Воластонит

Воластонитот — калциум иносиликатен минерал (CaSiO3) кој може да содржи мали количини на железо, магнезиум и манган кои го заменуваат калциумот. Обично е бел<sub>.</sub> Се формира кога нечист варовник или доломит е подложен на висока температура и притисок, што понекогаш се јавува во присуство на течности што содржат силициум диоксид, како што се скарните или во контакт со метаморфни карпи. Поврзаните минерали вклучуваат гранати, везувијанит, диопсид, тремолит, епидот, плагиокласен фелдспат, пироксен и калцит. Именуван е по англискиот хемичар и минералог Вилијам Хајд Воластон (1766–1828).
И покрај неговата хемиска сличност со композицискиот спектар на пироксенската група минерали - каде што замената на калциум со магнезиум (Mg) и железо (Fe) завршува со диопсид и хеденбергит, соодветно - таа е структурно многу различна, со трет терагон во поврзаниот ланец (за разлика од два кај пироксените).
1 Трендови на производство
Проценетото светско производство на сурова воластонитна руда во 2021 година изнесувала 1.200.000 тони. Се проценува дека светските резерви на воластонит надминуваат 100 милиони тони, иако некои постоечки наоѓалишта сеуште не се испитани.
Главни производители на воластонит во светот се Кина, Индија, САД, Мексико и Финска.
Во Соединетите Американски Држави, воластонитот се ископува во Вилсборо, Њујорк (првата лабораторија за местно истражување на воластонитот била во Есекс, Њујорк од страна на Коерт Бурнам во 1940-тите. Оригиналната лабораториска зграда сè уште постои како станбена и деловна зграда) и Гувернер, Њујорк. Наслаги се ископуваат и комерцијално во северозападен Мексико.
Цената на суровиот воластонит во 2008 година варирала помеѓу 80 и 500 американски долари по тон, во зависност од земјата, големината и обликот на честичките во прав.
2 Употреба
Воластонитот спаѓа помеѓу силикатите кои реагираат најбрзо, но може да има високи трошоци поврзани со складирање на јаглерод. Додавањето на воластонит во почвата ја стимулира минерализацијата на органски јаглерод.
2.1 Керамика
Воластонитот има индустриско значење во производството на керамика како додаток.
Во керамиката, воластонитот го намалува собирањето и ослободувањето на гас за време на печењето, ја зголемува зелената боја и цврстината на печењето, ја одржува осветленоста за време на печењето, овозможува брзо печење и ги намалува пукањето, пукнатините и дефектите на глазурата.
2.2 Градежништво
Воластонитот може да послужи како замена за азбест во подни плочки, производи за триење, изолациски плочи и панели, бои, пластика и производи за покриви. Слично на азбестот, воластонитот е отпорен на хемиски напад, стабилен на високи температури и ја подобрува цврстината на превиткување и истегнување кај композитите. Во некои индустрии, воластонитот се употребува во различен процент на нечистотии, како што е неговата употреба како производител на изолација од минерална волна или како украсен градежен материјал. Воластонитот се употребува во цемент најавен во 2019 година, кој „го намалува вкупниот јаглероден отпечаток во претходно излиениот бетон за 70%.“
Воластонитот е проучен за минерализација на јаглерод за складирање на јаглерод диоксид (CO<sub>2</sub>) според следната реакција: :
2.3 Металургија
Во металургијата, воластонитот служи како флукс за заварување, извор на калциум оксид, средство за омекнување на згура и за заштита на површината на стопениот метал за време на леење на челик.
2.4 Бојадисување
Како додаток во бојата, воластонитот ја подобрува трајноста на бојата, делува како pH тампон, ја подобрува неговата отпорност на атмосферски влијанија, го намалува сјајот, ја намалува потрошувачката на пигменти и делува како средство за рамнење.
2.5 Пластика
Во пластиката, воластонитот ја подобрува затегнувачката и свиткувачката цврстина, ја намалува потрошувачката на смола и ја подобрува топлинската и димензионалната стабилност на повисоки температури. Површинските третмани се употребуваат за подобрување на адхезијата помеѓу воластонитот и полимерите на кои се додава.
Се проценува дека користењето на пластика и гума сочинувала од 25% до 35% од продажбата во САД во 2009 година, по што следувале керамиката со 20% до 25%; боите, од 10% до 15%; металуршките употреби, од 10% до 15%; производите од триење, од 10% до 15%; и разните производи, од 10% до 15%. Керамичките употреби веројатно сочинуваат од 30% до 40% од продажбата на воластонит ширум светот, по што следуваат полимерите (пластика и гума) со 30% до 35% од продажбата и боите со 10% до 15% од продажбата. Преостанатата продажба била за градежништво, производи од триење и металуршки употреби.
3 Замени
Аикуларната природа на многу производи од воластонит му овозможува да се натпреварува со други ацикуларни материјали, како што се керамички влакна, стаклени влакна, челични влакна и неколку органски влакна, како што се арамид, полиетилен, полипропилен и политетрафлуороетилен во производи каде што се бараат подобрувања во димензионалната стабилност, модулот на свиткување и топлинското отклонување.
Воластонитот, исто така, се натпреварува со неколку нефиброзни минерали или карпи, како што се каолин, лискун и талк, кои се додаваат во пластиката за да се зголеми цврстината на превиткување, и минерали како барит, калциум карбонат, гипс и талк, кои даваат димензионална стабилност на пластиката.
Во керамиката, воластонитот се натпреварува со карбонати, фелдспат, вар и силициум диоксид како извор на калциум и силициум. Неговото користење во керамиката зависи од формулацијата на керамичкото тело и методот на печење.
4 Композиција
Во чист CaSiO<sub>3</sub>, секоја компонента формира речиси половина од минералот по тежина: 48,3% CaO и 51,7% SiO<sub>2</sub>. Во некои случаи, мали количини на железо (Fe) и манган (Mn) и помали количини на магнезиум (Mg) го заменуваат калциумот (Ca) во минералната формула ( ''на пр.'', родонит). Воластонитот може да формира серија цврсти раствори во системот CaSiO<sub>3</sub> - FeSiO<sub>3</sub> или хидротоплинска синтеза на фази во системот MnSiO<sub>3</sub> - CaSiO<sub>3</sub>.
5 Геолошка појава
Воластонитот обично се јавува како честа состојка на топлински метаморфозиран нечист варовник, а може да се појави и кога силициумот се должи на метаморфизам во допир со изменети варовнички седименти или на контаминација во инвазивната магматска карпа. Во повеќето од овие појави, тој е резултат на следната реакција помеѓу калцитот и силициумот со губење на јаглерод диоксид:
:<sub>CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2</sub>
Воластонитот може да се произведе и во расејувачка реакција во скарн, тој се развива кога варовникот во песочникот се метаморфозира од насип, кој резултира со формирање на воластонит во песочникот како резултат на надворешна миграција на калциум.
6 Структура
Воластонитот кристализира триклински во просторната група P со константи на решетката ''a'' = 7,94 Å, ''b'' = 7.32 Å, c = 7.07 Å; ''α'' = 90,03°, ''β'' = 95,37°, ''γ'' = 103,43° и шест формулни единици по единечна ќелија. Воластонитот некогаш структурно бил класифициран во групата на пироксени, бидејќи двете групи имаат сооднос Si:O = 1:3. Во 1931 година, Ворен и Биско докажале дека кристалната структура на воластонитот се разликува од минералите на групата на пироксени и го класифицирале овој минерал во група позната како пироксеноиди. Покажано е дека пироксеноидите се повеќе свиткани од оние на групата на пироксен и покажуваат поголемо растојание на повторување. Структурата на воластонитот содржи бесконечни синџири од [SiO<sub>4</sub>] тетраедри кои делат заеднички темиња, паралелно со ''b'' -оската. Мотивот на синџирот во воластонитот се повторува по три тетраедри, додека кај пироксените се потребни само два. Растојанието на повторување во синџирите на воластонитот е 7,32. Å и е еднакво на должината на кристалографската ''b-'' оска.
Растопениот CaSiO<sub>3</sub> одржува тетраедарска локална структура на SiO<sub>4</sub> на температури до 2000 °C. Координацијата на најблискиот сосед Ca-O се намалува од 6,0(2) во стаклото на собна температура на 5,0(2) во течноста на 1700 °C, што се совпаѓа со зголемениот број на подолги соседи Ca-O.