يُعد مسحوق البيريت (FeS₂، أو الذهب الأحمق) مادة فعالة من حيث التكلفة ومتعددة الاستخدامات في صناعة الزجاج، وتتمحور مزاياه الأساسية حول أربعة جوانب: لون كهرماني، حجب قوي للأشعة فوق البنفسجية، تدفق موفر للطاقة وتقليل، وثبات منخفض التكلفة. ويستخدم على نطاق واسع في مجالات أصباغ الزجاج والمواد المضافة والمواد الوظيفية.

أولاً: كأصباغ زجاجية (ملونات): الحل الأمثل للون الكهرماني

يُعد البيريت أكثر المواد الخام الملونة شيوعًا وموثوقية في الإنتاج الصناعي لـ زجاج كهرماني/بني.

1. مبدأ التلوين

عند درجة حرارة انصهار الزجاج العالية، يتحلل FeS₂ إلى Fe²⁺ و S²⁻، مكونًا كروموفورات الحديد والكبريتمما يمنح الزجاج لونًا كهرمانيًا/بنيًا غنيًا وموحدًا.

2. مزايا التطبيق

• ألوان ثابتة وعمق لون قابل للتحكمبالمقارنة مع الملونات الأخرى القائمة على الحديد (مثل Fe₂O₃)، يوفر البيريت تلوينًا أكثر استقرارًا وتشبعًا لونيًا أعلى، ويمكن التحكم بدقة في عمق اللون عن طريق ضبط كمية الإضافة.
• تكلفة منخفضة للغاية: يتميز البيريت باحتياطيات كبيرة، ويسهل معالجته، وسعره أقل بكثير من سعر أكاسيد المعادن والأصباغ العضوية.
• خالٍ من الرصاص وغير ساميحل هذا المنتج محل الملونات الكهرمانية التقليدية المحتوية على الرصاص، ويلبي متطلبات ملامسة الطعام وحماية البيئة.
• حجب قوي للأشعة فوق البنفسجيةعلبة زجاجية كهرمانية اللون يمتص جميع الأشعة فوق البنفسجية تقريبًا التي يقل طولها عن 450 نانومتر، مما يوفر حماية ممتازة من الأشعة فوق البنفسجية لحاويات الطعام والأدوية والآثار الثقافية والمواد الكيميائية.

ثانيًا: كمضافات للزجاج: ثلاثة في واحد من حيث الصهر والاختزال وتوفير الطاقة

للبيريت وظائف متعددة عامل اختزال، ومادة مساعدة على التدفق، ومادة مضافة موفرة للطاقة في تركيبات الزجاج.

1. الوظائف الأساسية والمزايا

• عامل اختزال عالي الكفاءة: يطلق S²⁻ عند درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى اختزال الحديديك (Fe³⁺) في مصهور الزجاج إلى حديدوز (Fe²⁺)، الأمر الذي لا يحسن التلوين فحسب، بل يقلل أيضًا من درجة أكسدة الزجاج ويحسن التصفية والتجانس.
• التدفق المساعدفهو يخفض درجة حرارة انصهار الزجاج، ويعزز انصهار المواد الخام مثل رمل الكوارتز. يُقصر وقت الانصهار ويقلل من استهلاك الطاقة.
• توفير الطاقة وخفض الاستهلاكفهي تطلق الحرارة من خلال عملية الأكسدة نفسها، يقلل من استهلاك الطاقة لتسخين الفرن ويحسن الكفاءة الحرارية.
• تحسين أداء الزجاجيمكن أن تؤدي الكميات الضئيلة من الكبريت والحديد إلى تحسين الاستقرار الكيميائي والقوة الميكانيكية ومعامل التمدد الحراري للزجاج.
• بدائل حماية البيئةيحل محل جزء من عوامل الاختزال القائمة على الكربون (مثل مسحوق الفحم)، مما يقلل من الدخان وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

ثالثًا: المواد الوظيفية الزجاجية: تعديل السطح والزجاج الخاص

1. الطلاءات الوظيفية السطحية

يمكن أن يتشكل مسحوق البيريت طبقات ذات لمعان معدني/مقاومة للماء/مقاومة للتآكل على سطح الزجاج من خلال التلبيد / الرش ، والتي تستخدم في بناء الجدران الستائرية ، وزجاج السيارات ، ومرايا الرؤية الخلفية ، وما إلى ذلك ، لتحسين مقاومة الطقس والقدرة على التنظيف الذاتي.

2. مصفوفة زجاجية خاصة

يُستخدم في التحضير الزجاج الناقل للأشعة تحت الحمراء، والزجاج الواقي من الموجات الكهرومغناطيسية، والزجاج منخفض الانبعاثية (Low-E)، باستخدام الخصائص شبه الموصلة والبصرية لـ FeS₂ لتحقيق التكامل متعدد الوظائف.

3. المزايا

• التكامل متعدد الوظائفمادة واحدة تحقق التلوين، والتدفق، والاختزال، وتفعيل السطح.
• مواد خام متوفرة بسهولة وفعالية عالية من حيث التكلفةبالمقارنة مع المعادن الثمينة وعناصر الأرض النادرة، فإنها تتمتع بمزايا كبيرة من حيث التكلفة.
• توافق العمليةيمكن مزجه مباشرة في تركيبات الزجاج التقليدية دون الحاجة إلى تغيير كبير في خط الإنتاج.

رابعاً: ملخص مقارن لسيناريوهات التطبيق الثلاثة

خامساً: قيود التطبيق وملاحظات

• مشكلة تطاير الكبريتسيتم إطلاق ثاني أكسيد الكبريت عند درجات حرارة عالية، مما يتطلب معالجة غازات النفايات الداعمة (إزالة الكبريت).
• مراقبة محتوى الحديد: سيؤدي وجود الحديد الزائد إلى تحول الزجاج إلى اللون الأسود وتقليل شفافيته، لذا يلزم إجراء قياس دقيق.
• نطاق التطبيق: يستخدم بشكل أساسي لسلسلة الكهرمان / البني، وهو غير مناسب للزجاج البصري عديم اللون أو عالي الشفافية.

بفضل المزايا الشاملة لـ ألوان ثابتة، حماية قوية من الأشعة فوق البنفسجية، تدفق موفر للطاقة وتكلفة منخفضةأصبح مسحوق البيريت مادة خام أساسية لا غنى عنها في صناعة الزجاج، وخاصة مع وجود آفاق تطبيق واسعة في مجالات تغليف المواد الغذائية، والحفاظ على الطاقة في المباني، والزجاج الوظيفي الخاص.