سیلیس (سیلیکا) یا دی‌اکسید سیلیکون (SiO₂) فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی در پوسته زمین است این ماده معدنی سفید یا بی‌رنگ در طبیعت عمدتاً به صورت کوارتز (بلور شفاف) یافت می‌شود و بخش عمده‌ی ماسه‌های ساحلی را تشکیل می‌دهد. سیلیس جزو مواد عایق و بادوام است و جزئی اساسی در ساخت شیشه و نیمه‌هادی‌های الکترونیکی به شمار می‌رود به طور کلی سیلیس یک اکسید سیلیکون است و به صورت کانی‌های متعددی مانند کوارتز، فلینت یا سیلیکاژل وجود دارد

انواع سیلیس

سیلیس در دو شکل کلی کریستالی و آمورف یافت می‌شود در شکل کریستالی، معروف‌ترین فرم آن کوارتز است که ساختاری منظم و سخت (سختی ۷ در مقیاس موس) دارد انواع دیگری از سیلیس بلورین شامل چرت، فلینت و دیرکانی‌هایی مانند کریستوبالیت و تریدیمیت هستند که در فشار و دماهای متفاوت پایدارند. سیلیس آمورف (غیر بلورین) مانند شیشه ذوب‌شده، سیلیکاژل و میکروسیلیس ساختاری نامنظم و متخلخل دارد برای مثال سیلیکاژل نوعی سیلیس آمورف است که چارچوب سه‌بعدی نامنظم داشته و منافذ نانومتری در آن وجود دارد در صنعت، سیلیس‌پودر و فوم سیلیس (دوده سیلیس) نیز فرم‌های ریزدانه‌ای آمورف هستند که معمولاً از فرآوری شیمیایی سیلیکات‌ها تولید می‌شوند.

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سیلیس

• فرمول شیمیایی و شکل ظاهری: سیلیس ترکیبی از سیلیکون و اکسیژن با فرمول SiO₂ است حالت خالص آن جامد سفید یا بی‌رنگ (شیشه‌ای) است

• وزن مولکولی و چگالی: جرم مولکولی سیلیس حدود ۶۰٫۱ گرم بر مول است و چگالی آن نزدیک به ۲٫۶۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب می‌باشد

• نقطه ذوب و جوش: سیلیس نقطه ذوب بالایی دارد (حدود ۱۶۵۰–۱۷۱۰°C) و دمای جوشش آن نیز بسیار بالا (بیش از ۲۲۰۰°C) است

• خواص سختی و استحکام: کوارتز سیلیس بلورین، سختی ۷ در مقیاس موس دارد، شیشه سیلیس آمورف اندکی نرم‌تر است. همه فرم‌های سیلیس عایق الکتریکی بوده و در حالت خالص شفاف یا سفید هستند

• پایداری شیمیایی: سیلیس در آب و اغلب اسیدهای معمولی حل نمی‌شود؛ تنها اسید هیدروفلوئوریک (HF) می‌تواند سیلیس را حل کند. این پایداری شیمیایی بالا آن را برای کاربردهای مقاوم در برابر خوردگی مناسب می‌کند.

• حلالیت: انحلال‌پذیری سیلیس در آب بسیار کم است (تقریباً ۰٫۰۱۲ گرم در ۱۰۰ میلی‌لیتر) در شرایط خاص (دمای بالا، قلیائیت زیاد) به صورت سیلیکات محلول در می‌آید، ولی در حالت عادی نامحلول است.

کاربردهای سیلیس در صنایع مختلف

سیلیس به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه، نقش کلیدی در صنایع متعدد دارد مهم‌ترین کاربردها عبارت‌اند از:

• شیشه‌سازی: بزرگترین سهم مصرف سیلیس در صنعت شیشه است. سیلیس منبع اصلی سیلیسیم برای تولید انواع شیشه‌های ساختمانی، خودرو و الکترونیکی است

• ریخته‌گری: سیلیس به عنوان ماسه ریخته‌گری (Sand) برای قالب‌گیری فلزات کاربرد دارد؛ به‌ویژه در تولید قالب‌های دقیق برای فولاد و آلومینیوم سرامیک‌سازی: در تولید کاشی، سرامیک چینی و لعاب‌ها از سیلیس استفاده می‌شود که به سختی و مقاومت سرامیک می‌افزاید

• نفت و گاز: ماسه‌ی سیلیس با خلوص بالا در حفاری هیدرولیک (فرکینگ) چاه‌های نفت و گاز مصرف می‌شود. به طور کلی در صنایع نفت و گاز از سیلیس برای پوشاندن حفره‌های سنگی و تقویت ذخایر استفاده می‌شود

• فیلتراسیون آب: سیلیس دانه‌بندی شده در فیلترهای شنی تصفیه آب آشامیدنی و صنعتی به عنوان یکی از ارزان‌ترین و کارآمدترین مواد صافی به کار می‌رود.

• الکترونیک و نیمه‌هادی: انواع سیلیس خالص (مانند سیلیکاژل، سیلیس ذوب‌شده) در صنایع الکترونیک برای ساخت چیپ‌های الکترونیکی و فتوولتائیک استفاده می‌شوند.

• دیگر صنایع: سیلیس در صنایع رنگ‌سازی (پرکننده و مات‌کننده)، لاستیک و پلاستیک (به عنوان فیلر)، چسب‌سازی، نسوزسازی، سیمان (افزایش مقاومت) و … نیز کاربرد دارد

اهمیت دانه‌بندی و خلوص سیلیس در کاربردهای صنعتی

• خلوص سیلیس: درصد SiO₂ (خلوص) سیلیس اثر مستقیم بر کارایی آن در کاربردهای صنعتی دارد. هرچه خلوص بالاتر باشد، ماده ناخالصی کمتری داشته و از کیفیت بهتری برخوردار است این امر باعث افزایش تقاضا برای سیلیس خالص می‌شود؛ به‌عبارت دیگر، سیلیس فوق‌ممتاز (خلوص ≥99.9%) در صنایعی مانند الکترونیک و شیشه‌سازی پرمصرف است. مطالعات نشان می‌دهد که با افزایش درجه خلوص، تقاضای صنایع مختلف برای سیلیس بیشتر می‌شود به عنوان نمونه، نمودار زیر رابطه‌ای شماتیک از تأثیر خلوص بر تقاضای سیلیس را نشان می‌دهد:

نمودار بالا نشان می‌دهد که با افزایش درصد SiO₂ (خلوص سیلیس)، تقاضای صنعتی آن نیز افزایش می‌یابد. به زبان دیگر، سیلیس با ناخالصی کمتر و خلوص بالاتر، برای مصارف حساس‌تر مطلوب‌تر است و می‌تواند قیمت و ارزش تجاری بالاتری داشته باشد.

• دانه‌بندی (اندازه ذرات): اندازه و توزیع دانه‌های سیلیس بر ویژگی‌های سطحی و عملکرد آن در کاربردهای گوناگون تأثیر می‌گذارد. مثلاً سیلیس با دانه‌بندی یکنواخت و مناسب، در فیلترهای آب قابلیت عبور جریان را بهینه می‌کند و در صنعت قالب‌گیری، چسبندگی مطلوب‌تری ایجاد می‌کند. به علاوه، ذرات ریزتر سطح ویژه (area) بیشتری دارند که در واکنش‌های شیمیایی (مانند تولید کلر سیلیکات در پتروشیمی) مؤثر است. در کل، کنترل دانه‌بندی مطابق نیاز هر صنعت باعث کارآیی بهتر و کاهش ضایعات می‌شود.

روش‌های فرآوری سیلیس

فرآوری سیلیس شامل مراحل مختلف استخراج و پالایش برای رسیدن به درجه خلوص و دانه‌بندی مطلوب است. مراحل اصلی عبارت‌اند از:

• استخراج: منابع طبیعی سیلیس عمدتاً معادن روباز شن و ماسه‌ی سیلیسی هستند. استخراج به روش‌های متداول معادن سنگ (انفجار، بیل مکانیکی) انجام می‌شود

• خردایش: سنگ‌های برداشت شده با دستگاه‌های سنگ‌شکن (فکی، مخروطی) به ذرات ریزتر خرد می‌شوند تا آماده فرآوری بیشتر باشند

• شستشو و جداسازی ناخالصی‌ها: ذرات سیلیس پس از خردایش، معمولاً با آب شسته می‌شوند تا گل و لای (خاک رس و ذرات ریز) از بین برود. اگر سنگ حاوی ناخالصی‌های فلزی (مانند اکسید آهن) باشد، معمولاً از جداسازی مغناطیسی و جداسازی چگالی استفاده می‌شود. این مرحله خلوص شیمیایی سیلیس را بالا می‌برد

• دانه‌بندی: پس از شستشو، سیلیس بر اساس اندازه توسط الک و سرند به گروه‌های مختلف (ماشه‌بندی) تفکیک می‌شود. دانه‌بندی دقیق برای کاربردهایی مثل ساخت شیشه (نیاز به ماسه بسیار ریز و یکنواخت) اهمیت دارد

• خشک‌کردن و پخت (اختیاری): در مواردی که نیاز به سیلیس آمورف یا میکروسیلیس است، ذرات سیلیس پس از خشک شدن ممکن است در دمای بالا پخته یا ذوب شوند. به عنوان مثال، در تولید دود سیلیس (میکروسیلیس)، شعله حاصل از کوره‌ی فروسیلیس یا سیلیکون فلزی باعث تبخیر و رسوب مجدد ذرات نانو از سیلیس می‌شود.

• فرآیندهای شیمیایی (اختیاری): در برخی صنایع نیاز به سیلیس بسیار خالص و آمورف وجود دارد. در این موارد، ممکن است از واکنش‌های شیمیایی استفاده شود؛ برای مثال تولید سیلیس رسوبی از واکنش بی‌کربنات سدیم و اسید معدنی، یا تولید سیلیکاژل با هیدرولیز سیلیکات سدیم.

نحوه تأمین سیلیس باکیفیت برای صنایع

تأمین‌کنندگان سیلیس برای ارائه محصولی باکیفیت به نکات زیر توجه می‌کنند:

• انتخاب معدن معتبر: در ایران معادنی مانند همدان، ملایر و گرمسار شناخته‌شده‌اند که با اعمال کنترل کیفیت از استخراج تا بسته‌بندی، سیلیس با خلوص بالا تولید می‌کنند همکاری با چنین تولیدکنندگانی اطمینان می‌دهد که سیلیس فاقد ناخالصی‌های زیان‌آور (فلزات سنگین، رس) باشد.

• **کنترل خلوص و آزمون‌های دقیق:**‌ تولیدکنندگان معتبر با آنالیز شیمیایی و فیزیکی (مانند جذب اتمی، XRD و اندازه‌گیری گرانروی) کیفیت محصول را تضمین می‌کنند. گزارش‌هایی از نمونه‌گیری و تایید خلوص SiO₂ (معمولاً ۹۵–۹۹٫۹٪) به مشتری ارائه می‌شود

• فرآوری پیشرفته: استفاده از تجهیزات مدرن و فناوری‌های روز برای خردایش، جداسازی و بسته‌بندی باعث حفظ کیفیت محصول نهایی می‌شود. به طور کلی، «شرکت‌های معتبر با استفاده از مواد اولیه معدنی مرغوب و فناوری پیشرفته، سیلیس باکیفیت و استاندارد تولید می‌کنند»

• تضمین استانداردها: رعایت استانداردهای بین‌المللی (ISO 9001 و استانداردهای مربوط به صنعت شیشه و سرامیک) و تأییدیه‌های آزمایشگاهی، اطمینان از کیفیت در مصارف حساس را فراهم می‌سازد.

وضعیت بازار سیلیس در ایران و جهان

بازار جهانی سیلیس در سال‌های اخیر رشد قابل توجهی داشته است. به عنوان نمونه، ارزش بازار جهانی سیلیس در سال ۲۰۲۲ حدود ۴۹٫۱۲ میلیارد دلار برآورد شده و با نرخ رشد مرکب سالانه نزدیک به ۱۰٪ (۹٫۹٪) تا اواسط دهه ۲۰۳۰ پیش‌بینی می‌شود مصرف جهانی سیلیس حدود ۱۲۰ میلیون تن در سال است. چین با اختلاف بزرگ، بزرگ‌ترین تولیدکننده و مصرف‌کننده سیلیس در جهان محسوب می‌شود

رابطه عرضه و تقاضا در بازار سیلیس به صورت شماتیک در نمودار بالا نشان داده شده است. کاهش عرضه سیلیس معمولاً منجر به افزایش قیمت می‌شود (عرضه کمتر = قیمت بالاتر). به بیان دیگر، هنگامی که تقاضای صنایع از عرضه پیشی می‌گیرد، قیمت سیلیس افزایش می‌یابد. در مقابل، عرضه فراوان با ثبات بازار همراه است.

بازار ایران: ایران دارای ذخایر قابل توجه سیلیس است؛ حدود ۷۰ میلیون تن ذخیره اثبات‌شده در ۲۸۰ معدن سیلیس گزارش شده است. این معادن عمدتاً در استان‌های همدان (مرکز صادرات سیلیس)، سمنان (گرمسار)، ملایر و اصفهان فعال هستند. برآورد می‌شود ایران حدود ۲٪ از ذخایر جهانی سیلیس را در اختیار دارد و پتانسیل تبدیل شدن به یکی از قطب‌های تولید و صادرات سیلیس را دارد. بازار داخلی ایران تا سال ۱۴۱۹ (۲۰۳۰ میلادی) با رشد سالانه حدود ۸٪ پیش‌بینی شده و ارزش آن به حدود ۱٫۲ میلیارد دلار خواهد رسید

دسترسی به بازار صادراتی نیز برای ایران فراهم است. عمده صادرات سیلیس ایران به کشورهای همسایه مانند عراق، ترکیه و امارات و نیز برخی کشورهای اروپایی انجام می‌شود. مصارف اصلی داخلی شامل صنایع شیشه‌سازی (۴۵٪ مصرف)، ریخته‌گری (۲۵٪)، الکترونیک و نیمه‌هادی (۱۰٪) و نسوزسازی (۱۰٪) است.

بازار جهانی سیلیس در حال رشد است و به دلیل کاربرد گسترده در صنایع، تقاضا برای آن همواره در حال افزایش می‌باشد. ایران نیز به‌دلیل ذخایر غنی معدنی و موقعیت جغرافیایی مناسب، ظرفیت بالایی برای تأمین بازار داخلی و صادرات دارد.
پارس کانسار کانیار با بهره‌گیری از شبکه توزیع گسترده، آماده همکاری با صنایع داخلی و خارجی در زمینه تأمین سیلیس و سایر مواد معدنی است.