مواد ریخته‌گری
روش‌های تولید ماسه ریخته گری سیلیسی
نوشته شده در تاریخ ۱۴۰۲/۲/۲۳
دسترس‌ترین است. این ماسه‌ها می‌توانند به صورت طبیعی و مصنوعی تولید شوند که ماسه ریخته‌گری سیلیس یکی از گونه‌های پرکاربرد و نسبتا ارزان قیمت آن است. در ادامه مطلب به معرفی این ماده صنعتی و زیرساختی خواهیم پرداخت، همچنین روش‌های تولید ماسه ریخته‌گری سیلیسی را بررسی خواهیم کرد.
ریخته‌گری با استفاده از ماسه چگونه است؟
ریخته‌گری یکی از صنایع مادر در دنیا بوده که قدمتی تاریخی دارد. از هزاران سال گذشته انسان‌ها با فراگیری علوم ریخته‌گری موفق به ساخت سلاح‌ها و اولین محصولات صنعتی آهنی شدند. در واقع ریخته‌گیری به علم استفاده از فلزات مذاب، ریختن آن در قالب‌های متفاوت و درنهایت تولید محصولات فلزی و صنعتی گفته می‌شود.
طراحی قالب‌ها و مواد اولیه آنها یکی از مسائل مهم در این صعنت بنیادی بوده است. غالب‌های ریخته‌گری باید نسوز باشند، در مقابل حرارت بالا شکل خود را از دست ندهند، انعطاف‌پذیری کافی برای ساخت قطعات متنوع را داشته باشد و همچنین مواد اولیه آن قابل دسترس و ارزان قیمت باشد.
از همین‌رو، استفاده از قالب‌های ماسه‌ای و فراگیری روش‌های تولید ماسه ریخته‌گری سیلیسی به‌عنوان راهکاری در دسترس و ارزان قیمت ارائه شد. با کمک ماسه و جعبه‌های چوبی، می‌توان طرح قطعه مورد نظر را قالب‌گری کرد، سپس با پر کردن قالب با مواد مذاب فلزی به قطعه مورد نظر رسید.
خاصیت نسوز بودن ماسه، انعطاف‌پذیری آن برای قالب‌گیری، سهولت جدا‌سازی قالب پس از سرد شدن مواد مذاب و همچنین ارزان بودن این ماده اولیه، قالب‌های ماسه‌ای را به یک راهکار متداول در صنعت ریخته‌گری تبدیل کرده است.
ماسه سیلیس چیست؟
سیلیس یک ماده معدنی سنگی شکل است که از معادن مخصوص استخراج می‌شود. این سنگ‌ها گاهی‌اوقات به‌صورت طبیعی با تغییرات آب و هوایی و بارندگی به دانه‌های ریز‌تری تبدیل می‌شوند که به آن ماسه سیلیس می‌گویند. البته امروزه با کشف مصرف صنعتی این ماده معدنی با روش‌های تولید ماسه ریخته‌گری سیلیسی در کارخانه‌های مخصوص به‌صورت فراوری شده مستقیما از شکل سنگی خود تولید می‌شود.
سیلیس فرآوری‌شده، به نام ماسه سیلیسی شناخته می‌شود. ماسه سیلیسی در سایز‌های ریز و درشتی تولید می‌شوند که هرکدام بسته به نیاز قابل استفاده هستند. ماسه‌های دانه درشت معمولا در صنعت تصفیه آب آشامیدنی استفاده شده و سیلیس دانه ریز کاربردی حیاتی در صنعت ریخته‌گری فلزات دارد.
در صنعت ریخته‌گری از ماسه طبیعی هم استفاده می‌شود، ماسه طبیعی معمولا از سواحل ماسه‌ای استخراج می‌شود که تاثیرات مخرب زیست محیطی جبران‌ناپذیری را به محیط زیست وارد می‌کند. از طرف دیگر ماسه طبیعی به‌صورت خام بوده و برای استفاده صنعتی نیازمند فراوری مجدد است. اما ماسه سیلیس از ابتدا از سنگ‌های معدنی کوارتز با توجه به مورد مصرف فراوری و خرد می‌شوند که کاربرد صنعتی این محصول را راحت‌تر و به‌صرفه‌تر می‌کند. با این حال ماسه سیلیسی مزایایی دارد که استفاده از آن را نسبت به دیگر انواع ماسه معقول‌تر می‌کند، از جمله مزایای ماسه سیلیس به موارد زیر می‌توان اشاره کرد.
۱. سایز‌بندی متفاوت و متنوع
۲. مقاوت خوب در برابر رطوبت
۳. خلوص سیلیس بالا
۴. مقاوم در برابر گرما و حرارت
۵. نقطه جوش بالا
۶. انعطاف خوب، سازگار با شرایط عملکرد متفاوت
۷. استحکام بالای فیزیکی ماسه‌های ریزدانه در قالب‌سازی
۸. معادن فراوان، دسترسی آسان و قیمت ارزان
کاربرد ماسه سیلیس در صنعت
یکی از مهم‌ترین کاربرد‌های ماسه سیلیسی در صنعت ریخته‌گری فلزات است. اما جالب توجه است که کاربرد این محصول نه تنها به این صنعت خلاصه نشده بلکه روز به روز در صنایع متفاوت دیگری کاربردپذیری خود را نشان می‌دهد. امروزه از ساخت و ساز تا صنعت نفت و گاز و حتی در کسب و کار‌های کوچک‌تری مانند استخر‌های پرورش ماهی، می‌توان رد پای این محصول زیر ساختی را مشاهده کرد.
از جمله صنایعی که از این محصول زیرساختی استفاده می‌کنند به موارد زیر می‌توان اشاره کرد.
ساخت کاشی و سرامیک
ماسه سیلیس برای ساخت کاشی، سرامیک‌های ساختمانی و همچنین ساخت شیشه‌های مداوم بسیار مناسب و کاربردی است. در واقع این محصول در بخش نمای یک ساختمان یا دکوراسیون داخلی کاربرد دارد. از ماسه سیلیس پودری که ریز‌دانه‌ترین نوع این محصول است در صنعت کاشی سرامیک و لعاب‌کاری آنها استفاده می‌شود.
صنعت نفت و گاز
این محصول برای تمیز‌کاری لوله‌های نفتی یا باز کردن لوله‌هایی که در صنعت نفت و گاز دچار گرفتگی شده‌اند، کاربرد دارد. همچنین به کمک پمپاژ با قدرت ماسه سیلیس در لایه‌های نفتی زمین، به ایجاد شکاف و نفوذ به نفت به لایه‌های بالاتر کمک می‌کند.
زیرساخت تصفیه و فیلتر آب
ماسه سیلیس کاربردی مهم در زمینه تصفیه آب دارد. در تصفیه آب استخر‌ها و همچنین مراحل اولیه تصفیه آب شهری نیز آب از فیلتر‌های ماسه‌ای گذر می‌کند. این فیلتر‌های ماسه‌ای از جنس سیلیس بوده و به‌عنوان فیلتری مناسب برای تصفیه آب عمل می‌کنند.
ساخت پشم شیشه
پشم شیشه یکی از بهترین عایق‌های حرارتی بوده که در صنایع مختلف از جمله ساخت و ساز پرکاربرد است. جالب توجه است که ماده اولیه ساخت پشم شیشه، ماسه سیلیس است. پشم شیشه از ترکیب سیلیس و دو ماده شیمیایی دیگر به نام‌های فلدسپات و دولومیت ساخته می‌شود.
کاربرد ماسه سیلیس در تصفیه و فیلتراسیون آب
پیش‌تر به‌طور خلاصه در مورد کاربرد ماسه سیلیس برای تصفیه آب صحبت کردیم، اما از آنجایی که این مبحث از اهمیت بالایی برخوردار است بهتر است کمی جزئی‌تر آن را بررسی کنیم. فیلتر‌های ماسه‌ای سیلیس به‌عنوان یک راهکار قابل توجه برای تصویه آب ارائه شده‌اند. این راهکار منجر به کاهش مصرف مواد شیمایی تا میزان قابل توجهی شده و هزینه تصفیه آب را کاهش داده است.
تصفیه آب به کمک فیلتر‌هایی انجام می‌شود که در یک طرف آنها سیلیس با دانه درشت از طرف دیگر با ماسه سیلیس‌های دانه ریز تعبیه شده است. دانه‌های درشت کار تصفیه اولیه را انجام می‌دهند، مواد و ناخالصی‌های درشت آب را تصفیه کرده به نگهداری سیلیس‌های ریز‌تر در فیلتر نیز کمک می‌کنند. پس از گذراندن آب از فیلتر‌های ماسه‌ای، مراحل تصفیه اولیه آب انجام می‌شود و سپس با مواد شیمایی مانند کلر، اقدام به تصفیه نهایی می‌کنند.
از جمله تاثیرات مثبت فیلتر‌های ماسه‌ای در زیرساخت تصفیه آب به موارد زیر می‌توانیم اشاره کنیم:
۱. کاهش مصرف مواد شیمیایی
۲. کاهش مصرف برق در تصفیه آب
۳. کاهش میزان مصرف آب
۴. آسان‌تر شدن مراحل تصفیه آب
۵. کاهش چشم‌گیر اثرات زیست محیطی
همچنین محصول صنعتی ماسه سیلیس در کسب‌وکارهایی مانند استخر‌های پرورش ماهی، استخر‌های تفریحی، تصفیه آب واحد‌های صنعتی و آب و فاضلاب روستایی بسیار پرکاربرد است.
روش تولید ماسه ریخته‌گری سیلیسی چگونه است؟
در ابتدا سیلیس به‌صورت سنگ‌های کوارتز از معادن استخراج شده و سپس با انجام فراوری صنعتی به شکل ماسه ریز درخواهد آمد. مقدار ریز یا درشتی ماسه‌ها نیز متفاوت بوده و در کاربرد صنعتی آن تاثیرگذار است. ماسه‌های درشت‌تر بیشتر برای فیلتر‌های تصفیه آب استفاده می‌شود و ریز‌تر‌ها در صنعت کاشی‌کاری، شیشه‌سازی و قالب‌های ماسه‌ای ریخته‌گری پرکاربرد است. فراوری صنعتی سیلیس، این ماده را نسبت به حالت طبیعی خود بیش از پیش مقاوم می‌کند تا در صورت قرارگیری در حرارت بالای مواد مذاب خاصیت و شکل‌ظاهری خود را از دست ندهد.
ماده معدنی سیلیس پس از فراوری، به سایز‌های متفاوتی خرد شده، سپس شسته و خشک می‌شوند. معمولا کارخانه‌های تولید ماسه سیلیس علاوه بر سوله، نیازمند یک محیط بزرگ با فضای باز هستند، تا ماسه‌ها پس از شستشو، زیر نور افتاب خشک شوند. پس از خشک شدن، آنها را نسبت به موارد مصرف بسته‌بندی می‌کنند و قابل استفاده در صنایع مختلف هستند.
کارخانه‌های تولید ماسه سیلیس می‌توانند خلوص و دانه‌بندی سفارشی شده از طرف مشتریان را تولید کنند. قطعا این دو پارامتر مستقیما در کاربرد این ماده تاثیر می‌گذارد و استفاده صنعتی آن را تغییر می‌دهد.
نکات ایمنی هنگام استفاده از ماسه سیلیس
ماسه سیلیس به خودی خود ماده‌ای سمی نیست، اما استنشاق مداوم آن هنگام کار در کارخانه‌ها می‌تواند موجب بیماری‌های ریوی شدیدی شود. از جمله بیماری‌های مطرح در هنگام استنشاق طولانی مدت ماسه سیلیس می‌توان به آسم ریه اشاره کرد. اگر این بیماری به‌صورت حاد خود ظهور پیدا کند غیرقابل درمان و کنترل خواهد بود. بنابراین حتما در هنگام استفاده از این محصول صنعتی باید موارد ایمنی لازم را جهت پیشگیری از بروز مشکلات رعایت کنید.
پوشیدن لباس و ماسک‌های مناسب‌کار، تعویض ماسک‌ها در بازه‌های زمانی مشخص، ایجاد تهویه مناسب در صورت کار در فضای بسته و مواردی از این قبیل، تا حد بالایی می‌تواند از نفوذ این ماده ریزگرد به درون دهان و ریه صنعتگران جلوگیری کند.
جمع‌بندی
در این مطلب تلاش کردیم به‌طور مفصل در مورد این محصول صنعتی یعنی ماسه سیلیس صحبت کنیم. ماسه سیلیس در ابتدا به‌عنوان راهکاری برای قالب‌های مخصوص ریخته‌گری ارائه شده بود، اما با گذشت زمان این محصول زیرساختی به صنایع دیگر نیز وارد شده و کاربرد‌های فراوانی را ارائه داده است. با این حال همچنان استفاده در صنعت ریخته‌گری را می‌توان کاربرد مادر ماسه سیلیس در نظر گرفت. علاوه بر ماسه‌های سیلیسی، در برخی فرآیندهای ریخته‌گری برای بهبود خواص شیمیایی و مکانیکی مواد، از افزودنی‌های فلزی مانند فروسیلیس نیز استفاده می‌شود.
کاربرد‌های دیگر این محصول، نحوه تولید آن و جزییاتی در مورد نقش موثر ماسه سیلیس در صنعت ریخته‌گری را بررسی کردیم. حال می‌توانید با توجه به نیاز خود در صنعت از این ماده کلیدی بهترین استفاده را داشته باشید.