گارنت

نام گارنت از واژه ی لاتین گارنتوس (granatus) مشتق شده است. این واژه به معنای "مانند دانه" می باشد. گارنت یک نام کلی برای گروهی از سیلیکات های کلسیم، آلومینیوم، منیزیم، آهن، منگنز و کروم است. مواد معدنی موجود در این گروه، عبارتند از:
گارنت های آلومینیوم:
گروسولاریت یا هسونیت [Ca_3 Al_2 (SiO_4 )_3 ]
پیروپ [Mg_3 Al_2 (SiO_4 )_3 ]
آلماندیت [Fe_3 Al_2 (SiO_4 )_3 ]
اسپسارتیت [Mn_3 Al_2 (SiO_4 )_3 ]
آنداریت گارنت آهن [Ca_3 Fe_2 (SiO_4 )_3 ]
یوواروویت [Ca_3 Cr_2 (SiO_4 )_3 ]
از بین این گروه، گارنت های حاوی آهن، آلماندریت و آنداریت جزء گارنت های متداول هستند. بسیاری از گارنت ها که در طبیعت یافت می شوند، مخلوطی از انواع مختلف این ماده می باشند. گارنت ممکن است به عنوان یک ماده ی معدنی اولیه در شیست، گنیس و پگماتیت و به عنوان یک ماده ی معدنی ثانویه در ساحل رودخانه ها یافت شود.
تاریخچه
گارنت برای قرن هاست که ماده ای شناخته شده محسوب می شود. این ماده ابتدا به عنوان یک سنگ زینتی، و بعدها به عنوان یک ماده ی ساینده، کاربرد یافت. در هند، قدیمی ترین معادن این ماده ی معدنی، در منطقه ی "تریونل ولی" تامیل یافت می شود. داده های ثبت شده در مورد معدن کاری این ماده، از سال 1914 یافت می شوند. بعدها، ماسه های ساحلی تامیل، آندراپاردیش، کارناتاکا، بیهار و راجستان، ذخایر اولیه ی این ماده محسوب می شوند. البته میزان این ذخایر، زیاد نیست. تاریخچه تولید این ماده در هند، در جدول زیر آورده شده است:
بعد از سال 1990، به دلیل اهمیت و استفاده ی بیشتر این ماده در صنعت ساینده، میزان تولید ان افزایش یافته است و هند به عنوان یک صادر کننده ی عمده ی این ماده، تلقی شده است. آمریکا، بزرگترین مصرف کننده ی این ماده در جهان می باشد. هم اکنون ذخایر موجود در تامیل، کل میزان تولید را در بر دارد.

معیار استفاده

سختی: این معیار، مهم ترین معیار استفاده از این ماده در بیشتر کاربردها، می باشد. سختی گارنت در مقیاس موهس، بین 6.5 تا 7.5 است. در میان گارنت ها، یوواروویت سخت ترین گارنت می باشد.
شکل کریستالی: متداول ترین شکل کریستال های گارنت به صورت دوازده وجهی و ذوزنقه ای و یا ترکیبی از این دو ساختار می باشد.

شکست: شبه صدفی یا غیر یکنواخت

وزن مخصوص: گارنت ها، دارای سنگینی متوسطی هستند و میزان وزن مخصوص آنها در گستره ی 3.15 تا 4.5 می باشد. یوواروویت سبک ترین گارنت می باشد و آلمانیت، سنگین ترین گارنت.
رنگ: گارنت ها، از فلزات مختلفی تشکیل شده اند که میزان این فلزات در آنها متفاوت می باشد. اغلب یکی از این فلزات، به طور جزئی، جایگزین دیگری می شود. برخی اوقات، ممکن است ناخالصی هایی از مواد خارجی نیز وارد این ماده شود. تمام این فاکتورها، منجر به ایجاد رنگ های مختلف در گارنت ها، می شود:
گروساریت: سفید، سبز کم رنگ، زرد کهربایی، زرد عسلی، زرد مایل به قرمز، قرمز جگری، قرمز، قهوه ای، سبز زمردی و ... . بسته به میزان جایگزینی کلسیم و آلومینیوم به جای یون های فرو یا فریک، و همچنین ورود عناصری مانند کروم، بر روی این رنگ، اثر گذار است.
پیروپ: این ماده دارای رنگ قرمز تند (مانند آتش) می باشد. برخی اوقات این ماده دارای رنگ سیاه رنگ نیز می باشد.
آلماندیت: قرمز، قرمز مایل به قهوه ای و سیاه. این رنگ ها، به دلیل جایگزینی جزئی، منیزیم بوسیله ی سایر یون ها، اتفاق می افتد.
اسپسارتیت: قرمز مایل به سیاه یا بنفش، به دلیل جایگزینی منیزیم و آلومینیوم بوسیله ی یون های فرو و فریک، اتفاق می افتد.
آنداریت: این گارنت، شیدهای رنگی مختلف زرد، سبز و قرمز را ایجاد می کند. همچنین این ماده می تواند به دلیل جایگزینی یون های فریک بوسیله ی آلومینیوم و یون های کلسیم بوسیله ی یون های فروس، منگنز یا منیزیم، سیاه یا قهوه باشند.
یوواروویت: سبز زمردی این ماده به دلیل حضور کروم و جایگزینی جزئی این ماده بوسیله ی آلومینیوم، ایجاد می شود.
ضریب شکست: ضریب شکست مربوط به گارنت های مختلف بین 1.705 تا 1.895 می باشد. وقتی این ماده را با شیشه های معمولی (1.53) و الماس (2.42)، مقایسه می کنیم، این گمان وجود دارد که ضریب شکست گارنت، نسبتاً بالاست.
شفافیت: گارنت ها، ترانسپارنت (شفاف) تا ترانسلوسنت هستند. به ندرت، این ماده ممکن است شفافیت کامل از خود نشان دهد.
درخشش: این ماده حالت شیشه ای تا رزینی شکل دارد.
ویژگی های شیمیایی: گارنت ها، به دلیل مقاومت در برابر اسید ها، شاخص می باشند. البته تنها یوواروویت به طور کامل در اسید نامحلول می باشد.
حالت زمین شناسی و ذخیره شدن: گارنت های ثانویه که بوسیله ی آب جابجا شده اند، دارای لبه های مدور هستند. در عوض، آنهایی که در سنگ های آذرین و دگرگون هستند، دارای کریستال های خشنی هستند.
استفاده ها و ویژگی ها
مهم ترین استفاده ها از گارنت، عبارتند از:
پولیش کاری زبر
پولیش نرم
سندبلاست
سنگ های زینتی
در ادامه در مورد این کاربردها، صحبت می کنیم:

پولیش کاری زبر

مهم ترین کاربرد صنعتی گارنت، در تولید کاغدهای سنباده ی زبر، پارچه های گارنتی و دیسک های مورد استفاده برای سیقل کاری سطوح فلزی و ... می باشد. سدیم سیلیکات یا ژلاتین برای ایجاد اتصال در بین ذرات گارنت، مورد استفاده قرار می گیرد. برای پارچه ها یا کاغذهای سنباده، این ذرات معمولاً بر روی سطح اسپری می شوند و از این بایندر، برای ایجاد اتصال استفاده می شود. برای گارنت، معمولاً ژلاتین یا لاک، این وظیفه را بر عهده دارد. سختی این ماده در مقیاس موهس، برابر با 6.5 تا 7.5 می باشد و از همچنین شکست این ماده، صدفی شکل است. در واقع، لبه های شکست در این ماده، تیز است و این مسئله، یک معیار تعیین کننده در این کاربرد، می باشد. دانه های خردایش یافته، اثربخشی بیشتری دارند و آن دسته از دانه هایی که مدور هستند، اثربخشی کمتری دارند.

پولیش نرم

گارنت های میکرونیزه به صورت مانت شده بر روی کاغذ یا پارچه، به عنوان پولیش نرم برای سطوحی مانند تیوب های تصویر تلویزیون و همچنین پولیش کاری سایر وسایل مانند چوب، استفاده می شود. در اینجا، علاوه بر سختی، شکست شبه صدفی با لبه های تیز، معیار اصلی در استفاده از این ماده می باشد. در این کاربرد، اندازه ی دانه، پیوستگی در اندازه و وجود زوایای شکست تند، از جمله، پارامترهای مهم می باشد. اگر اندازه ی این ذرات بسیار بزرگ باشد، دانه ها، موجب خراشیده شدن سطحی می شود که تحت سایش می باشد؛ در عوض، ذرات بسیار ریز نیز مدور هستند و از این رو، اثربخشی پایینی دارند. گستره ی اندازه ی مجاز برای استفاده از گارنت در این کاربرد، در گستره ی 20 تا 35 میکرون است.

سندبلاست

ماسه های گارنتی، تحت فشار و در حضور آب، پخته می شوند تا بدین صورت، گردوغبار موجود بر روی سطح آنها، گرفته شود. برای این هدف، ترکیب شیمیایی ماسه، مهم نیست اما عدم وجود رس و سایر مواد محلول در آب، بسیار مهم می باشد. وزن مخصوص گارنت، در نیروی سندبلاست اثرگذار می باشد.

سنگ های زینتی

با توجه به تعریف دیکشنری وبستر در مورد سنگ زینتی، این ماده در واقع هر نوع زیورآلاتی می باشد که ارزش ذاتی دارد و زیبایی در آن، ایجاد نشده است. سنگ های زینتی، هم می توانند قیمتی و هم نیمه قیمتی، باشند. معیار استفاده از این سنگ ها به عنوان، سنگ های زینتی، عبارتند از:
کمیابی: با توجه به قانون عرضه و تقاضا، کمیابی یک کالا، موجب می شود تا قیمت آن افزایش یابد.
دوام: ترکیبی از سختی، تافنس بالا، مقاومت در برابر اسید وسایر ویژگی ها، موجب می شود تا یک سنگ، دوام بالایی داشته باشد. در میان سنگ های زینتی متداول، آنهایی که سختی بالاتر از 8 در مقیاس موهس داشته باشند، به عنوان سنگ زینتی قیمتی، تلقی می شود. آن دسته از سنگ های که سختی در حدود 7 در مقیاس موهس داشته باشند، به عنوان سنگ های نیمه قیمتی، تلقی می شوند.
رنگ و خواص نوری: رنگ، درخشش و پراکنده سازی نوری، مهم ترین پارامترهای مربوط به زیبایی است.
وضوح یا شفافیت: حباب های کوچک، ترک و سایر عیوب، موجب می شود تا میزان وضوح و شفافیت یک سنگ زینتی، افت کند. این افت با افت در ارزش این سنگ نیز همراه است.
برش: سنگ های زینتی طبیعی، به صورت سنگ های مدور از معادن، استخراج می شوند. نیاز است تا این سنگ ها را به اندازه ها و شکل های مناسب، برش کاری کرد. برش کاری این سنگ ها، نیازمند مهارت قابل توجهی می باشد. برش کاری باید به گونه ای باشد که میزان اتلاف ها و پرتی ها، حداقل، باشد.
وزن مخصوص: نسبت ارزش به وزن برای این سنگ ها، به این پارامتر وابسته می باشد.
حمل و نقل: گارنت های زینتی نیز مشابه با سایر سنگ های زینتی، به صورت منفرد، حمل و نقل می شوند.
تصدیق: برای فروشندگان خرده پا، خواص فیزیکی و نوری سنگ زینتی، اهمیت کمتری دارد. برای این افراد، اندازه، رنگ و شید رنگ، مهم می باشد. این افراد با چشم غیر مسلح، سنگ های را ارزیابی می کنند. البته همه ی این عوامل،می توانند بوسیله ی خریداران بی مهارت، چشم پوشی شود.
بازاریابی تجمعی: تقاضا برای سنگ های زینتی، متغیر است. تقریبا هر سنگ زینتی، می تواند بدون توجه به رنگ و قیمتش، فروخته شود. مهم ترین معیار برای این سنگ ها، کمیابی آنهاست.
قضاوت های انجام شده بر اساس معیارهای بالا، نشان می دهد که گارنت، یک سنگ زینتی قیمتی نیست. اما برخی از قطعات گارنت کمیاب که دارای شفافیت مناسب و اندازه ی بزرگ هستند، رنگ های خیره کننده ای دارند و به عنوان سنگ های زینتی نیمه قیمتی، در نظر گرفته می شوند. این واضح است که این کریستال ها، در دخایر اولیه ی سنگ های آذرین و دگرگون، یافت می شوند.
دو نوع از گارنت ها به عنوان سنگ های زینتی، تلقی می شوند:
گامت: این ماده نوعی گارنت است که بوسیله ی جایگزینی منیزیم بوسیله ی آهن در پیروپ و یا آهن بوسیله ی منیزیم در آلماندیت، تشکیل شده است. این ماده رنگی قرمز دارد و دارای ضریب شکستی برابر با 1.73 می باشد.
گومد: از لحاظ مینرالی، این ماده از نوع گروسولاریت یا هسونیت است و دارای رنگی زرد، قرمز جگری یا قهوه ای شکلاتی است و دارای ضریب شکست 1.74 می باشد.
مهم ترین منابع مربوط به گارنت های زینتی، در چکسلواکی، آمریکا، هند، ماداگاسکار، تانزانیا، بزریل و روسیه، وجود دارد.

سایر استفاده ها

مواد مورد استفاده برای جلوگیری از لیز خوردن: گارنت های با دانه های ریز، برای جلوگیری از لیز خوردن خودروها بر روی سطح جاده، مورد استفاده قرار می گیرد.
تمیزکننده ی شمع: سختی و الگوی شکست گارنت های اولیه، معیار استفاده از این ماده، در این کاربرد است.
سنگ های زینتی مصنوعی: سنگ های زینتی مصنوعی شامل عناصری هستند که به صورت طبیعی ایجاد می شوند اما با هم ترکیب شده و ترکیب این مواد در طبیعت یافت نمی شوند. این مواد در آزمایشگاه، ترکیب می شوند. ایتریا- آلومینیوم- گارنت ها (YAG) و گادولینیوم- گالیوم- گارنت ها (GGG) از جمله مثال های متداول از این نوع سنگ های مصنوعی هستند. YAG دوپ شده با کروم، برخی اوقات، به عنوان میله های لیزر و به عنوان جایگزینی برای یاقوت مصنوعی، استفاده می شود. فرایند تولید YAG مشابه فرایند تولید یاقوت سرخ مصنوعی است. در تولید این ماده نیز از روش چکرالسکی، استفاده می شود. برخی اوقات، نیودیوم (Nd) نیز به YAG اضافه می شود تا بدین صورت، برخی خواص ویژه در این نوع ازگارنت ها، ایجاد شود.

استفاده از ضایعات:

در کارخانجات فرآوری گارنت، گارنت هایی که دارای اندازه ی زیر 10 میکرون هستند، مورد استفاده قرار نمی گیرند و به عنوان ضایعات تلقی می شوند. از این ماده در تولید برخی کاشی های زجاجی با استحکام بالا استفاده می شود. این کاشی ها، به عنوان بلوک های مورد استفاده در پیاده روها، استفاده می شود. علت استفاده از این ماده در تولید این کاشی ها، عبارتست از:
سختی بالای سطح ایجادی با استفاده از این ماده،
تولید کاشی های قهوه ای رنگ با سختی بالا که با استفاده از مخلوط کردن این ضایعات با خاک چینی و فلدسپار، تولید می شوند.
به هر حال، این کاربردها، متداول نیست.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee