قیر به عنوان یکی از کاربردی‌ترین مواد در صنایع مختلف از تنوع بالایی از نظر ترکیبات، نقطه نرمی، درجه نفوذ، میزان کشش، نقطه شکست، گرانروی، وزن مخصوص و … برخوردار بوده و شامل گیلسونایت، قیرهای صنعتی و … خواهد بود. هرکدام از انواع قیرها می‌توانند از ویژگی‌ها و مشخصات فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فردی برخوردار باشند و در صنایع مختلفی به کار بروند. گیلسونایت به عنوان قیر طبیعی و قیر نفتی به عنوان قیر صنعتی از رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع قیرها به شمار می‌روند. این قیرها در کنار شباهت‌های متعدد می‌توانند تفاوت‌های زیادی از نظر درصد خاکستر، درصد گوگرد، حجم روغن، میزان اسیدی شدن، میزان صابونی شدن و … داشته باشند. در ادامه این مطلب به بررسی مقایسه گیلسونایت با قیر نفتی و تفاوت‌های آن‌ها پرداخته خواهد شد.
گیلسونایت چیست؟
گیلسونایت یا قیر طبیعی نوعی ماده معدنی طبیعی با رنگ سیاه است که از ویسکوزیته بالایی برخوردار بوده و از هیدروکربن‌های جامد تشکیل شده است. Gilsonite در اوایل دهه 1860 کشف شد و در اواسط دهه 1880 توسط ساموئل H. Gilson به‌عنوان یک پوشش ضد آب معرفی شد. این ماده با نام‌های دیگری همچون آسفالت طبیعی، آسفالت سخت، آسفالت معدنی، زاگرونایت و Uintaite هم شناخته می‌شود.
مزایا و معایب گیلسونایت
گیلسونایت، بیتومن یا قیر طبیعی در اصل یک هیدروکربن جامد بوده که از ترکیبات مختلفی تشکیل شده است و از ویژگی‌ها، مشخصات و مزیت‌های منحصربه‌فردی برخوردار است. از مهم‌ترین مزیت‌های این ماده می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- برخورداری از آسفالتین و نیتروژن فراوان
- حل شوندگی بالا در حلال‌های ارگانیک
- خلوص و سازگاری بالا با مواد نفتی
- آب‌گریز، سیاه‌رنگ و کاملاً درخشان
- قدرت چسبندگی بالا
- مقاومت بالا در برابر مواد اسیدی و قلیایی
- داشتن مقادیر بسیار اندک خاکستر
- دارای شکنندگی بالا
- دارای دمای ذوب بین ۱۶۰ تا ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد
- مقاوم در برابر اسید و باز و غیر سمی بودن و …
گیلسونایت در کنار مزیت‌های متعدد می‌تواند معایبی نیز داشته باشد که مهم‌ترین آن‌ها قیمت بالا نسبت به قیرهای نفتی، منابع محدود در دنیا و … هستند.
مهم‌ترین کاربردهای گیلسونایت
ویژگی‌ها و مزیت‌های متعدد گیلسونایت باعث شده است که امروزه این ماده کاربردهای متعددی در بسیاری از صنایع داشته باشد. ازجمله مهم‌ترین کاربردهای این ماده می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- استفاده در تهیه و تولید قیر و آسفالت
- تولید ایزوگام
- استفاده در صنعت چاپ و جوهر
- تولید پوشش‌های ضد خوردگی
- استفاده در صنعت ریخته‌گری
- استفاده در گل حفاری
- استفاده در تولید مصالح ساختمانی
- تولید رنگ و رزین
- استفاده در صنعت پزشکی
- استفاده در خودروسازی
- تولید محصولات شیمیایی و …
قیر نفتی چیست؟
در مقایسه گیلسونایت با قیر نفتی باید با هرکدام از این مواد آشنایی داشت و اطلاعات کافی در مورد آن‌ها به دست آورد. قیر نفتی هم یکی از انواع قیرها است که از تقطیر نفت خام به دست می‌آید. این قیر در حقیقت به عنوان قیر پالایشگاهی شناخته شده و در یک فرآیند دومرحله‌ای از نفت خام تقطیر می‌شود. در مرحله اول ترکیبات سبک مانند نفت سفید، بنزین و … از نفت جدا شده و در مرحله دوم عناصر سنگین‌تر مانند گازوئیل از نفت جدا شده و در نهایت مواد باقی ماند تحت عنوان قیر استخراج می‌شوند. قیرهای نفتی انواع مختلفی دارند که رایج‌ترین آن‌ها شامل قیر دمیده، قیر محلول، قیر امولسیونی و قیر اصلاح شده می‌باشند و هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای متعددی دارند.
مزایا و معایب قیر نفتی
قیر نفتی هم همچون بیتومن و قیر طبیعی می‌تواند از مزیت‌ها و ویژگی‌های منحصربه‌فردی برخوردار باشد. ازجمله مهم‌ترین مزیت‌های این قیرها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت بالا در برابر حرارت
- قدرت چسبندگی بالا
- مقاومت در برابر نفوذ آب و رطوبت
- تنوع بالا و کاربردهای صنعتی و غیر صنعتی متعدد و …
در کنار این مزیت‌ها، قیر نفتی می‌تواند معایب و ایراداتی نیز داشته باشد که مهم‌ترین آن‌ها شامل استخراج سخت و فرآیند هزینه‌بر تولید، نیاز به مواد افزودنی برای بهبود خواص مکانیکی، حساسیت بالا به تغییرات شدید دمایی و …
مهم‌ترین کاربردهای قیر نفتی
قیر نفتی هم همچون گیلسونایت به‌واسطه ویژگی‌ها و مزیت‌های خاصی که دارد می‌تواند از کاربردهای منحصربه‌فردی در صنایع مختلف برخوردار باشد. ازجمله مهم‌ترین کاربردهای این قیرها می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- استفاده در صنعت آسفالت و راه‌سازی
- استفاده در صنایع خودروسازی، لوازم‌خانگی، نظامی، دریایی و …
- استفاده در تولید روغن‌های موتور
- استفاده در صنعت رنگ و رزین
- استفاده در تولید عایق‌های پیش‌ساخته و …
مقایسه گیلسونایت با قیر نفتی
همان‌طور که گفته شد قیر طبیعی و قیر نفتی می‌توانند شباهت‌های بسیار زیادی از نظر مواد تشکیل دهنده، ویژگی‌ها، کاربردها و … داشته باشند اما از تفاوت‌های متعددی نیز برخوردار خواهند بود که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:
قیرهای نفتی شامل انواع مختلفی همچون قیر دمیده، قیر محلول، قیر امولسیونی و اصلاح شده بوده در حالی که گیسلونایت شامل پودر قیر معدنی با مش‌های مختلف (40، 80، 100، 200)، گیلسونایت کلوخه‌ای، گیلسونایت با خلوص بالا، گیلسونایت مخصوص حفاری و گیلسونایت اصلاح شده می‌باشد.
- قیر نفتی دارای حجم کمی از گوگرد است (کمتر از 1 درصد) در حالی که گیلسونایت می‌تواند تا 4 درصد نیز گوگرد داشته باشد.
- قیر نفتی به‌واسطه نحوه فرآیند تولید خالص می‌باشد در حالی که قیرهای طبیعی دارای حجم مشخصی خاکستر خواهند بود
- قیر نفتی درصد بیشتری از روغن می‌باشند در حالی که قیر طبیعی حجم روغن کمتری دارد
- میزان اسید و صابونی‌شدن قیر نفتی یا قیر صنعتی کمتر از قیرهای معدنی است.
- قیر نفتی به دلیل فرآیند تولید، منابع در دسترس و … قیمت پایین‌تری نسبت به قیر معدنی دارد.
- قیر طبیعی درصد بالاتری از گوگرد، فلزات سنگین و ترکیبات معدنی دارد، در مقابل، قیر نفتی عمدتاً از هیدروکربن‌های آروماتیک و اشباع تشکیل شده است و ناخالصی‌های معدنی کمتری دارد.
به‌صورت کلی می‌توان مقایسه گیلسونایت با قیر نفتی را بر اساس داده‌های جدول زیر انجام داد.
| ویژگی‌ها | قیر معدنی | قیر نفتی |
| میزان گوگرد | میزان گوگرد بالا (بین ۳٪ تا ۸٪) به دلیل فعالیت‌های زمین‌شناسی طی میلیون‌ها سال با ترکیبات گوگرد غنی شده است. | میزان پایین گوگرد (کمتر از ۳٪) بسیاری از ناخالصی‌ها و ترکیبات اضافی در طول فرآیند پالایش حذف می‌شوند. |
| درصد خلوص | به دلیل وجود ترکیبات معدنی و کانی‌ها، ناخالصی‌های بیشتری دارد. | به دلیل فرآیند پالایش و ترکیب کنترل‌شده، خلوص بالاتری دارد. |
| میزان روغن | میزان روغن کمتری دارد که آن را سخت‌تر و شکننده‌تر می‌کند. | مقادیر بیشتری روغن سبک و فرار دارد که باعث افزایش انعطاف‌پذیری و چسبندگی آن می‌شود. |
| میزان صابونی شدن و میزان اسید | به دلیل داشتن ترکیبات اکسیژن‌دار و معدنی بیشتر، عدد صابونی بالاتر و تعداد اسیدهای بیشتری دارد. | ساختار شیمیایی یکنواخت‌تری دارد و فعالیت صابونی شدن کمتری نشان می‌دهد. |
| قیمت | به دلیل منابع محدودتر، دشواری استخراج و کاربردهای خاص خود، قیمت بالاتری دارد. | به دلیل تولید انبوه و فرآیندهای پالایش استاندارد، عموماً ارزان‌تر است |
| روش‌های استخراج | مستقیماً از معادن طبیعی استخراج شده و در لایه‌های زمین به‌صورت جامد یا نیمه جامد است | از طریق تقطیر نفت خام در پالایشگاه‌ها تولید می‌شود. |
| ترکیبات شیمیایی | درصد بالاتری از گوگرد، فلزات سنگین و ترکیبات معدنی دارد. | عمدتاً از هیدروکربن‌های آروماتیک و اشباع تشکیل شده و ناخالصی‌های معدنی کمتری دارد. |
| خواص فیزیکی | عموماً سخت‌تر، شکننده‌تر و دارای نقطه نرمی بالاتری در مقایسه با قیر نفتی است. | به دلیل ترکیب شیمیایی یکنواخت‌تر، انعطاف‌پذیرتر و چسبنده‌تر است. |
| کاربردهای قیر | دارای کاربردهای گسترده عمرانی، مهندسی، پزشکی و … | به دلیل ساختار یکنواخت و خلوص بالا از کاربردهای مهندسی بیشتری برخوردار است |
| هزینه‌های فرآوری | هزینه‌های بالا به دلیل استخراج پیچیده و نیاز به فرآوری و تصفیه مکانیکی | به دلیل تولید صنعتی و فرآیندهای پالایش، هزینه تولید کمتری دارد. |
جمع‌بندی نهایی
قیرهای طبیعی و نفتی هرکدام از ویژگی‌ها، مشخصات و کاربردهای متعددی برخوردار بوده و در صنایع مختلف به کار می‌روند. در مقایسه گیلسونایت با قیر نفتی به فاکتورهای مختلفی همچون درصد گوگرد، خواص فیزیکی، خواص شیمیایی، میزان صابونی شدن، حجم روغن، درصد خلوص، قیمت و … پرداخته می‌شود که هرکدام می‌توانند در فاکتورهای خاصی برتری داشته باشند.