يحتل ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) مكانةً محوريةً في عالم المواد المسحوقة، إذ يتميز بتنوع أشكاله وتطبيقاته الواسعة. مع ذلك، غالبًا ما يُخلط بين منتجاته المختلفة، مثل مسحوق الكوارتز، وغبار السيليكا، والسيليكا الدقيقة، والكربون الأسود الأبيض. ورغم اشتراك هذه المواد في أصل واحد، إلا أنها تختلف اختلافًا كبيرًا في خصائصها الفيزيائية، وعمليات إنتاجها، ومجالات استخدامها. لذا، يُعد التمييز الواضح بينها أمرًا بالغ الأهمية لاختيار المواد، وتحسين العمليات، وابتكار المنتجات. ستقدم هذه المقالة تحليلًا دقيقًا للاختلافات والروابط بين هذه المساحيق الأربعة الشائعة القائمة على السيليكون، مما يُساعدك على فهم خصائصها بدقة، ويدعم أبحاثك وتطويرك وإنتاجك للمنتجات. تركز شركة إبيك باودر على طحن الكوارتز فائق النعومة، والتصنيف الدقيق، وتعديل السطح. وتُستخدم مطاحن الطحن ومصنفات الهواء التي طورناها بشكل مستقل على نطاق واسع في إنتاج المساحيق عالية الأداء.
الاختلافات بين المساحيق الأربعة المصنوعة من السيليكون
يشير كل من مسحوق الكوارتز وغبار السيليكا إلى مساحيق SiO₂ البلورية، والتي تُنتج أساسًا عن طريق طحن الصخور إلى جزيئات دقيقة. يتميز مسحوق الكوارتز بخشونته النسبية، بينما يتميز غبار السيليكا بنعومته. ويمكن الحصول على مسحوق الكوارتز عن طريق طحن خام الكوارتز باستخدام معدات معالجة متنوعة. أما غبار السيليكا، فهو مسحوق فائق النعومة يُنتج عن طريق طحن خام الكوارتز إلى درجة نقاء معينة أو من خلال طرق كيميائية للحصول على جزيئات سيليكا دقيقة. ومع ذلك، يختلفان في الخصائص الفيزيائية والتركيب الكيميائي ومجالات الاستخدام.
السيليكا الدقيقة، والمعروفة أيضاً باسم غبار السيليكا، هي منتج ثانوي صناعي يُجمع من دخان وغبار أفران الصهر. تحتوي على غبار ناعم ذي محتوى عالٍ من السيليكا. في الدخان المنبعث، يشكل ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) حوالي 90% من إجمالي الغبار، بجزيئات صغيرة للغاية، غالباً ما تكون على المستوى النانوي، ومن هنا جاءت تسميتها بـ"غبار السيليكا".
يُعدّ الكربون الأسود الأبيض مسحوق سيليكا فائق النعومة يُنتج بطرق كيميائية، مثل الترسيب من الطور البخاري أو الترسيب الكيميائي. ويظهر على شكل مسحوق أبيض أو حبيبات أو كتل غير منتظمة. يتكون الكربون الأسود الأبيض المُنتَج من الطور البخاري بالكامل من السيليكا النانوية، بنقاوة تصل إلى 99% وحجم جسيمات يتراوح بين 10 و20 نانومترًا، إلا أن عملية إنتاجه معقدة ومكلفة. أما الكربون الأسود الأبيض المُنتَج من الترسيب الكيميائي، فيشمل طرق ترسيب تقليدية وأخرى خاصة. تستخدم الطرق التقليدية حمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك وثاني أكسيد الكربون وسيليكات الصوديوم كمواد خام. بينما تستخدم الطرق الخاصة تقنيات متطورة مثل تقنية الجاذبية الفائقة، وطرق سول-جل، والتبلور الكيميائي، والتبلور الثانوي، أو مستحلبات المذيلات العكسية. الكربون الأسود الأبيض مادة مسامية ذات تركيب SiO₂·nH₂O، حيث يوجد nH₂O على شكل مجموعات هيدروكسيل سطحية. إنه مقاوم للحرارة، وغير قابل للاشتعال، وعديم الرائحة، ويتمتع بخصائص عزل كهربائي ممتازة.
غبار السيليكا
غبار السيليكا عبارة عن سيليكا غير متبلورة فائقة النعومة، تُنتج في أفران القوس الكهربائي كمنتج ثانوي لإنتاج السيليكون العنصري أو السبائك المحتوية على السيليكون. يمكن إضافة هذه المادة المعاد تدويرها مباشرةً إلى الخرسانة كمكون منفرد أو ضمن مزيج من أسمنت بورتلاند وغبار السيليكا.
يتكون غبار السيليكا بشكل أساسي من ثاني أكسيد السيليكون غير المتبلور (SiO2). تتميز جزيئاته بصغر حجمها الشديد، حيث يبلغ حجمها حوالي 1/100 من حجم جزيء الأسمنت العادي. ونظرًا لصغر حجم جزيئاته، وكبر مساحة سطحه، وارتفاع محتواه من ثاني أكسيد السيليكون، يُعد غبار السيليكا مادة بوزولانية شديدة التفاعل عند استخدامه في الخرسانة.
فوائد غبار السيليكا
- يتميز الخرسانة المحتوية على غبار السيليكا ذات المحتوى المائي المنخفض بمقاومة عالية لاختراق أيونات الكلوريد، مما يمنع التآكل الناتج عن إزالة الجليد أو الأملاح البحرية.
- وهو متوفر في صورة سائلة أو جافة.
- يوفر حجم الجسيمات الصغير، الذي يبلغ 100 ضعف حجم مكونات الأسمنت البورتلاندي العادي، تأثيرًا كرويًا يحسن السلوك الانسيابي، مما يؤدي فعليًا إلى تعديل لزوجة الخرسانة.
- تؤثر المساحة السطحية العالية لجزيئات غبار السيليكا على حركة الماء داخل الخرسانة، مما يؤدي إلى القضاء شبه التام على انفصال ونزف الخرسانة.
- قابلية عالية للتماسك والتشغيل والقدرة على تحمل ضخ الخرسانة لمسافات طويلة.
- يستخدم لتحسين الخصائص الميكانيكية وخصائص المتانة للخرسانة.
الاختلافات بين غبار السيليكا ومسحوق الكوارتز
الخصائص الفيزيائية
يُعد كل من غبار السيليكا ومسحوق الكوارتز من المواد الدقيقة، حيث يقل حجم جزيئاتهما عادةً عن 1 ميكرون. ومع ذلك، تختلف خصائصهما الفيزيائية. فغبار السيليكا عادةً ما يكون خفيف الوزن، وفضفاضًا، ومنخفض الكثافة، بينما مسحوق الكوارتز أكثر كثافة وأثقل وزنًا.
التركيب الكيميائي
يختلف غبار السيليكا ومسحوق الكوارتز كيميائياً أيضاً. غبار السيليكا هو شكل من أشكال ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) ذو بنية بلورية مشابهة للكوارتز، ولكنه غالباً ما يكون غير متبلور نظراً لصغر حجم جزيئاته، ويحتوي على العديد من المجموعات السطحية النشطة. أما مسحوق الكوارتز، فيُنتج عن طريق سحق وطحن بلورات الكوارتز الكبيرة، ويتكون أيضاً من ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂).
مجالات التطبيق
يُستخدم كلا المادتين على نطاق واسع في الصناعة، ولكن في مجالات مختلفة. يُستخدم غبار السيليكا عادةً في الإلكترونيات والبصريات والسيراميك ومستحضرات التجميل والطلاءات والبلاستيك لتعزيز استقرار المواد وخفض التكاليف وتحسين أداء المعالجة. أما مسحوق الكوارتز، فيُستخدم بشكل أساسي في الزجاج والسيراميك والأسمنت ومواد البناء وطلاءات الأسطح المعدنية، حيث تجعله صلابته العالية واستقراره الكيميائي مكونًا رئيسيًا في العديد من المواد الوظيفية.
حول مسحوق إبيك
مسحوق ملحمي نحن متخصصون في البحث والتطوير وإنتاج تقنيات معالجة المساحيق المتقدمة. نقدم حلولاً مبتكرة للصناعات التي تستخدم معادن غير فلزية مثل الكوارتز والسيليكا وكربونات الكالسيوم وغيرها. مسحوق ملحمي تُركز شركتنا على الطحن فائق النعومة، والتصنيف الدقيق، وحلول تعديل الأسطح. تُستخدم مطاحن الطحن ومصنفات الهواء التي طورناها بشكل مستقل على نطاق واسع في إنتاج المساحيق عالية الأداء مثل الكوارتز. وانطلاقًا من التزامنا بالجودة والاستدامة، تُمكّن شركة إبيك باودر عملاءها من الحصول على حلول متطورة للمساحيق مصممة خصيصًا لتلبية احتياجاتهم.
شكرًا لقراءتكم. آمل أن يكون مقالي مفيدًا. يُرجى ترك تعليق أدناه. يمكنكم أيضًا التواصل مع ممثل خدمة عملاء EPIC Powder عبر الإنترنت. زيلدا "لأي استفسارات أخرى."
— جيسون وانج, مهندس أول
