Wermikulit - Vermiculite

Wermikulit
WermikulitUSGOV.jpg
Ogólny
Kategoria krzemiany warstwowe
Formuła
(powtarzająca się jednostka)
(Mg,Fe 2+ ,Fe 3+ ) 3 [(Al,Si) 4 O 10 ](OH) 2 ·4H 2 O
Klasyfikacja Strunza 9.WE.50
Kryształowy system Jednoskośny
Klasa kryształu Pryzmatyczny (2/m)
(ten sam symbol HM )
Grupa kosmiczna C2/m²
Komórka elementarna a = 5,24 Å, b = 9,17 Å
c = 28,6 Å; β = 94,6°; Z = 2
Identyfikacja
Kolor Bezbarwny, biały, żółty, zielony, brązowy, czarny
Kryształowy zwyczaj Jako duże płytki krystaliczne do cząstek wielkości gliny; blaszkowaty do łuskowatego
Łupliwość Idealny na {001}
Wytrwałość Giętki
Twardość skali Mohsa 1,5–2
Połysk Tłusty lub szklisty (perłowy na płaszczyznach dekoltu)
Pasemko W niektórych przypadkach białe lub żółtawe, półprzezroczyste, błyszczące, jasnobrązowe lub zielonkawe. Na przykład wermukulit Palabora.
Przezroczystość Przeświecający
Środek ciężkości 2,4–2,7 (0,065–0,130 po złuszczeniu)
Właściwości optyczne Dwuosiowy (-)
Współczynnik załamania światła n α = 1,525 – 1,561 n β = 1,545 – 1,581 n γ = 1,545 – 1,581
Dwójłomność = 0,020
Pleochroizm X w jaśniejszych odcieniach niż Y i Z
Bibliografia

Wermikulit jest uwodnionym minerałem krzemianowym, który po podgrzaniu ulega znacznej ekspansji. Złuszczanie następuje, gdy minerał jest wystarczająco podgrzany, a komercyjne piece mogą rutynowo wytwarzać ten efekt. Wermikulit formy przez wietrzenia lub przeobrażeń hydrotermalnych z biotyt lub flogopitu . Duże komercyjne kopalnie wermikulitu istnieją obecnie w Stanach Zjednoczonych , Rosji , Afryce Południowej , Chinach i Brazylii .

Występowanie

Wermikulit został po raz pierwszy opisany w 1824 roku w Millbury w stanie Massachusetts . Jego nazwa pochodzi od łacińskiego vermiculare , „rozmnażać robaki”, ze względu na sposób, w jaki złuszcza się po podgrzaniu.

Zwykle występuje jako produkt przemiany w kontakcie między skałami felsowymi i maficznymi lub ultramaficznymi , takimi jak piroksenity i dunity . Występuje również w węglanach i metamorfizowanym wapieniu bogatym w magnez . Powiązane fazy mineralne to: korund , apatyt , serpentyna i talk . Występuje międzywarstwowo z chlorytem , biotytem i flogopitem.

Struktura

Wermikulit jest gliną 2:1 , co oznacza, że ​​ma dwa czworościenne arkusze na każdy arkusz oktaedryczny . Jest to glina o ograniczonej ekspansji o średniej zdolności kurczenia się i pęcznienia . Wermikulit ma wysoką pojemność kationowymienną (CEC) na poziomie 100-150 meq /100g. Glinki wermikulitowe to zwietrzałe miki, w których jony potasu pomiędzy arkuszami molekularnymi są zastąpione jonami magnezu i żelaza .

Zastosowania komercyjne

  • Formowane kształty: proces ten polega na mieszaniu złuszczanego wermikulitu z nieorganicznymi spoiwami, takimi jak krzemian sodu , cement (w określonych ilościach) i innymi związkami, takimi jak potas, w celu wytworzenia mieszanki „wilgotnej od ziemi”. Materiał ten jest następnie hydraulicznie dociskany do kształtu w formie, a następnie utwardzany termicznie w temperaturze do 180°C przez maksymalnie 24 godziny, w zależności od grubości wypraski. Takie części mogą wytrzymać temperatury pracy do 1150 °C i są często stosowane w przemyśle wytopu aluminium jako dodatkowa izolacja za katodą węglową w ogniwach garnkowych, które zawierają stopioną mieszaninę kriolitu i tlenku glinu. Wypraski i płyty znajdują zastosowanie w:
  • Płyty z krzemianu wapnia: wermikulit złuszczony jest dodawany do zawiesiny krzemianu wapnia. Jest ona następnie odwadniana przez prasowanie lub przy użyciu jednego z procesów Fourdriner/Magnani/Hatschek w celu utworzenia płaskiej płyty, która jest następnie utwardzana termicznie pod ciśnieniem (zwykle 10–15 barów) przez okres do 24 godzin.
  • Okładziny hamulcowe: drobniejsze gatunki wermikulitu łuszczonego są stosowane w okładzinach hamulcowych głównie na rynku motoryzacyjnym. Właściwościami wermikulitu, które czynią go odpowiednim do stosowania w okładzinach hamulcowych, są jego odporność termiczna, łatwość dodawania do innych surowców w celu uzyskania jednorodnej mieszanki oraz jego kształt i właściwości powierzchni.
  • Dachowe i podłogowe wylewki i betony izolacyjne: Wermikulit (zazwyczaj drobniejsze klas) mogą być dodane w miejscu do cementu portlandzkiego i innych kruszyw, reologicznych AIDS oraz wody do produkcji dachów i betonowej podłodze wylewki, które są lekkie i izolacyjnych. W wielu przypadkach podkłady dachowe na bazie wermikulitu są stosowane w połączeniu z innymi materiałami izolacyjnymi, takimi jak płyty styropianowe, w celu utworzenia kompletnego systemu dachowego. Spoiwo bitumiczne może być również stosowane z wermikulitem eksfoliowanym w celu wytworzenia suchego, lekkiego jastrychu dachowego, którego zalety to niska przewodność cieplna, niska zawartość wilgoci i łatwość układania (poprzez wylewanie z worka, a następnie ubijanie).
  • Podłoże bezglebowe: złuszczony wermikulit jest łączony z innymi materiałami, takimi jak torf lub przekompostowana kora sosnowa, w celu uzyskania bezglebowego podłoża uprawowego dla profesjonalnego ogrodnika i ogrodnika domowego. Mieszanki te promują szybszy wzrost korzeni i zapewniają szybkie zakotwiczenie młodych korzeni. Mieszanka pomaga zatrzymać powietrze, pokarm roślinny i wilgoć, uwalniając je, gdy roślina tego wymaga. Te mieszanki zostały zapoczątkowane przez Boodleya i Sheldrake'a. Złuszczony wermikulit jest również używany jako podłoże do uprawy hydroponicznej.
  • Kiełkowanie nasion : wermikulit, sam lub zmieszany z glebą lub torfem, służy do kiełkowania nasion; wymagane jest bardzo małe podlewanie. W przypadku stosowania samego wermikulitu sadzonki należy karmić słabym roztworem nawozu, gdy pojawią się pierwsze prawdziwe liście. Zacznij od jednej łyżeczki 5-10-5 rozpuszczalnego nawozu na galon wody, stopniowo zwiększając do jednej łyżki stołowej (stosunek 1:256) podczas przesadzania.
  • Przechowywanie cebulek i roślin okopowych: wokół cebul umieszczonych w pojemniku zalać wermikulitem. W przypadku wykopania kęp należy pozostawić na kilka godzin do wyschnięcia na słońcu, a następnie włożyć do kartonów lub koszyczków i przykryć wermikulitem. Chłonność wermikulitu działa jak regulator, który zapobiega wahaniom pleśni i wilgoci w okresie przechowywania. Nie wchłania wilgoci z wnętrza przechowywanych bulw, ale pobiera wolną wodę z zewnątrz, zapobiegając gniciu magazynowemu.
  • Jako kondycjoner gleby : Tam, gdzie rodzima gleba jest ciężka lub lepka, zaleca się delikatne mieszanie wermikulitu – do połowy objętości gleby. Tworzy to kanały powietrzne i pozwala oddychać mieszance gleby. Mieszanie wermikulitu w ogrodach kwiatowych i warzywnych lub w roślinach doniczkowych zapewni niezbędne powietrze do utrzymania energicznego wzrostu roślin. Tam, gdzie gleby są piaszczyste, zmieszanie wermikulitu z glebą pozwoli glebie zatrzymać wodę i powietrze potrzebne do wzrostu.
  • Jako izolacja luźna : Wermikulit złuszczony poddany obróbce hydrofobowej jest stosowany do wypełniania porów i ubytków w konstrukcjach murowanych i pustakach w celu zwiększenia odporności ogniowej (np. projekty ścian i ścian działowych Underwriters Laboratories), izolacji termicznej i wydajności akustycznej. Wermikulit ekspandowany znalazł również zastosowanie jako izolacja termiczna na strychach i ścianach domów oraz w podgrzewaczach wody, sejfach przeciwpożarowych, piecach, piecach i lodówkach.
  • Mieszanki do torkretowania i odlewania materiałów ogniotrwałych /izolacyjnych: eksfoliowany wermikulit można łączyć z cementami o wysokiej zawartości tlenku glinu (znanym również jako glinian wapnia) i innymi kruszywami, takimi jak keramzyt, glina i łupek, w celu wytworzenia betonów i zapraw ogniotrwałych/izolacyjnych. W początkowym okresie ich użytkowania produkty te były dozowane w miejscu instalacji lub bardzo blisko niego. Tak jest nadal w niektórych ograniczonych okolicznościach; jednak coraz częściej używa się wstępnie dobieranych, zastrzeżonych mieszanek. Mieszanki zawierające wermikulit stosuje się w miejscach, gdzie wytrzymałość i odporność na korozję/ścieranie mają drugorzędne znaczenie, a najważniejszym czynnikiem jest izolacyjność wyłożenia ogniotrwałego na miejscu. Mieszanki te są stosowane w branżach, w tym w przetwórstwie żelaza/stali, cementu i węglowodorów
  • Cementowe produkty ogniochronne: Wermikulit łuszczony jest jednym ze składników do produkcji materiałów ognioodpornych na bazie cementu i gipsu, powszechnie stosowanych jako produkty pasywnej ochrony przeciwpożarowej na stali konstrukcyjnej i betonie.
  • Jako składnik powłoki: dyspersje wermikulitu są zazwyczaj chemicznie lub fizycznie bardzo drobno rozwarstwionym wermikulitem w środowisku płynnym. Dyspersje te można wykorzystać do wytwarzania „papierowych” arkuszy wermikulitu poprzez wylewanie ich na kawałek gładkiego tworzywa sztucznego o niskiej energii powierzchniowej i pozostawienie do wyschnięcia. Powstały arkusz można następnie oderwać od tworzywa sztucznego. Typowe zastosowania końcowe dyspersji wermikulitu obejmują włączenie do wysokotemperaturowych powłok lub spoiw do materiałów budowlanych, uszczelek, specjalnych papierów/tekstyliów, powłok odpornych na utlenianie na kompozytach węglowych oraz jako powłoki barierowe do folii.
  • Jako materiał opakowaniowy ceniony za wysoką chłonność.
  • Oczyszczanie ścieków: zdolność wymiany kationów (do 1000 miliekwiwalentów na kg) wermikulitu pozwala na wykorzystanie go w procesach oczyszczania płynów do ścieków, obróbki chemicznej i kontroli zanieczyszczeń powietrza w kopalniach oraz gazów w procesach przemysłowych. Oprócz właściwości wymiany jonowej, wermikulit eksfoliowany może zatrzymywać ciecze w międzywarstwowych pustych przestrzeniach poszczególnych cząstek, jak również pomiędzy samymi cząstkami.
  • Jako podłoże dla różnych zwierząt i/lub podłoże do inkubacji jaj .
  • Jako lekkie kruszywo do tynków , zastrzeżonych mieszanek betonowych , zapraw ogniochronnych i cementowej ochrony przeciwpożarowej natryskowej: Złuszczony wermikulit jest stosowany zarówno w tynkach ogólnych, jak i ręcznych nakładanych natryskowo w celu poprawy krycia, łatwości obsługi, przyczepności do szerokiej gamy podłoży, odporność i odporność na odpryski/pęknięcia/skurcz.
  • Jako dodatek do ognioodpornych płyt ściennych .
  • Jako składnik wnętrza wypełnienie do poduszek ogniochronnych wraz z grafitem .
  • Jako nośnik do suchej obsługi i powolnego uwalniania chemikaliów rolniczych.
  • Jako posypka na gorąco : zarówno złuszczony, jak i surowy wermikulit był stosowany do posypywania na gorąco w przemyśle stalowym. Po wylaniu na stopiony metal, surowy wermikulit natychmiast złuszcza się i tworzy warstwę izolacyjną, umożliwiając transport materiału do następnego procesu produkcyjnego bez utraty zbyt dużej ilości ciepła.
  • Wykorzystywanego do powolnego chłodzenia gorących kawałków w szkła dmuchanego , lampowe , konstrukcji stalowej i szkła beadmaking .
  • Stosowany w basenach podziemnych, aby zapewnić gładką podstawę basenu: Drobniejsze gatunki eksfoliowanego wermikulitu i cementu portlandzkiego można łączyć na miejscu lub w premiksie fabrycznym, aby zapewnić podstawę dla winylowych wykładzin basenowych. Mieszanki te są wpompowywane na miejsce za pomocą pompy z wirnikiem stojana lub wlewane ręcznie.
  • Stosowany w komercyjnych ogrzewaczach do rąk .
  • Stosowany w kuchenkach AGA jako izolacja.
  • Używany w magazynach materiałów wybuchowych jako środek łagodzący wybuch.
  • Służy do wchłaniania niebezpiecznych cieczy do utylizacji w postaci stałej.
  • Stosowany w kominkach gazowych do symulacji żaru.
  • Stosowany jako element podłoża do uprawy grzybów .

Komercyjna produkcja eksfoliowanego wermikulitu

Produkcja wermikulitu w 2005 r.

W 2014 r. Republika Południowej Afryki, Brazylia, Stany Zjednoczone i Chiny były czołowymi producentami wermikulitu wydobywanego, skoncentrowanego i niełuszczonego, z około 90% udziałem światowym. Produkcja w RPA spada, podczas gdy w Brazylii znacznie wzrasta.

Podczas gdy niektórzy końcowi przetwórcy i eksfoliatory wermikulitu specjalizują się, oferując własne produkty sprzedawane w wielu różnych branżach, niektórzy mają bardziej zróżnicowane produkty końcowe o mniej rygorystycznych wymaganiach technicznych. Niektóre eksfoliatory wermikulitowe łączą się również z tańszym perlitem . Złuszczacze wermikulitowe mają międzynarodowe stowarzyszenie handlowe The Vermiculite Association, które reprezentuje interesy branży i wymienia informacje.

Ognioodporność

Obecnie materiały ognioodporne nakładane natryskowo wykorzystują wermikulit, inne minerały przemysłowe i styropian, w zależności od konkretnego produktu komercyjnego. Wszystkie składniki tych produktów muszą spełniać rygorystyczne wymagania prawne, szczególnie w USA i Europie. W przeszłości wermikulit z kopalni WR Grace w Libby w stanie Montana kojarzono z azbestem . Dlatego stara ognioodporna aplikacja natryskowa sprzed 1991 r. może zawierać niewielkie ilości azbestu. W sierpniu 2014 r. NYSDoH zakwalifikowało dwie, dokładniejsze metody badawcze, lepiej zaprojektowane do identyfikacji materiałów z tym potencjalnym problemem i pomocy w bezpiecznym radzeniu sobie z wszelkimi problemami związanymi z jego usunięciem. Nowoczesna izolacja przeciwpożarowa nakładana metodą natryskową jest obecnie wytwarzana z różnych lekkich kruszyw, które nie zawierają azbestu i są dokładnie monitorowane na wszystkich etapach wydobycia i produkcji, aby upewnić się, że tak właśnie jest.

Zanieczyszczenie azbestem

Chociaż nie każdy wermikulit zawiera azbest , do wczesnych lat 90-tych niektóre produkty wytwarzano z wermikulitu zawierającego azbest. Kopalnie wermikulitu na całym świecie są obecnie regularnie testowane i mają sprzedawać produkty niezawierające azbestu. Były kopalni wermikulitu w Libby, Montana , miał tremolit azbest oraz winchite i richteryt (zarówno włóknistych amfibole ) -in fakt, że jest utworzony przez podziemne zasadniczo takich samych procesów jak geologicznych zanieczyszczeń.

Czysty wermikulit nie zawiera azbestu i jest nietoksyczny. Zanieczyszczony wermikulit może zawierać oprócz azbestu także drobne diopsydy lub pozostałości minerałów prekursorowych – biotyt lub flogopit .

Kontrowersje wokół zagrożeń dla zdrowia

Największa i najstarsza kopalnia wermikulitu w Stanach Zjednoczonych została uruchomiona w latach dwudziestych XX wieku w Libby w stanie Montana , a wermikulit sprzedawano pod handlową nazwą Zonolite. Marka Zonolite i kopalnia zostały przejęte przez WR Grace and Company w 1963 roku. Działalność wydobywcza na terenie Libby została wstrzymana w 1990 roku w odpowiedzi na skażenie azbestem . Podczas eksploatacji kopalnia Libby mogła wyprodukować 80% światowych zasobów wermikulitu.

Rząd Stanów Zjednoczonych szacuje, że wermikulit był używany w ponad 35 milionach domów, ale nie zaleca jego usuwania. Niemniej jednak domy lub konstrukcje zawierające izolację wermikulitową lub wermikulitową sprzed połowy lat 90-tych – a zwłaszcza te, o których wiadomo, że zawierają markę „Zonolite” – mogą zawierać azbest, a zatem mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia.

Artykuł opublikowany w The Salt Lake Tribune 3 grudnia 2006 r. donosił, że wermikulit i Zonolite zawierają azbest, co prowadziło do nowotworów, takich jak te występujące w przypadkach związanych z azbestem. W artykule stwierdzono, że WR Grace and Company i inne osoby ukrywały ryzyko zdrowotne związane z wermikulitem oraz że kilka miejsc w Dolinie Jeziora Słonego zostało naprawionych przez EPA, gdy okazało się, że są one skażone azbestem. WR Grace and Company stanowczo zaprzeczył tym zarzutom.

Złoże wermikulitu w kopalni w Libby w stanie Montana było (i jest) silnie zanieczyszczone azbestem. Wiele osób było świadomie narażonych na działanie szkodliwego pyłu wermikulitu zawierającego azbest. Niestety kopalnia działała od lat 20. XX wieku, a kontrole środowiskowe i przemysłowe praktycznie nie istniały, dopóki kopalnia nie została zakupiona przez WR Grace and Company w 1963 roku. Jednak znając zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, firma górnicza nadal działała tam do 1990 roku. W konsekwencji wielu byłych górników i mieszkańców Libby zostało dotkniętych i nadal cierpi na problemy zdrowotne. Ponad 400 osób w mieście zmarło z powodu chorób związanych z azbestem z powodu zanieczyszczenia pochodzącego z wydobycia wermikulitu z pobliskiej góry Zonolite, gdzie znaleziono próbki gleby obciążone włóknistym tremolitem (znanym jako bardzo niebezpieczna forma azbestu) i niezliczonymi innymi tam, którzy izolowali swoje domy za pomocą Zonolite, ulegli chorobom związanym z azbestem, z których większość nigdy nie była zatrudniona w środowiskach, w których azbest był problemem.

Po historii Seattle Post-Intelligencer z 1999 r. , która stwierdziła, że ​​choroby związane z azbestem są powszechne w mieście, EPA , w odpowiedzi na naciski polityczne, uczyniła oczyszczenie terenu priorytetem i nazwała Libby najgorszym przypadkiem narażenia całej społeczności na toksyny. substancja w historii USA. EPA wydała 120 milionów dolarów w Superfund na sprzątanie. W październiku 2006 roku WR Grace and Company próbowała odwołać się od nałożonych na nich grzywien (54,5 miliona dolarów) od EPA, ale Sąd Najwyższy odrzucił apelację. Rząd Stanów Zjednoczonych wnosi również oskarżenia karne przeciwko kilku byłym dyrektorom i kierownikom kopalni za rzekome lekceważenie i ukrywanie zagrożeń dla zdrowia pracowników. Są również oskarżani o oszustwa związane z telewizją i utrudnianie rządowym wysiłkom porządkowym. Na dzień postawienia aktu oskarżenia około 1200 mieszkańców obszaru Libby zostało zidentyfikowanych jako cierpiących na jakiś rodzaj nieprawidłowości związanych z azbestem. Wybór jury miał się zakończyć w lutym 2009 r. Sprawa zakończyła się uniewinnieniem w dniu 8 maja 2009 r. W dniu 17 czerwca 2009 r. EPA wydała stan zagrożenia zdrowia publicznego w Libby i w jej pobliżu, umożliwiając w ten sposób agencjom federalnym finansowanie opieki zdrowotnej , oraz do usuwania skażonej izolacji z dotkniętych domów.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki