Вермикулит

Вермикулит — воден филосиликатен минерал кој претрпува значително ширење кога се загрева. Ексфолијацијата се јавува кога минералот е доволно загреан; комерцијалните печки можат рутински да го произведат овој ефект. Вермикулитот се формира со атмосферско дејство или хидротермална промена на биотит или флогопит. Големи комерцијални рудници на вермикулит се наоѓаат во Соединетите Американски Држави, Русија, Јужна Африка, Кина и Бразил.
1 Појава
Вермикулитот првпат бил опишан во 1824 година при неговата појава во Милбери, Масачусетс. Неговото име доаѓа од латинскиот збор la, „да се размножуваат црви“, за начинот на кој се ексфолира кога се загрева.
Типично се јавува како производ на промена при допир помеѓу фелзичните и мафичните или ултрамафичните карпи како што се пироксенитите и дунитите. Исто така, се јавува во карбонатити и метаморфозиран варовник богат со магнезиум. Поврзаните минерални фази вклучуваат: корунд, апатит, серпентин и талк. Се јавува меѓуслојно со хлорит, биотит и флогопит.
2 Структура
Вермикулитот е глина со сооднос 2:1, кое значи дека има два тетраедарски листови за секој еден октаедарски лист. Тоа е глина со ограничено ширење со среден капацитет на собирање-отекување. Вермикулитот има висок капацитет на размена на катјони (CEC) од 100–150 meq/100g. Вермикулитските глини се изветвени лискуни во кои калиумовите јони помеѓу молекуларните листови се заменети со магнезиумски и железни јони.
3 Комерцијална употреба
3.1 Калапени форми
Овој процес вклучува мешање на ексфолиран вермикулит со неоргански средства за врзување како што се натриум силикат, цемент (специфични количини) и други соединенија, како што се оние што содржат калиум, за да се произведе мешавина од „влажна земја“. Овој материјал потоа хидраулички се притиска во калап за да добие форма, а потоа се стврднува со топлина на температури до 180°C во период од 24 часа, во зависност од дебелината на обликуваниот дел. Ваквите делови можат да издржат работни температури до 1150°C и често се употребуваат во индустријата за топење алуминиум како резервна изолација зад јаглеродната катода во ќелиите кои ја содржат стопената мешавина од криолит и алуминиум оксид. Калапите форми и плочи се користат во:
* Отворени камини
* Високотемпературна или огноотпорна изолација
* Акустични панели
* Противпожарна заштита на конструкциски челик и цевки
3.2 Калциум силикатни плочи
Ексфолираниот вермикулит се додава во кашеста маса од калциум силикат. Потоа се дехидрира со притискање или со користење на еден од процесите Фурдринер/Мањани/Хачек за да се формира рамна плоча која потоа се стврднува со топлина под притисок (обично 10-15 бари) во период до 24 часа.
3.3 Сопирачки облоги
Пофини степени на ексфолиран вермикулит се употребуваат во сопирачки облоги првенствено за автомобилскиот пазар. Својствата на вермикулитот што го прават соодветен избор за употреба во облошките за сопирачки вклучуваат неговата термичка отпорност, леснотијата на додавање во други суровини за да се постигне хомогена смеса и неговите карактеристики на обликот и површината.
3.4 Кровни и подни естриси и изолациски бетони
Ексфолираниот вермикулит (обично пофините сорти) може да се додаде на лице место на портландски цемент и други агрегати, реолошки помагала и вода за да се произведат кровни и подни бетонски естриси (т.е. горен слој на естриси) кои се лесни и изолациски. Во многу случаи, кровните естриси на база на вермикулит се користат во комбинација со други изолациски материјали, како што е полистиренска плоча, за да се формира целосен систем на покриви. Битуменско врзивно средство може да се употреби и со ексфолиран вермикулит за да се произведе сува, лесна кровна естриса која има предности како ниска топлинска спроводливост, ниска содржина на влага и леснотија на поставување (со истурање од вреќата, а потоа набивање).
3.5 Безпочвена средина за одгледување
Ексфолираниот вермикулит се комбинира со други материјали како што се тресет или компостирана кора од бор за да се произведе безпочвена подлога за одгледување за професионалнна хортикултура и за домашните градинари. Овие мешавини го поттикнуваат побрзиот раст на корените и даваат брзо прицврстување на младите корени. Смесата помага во задржувањето на воздухот, ѓубривото и влагата, ослободувајќи ги кога растението ги бара. Овие мешавини биле пионери од Будли и Шелдрејк. Ексфолираниот вермикулит се користи и како подлога за одгледување за хидропоника.
3.6 ’Ртење на семето
Вермикулитот, сам или измешан со почва или тресет, се користи за 'ртење на семето; потребно е многу малку наводнување. Кога вермикулитот се употребува сам, расадите треба да се хранат со слаб раствор на ѓубриво кога ќе се појават првите вистински лисја, на пр. со една лажичка растворливо ѓубриво 5-10-5 на американски галон вода (сооднос 1:768), постепено зголемувајќи се на една лажица (сооднос 1:256) при пресадување.
3.7 Складирање на коренови култури
При ставање на вермикулит околу луковиците ставени во сад, доколку се ископани грутки, треба да се исушат неколку часа на сонце, а потоа да се ставет во картонски кутии или кошници и да се покријат со вермикулит. Впивачката моќ на вермикулитот делува како регулатор што спречува мувла и флуктуација на влага за време на периодот на складирање. Тој нема да прими влага од внатрешноста на складираните клубени, но ја прима слободната вода однадвор, спречувајќи гниење при складирање.
3.8 Омекнувач на почва
Каде што матичната почва е тешка или леплива, се препорачува нежно мешање на вермикулит како омекнувач на почвата - до половина од волуменот на почвата. Тоа е поради тоа што создава воздушни канали и ѝ овозможува на смесата од почвата да дише. Мешањето на вермикулит во цветни и зеленчукови градини или во саксии за растенија ќе го обезбеди потребниот воздух за одржување на енергичен раст на растенијата. Каде што почвите се песокливи, мешањето на вермикулит во почвата ќе ѝ овозможи на почвата да ја задржи водата и воздухот потребни за раст.
3.9 Како лабава изолација
Ексфолираниот вермикулит постапувајќи со водоотпорен материјал се употребува за пополнување на порите и шуплините на ѕиданите конструкции и шупливите блокови за подобрување на противпожарноста (на пр. дизајни на ѕидови и прегради од Underwriters Laboratories), топлотна изолација и акустични перформанси. Експандираниот вермикулит се користи и како топлотна изолација во таваните и ѕидовите на куќите и во бојлери, противпожарни сефови, печки, печки и фрижидери.
3.10 Огноотпорни/изолациски мешавини за топење и леење
Ексфолираниот вермикулит може да се комбинира со цементи со висока содржина на алумина (исто така познат како калциум алуминат) и други агрегати како што се шкрилец, глина или натриум силикат за производство на огноотпорни/изолациски бетони и малтери. Во раните денови на нивната употреба, овие производи се дозирале на или многу блиску до местото на инсталација. Ова продолжува да биде случај во некои ограничени околности; сепак, сè повеќе се употребуваат претходно дозирани, патентирани смеси. Мешавините што содржат вермикулит се употребуваат во области каде што цврстината и отпорноста на корозија/абразија се од второстепено значење, а најважниот фактор е изолационата изведба на огноотпорната облога поставена на самото место. Овие смеси се употребуваат во индустрии, вклучувајќи преработка на железо/челик, цемент и јаглеводороди.
3.11 Противпожарна заштита
Вермикулитот се употребува како додаток на огноотпорни гипс-картонски плочи.
3.12 Облога со висока температура
Вермикулитските распрснувања се обично хемиски или физички многу фино деламиниран вермикулит во течен медиум. Овие распрснувања може да се употребат за производство на вермикулитни „хартиени“ листови со истурање врз парче мазна пластика со ниска површинска енергија и оставање да се исуши. Добиениот лист потоа може да се излупи од пластиката. Типичните крајни употреби на вермикулитски распрснувања вклучуваат вклучување во високотемпературни премази или врзива за градежни материјали, дихтунзи, специјализирана хартија/текстил, премази отпорни на оксидација на композити на база на јаглерод и како бариерни премази за филмови.
3.13 Третман на отпад
Капацитетот на катјонска размена (до 1.000 милиеквиваленти на кг) на вермикулитот овозможува негово користење во процеси на прочистување на флуиди за отпадни води, хемиска обработка и контрола на загадувањето на воздухот во рудниците и гасови во индустриските процеси. Покрај неговите својства на јонска размена, ексфолираниот вермикулит може да задржува течности во меѓуламинарните празнини на поединечните честички, како и помеѓу самите честички.
3.14 Останато
* Како материјал за пакување, ценет поради неговата висока апсорпција.
* Како ладилна подлога во ковачството.
* Како супстрат за разни животни и/или медиум за инкубација на јајца.
* Како лесен агрегат за гипс, патентирани бетонски соединенија, противпожарен малтер и цементно спреј за противпожарна заштита: Ексфолираниот вермикулит се користи и во рачно нанесени и во спреј општи градежни малтери за подобрување на покривноста, леснотијата на ракување, адхезијата на широк спектар на подлоги, отпорноста на пожар и отпорноста на кршење/пукнатини/собирање.
* Како компонента на внатрешното полнење за противпожарни перници, заедно со графит.
* Како носач за суво ракување и бавно ослободување на земјоделски хемикалии.
* Како ''топол прелив'': и ексфолираниот и суровиот вермикулит се користат за ''топол прелив'' во челичната индустрија. Кога се истура врз стопен метал, суровиот вермикулит веднаш се ексфолира и формира изолационен слој, овозможувајќи материјалот да се пренесе до следниот производствен процес без да се изгуби премногу топлина.
* Се користи за овозможување бавно ладење на топли парчиња при дување стакло, ламбирање, челична обработка и изработка на стаклени монистра.
* Се користи во вдлабнати базени за да се обезбеди мазна основа на базенот: Пофини концентрации на ексфолиран вермикулит плус портланд цемент може да се комбинираат или на лице место или во фабричка претходна смеса за да се обезбеди основа за винилни облоги за базени.Овие смеси се пумпаат на место со помош на роторска статорска пумпа или се истураат рачно.
* Се користи во комерцијални грејачи за раце.
* Се користи во шпорети како изолација.
* Се користи во складирање на експлозиви како средство за ублажување на експлозии.
* Се користи за впивање на опасни течности за отстранување на цврсти материи.
* Се користи во гасни камини за симулирање на жарчиња.
* Се користи како дел од супстрат за одгледување габи.
4 Комерцијално производство
Во 2014 година, Јужна Африка, Бразил, САД и Кина станале водечки производители на ископан, концентриран и неексфолиран вермикулит, со околу 90% од вкупниот светски удел. Производството во Јужна Африка се намалува, додека во Бразил значително се зголемува.
Додека некои крајни преработувачи и ексфолијатори на вермикулит се специјализирани, со сопственички производи кои се продаваат во широк спектар на индустрии, некои имаат поразновидни крајни производи, со помалку строги технички барања. Некои ексфолијатори на вермикулит се мешаат и со поевтин перлит. Ексфолијаторите на вермикулит имаат меѓународно трговско здружение наречено ''Здружение на вермикулит'' за да ги претставува интересите на индустријата и да разменуваат информации.
5 Контаминација со азбест
Иако не сите вермикулити содржат азбест, некои производи се правеле со вермикулит кој содржел азбест до почетокот на 1990-тите. Рудниците за вермикулит низ целиот свет денес редовно се тестираат за него и се претпоставува дека продаваат производи кои не содржат азбест. Поранешниот рудник за вермикулит во Либи, Монтана, имал тремолитски азбест, како и винхит и рихтерит (двата влакнести амфиболи) - всушност, тој бил формиран под земја преку суштински исти геолошки процеси како и загадувачите.
Чистиот вермикулит не содржи азбест и е неотровен. Нечистиот вермикулит може да содржи, покрај азбест, и помал диопсид или остатоци од прекурсорските минерали биотит или флогопит.
6 Спорови
Најголемиот и најстариот рудник за вермикулит во САД бил отворен во 1920-тите, во Либи, Монтана, а вермикулитот бил продаван под комерцијалното име Зонолит. Брендот Зонолит и рудникот биле купени од ''WR Grace and Company'' во 1963 година. Рударските операции на местото Либи престанале во 1990 година како одговор на загадувањето со азбест. Додека бил во функција, рудникот Либи можеби произведувал 80% од светските залихи на вермикулит.
Владата на Соединетите Американски Држави проценила дека вермикулитот се употребувал во повеќе од 35 милиони домови, но не препорачала негово отстранување. Сепак, домовите или градбите што содржат вермикулит или вермикулитна изолација што датира од пред средината на 1990-тите - а особено оние за кои е познато дека го содржат брендот „Зонолит“ - може да содржат азбест и затоа може да претставуваат здравствен проблем.
Во статија објавена во ''„Солт Лејк Трибјун“'' на 3 декември 2006 година, било наведено дека е откриено дека вермикулитот и зонолитот содржат азбест, што довело до рак како оние пронајдени во случаи поврзани со азбест. Во статијата се наведува дека „ВР Грејс енд Компани“ и други лица прикривале информации во врска со здравствените ризици поврзани со вермикулитот и дека неколку места во долината Солт Лејк биле санирани од страна на Агенцијата за заштита на животната средина кога се покажало дека се загадени со азбест. „ВР Грејс енд Компани“ енергично ги негирал овие обвинувања.
Наслагите од вермикулит во рудникот во Либи, Монтана, биле (и се) силно загадени со азбест. Бројни луѓе станале свесно изложени на штетната прашина од вермикулит која содржела азбест. Рудникот работел од 1920-тите, а контролата врз животната средина и индустријата практично не постоела сè додека рудникот не бил купен од ''WR Grace and Company'' во 1963 година. Сепак, знаејќи ги ризиците по здравјето на луѓето, рударската компанија продолжила да работи таму до 1990 година. Како резултат на тоа, голем дел од поранешните рудари и жители на Либи биле погодени и продолжуваат да страдаат од здравствени проблеми. Над 400 луѓе во градот починале од болести поврзани со азбест поради загадување од рударството на вермикулит од блиската планина Зонолит, каде што било пронајдено дека примероците од почвата се полни со фиброзен тремолит (познат како многу опасен облик на азбест), а безброј други таму кои ги изолирале своите домови со Зонолит подлегнале на болести поврзани со азбест, од кои повеќето никогаш не биле вработени во средини каде што азбестот претставувал проблем.
Откако во еден напис од 1999 година во ''„Сиетл пост-интелиџенсер“'' се тврдело дека болестите поврзани со азбест се честа појава во градот, Агенцијата за заштита на животната средина (АЗЖС), како одговор на политичкиот притисок, го направила чистењето на местото приоритет и го нарекла Либи најлошиот случај на изложеност на отровна супстанца низ целата заедница во историјата на САД. Агенцијата за заштита на животната средина потрошила 120 милиони долари од „Суперфонд“ за чистење. Во октомври 2006 година, „''WR Grace and Company''“ се обидел да поднесе жалба на казните (54,5 милиони долари) што им биле наметнати од Агенцијата за заштита на животната средина, но Врховниот суд ја отфрлил жалбата. Владата на Соединетите Американски Држави поднела кривични пријави против неколку поранешни раководители и менаџери на рудникот за наводно занемарување и прикривање на здравствените ризици за вработените. Тие биле обвинети и за измама со електронски средства и за попречување на напорите на владата за чистење. Од датумот на обвинението, околу 1.200 жители на областа Либи биле распознаени како лица кои страдаат од некаков вид абнормалност поврзана со азбест. Случајот завршил со ослободителни пресуди на 8 мај 2009 година. На 17 јуни 2009 година, Агенцијата за заштита на животната средина прогласила вонредна состојба за јавно здравје во и околу Либи, со што им овозможило на федералните агенции да обезбедат финансирање за здравствена заштита и за отстранување на контаминираната изолација од погодените домови.