ورمیکولیت

وقتی این ماده را حرارت دهیم، دارای خاصیت پوسته ای شدن و یا منبسط شدنی است که موجب می شود این ماده ی معدنی، به صورت قطعات کرم مانند، تبدیل شود. واژه ی ورمیکولیت (vermiculite) از واژه ی ورمیکولوس مشتق شده است. ورمیکولوس در لاتین به معنای کرم می باشد. این ماده یک ماده ی کمپلکس از سیلیکات آب دار آلومینیوم و منیزیم است و ترکیب شیمیایی متوسط آن، به صورت می باشد. این ماده دارای ساختار لایه ای مشابه میکا ، می باشد. در حقیقت، این ماده محصول تغییر شکل یافته ای از بیوتیت یا میکای فلوگوپیتی می باشد. اما امروزه، این ماده به عنوان یک ماده ی معدنی مجزا در نظر گرفته می شود. این ماده همچنین با هیدراسیون مواد معدنی بازالتی خاص نیز تولید می شوند. فلس های منفرد از بیشتر گریدهای تجاری این ماده دارای اندازه ای بزرگتر از 2-3 میلی متر هستند.
برای زمان های طولانی، تولید جهانی این ماده، بیشتر از یک معدن در مونتانای آمریکا، انجام می شد. این معدن، قدیمی‌ترین و بزرگ‌ترین معدنی است که در طی دوره ی دهه ی 1920 در حال کار بوده است. در این زمان، تحت فشارهای عمومی، این معدن بسته شد. در این زمان، رومیکولیت تحت نام تجاری "زونولیت" (Zonolite) به فروش می رسید. این ماده حاوی مینرال های آزبستی بود و از این رو، به دلیل اثرات سرطانی که بر روی کارگران داشت، استخراج نشد. برای زمان های زیادی، دغدغه های زیادی در زمینه ی معدن کاری این ماده، وجود داشت.
در سال 2005، آفریقای جنوبی بزرگترین تولید کننده ی ورمیکولیت بوده است و میزان تولید ورمیکولیت این تولیدکننده، در حدود 40 % از کل تولید ورمیکولیت در دنیا بوده است. بعد از این کشور، کشورهای آمریکا و چین قرار دارند. سایر کشورهای تولیدکننده ی این ماده، عبارتند از: استرالیا، بزریل، کنیا و زیمباوه می باشند.
معیار استفاده
ورمیکولیت یک ماده ی معدنی تراسلوسنت است که رسانای الکتریکی نیست و دارای کلیواژ کامل، درخشش شیشه ای، سطوح شکست غیر یکنواخت و رنگی عصلی است. اما برخی از ویژگی های این ماده که موجب می شود از این ماده در کاربردهای صنعتی استفاده کرد، به صورت زیر است:
ویژگی های شیمیایی: فرمول مولکولی ورمیکولیت، عبارتست از: . وجود آب در این ساختار، موجب ایجاد خاصیت مهم ورمیکولیت، یعنی پوسته ای شدن یا انبساط می باشد. از لحاظ شیمیایی، ورمیکولیت یک ماده ی خنثی است و غیر سمی است.
سختی: ورمیکولیت یک ماده ی نرم است و سختی آن در بین 2-3 در مقیاس موهس است.
وزن مخصوص: ورمیکولیت یک ماده ی سبک است که دارای وزن مخصوص 2.4-2.7 است.
اندازه ی ذرات: استفاده از این ماده، به علت اندازه ی ذرات، می باشد. در واقع نرمی این ماده موجب می شود تا خردایش آن، هزینه ی کمی داشته باشد. اندازه ی این ذرات پس از خردایش، در گستره ی 12 میلی متر تا 150 میکرون می باشد. گرانول های بزرگتر از این ماده دارای دانسیته ی بالک پایین تری است. گرانول های با اندازه ی ریز از ورمیکولیت، دارای مساحت سطحی بالاتری هستند و از این رو برای کاربردهایی که جذب، مهم می باشد، مناسب تر می شوند.
پوسته ای شدن: پوسته ای شدن، یک خاصیت می باشدش که بر طبق آن، ماده قادر است تا پس از حرارت دیدن، چند برابر خود، منبسط شود. ورمیکولیت به خاطر همین منبسط شدن، از میکا متفاوت می باشد. ویژگی پوسته ای شدن یا منبسط شدن، در واقع موجب شده است تا از این ماده در کاربردهای صنعتی مختلف استفاده شود.
دوام: ورمیکولیت حتی بعد از یک مدت طولانی نیز تخریب نمی شود و بوسیله ی موجودات، تخریب نمی گردد.
خواص گرمایی: هوای موجود در بین تخلخل های دانه ها موجب می شود تا حرارت در داخل ورمیکولیت به دام افتد و این مسئله موجب می شود تا قابلیت عایق کاری این ماده ی معدنی، بالا باشد. بعد از منبسط شدن، این ماده می توانند تا دماهایی در حدود 1100 درجه ی سانتیگراد، مقاومت داشته باشد.
عایق کاری صدا: تخلخل های موجب می شوند تا مسیرهای زیک زاک، بین ذرات وجود داشته باشد و از انی رو، این ماده بتواند موج های صدا را جذب کند.
تخلخل و جذب آب: بعد از خروج آب، ورمیکولیت منبسط شده، یک توده ی متخلخل می شود. این تخلخل ها، موجب می شود تا ماده قابلیت جذب و حفظ آب را داشته باشد. این ماده می تواند آب جذب کرده را به صورت آهسته آزادسازی کند.
استفاده ها
ورمیکولیت بیش از 80 سال است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده بیشتر به صورت فراوری شده، مورد استفاده قرار می گیرد. فراوری این ماده شامل جداسازی مواد گانگ موجود، منبسط کردن، خردایش و طبقه بندی ذرات و تولید پودرهای گرانول با اندازه ی مختلف می باشد. استفاده های مهم از این ماده، به صورت زیر می باشد:
دیرگدازها
کاربردهای عایق حرارتی
مواد ضد آتش
اصلاح خاک
کشاورزی، پرورش گیاهان و هیدروپونیک
پرورش ماکیان
ساختمان سازی
این استفاده ها در ادامه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
دیرگدازها
مواد دیرگداز در واقع موادی هستند که در برابر حرارت مقاوم هستند و دارای دمای ذوبی بالاتر از 1580 درجه ی سانتیگراد هستند. عملکرد آستر دیرگداز، نه تنها مقاومت در برابر دمای بالا می باشد، بلکه همچنین مقاومت در برابر نوسانات دمایی، نفوذ گازهای خورنده و مذاب ها می باشد. ورمیکولیت به دلیل مقاومت در برابر دماهایی در حدود 1100 درجه ی سانتیگراد، تنها برای کوره هایی استفاده می شود که در این دما کار می کنند. به هر حال، خنثی بودن شیمیایی، موجب می شود تا این ماده، در برابر نفوذ سرباره و مواد مذاب، مقاوم باشد از این رو، این ماده در صنعت دیرگداز، کاربردهایی پیدا کرده است. از این ماده به صورت گرانول و یا آجرهای با شکل معین، در عایق کاری، استفاده می شود.
کاربردهای عایق حرارتی
گرانول ورمیکولیت منبسط شده، به عنوان یک ماده ی پرکننده در میان صفحات، حفره ی سیم ها و ... استفاده می شود. در واقع هدف از استفاده از ورمیکولیت در این کاربردها، ایجاد یک ماده ی عایق برای دیوارها و سقف می باشد. همچنین ورمیکولیت به همراه بایندر سدیم سیلیکات، برای تولید اشکال قالب گیری شده ی عایق، استفاده می شود.
مواد ضد آتش
ترکیبی از خواصی همچون عایق بودن در برابر حرارت و خنثی بودن شیمیایی موجب شده است تا این ماده در برابر واکنش با اکسیژن و آتش گرفتن، مقاوم باشند. این مسئله موجب می شود تا از ورمیکولیت منبسط، برای کاربردهای زیر استفاده شود:
ضد آتش کردن ساختارهای فولادی و لوله ها
اجزای مورد استفاده در متکاهای ضد آتش. این ماده به همراه گرافیت برای لول های بولیر نیز استفاده می شود.
دیواره های مقاوم در برابر حرارت
در این کاربرد، از گرانول های با اندازه ی ریزتر استفاده می شود.
اصلاح خاک
گرانول های با اندازه ی متوسط، برای اصلاح خاک و سبک کردن بسترهای رسی، استفاده می شود. بدین صورت، کیفیت حفظ رطوبت در این خاک ها، افزایش می یابد.
کشاورزی، پرورش گیاهان و هیدروپونیک
گرانول های ریز از رومیکولیت منبسط شده، به دلیل قابلیت جذب و نگهداری آب، در کشاورزی، استفاده می شوند. این مواد می توانند مواد شیمیایی از جمله سموم شیمیایی، آفت کش ها، ضد قارچ ها و کودهای مایع را در خود نگه دارند.
پرورش ماکیان
گرانول های درشت از این ماده به عنوان بستر برای انواع مختلف ماکیانف استفاده می شود. این بسترها، برای تخم گذاری حیوانات نیز مناسب است. گرانول های بزرگ از این ماده می توانند هوای بیشتری را در خود حفظ کنند و از این رو، مناسب ترند.
ساختمان سازی
وزن مخصوص پایین، دانسیته ی بالک پایین، قدرت عایق کاری صوتی و حرارتی، موجب شده است تا این ماده در تولید بتن های سبک، پلاسترها و کاشی های عایق صدا، استفاده شوند. در واقع ورمیکولیت یک جایگزین مناسب در تولید مواد عایق بر پایه ی آزبست می باشد. از قطعات سیمانی یا گچی محتوی ورمیکولیت نیز در بسیار کاربردهای ساختمانی، استفاده می شود.
سایر استفاده ها
مواد بسته بندی: گرانول های با اندازه ی بزرگ تا متوسط از ورمیکولیت منبسط شده، برای بسته بندی محصولاتی مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز است عایق حرارتی باشند و یا بتوانند در برابر آتش گرفتن، مقاوم باشند.
رنگ ها و مواد روانساز: گرانول های ریز از ورمیکولیت به دلایل گفته شده در بالا، در صنعت رنگ و مواد روانساز، استفاده می شود.
پلاستیک ها و کاغذ دیواری: از ورمیکولیت منبسط شده به عنوان پرکننده ی سبک وزن، در این کاربرد استفاده می شود.
مواد آب بندی: ورمیکولیت منبسط شده به همراه آنتیموان اکسید در تولید مواد آب بندی دارای قابلیت تحمل حرارتی، استفاده می شود.
صنعت شیشه: به دلیل قابلیت تنظیم نرخ سرد شدن قطعات گرم، از این ماده در صنعت شیشه و به منظور تنظیم نرخ سرد شدن قطعات شیشه ای تولید شده، استفاده می شود.
گل حفاری: ورمیکولیت منبسط نشده، در این کاربرد، استفاده می شود. این ماده به صورت رسوبات بر روی جداره های چاه، می چسبد و موجب می شود تا دریل، به آسانی در داخل چاه، حرکت کند.
آنیل فولاد: آنیل یک فرایند حرارت دهی و سرد کردن است. از این رو، در این فرایند از ورمیکولیت به منظور تنظیم نرخ سرد کردن قطعه ی فولادی، استفاده می شود.
منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee