۱۰ کاربرد شگفت‌انگیز گیلسونایت در صنایع مختلف

ارزش و اهمیت منابع طبیعی و زیرزمینی در سال‌های اخیر بسیار بیشتر از گذشته شده است و یکی از شاخص‌های بزرگ توسعه یافتگی کشورها، بهره‌برداری حداکثری از منابع طبیعی و خدادادی است. گیلسونایت یا قیر طبیعی یکی از کاربردی‌ترین منابعی است که در چند دهه اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته است. این ماده از ویژگی‌های منحصربه‌فردی همچون رنگ سیاه، درخشندگی زیاد و شکنندگی بالا، انحلال‌پذیری عالی در حلال‌های آلی، غنی از مقادیر فراوان آسفالتین و نیتروژن، خلوص بالا و سازگاری خوب با ترکیبات نفتی، خاصیت آب‌گریزی قوی، دمای ذوب بین ۱۶۰ تا ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد، غیرسمی و دارای مقاومت بالا در برابر اسیدها و بازها و … برخوردار است و می‌تواند صدها کاربرد صنعتی و غیر صنعتی داشته باشد. در ادامه این مطلب به بررسی فهرست کاربرد گیلسونایت در صنایع مختلف پرداخته خواهد شد.

گیلسونایت؛ قیر طبیعی با ارزش صنعتی بالا

گیلسونایت یا بیتومن طبیعی در اصل نوعی ماده معدنی طبیعی با رنگ سیاه است که از ویسکوزیته بالایی برخوردار بوده و از هیدروکربن‌های جامد تشکیل شده است. Gilsonite اولین بار در اوایل دهه 1860 کشف شد و در اواسط دهه 1880 توسط ساموئل H. Gilson به‌عنوان یک پوشش ضد آب معرفی شد. همچنین اولین شرکت استخراج گیلسونایت در دنیا هم توسط ساموئل H. Gilson در سال 1888 تأسیس شد و این ماده امروزه در بسیاری از کشورهای جهان ازجمله کشور ایران از معادن مختلفی استخراج شده و صدها کاربرد صنعتی مختلف دارد.

مهم‌ترین کاربرد گیلسونایت در صنایع مختلف

همان‌گونه که گفته شد گیلسونایت یا بیتومن طبیعی در مقایسه با قیرهای صنعتی و پالایشی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فردی برخوردار است و می‌تواند استفاده‌های متعددی داشته باشد. این ماده امروزه در بیشتر از 150 صنعت مختلف به کار می‌رود که رایج‌ترین و مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:

استفاده در صنعت حفاری

یکی از مهم‌ترین کاربردهای گیلسونایت استفاده در گل حفاری است. در حقیقت در صنعت حفاری، گیلسونایت را با گل حفاری مخلوط می‌کنند که از فرسایش و فرسودگی بیشتر دیواره‌های چاه جلوگیری شود و در نهایت فرآیند حفاری تسهیل شود.

تهیه آسفالت جاده‌ها و راه‌سازی

یکی دیگر از مهم‌ترین استفاده‌ها و کاربرد گیلسونایت در صنایع مختلف استفاده در صنعت راه‌سازی و تولید آسفالت است. در حقیقت گیلسونایت در مقایسه با قیر صنعتی و پالایشی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی ویژه‌تری برخوردار بوده و می‌تواند مقاومت و ماندگاری بیشتری داشته باشد. زمانی که این قیر یا ترکیبات آسفالت مخلوط می‌شود می‌تواند میزان استحکام، ماندگاری و چسبندگی آن را افزایش بدهد.
قیر معدنی و طبیعی در این روش به‌صورت پودرهای دانه‌بندی شده استفاده شده و گاهی نیز از پلیمرهای اصلاح‌کننده استفاده می‌شود. آسفالت‌هایی که با استفاده گیلسونایت تولید می‌شوند یکپارچگی و انسجام بالاتری دارند، طول عمر بالایی دارند، در برابر تغییرات دما و آب‌وهوا مقاوم‌تر هستند، نیاز به نگهداری و تعمیر کمتری خواهند داشت و دیرتر دچار تغییر شکل می‌شوند.

تولید انواع عایق‌های پیش‌ساخته

استفاده از قیر در تولید عایق‌های رطوبتی پیش‌ساخته رواج زیادی دارد. از آنجایی که گیلسونایت می‌تواند سازگاری بالایی با انواع مواد نفتی داشته باشد و از قدرت آب‌گریزی عالی و چسبندگی بالایی برخوردار است می‌تواند در تولید انواع عایق‌های پیش‌ساخته مانند ایزوگام بسیار کاربردی باشد. در حقیقت گیلسونایت می‌تواند به افزایش مقاومت برشی ایزوگام، افزایش مقاومت در حرکت لایه‌های ایزوگام، حفظ انعطاف‌پذیری در دمای پایین، کاهش تمایل ایزوگام به حرکت و استفاده در سطوح شیب‌دار، کاهش روان شدن در دمای بالا و افزایش انعطاف‌پذیری درجه حرارت‌های پایین و بالا و … کمک کند.

استفاده در صنعت چاپ و جوهر

دیگر کاربرد گیلسونایت در صنایع مختلف، استفاده از آن در صنعت چاپ و جوهر است. در حقیقت گیلسونایت یکی از مهم‌ترین عناصر جوهرهای چاپی، رنگ‌ها و پوشش‌های صنعتی به شمار می‌رود. گیلسونایت در جوهر چاپ به عنوان یک عامل مرطوب‌کننده (Wetting Agent)، تثبیت‌کننده و بهبوددهنده عملکرد عمل می‌کند. این ماده به جوهر اجازه می‌دهد تا رنگ‌دانه‌های کربن سیاه را به طور یکنواخت و مؤثرتری در خود حل کند و در نتیجه، به براقیت و تیرگی عمیق‌تر (Blackness) دست یابد. از مهم‌ترین مزیت‌های استفاده از این ماده در صنعت چاپ و جوهر می‌توان به مواردی همچون افزایش براقیت و تیرگی، بهبود مقاومت در برابر سایش و مالش، تنظیم ویسکوزیته و زمان خشک شدن و … اشاره کرد.

تولید پوشش‌های ضد خوردگی

همانطور که گفته شد یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های گیلسونایت، خاصیت آب‌گریزی بالا و مقاومت در برابر رطوبت است به همین دلیل می‌تواند در تولید انواع پوشش‌های ضد خوردگی نقش پررنگی داشته باشد. در حقیقت این ماده می‌تواند در صنایع مختلفی همچون نفت و گاز به عنوان یک پوشش محافظتی و ضد خوردگی به کار برود. گیلسونایت با سایر افزودنی‌ها می‌تواند یک لایه عایق مؤثر برای انواع لوله‌ها ایجاد کرده و از آن‌ها در برابر خوردگی، زنگ‌زدگی و پوسیدگی محافظت کند.

استفاده در صنعت ریخته‌گری

دیگر کاربرد گیلسونایت در صنایع مختلف استفاده از آن در صنعت ریخته‌گری است. قیر طبیعی سرشار از کربن است به همین دلیل می‌تواند در ماسه‌های ریخته‌گری به کار رود. در اصل استفاده از گیلسونایت در ریخته‌گری باعث می‌شود که عملیات مختلف ریخته‌گری و قالب‌گیری به‌صورت کامل و بدون نقص انجام شود. گیلسونایت همچنین در صنایعی همچون فولاد و ذوب نیز استفاده می‌شود که باعث می‌شود ناخالصی‌های مختلفی همچون گوگرد، سیلیس، فسفر و … از بافت مذاب فولاد جدا شود.

استفاده در صنعت لوازم آرایشی

آب‌گریزی بالا، چسبندگی عالی، مقاومت بالا در برابر تغییرات دمایی، عدم ایجاد واکنش‌های شیمیایی خطرناک و … باعث می‌شود که این ماده در صنایع پزشکی، لوازم آرایشی و بهداشتی کاربردهای متعددی داشته باشد. در اصل از این نوع قیر طبیعی در تولید بسیاری از لوازم پزشکی، لوازم آرایشی و … استفاده می‌شود.

استفاده در صنعت هسته‌ای

یکی از جذاب‌ترین و مهم‌ترین کاربردهای گیلسونایت استفاده در صنعت هسته‌ای به عنوان یکی از مهم‌ترین و اصلی‌ترین صنایع کنونی در سراسر جهان است. از آنجایی که حجم بالایی از ترکیبات گیلسونایت از کربن و ترکیبات ارگانیک و طبیعی می‌باشد، این ماده در تولید الکترودهای کربنی با درجه خلوص بالا به کار می‌رود و می‌تواند در تامین انرژی مورد نیاز در این صنعت بسیار موثر باشد.

استفاده در صنایع تولید و خودروسازی

قیر طبیعی یا گیلسونایت به واسطه ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصربه‌فردی که دارد می‌تواند نقش پررنگی در عایق‌بندی حرارتی، صوتی و رطوبتی داشته باشد به همین دلیل در صنایع تولیدی مختلف مانند خودروسازی، صنایع نظامی، لوازم‌خانگی و … استفاده‌های متعددی دارد. البته قیمت گیلسونایت نسبت به قیمت قیر صنعتی بیشتر است اما کیفیت بالاتری داشته و می‌تواند بازدهی و راندمان بهتری نیز داشته باشد.

استفاده در صنعت رنگ و رزین

ویژگی‌هایی همچون ویسکوزیته بالا، قدرت چسبندگی عالی، آب‌گریزی عالی، مقاومت بالا در برابر تغییرات دمایی و … باعث می‌شود که گیلسونایت یک ماده بسیار کاربردی در صنعت رنگ و رزین باشد. این ماده امروزه در تولید انواع رنگی‌های تیره به کار می‌رود و می‌تواند به عنوان رنگدانه سیاه، ترکیب با رنگ‌های دیگر و استفاده در ترکیبات رنگی استفاده شود.

بررسی مشخصات فنی گیلسونایت در صنایع مختلف

به صورت کلی گیلسونایت در کنار شباهت‌های متعدد به انواع قیرهای صنعتی می‌تواند ویژگی‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی داشته باشد.

ویژگی	توصیف	محدوده تغییرات	واحد
ظاهر	جامد، سیاه، براق، شکستگی صدفی	–	–
سختی	شکننده، نرم تا متوسط	1-2	موس
چگالی	نسبتاً سبک	1.05-1.15	گرم بر سانتی‌متر مکعب
نقطه ذوب	متغیر با ترکیب	160-220	درجه سانتی‌گراد
گروه‌های عاملی	آسفالتی، رزینی، آسفالتی	–	–
وزن مولکولی	بسیار بالا و متغیر	–	گرم بر مول
خواص اسیدی-بازی	ضعیف اسیدی و بازی	–	–
پایداری حرارتی	تا حدودی پایدار، در دماهای بالا تجزیه می‌شود	–	–
حلالیت	در آب نامحلول، در حلال‌های آلی محلول	–	–
نفوذپذیری	کم	–	–
ترکیب شیمیایی اصلی	کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، گوگرد	متغیر	درصد وزنی

 

سوالات متداول

موارد مصرف گیلسونایت در صنایع مختلف کدام اند؟

تولید رنگ، تولید عایق، تولید آسفالت، تولید لوازم آرایشی و بهداشتی و …

مهم‌ترین عناصر موجود در گیلسونایت کدام اند؟

پتاسیم، سدیم، کربن، سیلیکات، آلومینیوم و …

مهم‌ترین چالش‌های استفاده از گیلسونایت در صنایع مختلف چیست؟

استخراج پیچیده، منابع محدود، نیاز به فنّاوری‌های پیشرفته و هزینه‌های بالا

مهم‌ترین مزایای استفاده از گیلسونایت چیست؟

حلالیت بالا در مواد آلی، پایداری مناسب، وزن مولکولی بالا، آب‌گریزی عالی، چسبندگی بالا، محتوای باکیفیت رزین و نیتروژن و …