موارد استفاده از صدف معدنی در صنایع مختلف
موارد استفاده از صدف معدنی در صنایع مختلف

1-  صدف معدنی چیست؟
صدف معدنی جامد سفید رنگی (ماده‌ای شیمایی با فرمولCaCO3) است. صدف معدنی یک ماده معدنی استثنایی است. صدف معدنی یا CaCo3، بیش از 4 % از پوسته ی زمین را شامل و در سرتاسر دنیا پیدا میشود. مهمترین کانی های آن ، آراگونیت ، سنگ آهک ، ماربل و تراورتن است. صدف معدنی به دو شکل کریستالی یافت می شود که کلسیت به شکل هگزاگونال و آراگونیت به صورت رومبوهیدرال است.
صدف معدنی  یکی از پرکاربردترین مواد شناخته شده برای بشر است که مستقیما از معدن استحصال شده و در صنایع به کار برده می شود.
همچنین این ماده می‌تواند به صورت مصنوعی تولید شود و البته در پوسته تخم مرغ و غشای جانورانی مانند حلزون و خرچنگ نیز موجود است. جنس مروارید نیز از کلسیم کربنات است.
صدف معدنی به عنوان پرکننده در صنایع مورد مصرف دارد. پرکننده ها به موادی گفته می شود که به مایعات و جامدات اضافه می شوند تا یک یا چند تغییر بصورت افزایش مقاومت مکانیکی و خاصیت شکل پذیری ، کاهش و یا افزایش وزن مخصوص ، افزایش مقاومت حرارتی ، تغییر در غلظت و کاهش قیمت تمام شده در محصول منتج گردد. مشکل CaCO3 در وجود ناخالصی های آن می باشد. کاربرد صدف معدنی در صنایع مختلف به خلوص صدف معدنی و اندازه ذرات صدف ، بستگی دارد. این محصول دارای رنگ شیری روشن بوده و از نظراملاح آلی بسیار غنی می باشد و به همین جهت اولین گزینه برای محصولات خوراکی حیوانی نیز مورد استفاده می باشد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی امکان تولید صدف معدنی رسوبی تا خلوص حدود 99 درصد ممکن می باشد. همچنین از نظر دانه بندی یا مش بندی قابل تولید در سایز های میکرو تا نانو می باشد که از این نظر در تمام صنایع قابل استفاده می باشد.
به طور کلی در هر صنعتی که با ذوب فلز، کاغذ ، لاستیک و پلاستیک، فایبرگلاس، پلیمر، پتروشیمی، شیشه و .. سرو کار دارد از این ماده استفاده می شود.
کشورهای حاشیه جنوبی خلیج فارس، هند، کره جنوبی، تایوان، مالزی و حتی اروپا از مصرف کنندگان اصلی این ماده می باشند.
با توجه به کاربرهای این ماده در انواع صنایع، یکی از مهمترین شاخص ها برای سنجش توسعه صنعتی هر کشور، مقدار مصرف این ماده در آن کشور می باشد.
 
2-    کاربردهای صدف معدنی:
صدف معدنی در اثر حرارت با از دست دادن CO2 به آهک تبدیل می‌شود. صدف معدنی به صورت خالص، آهک و ... در صنایع مختلف کاربرد دارد. در ادامه برخی از این موارد تشریح می گردد:
 
2-1- در صنعت کاغذ سازی: 
به منظور تهیه پالپ سولفات، استفاده دوباره از کربنات سدیم و تهیه هیپوکلریت سدیم که خاصیت سفیدکنندگی دارد، از آهک استفاده می شود. استفاده از این ماده در صنایع کاغذ سازی به عنوان صاف کننده، تغییر رنگ (به خاطر روشنایی بالا و پراکندگی نورش با ارزش است و از آن به عنوان یک پرکننده ارزان با مش های 1500 و 2500 استفاده می شود تا سطح کدر کاغذ را روشن کند) و همچنین مانع پخش جوهر روی کاغذ است. کاغذ از شبکة سلولزی تشکیل شده که فیبرهای آن با ذرات کانی دانه‌ریز پر می‌شود، موادی پوششی برای افزایش کیفیت چاپ برروی کاغذ در کاغذسازی استفاده می‌شوند که کربنات کلسیم می‌تواند50-5% آن را تشکیل دهند. همچنین آهک (کربنات کلسیم ته‌نشینی) قابلیت بیشتری برای بازیافت دی‌اکسید کربن و گرما از کارخانه کاغذ سازی دارد.
آهک برای باز تولید، به عنوان پیش‌ماده مصرف می‌شود و خود نیز در چندین مرحله از فرآیند باز تولید می‌شود. بازیافت کاغذ روبه افزایش است، به همین سبب مصرف آن در کاغذ سازی رو به افزایش است. گرچه برای روشن‌سازی خمیر تیره‌تری که ایجاد می‌کند پرکننده روشن‌تری نیاز است.
 
2-2- کارخانه های قند و شکر:
برای تصفیه و جداسازی ترکیبات فسفاته و برای سفید کردن قند و اسیدهای آلی استفاده می شود. در کارخانه هایی که از چغندر استفاده می کنند به ازای هر تن شکر، 250 کیلوگرم آهک و در کارخانه هایی که از نیشکر تغذیه می شوند، برای تهیه هر تن شکر، 2 تا 7 کیلوگرم آهک به کار می گیرند.
 
2-3- در صنایع لاستیک و پلاستیک:
در صنعت پلاستیک و لاستیک از پودر میکرونیزه نرم صدف معدنی به عنوان پرکننده برای مقاومت محصول در مقابل حرارت و افزایش استحکام استفاده می شود. همچنین این ماده از نرمی و طویل شدگی پلاستیک و پلیمر (جهت تولید لوله و اتصالات) جلوگیری می کند و باعث درخشندگی خوب آن می شود.
صدف معدنی موجب افزایش مقاومت حرارتی ، کششی و سختی پلاستیک و لاستیک می گردد. به دلیل قیمت مناسب، جذب اندک روغن، سهولت پخش با دستگاه های معمولی ، درخشندگی عالی ، نرم بودن و همچنین جلوگیری از کلوخه شدن پلیمرها، صدف معدنی به یکی از مهم ترین مواد پرکننده در این صنایع تبدیل شده است.
 
2-4- کشاورزی:
از آهک در کشاورزی برای کنترل pH آب و تولید کودهای شیمیایی بهره گرفته می شود.
 
2-5- در صنعت دام و طیور:
تهیه غذای دام و پرندگان ( دامداری های،  مرغداری ها، پرورش کبک، بلدرچین، بوغلمون، و انواع دیگر پرندگان، از آهک استفاده می شود. لازم به ذکر است که قسمت اعظم بافت استخوان دام و پرندگان و پوسته تخم مرغ و تخم سایر پرندگان از آهک تشکیل شده است.
 
2-6- در صنعت ساخت و ساز:
از آهک و صدف معدنی در موارد مختلف صنعت ساخت و ساز استفاده می شود.
-            مهمترین ماده تشکیل دهنده سیمان پرتلند می باشد. در بسیاری از کارخانه های سیمان برای تولید هر تن سیمان در حدود 700 تا 850 کیلوگرم آهک استفاده می شود.
-          جهت تهیه پودر سنگ، تولید شن و ماسه برای بتن، دیوار چینی و کرسی چینی می توان از آن استفاده نمود. همچنین برای پایدارسازی خاک، تهیه ملات، آجرهای ماسه، آهک و سفید کننده ساختمان و تهیه ایزوگام کاربرد دارد.
-          در سازه های دریایی، جهت ساخت اسکله ها و موج شکن ها و استحصال زمین از دریا استفاده می گردد.
-          در آزمایشگاه­های بتن، برای جلوگیری از خوردگی بتن نمونه برداری شده  توسط قلیاهای موجود در آب کاربرد دارد.
-          در صنعت شیشه سازی، برای ساخت انواع شیشه ها از آهک به عنوان ماده کمک ذوب استفاده می شود.
-          استفاده از ملات هایی همچون آهک، ساروج و گچ که مواد اولیه به صورت جداگانه به محل اجرا (محل ساختمان) حمل می شود به دلیل مشکلات ایجاد شده از سال 1960 به بعد به آرامی منسوخ شده است و در حال حاضر در کشورهای پیشرفته از روش جایگزین آن و در واقع از ملات های خشک پلاستر کربنات کلسیم استفاد می شود که به منظور اندود کاری داخل ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله مزایای آن می توان به جلوگیری از خوردگی قطعات فولادی در ساختمان به دلیل وجود مواد آنتی اکسیدانت، زمان گیرش اولیه زیاد و قابلیت عملیات ابزارکاری در طول مدت 45 دقیقه، سختی بسیار بالاتر از گچ و قابل مقایسه با بتن، چسبندگی بسیار بالا و قابلیت اجرا بر روی سطوح مانند بتن و چوب، وزن مخصوص پایین که باعث سبکی ساختمان می باشد، مقاومت در برابر حریق و شعله مستقیم، مقاومت در برابر انتقال حرارت و برودت که باعث می شود در فصول گرم محیط خنک و در فصول سرد محیط گرم باشد، مقاومت و پایداری در برابر رطوبت، دانه بندی ریز در حد مش 400 و صافی سطح پس از اجرا، قابلیت اختلاط با پیگمت های رنگی، حذف مرحله گچ و خاک در ساختمان، قیمت پایین و قابل رقابت با گچ کاری معمولی، گیرش ثانویه پایین و قابل رقابت با گچ کاری معمولی، عدم وجود ترک های سطحی، به لحاظ زیست محیطی عاری از هر آلودگی می باشد، عدم وجود اثرات نامطلوب بر روی پوست بدن در زمان اجرا و مقاومت بالا در مقابل خراش های سطحی اشاره نمود.
-          از صدف معدنی در صنایع کاشی و سرامیک مخصوصاً صنعت لعاب سازی استفاده می‌شود؛ نقطه ذوب مجموعه را پایین آورده و به هنگام استفاده در لعاب، ضریب انبساط حرارتی لعاب را پایین می‌آورد.
-          همچنین این ماده در صنعت کفپوش، ورق های PVC و چسب نیز کاربرد دارد.
 
2-7- در داروسازی:
صدف معدنی  در آب معمولی تقریبا نامحلول و در آبی که مقداری دی اکسید کربن داشته و یا نمک های آمونیومی آن زیاد باشد به آرامی حل می شود. در الکل تقریبا نامحلول بوده و در اسید استیک و اسید کلریدریک و اسید نیتریک می جوشد.
صدف معدنی خاصیت آنتی اسیدی دارد و در نواقص کلیوی و درمان استئوپروزیس به کار رفته و مکمل کلسیم است. صدف معدنی در بیماران مبتلا به هیپرفسفاتمی همراه با نقص کلیوی توصیه می شود زیرا با پیوستن به فسفات مانع جذب بیشتر فسفات از طریق معده و روده می گردد.
صدف معدنی در داروهای هومئوپاتی (نوعی دارو درمانی) و در افزودنی های خوراکی هم کاربرد دارد. به علاوه با توجه به دارا بودن خاصیت جذب سطحی، در داروهای ضداسهال نیز به کار می رود.
 صدف معدنی  با اسید معده به صورت کلرید کلسیم درآمده و گاز دی اکسید کربن حاصل در برخی از بیماران ممکن است باعث نفخ معده شود. مقداری از کلسیم در لوله گوارشی جذب می شود ولی در حدود 85 درصد آن مجددا بصورت نمک های کلسیم نظیر کربنات کلسیم دفع می گردد.
به طور معمول در هربار ، یک گرم صدف معدنی به عنوان آنتی اسید خورده می شود و غالباً همراه با آنتی اسیدهای دیگر به ویژه آنتی اسیدهای منیزیم دار تجویز می شود.
از صدف معدنی  برای تهیه کلرید کلسیم، برومید کلسیم، یدید کلسیم و اکسیدکلسیم استفاده می شود که هریک دارای مصارف متعددی در صنایع داروسازی حتی برای تهیه داروهای دامپزشکی نیز کاربرد دارد.
از کلرید کلسیم دارویی تهیه می کنند که در بدن تولید اسید می کند و در مواردی که یون کلسیم در بدن کم باشد، برای تأمین سریع کمبود آن از کلرید کلسیم استفاده می شود. از ترکیبات دارویی کلرید کلسیم در درمان عوارض حساسیت هایی مانند کهیر، تنگی نفس، خارش و سایر التهابات ناشی از حساسیت استفاده می گردد.
کلرید کلسیم باعث سرعت در انعقاد خون شده و برای جلوگیری از خونریزی های شدید استفاده می شود. به علاوه این ماده در درمان بی نظمی های ضربان قلب به عنوان مکمل به داروهای مربوط به نارسایی های قلبی افزوده می شود. از کلرید کلسیم برای درمان عوارض اسهال، استفراغ و در عرق کردن مسلولین نیز استفاده می گردد.
ترکیبات کلسیم فوق الذکر در تهیه داروهای دامپزشکی نیز مصارف گسترده ای دارد. صدف معدنی به صورت پودر ترکیبی کربنات کلسیم، پودر ترکیبی کربنات منیزیم و قرص ترکیبی کربنات منیزیم است. همچنین سوسپانسیون آلومینا، منیزیا و کربنات کلسیم، قرص آلومینا، منیزیا و کربنات کلسیم و قرص کربنات کلسیم از نمونه های دیگر فرآورده های داروییکربنات کلسیم است.
در صنعت آب برای تصفیه کردن آب: 
برای بهبود کیفیت آب آشامیدنی، استریل کردن، کاهش سختی و کنترل PH آب و رسوب کردن ترکیبات فسفاته و نیتروژن موجود درآب، خنثی کردن اسیدیته آب  وخنثی  کردن پسابهای اسیدی فاضلاب کارخانه ها ( با توجه به وجود پالایشگاه های متعدد در پارس جنوبی بازار مصرف بسیار زیادی برای تصفیه آب و فاضلاب پالایشگاه ها و کارخانجات شیمیایی و پتروشیمی های مجاور آن وجود دارد.)

در چرم سازی : 
برای جدا کردن مو یا پشم از پوست حیوانات از آهک استفاده می شود.
 
در صنعت نفت : 
برای آب زدایی انواع نفت، حفاری چاه های نفت و گاز استفاده های فراوانی دارد. همچنین برای خنثی کردن ترکیبات آلی سولفورها، بی اثر ساختن گاز SO2 و تهیه گریس مخصوص از آهک استفاده می شود.
 
در صنایع جوش و الکترود : 
برای ساخت الکترود از آهک استفاده می شود.
 
در آتش نشانی :
برای تهیه پودرهای خاموش کننده آتش کاربرد های گسترده ای دارد.
 
در صنعت سیم و کابل :
برای تهیه روکش انواع سیم و کابل استفاده فراوانی دارد. از پودر میکرونیزه برای استحکام و به عنوان پرکننده به میزان 20 درصد جهت تولید کابل و 10 درصد جهت تولید سیم مصرف می شود. مشخصات پودر مصرفی باید دارای 98 درصد، رطوبت کمتر از 1 درصد و درجه دانه بندی حدود 350 مش باشد. البته جهت تولید کابل از ماده اولیه ای به نام امیا استفاده می گردد که حدود 99 درصد پودر میکرونیزه و 1 درصد اسید استئاریک تشکیل گردیده است. مصرف پودر با درجه ریزی کمتر از 350 مش و خلوص کمتر باعث ترک خوردگی و شکنندگی این نوع محصولات خواهد شد.
 
در لوازم خانگی :
 برای تولید ابر، در صنایع نساجی و پوشاک ،مجمسه سازی، سقف کاذب، و MDF
 
مواد پاک کننده و شوینده :
در جلادهنده و پاک کننده فلزات، از صدف معدنی به عنوان عامل کمکی لخته ساز استفاده می شود. همچنین در این صنعت از پودر میکرونیزه جهت تهیه مواد سفیدکننده با اندازه مخصوص و نرم استفاده می شود.
 
مرکب چاپ :
صدف معدنی  امولسیونی می تواند در ساخت انواع مرکب چاپ استفاده شود. نوع ریز دانه آن برای این منظور کاربرد بیشتری دارد.
 
صنایع غذایی :
صدف معدنی در صنایع غذایی به عنوان خنثی کننده اسیدیته مصرف می گردد و در ساخت آدامس نیز کاربرد دارد.

در صنعت رنگ :
صدف معدنی  به علت قیمت مناسب ، خصوصیات نوری و مکانیکی در صنعت رنگ از مصرف بالائی برخوردار است. صدف معدنی هر چه نرمتر باشد پوشش بهتربه رنگ می دهد
 
در صنایع سازی خودرو :  
برای تولید انواع  لاستیک، قطعات فایبر گلاس، داشبرد، رنگ خودرو، تهیه انواع قطعات فلزی، لنت ترمز و ... کاربرد فراوان دارد.
 
در صنایع متالوژی :
در صنعت استخراج آهن و تولید فولاد به‌عنوان کمک ذوب و برای تهیه کاربید کلسیم استفاده می‌شود. همچنین برای ذوب کردن کانسنگ بعضی از فلزات نظیر مس از آهک استفاده می شود. آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب، موجب جذب و جدایش عناصر زاید از جمله فسفر، آلومینیم، سیلیس و گاز SO2 می گردد.
 
در صنایع فولاد :  
تا قبل از سال 1960 آهک به عنوان کمک ذوب در فولاد سازی به همراه دیگر مواد در کوره های باز استفاده می شد. که برای تولید هر تن فولاد حدود 13 کیلو گرم آهک استفاده می شد. از سال 1960 به این سو و با رواج روش کوره های بازی اکسیژنی (BOF)  فقط از آهک به عنوان کمک ذوب استفاده می شود. در این روش میزان آهک مصرفی به حدود 50 تا 100 کیلو گرم در تن افزایش یافته  است.
در صنایع شیمیایی : 
در تهیه کربنات و بیکربنات سدیم. برای تهیه یک تن از کربنات یا بیکربنات سدیم700 کیلو گرم آهک مورد نیاز است.
در تهیه کاربید کلسیم: مخلوط آهک پر عیار و کک در کوره الکتریکی در دمای 3000 تا 3400 درجه  سانتیگراد به کاربید کلسیم تبدیل می شود. برای تهیه یک تن کاربید کلسیم به حدود یک تن آهک نیاز می باشد. از کاربید کلسیم برای تولید گاز استیلن (C2H2) استفاده می شود.
    (واحد تحقیق و توسعه صدف معدنی جوادی)
           sadefejavadi@

6 خرداد 1396

گروه تولیدی صدف معدنی جوادی