سيليكات الكالسيوم
يمكن أن يشير مصطلح سيليكات الكالسيوم إلى العديد من سيليكات الكالسيوم، بما في ذلك:
- CaO·SiO 2 ، وولاستونيت (CaSiO 3 )
- 2CaO·SiO 2 ، لارنيت (Ca 2 SiO 4 )
- 3CaO·SiO 2 , alite أو (Ca 3 SiO 5 )
- 3CaO·2SiO 2 , (Ca 3 Si 2 O 7 ).
يركز هذا المقال على سيليكات الكالسيوم ( Ca₂SiO₄ ) ، والمعروفة أيضًا باسم أورثوسيليكات الكالسيوم ، أو بالاسم التجاري المختصر كال-سيل/كالسيل. جميع سيليكات الكالسيوم عبارة عن مساحيق بيضاء سهلة التدفق. ونظرًا لقوتها ورخص ثمنها وعدم سميتها، فهي تُعدّ مكونات أساسية في مواد البناء الهيكلية الهامة.
الإنتاج والوجود
يتم إنتاج سيليكات الكالسيوم عن طريق معالجة أكسيد الكالسيوم والسيليكا بنسب مختلفة . ويرتبط تكوينها بالأسمنت البورتلاندي . [ 5 ]
يُعد سيليكات الكالسيوم منتجًا ثانويًا لعملية بيدجون ، وهي طريقة رئيسية لإنتاج معدن المغنيسيوم . تحوّل هذه العملية خليطًا من أكاسيد المغنيسيوم والكالسيوم كما هو موضح في المعادلة المبسطة التالية: [ 6 ]
- MgO · CaO +Si → 2 Mg + Ca 2 SiO 4
يتحد أكسيد الكالسيوم مع السيليكون كعامل مزيل للأكسجين، مما ينتج عنه سيليكات الكالسيوم شديدة الاستقرار ويطلق معدن المغنيسيوم المتطاير (في درجات الحرارة العالية).
من خلال دورة الكربونات والسيليكات ، تتحول الصخور الكربوناتية إلى صخور سيليكاتية عن طريق التحول والنشاط البركاني ، وتتحول الصخور السيليكاتية إلى كربونات عن طريق التجوية والترسيب . [ 7 ] [ 8 ]
ينتج عن إنتاج حمض الكبريتيك من كبريتات الكالسيوم اللامائية سيليكات الكالسيوم. [ 9 ] عند مزجها مع الصخر الزيتي أو المارل ، وتحميصها عند درجة حرارة 1400 درجة مئوية، تتحرر الكبريتات غاز ثاني أكسيد الكبريت ، وهو مادة أولية لحمض الكبريتيك . تُستخدم سيليكات الكالسيوم الناتجة في إنتاج الكلنكر الإسمنتي . [ 10 ]
- 2 CaSO 4 + 2 SiO 2 + C → 2 CaSiO 3 + 2 SO 2 + CO 2
بناء

كما تم التحقق منه بواسطة علم البلورات بالأشعة السينية ، فإن سيليكات الكالسيوم مادة صلبة كثيفة تتكون من وحدات أورثوسيليكات رباعية الأوجه (SiO 4 4- ) مرتبطة بأيونات الكالسيوم Ca 2+ عبر جسور Si-O-Ca. يوجد موقعان للكالسيوم. أحدهما سباعي التناسق والآخر ثماني التناسق. [ 11 ]
يستخدم
كمكون من مكونات الأسمنت
تُعد سيليكات الكالسيوم المكونات الرئيسية في أسمنت بورتلاند . [ 12 ]
| الكلنكر | شبكة سي إن إن | كتلة | المعادن |
|---|---|---|---|
| سيليكات ثلاثي الكالسيوم (CaO) 3 · SiO 2 | C 3 S | 25-50% | أليت |
| سيليكات ثنائي الكالسيوم (هذه المقالة) (CaO) 2 · SiO 2 | C 2 S | 20-45% | بيليت |
| ألومينات ثلاثي الكالسيوم (CaO) 3 · Al 2 O 3 | ج 3 أ | 5-12% | |
| ألومينوفيريت رباعي الكالسيوم (CaO) 4 · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 | C 4 AF | 6-12% | |
| CaSO 4 · 2 H 2 O | CS̅H 2 | 2-10% | جبس |
عزل حراري عالي الحرارة

يُستخدم سيليكات الكالسيوم على نطاق واسع كبديل آمن للأسبستوس في مواد العزل الحراري عالية الحرارة. وغالبًا ما يُصنع عزل الأنابيب والمعدات الصناعية من سيليكات الكالسيوم، ويُعدّ تصنيعه جزءًا أساسيًا من مناهج تدريب المتدربين في مجال العزل . ويتنافس سيليكات الكالسيوم في هذا المجال مع الصوف الصخري ومواد العزل الصلبة الأخرى ، مثل خليط البيرلايت والفيرميكوليت المُرتبط بسيليكات الصوديوم . ورغم شيوع اعتباره بديلًا للأسبستوس، إلا أن الاستخدامات المبكرة لسيليكات الكالسيوم في العزل كانت تعتمد على ألياف الأسبستوس.
الحماية السلبية من الحرائق

يُستخدم سيليكات الكالسيوم في أنظمة الحماية السلبية من الحرائق، سواءً في الطوب أو في بلاط الأسقف . ويُعدّ من أنجح مواد الحماية من الحرائق في أوروبا، وذلك بفضل اللوائح والإرشادات الخاصة بالسلامة من الحرائق في قوانين البناء التجارية والسكنية. فبينما يستخدم سكان أمريكا الشمالية الجص المقاوم للحريق بالرش ، يميل الأوروبيون إلى استخدام ألواح التكسية المصنوعة من سيليكات الكالسيوم. تحافظ ألواح سيليكات الكالسيوم عالية الأداء على ثبات أبعادها الممتاز حتى في الظروف الرطبة، ويمكن تركيبها في مرحلة مبكرة من برنامج البناء، قبل الانتهاء من أعمال التشطيبات الرطبة وإحكام إغلاق المبنى. أما بالنسبة للمنتجات ذات الجودة المتدنية، فتتوفر ألواح معالجة بالسيليكون للمصنّعين للحد من الأضرار المحتملة الناتجة عن الرطوبة العالية أو وجود الماء بشكل عام. كما يقوم مصنّعو ومركّبو سيليكات الكالسيوم في أنظمة الحماية السلبية من الحرائق بتركيب حواجز للحريق .
في حين أن أفضل استجابة ممكنة لتصنيفات الحريق هي A1 (تطبيقات البناء) و A1Fl (تطبيقات الأرضيات) على التوالي، وكلاهما يعني "غير قابل للاحتراق" وفقًا للمعيار EN 13501-1: 2007، كما تم تصنيفه من قبل مختبر معتمد في أوروبا، فإن بعض ألواح سيليكات الكالسيوم تأتي فقط بتصنيف حريق A2 (قابلية احتراق محدودة) أو حتى تصنيفات أدنى (أو بدون تصنيف)، إذا تم اختبارها على الإطلاق.
معالجة تصريف المياه الحمضية من المناجم
يُنتج سيليكات الكالسيوم، المعروف أيضًا باسم الخبث ، عند صهر الحديد من خام الحديد وثاني أكسيد السيليكون وكربونات الكالسيوم في فرن الصهر . وعند معالجة هذه المادة وتحويلها إلى ركام سيليكات الكالسيوم عالي التكرير، يُستخدم في معالجة تصريف المياه الحمضية من المناجم (AMD) في مواقع التعدين النشطة وغير النشطة. [ 13 ] يعمل سيليكات الكالسيوم على معادلة الحموضة النشطة في أنظمة تصريف المياه الحمضية من المناجم عن طريق إزالة أيونات الهيدروجين الحرة من المحلول، مما يزيد من درجة الحموضة . وعندما يلتقط أنيون السيليكات أيونات الهيدروجين ( مما يرفع درجة الحموضة)، فإنه يُكوّن حمض السيليسيك الأحادي (H₄SiO₄ ) ، وهو مذاب متعادل. يبقى حمض السيليسيك الأحادي في المحلول ليؤدي أدوارًا مهمة أخرى في تصحيح الآثار الضارة للظروف الحمضية. وعلى عكس الحجر الجيري (وهو مادة شائعة الاستخدام في المعالجة)، [ 14 ] فإن سيليكات الكالسيوم ترسب المعادن الثقيلة بفعالية ولا تُكوّن طبقة واقية، مما يُطيل من فعاليته في أنظمة تصريف المياه الحمضية من المناجم. [ 13 ] [ 15 ]
كمنتج من مواد منع التسرب
يُستخدم كمادة مانعة للتسرب في الطرق أو على قشور البيض الطازج : فعندما يُستخدم سيليكات الصوديوم كمادة مانعة للتسرب على الخرسانة المتصلبة أو قشور البيض، فإنه يتفاعل كيميائيًا مع هيدروكسيد الكالسيوم أو كربونات الكالسيوم لتكوين هيدرات سيليكات الكالسيوم، مما يؤدي إلى سد المسام الدقيقة بمادة غير منفذة نسبيًا. [ 16 ] [ 17 ]
زراعة
يُستخدم سيليكات الكالسيوم بشكل شائع في الزراعة كمصدر للسيليكون متاح للنباتات. وهو "يُستخدم على نطاق واسع في تربة إيفرجليدز الطينية والرمال المرتبطة بها المزروعة بقصب السكر والأرز" [ 18 ].
آخر
يُستخدم سيليكات الكالسيوم كمادة مانعة للتكتل في تحضير الطعام، بما في ذلك ملح الطعام [ 19 ] ، وكمضاد للحموضة . وقد اعتمدته منظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة ومنظمة الصحة العالمية كمادة مضافة غذائية آمنة في مجموعة واسعة من المنتجات. [ 20 ] ويحمل الرقم المرجعي E552 .
انظر أيضاً
- الأليت – مركب كيميائي
- جافيت - معدن السوروسيليكات
- الجص – مجموعة واسعة من مواد البناء والنحت
- البيرلايت – زجاج بركاني غير متبلور
- الفيرميكوليت – معدن سيليكات صفائحي مائي
- طوب# طوب سيليكات الكالسيوم – كتلة للبناء
مراجع
- 1 2 3 4 5 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0094" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
- ↑ آر بي هايمان، السيراميك الكلاسيكي والمتقدم: من الأساسيات إلى التطبيقات ، وايلي، 2010، رقم ISBN 352763018X
- 1 2 زومدال، ستيفن س. (2009). المبادئ الكيميائية، الطبعة السادسة . شركة هوتون ميفلين. ص. A21. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ↑ "مكتبة صحائف بيانات السلامة" . مواد بنك نيوزيلندا. مؤرشفة من الأصل بتاريخ 4 مارس 2012. تم الاطلاع عليها بتاريخ 19 يوليو 2017 .
- ↑ إتش إف دبليو تايلور، كيمياء الأسمنت ، دار النشر الأكاديمية، 1990، رقم ISBN 0-12-683900-X، ص 33-34.
- ^ أموندسن، كيتيل. أوني، تيري كر؛ باكي، لكل؛ إكلوند، هانز ر. هاجنسن، جوانا أو. نيكولاس، كارلوس؛ روزنكيلد، كريستيان؛ فان دن بريمت، سيا؛ والفيك، أودموند (2003). "المغنيسيوم". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . دوى : 10.1002/14356007.a15_559 . رقم ISBN 978-3-527-30385-4.
- ↑ بيرنر، روبرت؛ لاساغا، أنطونيو؛ غاريلز، روبرت (1983). "الدورة الجيوكيميائية للكربونات والسيليكات وتأثيرها على ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على مدى المئة مليون سنة الماضية" . المجلة الأمريكية للعلوم . 283 (7): 641-683 . Bibcode : 1983AmJS..283..641B . doi : 10.2475/ajs.283.7.641 .
- ↑ ووكر، جيمس سي جي؛ هايز، بي بي؛ كاستينغ، جيه إف (1981). "آلية التغذية الراجعة السلبية لتحقيق الاستقرار طويل الأمد لدرجة حرارة سطح الأرض". مجلة البحوث الجيوفيزيائية: المحيطات . 86 (C10): 9776-9782 . Bibcode : 1981JGR....86.9776W . doi : 10.1029/JC086iC10p09776 . ISSN 2156-2202 .
- ↑ مصنع أسمنت وايت هافن
- ↑ عملية الأنهيدريت
- ↑ جوست، ك.هـ؛ زيمر، ب؛ سيدل، ر. (1977). "إعادة تحديد بنية سيليكات ثنائي الكالسيوم بيتا". مجلة أكتا كريستالوغرافيكا، القسم ب: علم البلورات البنيوي وكيمياء البلورات . 33 (6): 1696-1700 . رمز Bibcode : 1977AcCrB..33.1696J . doi : 10.1107/S0567740877006918 .
- ^ سبرانج ، سيجبرت (2008). "أسمنت". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . دوى : 10.1002/14356007.a05_489.pub2 . رقم ISBN 978-3-527-30385-4.
- 1 2 زيمكيويتش، بول. "استخدام خبث الصلب في معالجة مياه الصرف الحمضية في المناجم والتحكم بها" . Wvmdtaskforce.com . مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 25 أبريل 2011 .
- ↑ سكوسن، جيف. "المواد الكيميائية" . نظرة عامة على معالجة تصريف المياه الحمضية من المناجم بالمواد الكيميائية . خدمة الإرشاد الزراعي بجامعة ويست فرجينيا. مؤرشف من الأصل في 24 مايو 2011. تم الاطلاع عليه في 29 مارس 2011 .
- ↑ هامارستروم، جين م.؛ فيليب ل. سيبريل؛ هارفي إي. بيلكين. "توصيف الحجر الجيري المتفاعل مع مياه الصرف الحمضية للمناجم" (ملف PDF) . الجيوكيمياء التطبيقية (18): 1710-1714 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 5 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 30 مارس 2011 .
- ↑ جياناروس، ب.؛ كانيلوبولوس، أ.؛ الطبا، أ. (2016). "سد الشقوق في الأسمنت باستخدام سيليكات الصوديوم المغلفة مجهريًا" . المواد والهياكل الذكية . 25 (8): 8. Bibcode : 2016SMaS...25h4005G . doi : 10.1088/0964-1726/25/8/084005 .
- ↑ باسْمور، إس إم (1975). "حفظ البيض". التغذية وعلوم الأغذية . 75 (4): 2-4 . doi : 10.1108/eb058634 .
- ↑ غاشو، غاري ج. (2001). "الفصل 12: مصادر السيليكون للزراعة". دراسات في علوم النبات . 8 (8): 197-207 . doi : 10.1016/S0928-3420(01)80016-1 . ISBN 9780444502629.
- ↑أُرشف بتاريخ 25 ديسمبر 2008 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
- ↑ "تفاصيل المضاف الغذائي: سيليكات الكالسيوم" . مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 28 يوليو 2013 .قاعدة بيانات المعايير العامة للمواد المضافة للأغذية (GSFA) على الإنترنت ، معايير الأغذية التابعة لمنظمة الأغذية والزراعة/منظمة الصحة العالمية، Codex alimentarius، التي نشرتها منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة/منظمة الصحة العالمية، 2013.
- مركبات السيليكون غير العضوية
- مركبات الكالسيوم
- مضادات الحموضة
- السيليكات
- إضافات الأرقام الإلكترونية
