مقاله:بررسي موادمعدني مورد استفاده در سنگ‌هاي سمباده

Green stone

عضو جدید
مقاله: (بررسي موادمعدني مورد استفاده در سنگ‌هاي سمباده) 
كاني‌هاي طبيعي 

گارنت 

گارنت داراي سختي بين 6 تا 5/7 موهس است و به‌عنوان يك ماده ساينده داراي يك سابقه طولاني است. اين ماده سابقا به‌عنوان يك كاني مهم براي مواد ساينده روكش‌دار بود اما امروزه موادي مانند آلومينيوم سوخته و كاربيد سيليسيم تا حد زيادي جايگزين آن شده‌اند. 

در حال حاضر مصرف جهاني گارنت صنعتي بين 350 تا 400 هزار تن است كه 60 تا 70 درصد از اين مقدار به‌عنوان يك ماده ساينده در تجهيزات بلستينگ سايشي، فرآيندهاي برش واترجت و پودرهاي سايشي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. 

همچنين بنابر گزارش USGS ايالات متحده با 102 هزارتن بزرگترين مصرف‌كننده اين ماده در سال 2007 بود به‌طوري كه 30 درصد از اين مقدار در تجهيزات بلستينگ سايشي، 10 درصد به‌عنوان پودرهاي ساينده و 35 درصد در تجهيزات واترجت به‌كار گرفته شد. يكي از مهمترين كاربردهاي گارنت در ايالات متحده در صنايع نفت و گاز است كه در آنجا اين ماده براي شست‌وشوي لوله‌هاي مته حفاري و جداره‌هاي چاه‌ها استفاده مي‌شود. همچنين كارخانه‌هاي كشتي‌سازي و هواپيماسازي نيز از گارنت براي شست‌وشو به روش بلستينگ و پرداختكاري نهايي فلزات استفاده مي‌كنند. استفاده از گارنت در هر دو كاربردها در ارتباط با صنايع مصرف نهايي است. 

در صنعت گارنت رقابت زيادي وجود دارد، اين رقابت نه تنها در ميان توليدكنندگان بلكه بين ديگر مواد ساينده براي به‌دست آوردن سهمي از بازار وجود دارد. آلوميناي سوخته به‌عنوان يك ماده معدني براي فرآيند سند بلاست رقابت مي‌كند و كاربيد سيليسيم و آلوميناي سوخته براي كاربردهاي پرداخت نهايي در مبلمان‌هاي چوبي و پلاستيكي يك رقيب براي گارنت هستند. 

همچنين گارنت در برخي از كاربردهاي تميزكاري بلاستينگ جايگزين اكسيد سيليسيم شده است به‌طوري كه استفاده از اكسيد سيليسيم به دليل خطرات آن براي سلامتي به‌طور فزاينده‌اي با افت همراه شده است. اگر در كشورهاي اروپايي قوانين سخت‌تري در رابطه با گردوغبار اكسيد سيليسيم آزاد تصويب شود در نتيجه تقاضاي گارنت به‌عنوان يك ابزار بلاستينگ سايشي مي‌تواند بيش از پيش افزايش يابد. به هر حال اليوين (سيليكات آهن و منيزيم) نيز به‌عنوان يك جايگزين مسلم در ابزار بلاستينگ در اروپا است كه در آنجا به وفور و به سهولت در دسترس قرار دارد. 

از طرف ديگر، كاهش تقاضاي گارنت به‌عنوان پودرهاي پوليش كاري براي صفحات تلويزيون و مانيتورهاي رايانه‌ها است. بسياري از مصرف‌كنندگان رايانه‌ها و تلويزيون‌ها روي به صفحات تخت آورده‌اند كه نيازي به پوليش كاري توسط گارنت ندارد. 

در سال‌هاي اخير كشورهاي استراليا، هند و چين صادرات گارنت خود را افزايش دادند و در حال حاضر نيز در زمره مهمترين توليدكنندگان جهاني هستند. 


ماسه سيليكا 

سيليكا يا اكسيد سيليسيم به‌طور سنتي به‌عنوان يك ماده ساينده استفاده مي‌شود و امروزه از اين ماده به دليل قيمت بسيار ارزانش در فرآيندهاي بلستينگ توسط ماسه‌هاي ساينده مورد استفاده قرار مي‌گيرد. ملاحظات زيست‌محيطي گريبانگير اين ماده معدني نيز شده است و گرد و غبار اكسيد سيليسيم متبلور امروزه در بسياري از كشورهاي صنعتي به‌عنوان يك خطر براي سلامتي محسوب مي‌شود و محدوديت‌هاي حكومتي سختي در رابطه با اين گرد و غبار‌هاي پراكنده در هوا اعمال مي‌شود. 

به‌منظور مقابله با مشكلات استفاده از ماسه‌هاي سيليسي برخي از شركت‌ها تدابير مختلفي را اتخاذ كرده‌اند كه از آن قبيل مي‌توان به محافظ‌هاي پارچه اي و استفاده از پوشش‌هاي آبي در اطراف نازل‌ها اشاره كرد. ديگر صنايع مانند كشتي‌سازي به جاي مديريت بحث سلامتي مطرح شده در رابطه با مصرف اكسيد سيليسيم، روي به ديگر ابزار‌هاي بلاستينگ آورده‌اند. 

روي هم رفته، استفاده از سيليكا به‌عنوان يك ماده ساينده در حال كاهش است و در آينده نيز اين امر ادامه خواهد داشت. هيچ‌گونه نيروي بالقوه‌اي براي رشد بيشتر وجود ندارد به‌طوري كه استفاده از اين ماده، ممنوع شده يا حداقل در فضاهاي در بسته به‌كار گرفته نمي‌شود. 

سنگ جلا ( (tripoliيك ماده معدني كه در طبيعت به‌صورت ماسه‌هاي سيليسي با دانه‌هاي ريز وجود دارد و داراي كاربردهاي منحصر به فرد به‌عنوان يك ماده ساينده متوسط به دليل سختي و ساختار دانه‌هايش و در كنار آن عدم داشتن لبه‌ها و زواياي تيز محسوب مي‌شود. بنابراين اين ماده در توليد خميردندان، صابون‌هاي صنعتي و پوليش كاري فلزات و جواهرات كاربرد پيدا كرده است. 

به هر حال سنگ جلا نيز تحت تأثير قوانين حفظ سلامتي پيرامون سيليكاي متبلور قرار گرفته و در نتيجه استفاده از اين ماده به‌عنوان يك ماده ساينده كاهش يافته است. بنابر گزارش USGS امروزه در ايالات متحده در حدود 7 هزار تن سنگ جلا به‌عنوان يك ماده ساينده استفاده مي‌شود در صورتي كه در سال 2007 اين ميزان در حدود 25 هزار تن بود. 


سنگ سمباده (Emery) 

سنگ سمباده شامل مقدار زيادي كروندوم است و از همين رو از آن براي توليد پودرهاي ساينده استفاده مي‌شود. به‌طور سنتي از سنگ سمباده براي توليد صفحات سمباده يا روكش‌هاي سمباده‌اي در مهندسي مكانيك استفاده مي‌شود. امروزه، مهمترين كاربرد آن به‌عنوان افزايش‌دهنده اصطكاك در آسفالت خيابان‌ها و سنگ فرش‌ها است. 

همانند ديگر كاني‌هاي صنعتي طبيعي، با رشد مواد ساينده مصنوعي بازار مصرف براي سنگ سمباده طبيعي با كاهش روبه‌رو شده است. در حال حاضر مصرف جهاني اين ماده در حدود 35 تا 40 هزار تن برآورد مي‌شود و هيچ‌گونه انتظار رشدي در بخش‌هاي ساينده براي سنگ سمباده وجود ندارد. 


سنگ خارا (pumice) 

سنگ خارا يا پوميس يك ماده بي اثر و تا حد بسيار زيادي ترد و شكننده است و به واسطه خواص فوق آن را به‌عنوان يك ماده مفيد ساينده و نرم داراي كاربردهاي وسيعي در صنايع توليد صابون‌هاي دستشويي، تميزكننده‌ها و پاك‌كننده‌هاي خانگي، سمباده كاري چرم، سنگ‌هاي پوميس براي رفع سختي پوست و تركيبات پوليش‌كاري است. 

در سال 2007 در ايالات متحده آمريكا استفاده از پوميس به‌عنوان يك ماده ساينده در حدود 88 هزار تن بود كه در حدود 7 درصد از كل مصرف پوميس در اين كشور را به خود اختصاص داد. همچنين در سال 2007 ميلادي قيمت ميانگين پوميس و پوميسيت مورد استفاده در صنايع ساينده ايالات متحده 66 دلار در هر تن بود. در اروپا مصرف پوميس به‌عنوان يك ماده ساينده در حدود 40 تا 45 هزار تن گزارش شده است. 


اليوين (سيليكات آهن و منيزيم) 

اليوين به صورت يك ماده ساينده به‌عنوان يكي از ابزارهاي بلاستينگ نرم كاربرد زيادي در صنايع پتروشيمي، فولادهاي ساختماني و صنايع كشتي‌سازي و تعميرات دارد. در رابطه با توليد كلي، سهم اليوين استفاده شده در صنايع ساينده اندك است و به همراه اكثر اليوين‌هاي به‌كار رفته به‌عنوان يك ماده براي بهبود سرباره، ماسه ريخته‌گري يا ديرگداز‌ها كمتر از 10 درصد توليد كل را به‌خود اختصاص مي‌دهد. 

كشور ژاپن يكي از بازار مهم براي اليوين است كه در فرآيند‌هاي سند بلاست مصرف بالايي دارد و ميزان مصرف سالانه اين كشور در حدود 600 هزار تن گزارش شده است. مصرف اوليوين در اروپا براي مواد ساينده كمتر بوده و در حدود 50 تا 60 هزار تن برآورد مي‌شود و همچنين ميزان مصرف در آمريكاي‌جنوبي از اروپا نيز پايين‌تر بوده و در حدود 10 تا 15 هزار تن در سال است كه با سرباره و گارنت براي در اختيار گرفتن سهمي از بازار رقابت مي‌كند. 


بخش‌هاي بازار 

مواد ساينده چند لايه 

با توجه به اين‌كه مواد ساينده چند لايه داراي لايه‌هاي جامد به هم چسبيده است اصطلاحا به چند لايه معروف شده‌اند كه به‌طور معمول به شكل يك چرخ هستند اما ديگر محصولات شامل چرخ‌هاي سمباده و برش، پلاگ‌ها و مخروط‌ها هستند. 

با نگاهي به چشم‌انداز محصولات متعدد، شركت مواد ساينده Saint-Gobain كه يكي از توليدكنندگان عمده در زمينه محصولات ساينده چندلايه است، بيش از 250 هزار نوع از چرخ‌هاي سمباده را توليد مي‌كند. 

چرخ‌هاي شيشه‌اي (مصنوعي) از يك چسب پايه‌رسي ساخته مي‌شوند و براي سمباده كاري‌هاي دقيق، تيز كردن، شكل دادن و كاربردهاي پرداخت كاري‌هاي نهايي در صنايع اتومبيل‌سازي، هوا فضا و بخش‌هاي ابزار ماشيني مورد استفاده قرار مي‌گيرند. چرخ‌هاي اورگانيك (طبيعي) نيز از لاستيك، لاك شفاف يا چسب‌هاي پلاستيكي به‌دست مي‌آيند و براي برشكاري و شكل دهي فلزات اوليه، جوشكاري و ساخت فلزات استفاده مي‌شوند. 

بازار مواد ساينده چندلايه، مهمترين بازار براي آلوميناي سوخته و كاربيد سيليسيوم است كه پيش‌بيني مي‌شود در طي 3 تا 4 سال آينده رشد اندكي را از خود نشان دهد و حتي ممكن است اندكي تنزل يابد. هرچند دليل حركت به سمت محصولاتي با ارزش بالاتر به همراه دوام و كارايي بيشتر، قيمت‌ها با سرعت كمتري نزول پيدا خواهند كرد اما حجم مبادلات نيز در آينده كمتر خواهد شد. به‌طور مثال مي‌توان به افزايش استفاده از مخلوط‌هاي آلومينا شامل ميكروكريستال‌هاي sol-gel آلومينا در مواد ساينده چند لايه اشاره كرد. 

مواد ساينده روكش‌دار كه اغلب با عنوان كاغذ سمباده (سندپيپر) شناخته مي‌شوند به‌وسيله چسباندن دانه‌هاي ساينده از قبيل آلومينا، كاربيد سيليسيم، زيركونيا آلومينا، گارنت و سنگ سمباده روي زمينه اي از كاغذ، پارچه، فيبر و يا لايه نازك پلي‌استر ساخته مي‌شوند. مواد ساينده روكش‌دار در نهايت به وسيله غلتك‌هاي بزرگ به شكل‌هاي متفاوت مثلا به شكل نواري، ديسكي، غلتكي يا صفحه‌اي بريده مي‌شوند. 

اين مواد كاربرد زيادي در عمليات‌هاي سطحي و فرآيند‌هاي پوليش‌كاري دارند. علاوه بر آن مواد ساينده روكش‌دار در عرصه بسيار وسيعي از صنايع از جمله صنعت مبلمان، قايق‌ها، جواهرسازي و بازارهاي DIY بومي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. 

در بخش مواد ساينده روكش‌دار، تعداد اندكي از توليدكنندگان بزرگ غلتك‌هاي عظيم‌الجثه در تلاشند تا در مسير پيشرفت تكنولوژي قرار گيرند. همچنين يك تغيير رويه در استفاده از روكش‌هاي پارچه‌اي به سمت مواد غيربافتي با قيمت پايين‌تر به‌وجود آمده است. همچنين يك افزايش بزرگ نيز در بازار مواد ساينده روكش‌دار ساختاري وجود دارد كه در حال حاضر كمتر از 10 درصد از كل بازار مواد ساينده را به خود اختصاص داده‌اند. 

همانند بخش مواد ساينده چند لايه، در اين بخش نيز در استفاده از دانه‌هاي ساينده آلوميناي ميكروكريستالي يك افزايش به‌وجود آمده است كه انتظار مي‌رود اين روند ادامه داشته باشد. به‌طور كلي، پيش‌بيني مي‌شود كه بخش مواد ساينده روكش‌دار با وجود بحران اقتصادي موجود به‌تدريج به رشد خود ادامه دهد. 

دو توليدكننده بزرگ مواد ساينده روكش‌دار براي بازارهاي اروپايي شركت‌هاي Saint-Gobain و گروه صنعتي Tyrolit هستند. همچنين مهمترين عرضه‌كنندگان محصولات ساينده روكش‌دار نيز شركت Saint-Gobain و 3M هستند. در بخش‌هاي DIY و صنايع خودرو‌سازي اين امر از اهميت بالايي برخوردار است. 


ابزار بلاستينگ 

ابزارهاي بلاستينگ در آرايه‌هاي وسيعي از كاربردها استفاده مي‌شوند و تعداد بسياري از مواد ساينده را دربر مي‌گيرند. نه تنها اين موارد شامل كاني‌هاي طبيعي و مصنوعي كه پيشتر در مورد آن بحث شد، بلكه مواد ساينده فلزي را نيز دربر مي‌گيرند، مي‌شوند. مواد ساينده فلزي شامل سرباره مس، دانه‌هاي ساينده و ساچمه‌هاي فولادي، ساچمه‌هاي چدني ريختگي و دانه‌هاي ساينده و ساچمه‌هاي فولاد ضد زنگ است. تقريبا تمام مواد ساينده فلزي در ساچمه پاشي يا فرآيندهاي تميزكاري بلاستينگ مورد استفاده قرار مي‌گيرند. 

به‌دليل طبيعت متنوع صنايع، صنعت ابزار بلاستينگ از تعداد زيادي از عرضه‌كنندگان كوچك تشكيل شده است كه اغلب شركت‌هايي هستند كه ماشين‌آلات يا تجهيزات عمليات سطحي را نيز عرضه مي‌كنند. ميزان فروش ابزار بلاستينگ كاملا به توليدكنندگان آنها بستگي دارد اما با توجه به ميزان افزايش بازيافت مواد بلاستينگ تقاضا براي مواد بلاستينگ جديد كاهش يافته است. حدودا 30 درصد آلوميناي سوخته مصرفي در اروپا در توليد مواد ساينده بلاستينگ نرم استفاده مي‌شود كه حدودا 45 تا 55 هزار تن است. تقريبا 50 تا 60 هزار تن اليوين به‌عنوان ماده بلاستينگ و حدود 40 الي 50 هزار تن گارنت در اروپا مصرف مي‌شود. مواد زيادي به‌عنوان جايگزين سيليكاي متبلور كه در گذشته استفاده مي‌شده مطرح مي‌شوند. خصوصا به دليل عدم كاربرد سيليكاي متبلور آزاد، سرباره سهمي را در بازار به‌دست آورده است. 


چشم‌انداز 

صنعت ماشين‌هاي ساينده روند طولاني را دنبال كرده و بدين دليل ميزان دقت آنها نيز افزايش پيدا كرده است، به‌طوري كه پرداخت كاري‌هاي نهايي 20 سال پيش ديگر مورد قبول نيستند. اين بدين معني است كه نياز بازار موجب رشد و تحول مستمري در فناوري محصولات ساينده و ماشين‌هاي ساينده شده است. 

دقت سمباده كاري كه در 23 سال گذشته يك ميكرون بود و اين در حالي است كه در حال حاضر به 001/0 ميكرون ارتقا پيدا كرده است. از اين رو با توجه به افزايش تقاضاي بازار، تحقيقات وسيعي بر روي مواد مختلف صورت پذيرفته است و مطالعات بيشتر در زمينه سمباده كاري، پوليش‌كاري و صيقل‌كاري تداوم دارد. اگرچه سخت‌ترين مواد شناخته شده كماكان الماس و نيتريد بور مكعبي هستند اما تحقيقات براي دستيابي به مواد سخت‌تر همچنان ادامه دارد. 

تاكنون ماده‌اي پيدا نشده كه بتواند با مواد كنوني رقابت كند اما تحقيقاتي در زمينه متراكم كردن نانو لوله‌هاي كربني، بوريدها و ديگر كامپوزيت‌ها ادامه دارد كه در آينده روي صنعت مواد ساينده تاثير به‌سزايي خواهد گذاشت.



منبع: (Industrial Minerals (IM 
مترجم: کمال الدين غفوري
 
بالا