حدواسط مانند گرانیت و آندزیت یافت می شود. فلدسپات دارای کاربرهای گسترده ای است که در این مقاله به بررسی یک پژوهش علمی در زمینه ی تولید سرامیک و شیشه پرداخته شده است.
صنایع سرامیک و شیشه مصرف کنندگان اصلی کانی فلدسپات در برزیل هستند. در ساخت شیشه، از فلدسپات به عنوان مواد روان کننده و منبع آلومینا (Al2O3)، قلیا (Na2O و K2O) و سیلیس استفاده می شود. مواد روان کننده موادی هستند که معمولاً از اکسیدها بوده و در شیشه ها، لعاب ها و بدنه های سرامیکی برای کاهش نقطه ذوب بالای اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه استفاده می شوند. این مواد با کاهش نقطه ذوب کلی، نقش کلیدی در انجماد اجسام رسی ایفا می کنند. رایج ترین مواد مورد استفاده در اجسام رسی اکسید پتاسیم و اکسید سدیم هستند که در فلدسپات ها یافت می شوند. در ساخت سرامیک، فلدسپات دومین عضو مهم بعد از خاک رس است. فلدسپات استحکام و دوام بدنه سرامیکی را بهبود می بخشند.
یکی از اصلی ترین ویژگی های فلدسپات در صنعت سرامیک، عیار کانی های آهن دار (اکسیدها یا سیلیکات های) موجود در آن است. اگر درجه این آلاینده ها بالاتر از 0.5 درصد باشد باعث ایجاد رنگ تیره و سایر بی نظمی ها می شود که برای محصول نهایی مضر است. در تولید ظروف سفید، حداکثر میزان آهن (که به صورت Fe2O3 ارزیابی می شود) 0.1 درصد است. با این حال، اگر سفیدی محصول مهم نباشد، محتوای Fe2O3 می تواند به 2 یا 3 درصد برسد. از نظر اندازه ذرات، فلدسپات مورد استفاده در صنعت سرامیک باید کوچکتر از 74 میکرومتر باشد.
روش آزمایش
این مقاله آزمایش هایی را توصیف می کند که با نمونه هایی از باطله های گرانیتی Marrom-Guaíba انجام شده است. هدف از این کار به دست آوردن یک کنسانتره فلدسپات با خواص شیمیایی و گرانولومتری مناسب برای استفاده در صنعت سرامیک بوده است. یک جداکننده مغناطیسی خشک و قدرتمند به منظور کاهش محتوای مواد معدنی آهن دار در نمونه استفاده شد. هم چنین فلوتاسیون کاتیونی فلدسپات با استفاده از آمین و HF برای کاهش محتوای کوارتز استفاده شد.
توصیف میکروسکوپی نشان داد که گرانیت Marrom-Guaíba عمدتاً شامل کانی های فلدسپات پتاسیم دار و و آمفیبول است که با توصیف ماکروسکوپی مطابقت دارد و در درجه دوم شامل تیتانیت، آپاتیت و مواد معدنی اوپک و مقدار بسیار کمی کلینوپیروکسن است. ترکیب کانی شناسی تخمین زده شده شامل 66٪ پتاسیم فلدسپات، 24٪ آمفیبول، 4٪ کوارتز، 3٪ تیتانیت، 2٪ مواد معدنی اوپک، و 1٪ آپاتیت بود. این سنگ به عنوان سینیت با فلدسپات قلیایی طبقه بندی شده است.
نتیجه گیری
گرانیت Marrom-Guaíba یک سنگ آذرین است که به دلیل مقدار کم کوارتز (5.7٪ در پتروگرافی و 8.4٪ در تجزیه و تحلیل) به عنوان کوارتز سینیت طبقه بندی می شود. بنابراین، سنگ را نمی توان از نظر زمین شناسی به عنوان یک سنگ گرانیتی یا گرانیتوئیدی در نظر گرفت. تولید کنسانتره فلدسپات با مشخصات شیمیایی و گرانولومتری مناسب برای ساخت سرامیک، کاشی چینی، لوازم بهداشتی، شیشه و عایق در این پژوهش بررسی شد. پس از 15 دقیقه آسیاب و جداسازی مغناطیسی با میدان 12 کیلو گرمی، محتوای آهن (که به صورت Fe2O3 بیان می شود) از 3.20 به 0.48 درصد کاهش یافت و محتوای فلدسپات از 72.20 به 81.23 درصد افزایش یافت. این کنسانتره برای استفاده به عنوان ماده خام سرامیکی مناسب است. آزمایشات فلوتاسیون برای ذرات درشت تر (زمان آسیاب کمتر) کارآمد نبود. کمبود اسید هیدروفلوریک یا ارتباط بین کوارتز و فلدسپات می تواند نتایج یافت شده را توضیح دهد.
References
Silva, Andre Carlos, et al. “Feldspar production from dimension stone tailings for application in the ceramic industry.” Journal of Materials research and Technology 8.1 (2019): 1-7.
