سیلیس

سیلیس (SiO₂)، سیلیکا یا اکسید سیلیسیم بیش از هر اکسید دیگری در پوسته زمین یافت می شود. عنصر سیلیسیم به صورت آزاد در طبیعت وجود ندارد. سیلیس می تواند در ترکیب با اکسیدهای دیگر مانند سیلیکات ها و یا به صورت آزاد وجود داشته باشد.  منشا کلمه سیلیس واژه لاتین (Silex) به معنای سنگ سخت است. سیلیس شبه لایه ای دارای خلوص بالایی بوده و معادن عمده آن در کشورهای آلمان، برزیل و آمریکا قرار دارد. سیلیس اروپایی از نوع رسوبی است و دارای چسبندگی زیادی است. کاربردهای این گونه سیلیس زیاد است و معادن آن در کشور های فرانسه بلژیک و آلمان مورد استخراج قرار می گیرند.

به طور كلي موارد مصرف سيليس SiO2 عبارت است از شيشه سازي، چيني سازي، توليد فروسيليس، سراميك سازي، توليد آجر ماسه آهكي، ريخته گري، توليد سيليكات سديم، توليد ديگر مواد سيليسي، به عنوان نيمه هادی در صنعت الکترونيک و توليد پشم شيشه.

سیلیس آزاد در طبیعت به اشکال مختلف، به صورت بلورین مانند کوارتز صخره ای و ماسه سنگ و یا به صورت بلور مخفی (Cryptocrystalline) مثل فلینت و کلسدوئن (Calcedony) و یا به صورت بلور مخفی آبدار مثل اپال (Opal) وجود دارد.

کوارتز شیری و یا کوارتز صخره ای (Rock Quartz): به طور کلی کوارتز نام یکی از فاز ها و پلی مورف های سیلیس است. این فاز، در فشار و حرارت معمولی محیط پایدار است بنابراین در طبیعت نیز سیلیس آزاد در اکثر موارد به صورت کریستال های کوارتز ظاهر می شود و معمولا دیگر فازهای سیلیس که در حرارت های بالاتری پایدار هستند در طبیعت کمیاب هستند. کوارتز های صخره ای و یا کوارتز های شیری معمولا به صورت رگه هایی در بین سنگ های اولیه مثل گرانیت، گنیس و غیره و نیز به صورت دانه هایی در بین دیگر کانی وجود دارند. کوارتز در برابر آب و هوازدگی مقاوم بوده و تقریبا هیچ تغییری نمی یابد با این همه هنگامی که ذرات کوارتز در بین دیگر کانی ها قرار دارند، کانی های همراه ممکن است تحت تاثیر آب و هوازدگی تجزیه شده و کوارتز نیز به همراه آن ها به وسیله آب شسته و به محل دیگری منتقل گردیده و نهایتا در مکان دیگری به همراه دیگر کانی ها ذخیره گردد. برای مثال کانی های کوارتز موجود در کائولن.کانی کوارتز و یا به طور کلی کوارتز صخره ای به نسبت بسیار سخت بوده و خود در جدول سختی موس به عنوان معیاری جهت سختی 7 مورد استفاده قرار می گیرد. ضمنا کوارتز صخره ای به نسبت دیگر منابع سیلیس آزاد تقریبا خالص ترین نوع بوده و حدود 99 درصد آن از سیلیس (کوارتز) تشکیل شده و فقط دارای  درصد ناخالصی است.

ماسه (Sand): ماسه ها ذرات کوارتزی هستند که به طور طبیعی خرد شده اند. این ماسه ها در عین حال که می توانند بسیار خالص باشند می توانند دارای ناخالصی های زیادی به صورت ترکیبات آهن، منگنز، زیرکونیم، کلسیم، رس، نمک های محلول و غیره نیز باشند. ماسه های کوارتزی در صورتی که خالص باشند در بدنه ها و لعاب ها به طور وسیع مورد استفاده قرار می گیرند. از ماسه های کوارتزی ناخالص گاهی اوقات جهت ایجاد لکه های تزینی قهوه ای روی بدنه های سرامیک استفاده می شود.

ماسه سنگ (sand stone): ماسه ها و ماسه سنگ ها از انواع کوارتزهای رسوبی هستند در ماسه سنگ، دانه های ماسه به وسیله سیلیس و یا سایر مواد مثل آهک، رس، اکسید آهن و غیره به یکدیگر متصل گردیده و بدین ترتیب انواع ماسه سنگ ها مانند ماسه سنگ های سیلیسی، ماسه سنگ های آهکی و ماسه سنگ های رسی به وجود می آیند.

کوارتزیت (Quartzite): ماسه سنگ سیلیسی است که در اثر حرارت و فشار دگرگون شده است. در کوارتزیت ذرات کوراتز آن چنان به یکدیگر متصل گردیده اند که در اثر شکستن آن ها ذرات کوارتز به همراه ملات بین ذرات شکسته می شوند.

فلینت (Flint): فلینت از انواع سیلیس های بلور مخفی بوده و از بلورهای بسیار ریز کوارتز، مقادیر کمی آب، کربنات کلسیم، مواد آلی و هوا تشکیل شده است.

وجود این بلور های بسیار ریز باعث ایجاد حالت شیشه ای خاص و شکست صدفی در فلینت ها می شود. رنگ قهوه ای روشن تا خاکستری تیره و یا سیاه در فلینت ها نیز ناشی از وجود مواد آلی است. چنانچه فلینت ها حرارت داده شوند، مواد آلی موجود در آن ها سوخته و رنگ آن ها به سفید خالص تغییر می کند. فلینت ها داراری ناخالصی های کربنات کلسیم نیز هستند. ناخالصی های کربنات کلسیم به صورت پوسته ای سطح قطعات فلینت را پوشانده اند.

به طور کلی فلینت ها از حل شدن اسکلت های سیلیسی جانوان اسفنجی شکل دریایی در آب و سپس ته نشینی آن ها در بستر دریا ها به وجود آمده اند. فلینت ها معمولا در ذخایر گل سفید یا chalk (کربنات کلسیم با منشا بیوشیمیایی) یافت می گردند. این موضوع یکی از دلایلی است که ثابت می کند فلینت ها از ته نشینی سیلیس در محلول به وجود آمده اند. این تئوری به خصوص به این ترتیب تایید می شود که ترکیب پوسته آهکی دور فلینت، هر چه از سطح به عمق فلینت نزدیکتر می شود، با آهستگی و به مرور از کربنات کلسیم CaCo₃ به سیلیس تغییر می یابد.

فلینت هایی که در ذخایر گل سفید یافت می شوند معمولا به صورت تکه های بزرگ نامنظم هستند که پوسته آهکی دور آن ها بسیار ضخیم است. وجود مقدار زیاد ناخالصی های کربنات کلسیم دراین نوع فلینت ها باعث می شود که استفاده از آن ها به شکل بسیار محدود تری صورت گیرد.