خبر علمی

 

«نانو پودر شيشه زيست فعال» به همت محققان دانشگاهي در كشور توليد شد

 

پژوهشگران دانشكده مهندسي مواد دانشگاه صنعتي اصفهان موفق به تهيه «نانوپودر شيشه زيست‌فعال» شدند كه به دليل توانايي در پيوند و همبندي با بافت نرم و سخت، در ترميم، درمان و شكسته بندي استخوان و پوشش كاشتني بدن مورد توجه قرار دارد.

به گزارش خبرنگار «پايان‌نامه» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، هدف از اين پژوهش كه در قالب پايان‌نامه كارشناسي‌ارشد انجام شده، ساخت و تهيه، مشخصه يابي و ارزيابي نانوپودر «شيشه زيست فعال» (بايواكتيوگلاس) و اعمال پوشش شيشه زيست فعال بر روي فولاد زنگ نزن 316 ال به روش سل ژل بوده است.

در تحقيقات اين پايان‌نامه‌ كه توسط مهندس علي دوست محمدي، دانش‌آموخته دانشكده مهندسي مواد دانشگاه صنعتي اصفهان و به راهنمايي دكتر محمدحسين فتحي، انجام شده، پودر شيشه زيست فعال به روش سل ژل تهيه شده و آناليز عنصري پرتو ايكس (XRF) به منظور تأييد حضور اجزاء مطلوب در تركيب، بر روي نمونه پودري انجام شد؛ سپس به كمك آناليز حرارتي افتراقي (DTA)، خواص حرارتي شيشه ساخته شده ارزيابي شد.

براي بررسي شكل و اندازه ذرات پودر شيشه، از ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) بهره گرفته شد.

پودر شيشه زيست فعال در محلول شبيه سازي شده بدن (SBF)، به مدت سي روز غوطه ور شده و از روش طيف سنجي مادون قرمز (FTIR) براي تشخيص و تأييد تشكيل لايه آپاتيت بر روي آن استفاده شد.

پوشش شيشه زيست فعال به روش سل ژل بر روي زير لايه فولاد زنگ نزن 316 ال اعمال شد. مورفولوژي و ريز ساختار سطح پوشش به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي شد.

از روش پراش پرتو ايكس (XRD) و آناليز توزيع انرژي پرتو ايكس (EDX) نيز براي مشخص كردن تركيب فازها و عناصر در پودر و پوشش استفاده شد.

آزمون هاي الكتروشيميايي پلاريزاسيون پتانسيوديناميكي در دو محلول فيزيولوژيكي مختلف و به منظور مقايسه رفتار خوردگي نمونه هاي فولادي پوشش داده شده و بدون پوشش انجام شد.

براي ارزيابي مقاومت فولاد زنگ نزن پوشش داده شده با شيشه زيست فعال در برابر حفره دار شدن نيز آزمون پتانسيو ديناميك سيكلي انجام شد.

تصاوير گرفته شده با TEM، حصول پودر در اندازه هاي زير 100 نانومتر را تأييد كرد.

نتايج بعدي حاكي از تشكيل پوشش شيشه بدون ترك و يكنواخت بوسيله روش سل ژل بر روي زير لايه فولادي بود.

تأثير افزودن مواد شيميايي به سل بر روي حصول پوشش بدون ترك، ارزيابي شد.

آزمون FTIR تشكيل لايه آپاتيت را بر روي پودر شيشه زيست فعال تأييد كرد كه اين خود نشاني از زيست فعالي شيشه زيستي ساخته شده بود. همچنين ملاحظه شد كه در شيشه هايي كه بالاتر از دماي 900 درجه سانتي گراد عمليات حرارتي شده بودند، فاز لارنيت (Ca2SiO4) تشكيل شده بود.

پوشش، مقاومت خوردگي زير لايه را بهبود داد و چگالي جريان خوردگي در نمونه هاي پوشش دار كمتر از نمونه‌هاي بدون پوشش بود.

مقاومت فولاد با پوشش در برابر حفره دار شدن نيز افزايش يافته بود. اين پديده مستقل از نوع محيط فيزيولوژيكي مي باشد.

پوشش شيشه زيست فعال اعمال شده به روش سل ژل مي تواند از يكسو با كاهش آزاد شدن يون هاي فلزي زيست سازگاري كاشتني فلزي مصرفي در بدن را بهبود دهد و از طرف ديگر با توانمندي بالقوه خود به رشد استخوان و همبندي با آن منجر مي‌شود.

 

 

خبر علمی

 

شيشه هاي هوشمند مانع ورود اشعه مادون قرمز به خانه مي شود

 

 دانشمندان انگليسي شيشه اي ساخته اند كه هنگام گرم شدن بيش از حد هوا، مانع ورود اشعه مادون قرمز به داخل خانه مي شود.

به گزارش پايگاه اينترنتي نيوساينتيست ، اين شيشه با ماده خاصي پوشانده شده است و هنگامي كه دماي داخل خانه به بيش از 29 درجه سانتيگراد رسيد، بر اثر فعل و انفعال شيميايي مانع از ورود اشعه مادون قرمز به داخل خانه وگرم شدن بيش از فضاي داخلي مي شود.
اين پنجره ها برخلاف پنجره هاي مات و دودي رنگ به علت اينكه جلوي نور مرئي را نمي گيرند و دردماي زير 29 درجه نيز همانند شيشه هاي عادي عمل مي كنند، هيچ اختلالي در ميزان روشنايي و گرماي مطلوب فضاي خانه ايجاد نمي كند

 

 

خبر علمی

 

ساخت شيشه مقاوم براي پنجره هاي وسايل نيمه رسانا

 

توتو به تازگي نوع خاصي از شيشه مقاوم براي پنجره‌هايي که در وسايل نيمه‌رسانا به کار مي‌روند ساخته است.

اين شيشه از کوارتز، يک لايه بسيار ظريف از ييتريا و ماده شفافي از سراميک ساخته شده است. پنجره‌هايي که از اين شيشه ساخته مي‌شوند قابليت مقاومت در برابر پلاسماهاي خورنده مدارها مقاومت کنند به اين معني که نياز به جابجايي آن نيست و چون که پوشش شيشه ناخالص کمتر را در طول زمان فرسايش آزاد مي‌کند نقص کمتري را در جريان ساخت قطعات ايجاد مي‌کند. توتو اين شيشه را بوسيله فوران دانه‌هاي ريز تياريا در سرعت بالا درست مي‌کند. اين دانه‌ها که صدها نانومتر هستند به ذرات کوچکتر ده نانومتري نقسيم شده و در سطح شيشه اندازه‌شان به 20 دهم ميکرون مي‌رسد. او قصد دارد در 2 ماه آينده انواع ارزان‌تري از اين شيشه را بسازد

 

خبر علمی

 

ساخت‎ شيشه‎ هاي‎ هوشمند

 

پژوهشگران‎ درنمايشگـاه‎ اختـراعات‎ وابتكارات‎‎ پورت در ورساي‎ پـاريـس‎ نمـونـه‎ هايي‎ از شيشه‎‎ هاي‎ هوشمنـد را بـه نمـايـش‎گذاشتند.
به‎‎ گزارش‎ بخش خبر شبكه فن آوري اطلاعات ايران، از واحد مركزي خبر، دراين‎ نمايشگـاه‎ گروه‎‎ فرانسوي‎ سن‎‎‎ بوبن بزرگتريـن سـازنـده شيشه‎‎هاي‎‎‎ صنعتي‎ درجهان‎, نمونههاي جديدي از موارد هوشمند را به‎‎ نمايش‎ گذاشته است‎. يكي‎‎ از كارشناسان‎‎ اين شركت‎ ميگويـد: يكـي‎ از اين‎ نوع شيشه‎‎ها هنگامي‎ كـه تحـت‎ فشـار قرارگيرد شفاف‎ مي‎‎شود و هنگامي كه‎ فشار از روي‎ آن‎ برداشته‎ شود كدر مي‎شود.
از ديگر نمونه‎‎هاي‎‎ شيشه هاي هوشمنـد شـيشـه‎ الكتروكروم‎ است‎.
اين‎ نوع شيشه‎‎رنگي‎ كه مخصوص‎ خـودرو اسـت‎ با فشاردادن‎ يك‎ كـليد تغـيير رنگ‎ مي‎دهد.

 

خبر علمی

 

دانشمندان روش جديدي را براي توليد شيشه از آلومين ابداع كردند

 

سايت اينترنتي ايرنتكام: دانشمندان آمريكايي براي نخستين بار روش نويني را براي توليد شيشه از آلومين ابداع كرده اند. «آناتولي روزنفلانتز» و همكارانش درايالت مينه سوتا از يك تكنيك «شعله، اسپري» براي همجوش كردن آلومين (اكسيد آلومينيوم) با اكسيدهاي فلزي خاك نادر به منظور توليد شيشه اي محكم با خواص اپتيك خوب استفاده كردند، به گفته اعضاي اين تيم، با استفاده از اين روش از بسياري اشكالات همراه با شكل دهي شيشه به روش مرسوم اجتناب شده و مي تواند به ساير اكسيدها گسترش يابد. شيشه هنگامي شكل مي گيرد كه يك ماده مذاب با چنان سرعتي سرد شود كه اتم هاي تشكيل دهنده آن وقت كافي براي همتراز كردن خود در يك شبكه منظم را نداشته باشند. با اين حال ساختن شيشه از بيشتر مواد كار مشكلي است زيرا اين مواد بايد با نسبت هاي بالاتر از 10 ميليون درجه سانتيگراد در ثانيه سرد شوند. سيليس از آن جهت بطور وسيع در شيشه سازي مورد استفاده قرار مي گيرد كه نسبت سرد شدن آن بسيار پايين تر است، اما محققان مي خواهند از آلومينا هم شيشه بسازند زيرا خواص مكانيكي و اپتيك بسيار بهتري نسبت به شيشه سيليسي دارد. آلومينا در صورتي كه با اكسيد كليسيم يا اكسيدهاي خاك نادر همجوش شود مي تواند شيشه تشكيل دهد، اما در اين صورت نسبت سرد شدن مورد نياز 1000 درجه سانتيگراد خواهد بود كه همين امر توليد شيشه به اين روش را با مشكل روبرو مي كند.
روزنفلانتز و همكاران كارشان را با مخلوط كردن در حدود 80 مول درصد آلوميناي پودري با پودرهاي اكسيدي مختلف خاك نادر از جمله اكسيدهاي لانسانوم، گادلينيوم و اوتريم شروع كردند. در مرحله بعد آنها اين پودرها را به يك شعله حرارت بالاي هيدروژن، اكسيژن تغذيه كردند، تا ذرات غذاي مورد نياز را توليد كنند. سپس ذرات مذاب بدست آمده را در آب سرد كردند. در مرحله بعد آنها تيله هاي بسيار ريز شيشه اي بدست آمده در اين فرآيند را كه مساحت آنها كمتر از 140 ميكرون است تحت عمليات حرارتي (سين تر كردن) درحدود 1000 درجه سانتيگراد قرار دادند، به اين ترتيب نمونه شيشه فله اي بدست آمد كه در آن فازهاي غني شده از آلوميناي كريستاليزه با ابعاد ريز سنجش (نانو) در سرتاسر يك ماتريس شيشه اي پراكنده و توزيع شده بودند. دراين روش از نياز به اعمال فشارهاي 1 گيگاپاسكال يا بييشتر كه در روش هاي فعلي معمول است اجتناب مي شود.
اين دانشمندان مشخصات فني اين شيشه را با استفاده از ميكروسكوپي اپتيك، اسكن ميكروسكوپي الكتروني، انكسار اشعه ايكس و آناليز حرارتي تعيين كردند و استحكام آن را با تست هاي سختي و مقاومت در برابر ترك خوردگي مورد سنجش قرار دادند. آنها فهميدند كه محصول نمونه خيلي سخت تر از شيشه سيليسي و از اين لحاظ تقريبا مشابه آلوميناي پلي كريستاليزه است.

 

 

 

خبر علمی

● جايگزيني ايمن براي شيشه

روش ها، نوآوري ها و فنآوري هاي جديد در صنعت ساختمان، راهكارهايي را براي مقاوم سازي بنا در برابر حوادث طبيعي، بهينه سازي مصرف سوخت و افزايش طول عمر آن ارايه مي دهند. غالبا اين روش ها مستقل از هزينه، سهولت و زمان اجرا در اين نكته مشتركند كه در حين يا پس از ساخت سازه، قابل اجرا هستند.
شناخت و انتخاب مصالح، مقوله اي است كه پيش از ساخت و حتي طراحي بنا به آن پرداخته مي شود و هر چه دايره المعارف ذهني مهندسان در اين باره غني باشد، منجر به ابتكارات و طرح هايي جسورانه تر با ضريب اطمينان بيشتر، هزينه اجرايي كمتر و با قابليت اجرايي در حداقل زمان خواهد بود .
نور از اجزاي اصلي محيط زندگي ماست كه از لحاظ جسمي و روحي در تامين سلامت بسيار مؤثر است. از اين رو نورگيرها، پنجره ها و ديگر واحدهاي شفاف و نورگذر ساختماني كه به عنوان ورودي هاي نور شناخته مي شوند، ارزش واقعي خود را پيدا مي كنند. انتخاب مصالح و چيدمان مناسب براي اين اجرا در ساختمان مي تواند علاوه بر تامين نور مورد نياز انسان، گياهان، حيوانات خانگي و فراهم آوردن محيطي زيبا و جذاب براي ساكنان و رهگذران، امنيت را نيز به ارمغان آورده و هزينه هاي اجرايي مقاوم سازي‌ونگهداري‌پس‌از‌ساخت‌راكاهش‌دهد.
ورق پلي كربنات از محصولاتي است كه با وجود اينكه در خارج از كشور بيش از چند دهه مورد توجه و علاقه مهندسان ساختماني است، اما در ايران به تازگي در آرشيو فني دفاتر ساختماني و مشاوران يافت مي شود. اين محصول كه در انواع تك و چند جداره و در رنگ هاي مختلف توليد مي شود، داراي ويژگي هايي است كه آ ن را به گزينه بسيار مناسبي براي جانشيني شيشه در نورگيرها تبديل مي كند. شيشه از معدود محصولات ساختماني است كه نه تنها در زمان زلزله كه پس از آن نيز در روند حركت و امداد رساني اخلال ايجاد مي كند و جان انسان ها را با خطر روبه رو مي سازد. سبكي وزن ورق پلي كربنات كمتر از نصف وزن شيشه در ضخامت برابر، مقاومت بالا در برابر شكست بين 100 تا 250 برابر شيشه و مقاومت در برابر اشعه ماوراي بنفش كه عامل اصلي سرطان پوست و رنگ پريدگي مبلمان داخلي و نورگير است، ورق هاي پلي كربنات را در زمره مصالح مقاوم در برابر زلزله قرار مي دهد. انواع چند جداره پلي كربنات نيز كمك شاياني در بهينه سازي مصرف سوخت مي كند و البته لايه مقاوم در برابر اشعه ماوراي بنفش UV پلي كربنات، آن را براي چندين سال در برابر رنگ پريدگي و تخريب محافظت مي كند.

 

 

خبر علمی

استفاده از شيشه خراش دار براي بالا بردن سرعت اينترنت

يك گروه از محققان استراليايي نشان دادند مي‌توان با استفاده از فيلترهايي از جنس شيشه خراش دار سرعت اطلاعاتي را كه به شكل امواج نوري از درون مسيرهاي از جنس الياف شيشه‌اي عبور مي‌كند افزايش داد و به اين ترتيب بر كيفيت اينترنت با پهناي باند وسيع افزود.

به گزارش بخش خبر شبكه فن آوري اطلاعات ايران ، پرتوهاي نور كه در درون كابل‌هاي الياف شيشه‌اي در شبكه‌هاي اينترنتي به نقاط مختلف انتقال مي‌يابند هر از چندگاه "پاكسازي" شده و در مسيرهاي ديگري انتقال داده مي‌شوند.

كار پاكسازي اين پرتوهاي حاوي اطلاعات با كمك مدارهاي الكترونيك انجام مي‌شود كه وظيفه فيلتر كردن نويز ‪ noiseو نوفه و پارازيتي را كه موجب كثيف شدن سيگنال يا علايم اصلي مي‌شوند، برعهده دارند.
اما اشكال در اينجاست كه سرعت انتقال اطلاعات در مدارهاي الكترونيك به مراتب كندتر از سرعت حركت نور است و در نتيجه نوعي راه‌بندان در مسير الياف شيشه‌اي به وجود مي‌آيد كه بر كيفيت شبكه‌هاي اينترنتي تاثير منفي مي‌گذارد.

به نوشته هفته‌نامه علمي "نيو ساينتيست" ، يك گروه از محققان دانشگاه سيدني در شهر كانبرا در استراليا موفق شدند براي پاكسازي نوفه‌ها و پارازيتهاي نوري، صافي يا فيلتر كوچكي به اندازه ناخن انگشت توليد كنند كه بر روي آن ‪ ۱۰هزار خراش كوچك به وجود آمده كه هر كدام تقريبا يك ميكرو متر (يك ميليونيم متر) از ديگري فاصله دارند.
به اين صافي شيشه‌اي گوگرد و سلنيوم و تلريوم نيز تزريق مي‌شود.

وظيفه اين صافي آن است كه پهناي باند پرتوهايي را كه از درون فيبر نوري مي‌گذرد افزايش دهد و پرتو نور را تميز و پاكسازي كند.
پرتوهاي نوري كه به شكل پالس يا پله از درون كابلهاي نوري مي‌گذرند بر اثر برخورد با خراشها و شيارهاي ريز روي اين صافي پراكنده و بر پهناي باندشان افزوده مي‌شود.
هرچه اين پالس‌ها قدرتمندتر باشد ميزان تغييري كه در آنها ايجاد مي‌شود بيشتر از ميزان تغييري خواهد بود كه در نوفه و نويز همراه آنها به وجود مي‌آيد.
به اين ترتيب اطلاعات نوري كثيف شده پس از برخورد با صافي در مسيري مجزا از نوفه و نويز همراه خود به حركت در مي‌آيند و نويزها نيز از مسير حذف مي‌شوند.

 

 

سرباره

 

سربارة صنايع آهن و فولاد، زباله يا ماده‌اي ارزشمند؟

   در فرآيند توليد آهن و فولاد، علاوه بر محصول اصلي، محصولات ديگري نيز توليد مي‌گردند كه محصولات جانبي (By-Product) ناميده مي‌شوند. در صورت عدم توانايي صنايع فولادي در بازيابي و استفاده از اين محصولات، با توجه به حجم توليد بالاي آنها، اين محصولات مشكلات زيادي را از نظر آلايندگي ايجاد مي‌نمايند. از جمله محصولات فرعي توليد آهن و فولاد، سرباره، گردوغبار، لجن، ورق‌هاي پوسته شده و لايه‌هاي اكسيدي هستند كه در ميان اين محصولات، سرباره به سبب ميزان توليد بسيار بيشتر در مقايسه با ساير محصولات جانبي، توجه بيشتري را مي‌طلبد:

تاريخچه

حدود 350 سال پيش از ميلاد مسيح(ع) ارسطو ف يزيكدان يوناني ، از سربارة آهن‌سازي براي التيام جراحت‌ها استفاده نمود. در روم باستان نيز از دانه‌هاي سرباره براي راه‌سازي استفاده مي‌كردند. از آن دوران به بعد كاربردهاي ديگري نظير ساخت موزاييك‌ها و گلوله‌هاي توپ هم براي سرباره ابداع گرديد. با وجود اين، با شروع قرن بيستم و توسعه فرايندهاي نوين آهن و فولادسازي بود كه استفاده تجاري از سرباره در ابعاد زياد ، مرسوم شد. امروزه با كمك فرايندهاي پيشرفته، از سرباره در بيشتر صنايع سازه ‌اي چون راه‌سازي، سيمان، بلوك‌هاي ساختماني سبك، سلختمان‌سازي، بتون‌هاي ساختماني، بتون‌هاي آسفالتي، ماسه‌هاي خطوط راه‌آهن، پشم سنگ و صنايع شيشه استفاده مي‌شود.

تركيب سرباره

در صنايع آهن و فولادسازي، دو نوع سرباره وجود دارد: 1) سرباره كورة بلند (سربارة آهن خام) و 2) سرباره فولادسازي. برطبق تعريف جامعه آزمون و مواد آمريكا (American Society of Testing & Materials) ، سربارة كورة بلند، تركيبي است غيرفلزي كه داراي سيليكات‌ها و آلومينوسيليكات‌هاي كلسيم و ساير عناصر بازي است و در كورة بلند به همراه آهن به صورت مذاب توليد مي‌شود. همچنين طبق تعريف اين جا م عه، سربارة فولاد سازي، تركيبي غيرفلزي است كه داراي سيليكات‌هاي كلسيم، فر يت‌هاي كلسيم و اكسيدهاي آهن ، آلومينيوم، منگنز، كلسيم و منيزيم است و به طور همزمان با فولاد توليد مي‌شود.

با توجه به اين تعريف‌ها مشخص مي‌شود كه اين دو دسته سرباره، از لحاظ تركيب شيميايي اختلاف زيادي باهم دارند؛ سربارة كوره بلند بر خلاف سربارة فولادسازي كه تركيبات متنوعي دارد ، تركيبي نسب تا ً يكنواخت دارد. اين يكنواختي تركيب سربارة كوره بلند، سبب ساده‌تر شدن كاربرد آن شده است. در مقابل، وجود تركيباتي نظير اكسيد آهن در سربارة فولادسازي، استفاده گسترده از اين محصول را به‌ويژه در صنايع سيمان محدود كرده است.

ويژگي‌هاي فيزيكي هر يك از اين دو دسته ثابت نيست و خصوصياتي نظير وزن، انداز ة دانه، ويژگي‌هاي ساختاري و غيره، بر حسب نوع فرآيند توليد سرباره ، تغيير مي‌كند.

حجم توليد سرباره

داده‌هاي آماري در ارتباط با مقدار واقعي توليد سربارة آهن و فولاد در جهان، در دسترس نيست؛ اما ميزان توليد اين ماده را مي‌توان حدود 25 تا 30 درصد توليد آهن خام (Pig Iron) و 10 تا 15 درصد توليد فولاد خام تخمين زد. با استفاده از اين تخمين مي‌توان آماري براي توليد سرباره در جهان، ايالات متحده و ايران ارايه نمود، جداول 1 و 2 اين ارقام را نشان مي‌دهد:

جدول 1- سرباره به‌دست آمده از توليد آهن خام (برحسب هزار تن)




جدول 2- سرباره به‌دست آمده از توليد فولاد خام (برحسب هزار تن)

جدول 3- كل سربارة توليد شده از آهن و فولاد (برحسب هزار تن)

ميزان مصرف سرباره

از نظر صاحبان صنايع آهن و فولاد در جهان، سرباره و ساير محصولات جانبي نه تنها زباله نيستند، بلكه به اين محصولات به عنوان موادي باارزش نگاه مي‌شود. در اين صنايع سعي بر اين است كه علاوه بر بازيابي فلزات از اين محصولات جانبي، براي اين محصولات به ويژه سرباره، كاربردهايي يافته تا از اين مواد، به‌صورت مؤثر استفاده شود. اين موضوع سبب شده است كه سربارة توليدشده در صنايع آهن و فولاد، خود بازار قابل توجهي داشته باشد.

در سال 2002، در كشور آمريكا حدود 19ميليون تن سرباره به ارزش 300ميليون دلار مصرف شده است كه حدود 60 درصد آن، سربارة كوره بلند به ارزش 270ميليون دلار بوده است. (دليل مصرف بيشتر و نيز ارزش بيشتر سرباره كوره بلند در مقايسه با سرباره فولادسازي، همان نكاتي است كه پيش‌تر ذكر شد).

جدول زير آمار بازار سرباره را در ايالات‌متحده بين سال‌هاي 1998 تا 2002 ارايه مي‌كند. (آمار بر حسب هزار تن). همانطور كه از آمارهاي جدول پيدا است، ايالات متحده در اين سال‌ها، مقدار قابل‌توجهي واردات سرباره نيز داشته است.

جدول 4- بازار سرباره را در ايالات‌متحده بين سال‌هاي 1998 تا 2002

در حال حاضر، فعاليت صنايع آهن و فولاد در بخش محصولات جانبي، بر افزايش بازيافت مواد از اين محصولات و يافتن بازارها و موارد مصرف براي آنها متمركز شده است. نمودار زير نتايج فعاليت شركت ژاپني سوميتومو (Sumitomo) را براي كاهش محصولات جانبي باقيمانده و مصرف‌نشده از سال 1990 تا سال 2002 نشان مي‌دهد:



شكل 1- محصولات جانبي مصرف نشده شركت سوميتومو (عزار تن)

كاربردهاي مرسوم سرباره

اگر سربارة توليدشده در كوره بلند را به حال خود گذاريم تا سرد شود و يا آن را با استفاده از آب، سريع سرد كنيم، از آن مي‌توان در بتون‌سازي، ساخت جاده‌ها، خاك‌ريزها، آبراهه‌ها، توليد پشم سنگ، ساخت شيشه، ساخت بلوك‌هاي ساختماني سبك و مواد اوليه سيمان سرباره‌اي، استفاده كرد.

اگر سرعت سردكردن سرباره مذاب بيشتر شود، سرباره به حالت شيشه‌اي درمي‌آيد. از اين محصول مي‌توان در ساخت سيمان، پركننده‌هاي سبك و مواد اوليه شيشه‌سازي استفاده كرد.

سرباره توليدشده در فولادسازي نيز كاربردهاي متنوعي دارد. از اين سرباره در ساخت روكش مقاوم و پايا براي جاده‌ها، توليد آسفالت‌هاي مقاوم در برابر لغزش و زيرسازي و شانه‌سازي جاده‌ها، استفاده مي‌شود. علاوه بر اين ، سربارة فولادسازي در ساخت سيمان پرتلند نيز استفاده مي‌شود. استفاده از اين ماده در سيمان پرتلند، سبب افزايش ظرفيت ، كاهش آلودگي محيط‌زيست و صرفه‌جويي در مصرف انرژي مي‌گردد.

كاربردهاي كشاورزي و كمك به بهبود زيست‌محيطي سواحل نيز از كاربردهاي ديگر سرباره‌هاي آهن و فولاد است. سربارة فولادسازي به سبب داشتن تركيباتي مفيد براي كشاورزي از جمله اكسيد موليبدن، مي‌تواند سبب بهبود خاك‌هاي زراعي و به تبع آن افزايش توليد محصولات كشاورزي شود. به عنوان مثال، از ديرباز از اين سرباره در كشت ذرت و سويا استفاده مي‌شده است. علاوه بر اين ، استفاده از سربارة فولادسازي در كشت نيشكر و برنج نيز نتايج مطلوبي درپي داشته است . هم اكنون براي گسترش استفاده از سربارة فولادسازي در كشاورزي، تحقيقات مختلفي در حال انجام است.

اخيراً، در ژاپن براي بازسازي و ترميم وضعيت سواحل و تقويت رشد گياهان، ماهي‌ها و ساير موجودات دريايي، از سرباره‌هاي آهن و فولادسازي استفاده شده است. براي اين منظور، با استفاده از ذرات و بلوك‌هايي از جنس سرباره، بسترهايي دركف دريا ساخته مي‌شود كه به محلي براي رويش گياهان و زندگي جانوران دريايي تبديل مي‌گردند.

 

مسائل محیط زیست در تولید شیشه کریستال سربی

 

 

مسايل محيط زيست در توليد كريستال سربي

 

1-اشكال مختلف آلودگي ناشي از توليد كريستال

 

مسايل محيط زيست در توليد شيشه هاي كريستال سربي تحت تاثير سمي بودن تركيبات سرب و همچنين اسيدهاي مورد استفاده در قسمت پوليش شيشه قرار دارد.

در فرآيند توليد شيشه هاي كريستال آلودگي محيط به چند شكل صورت مي گيرد:

الف-پراكنده شدن ذرات نرم اكسيدهاي سرب هنگام باردهي به كوره

ب-بخارات تركيبات سرب ناشي از تبخير اين مواد از سطح مذاب در جريان فرآيند ذوب و تصفيه شيشه

ج-جدا شدن ذرات ريز شيشه (حاوي اكسيد سرب) هنگام تراش دادن سطح اشيا كه به پساب كارگاه مربوطه وارد ميشود.

د-انتشار و پخش تركيبات فلوريدي در قسمت پوليش اسيدي شيشه هاي كريستال.

 

ورود سرب به بدن انسان از طريق تنفس ذرات آن در فضا صورت مي گيرد و اين ماده به ندرت از طريق پوست جذب مي شود. ايجاد مسمويت توسط سرب در بدن بيشتر بصورت تدريجي صورت ميگيرد و تاكنون در صنعت مواردي از مسموميتهاي حاد آ» مشاهده نشده است.

در نتيجه ميزان سمي بودن تركيبات سرب به درجه حلاليت آنها در آب بستگي دارد. در اين رابطه نيترات سرب سمي ترين نمك سرب و سيليكات سرب داراي كمترين سميت است. اكسيدهاي سرب كه در توليد شيشه هاي كريستال سربي كاربرد دارند در وضعيت بينانيني قرار دارند.

 

2-روشهاي موثر در حذف يا كاهش آلودگيها

 

در عمل بمنظور حذف يا كاهش آلودگيها ناشي از تركيبات سرب اقدامات ذيل را ميتوان به مرحله اجرا گذاشت:

 

1-به منظور شارژ مواد به كوره از سيستم هاي بسته انتقال بار استفاده شود. شارژ سيليكات هاي سرب بجاي اكسيد آن ميزان تبخير اين ماده را تا 80 درصد كاهش ميدهد.

2-همچنين در زمينه جلوگيري از انتشار ذرات اكسيد سرب از طريق دودكش كوره به فضاي اطراف معمولا" فيلترهاي مخصوصي در دهانه خروجي گازها نصب مي گردد. اين فيلترها قادر است بخش اعظم تركيبات سرب را جذب نمايد.

3-به منظور جداسازي ذرات و نرمه هاي شيشه كريستال حاوي اكسيد سرب در پساب قسمت تراش و كننده كاري كريستال. معمولا" در مسير عبور پساب در كانالهاي زيرزميني موانعي ايجاد مي شود. مقدار سرب موجود در پساب اين قسمت كه عمدتا" در داخل ذرات شيشه قرار دارد حدود 0.8 ميلي گرم در ليتر است.

پساب ناحيه تراش كريستال پس از حذف ذرات شيشه و عبور از فيلترهاي شني ساده مجددا" جهت همين عمليات قابل استفاده خواهد بود.

4-عمده ترين عامل آلوده كننده محيط زيست را بايستي در واحد پوليش اسيدي شيشه هاي كريستال جستجو نمود.

 

 

3-استانداردهاي محيط زيست در توليد كريستال

 

مقررات محيط زيست در بسياري از كشورها ايجاب مي كند كه ميزان پخش فلوريدها در هر متر مكعب از هواي خروجي واحدهاي صنعتي نبايستي بيشتر از 5 ميلي گرم باشد. در حاليكه هواي منتشر شده از يك واحد پرداخت اسيدي حاوي 500 تا 1000 ميلي گرم فلوريد در هر متر مكعب از هوا است.

بديهي است اين حجم از تركيبات فلوريد و همچنين بخارات اسيد فلوئوريدريك بايستي به شكل مطلوب خنثي سازي شود.

در زمينه كاهش آلودگي پساب قسمت اسيدكاري نيز حداكثر مقادير مجاز تركيبات شيميايي جاري به رودخانه و ساير منابع آبهاي سطحي بايستي در محدوده مقادير زير باشد:

حداكثر ميزان سولفات =3000 ميلي گرم در ليتر

فلوريدها=30 ميلي گرم در ليتر

خنثي سازي پساب واحد پرداخت اسيدي با كمك آب آهك صورت ميگيرد و در طي آن واكنش هاي اساسي زير اتفاق مي افتد:

 

2HF+ Ca(OH)₂    -------- CaF₂+2H₂O            

    

H2So₄ + Ca(OH)₂  --------      CaSo4+2H₂O   

 

H₂SiF₆ +3Ca(OH)₂  --------------  3CaF₂ +SiO₂ +4H₂O

 

در واحدهاي بزرگ تر توليد شيشه هاي كريستال خنثي سازي پساب بايستي به صورت پيوسته انجام شود.

گچ حاصل از واكنش آب آهك با اسيد سولفوريك موجود در پساب داراي خلوص بالايي است و مي تواند پس از جداسازي در كارهاي ساختماني و يا توليد سيمان مورد استفاده قرار گيرد.

مشکلات ذوب شیشه کریستال سربی

 

 

مشكلات ذوب شيشه هاي كريستال سربي

 

   فرآيند ذوب شيشه هاي كريستال سربي با برخي مشكلات توام است كه گاه كيفيت محصولات توليدي را بشدت تنزل مي دهد. اهم اين موارد مي توان به صورت زير خلاصه و جمع بندي نمود:

 

   1-در طول زمان ذوب مواد، اكسيد سرب به سرب فلزي احيا شده و در كف كوره ته نشين مي شود. ته نشيني شرب فلزي موجبات خوردگي نسوزهاي كف كوره را فراهم مي آورد. به همين علت ذوب شيشه هاي كريستال بايستي در محيط كاملا" اكسيدي انجام شود.

 

   2-تبخير شديد اكسيد سرب از سطح مذاب( بين 20 تا 30 درصد اكسيد سرب در جريان ذوب مواد در كوره تبخير مي شود) و كندانسه شدن آن در سقف كوره، علاوه بر ايجاد خوردگي، باعث بوجود آمدن چكه هاي سقفي مي گردد. وجود رگه هاي غيرهموژن زرد رنگ در محصول ناشي از برگشت بخارات كندانسه شده بدرون مذاب است. در كوره هاي ريجنراتو نيز اين بخارات در شبكه چكرهاي كوره فعل و انفعالاتي انجام مي دهد و نهايتا" باعث انسداد مجاري عبور هوا در ريجنراتورها مي گردد.

 

   3-در صورت وجود مقادير زيادي SO2 در محيط، لايه هايي از سولفات سرب در سطح شيشه تشكيل مي شود. در دماهاي بالاتر از 1000 درجه سانتيگراد سولفات سرب از سطح مذاب تبخير شده و در نتيجه در سطح آن لايه اي غني از سيليس (كريستوباليت) تشكيل مي شود. وجود اين لايه علاوه بر ايجاد كف مي تواند به تشكيل كريستال هاي سيليس در مذاب منجر شود. به همين دليل در تصفيه شيشه هاي كريستال سربي نمي توان از سولفات سديم يا كلا" يون سولفات استفاده كرد.

 

   4-در صورت افزايش مقادير آرسنيك به بيش از 3.5 درصد به علت تشكيل آرسنات سرب شيشه به رنگ شيري در مي آيد. همچنين تيتان مي تواند با تشكيل تيتانات سرب، رنگ شيشه را تا حدي شيري نمايد. اگر مقدار K2S موجود در پتاس يا كربنات پتاسيم بيش از 1.5 درصد باشد، شيشه كريستال كدر مي شود.

 

   5-در كوره هاي ذوب الكتريكي شيشه كريستال، از الكترودهاي موليبدن نمي توان استفاده كرد، زيرا اين فلز در مذاب به شدت حل مي شود. در اين زمينه مي توان از الكترودهاي سراميكي حاوي قلع استفاده نمود.