Вермикулит — это водный филлосиликатный минерал , который при нагревании претерпевает значительное расширение. Расслоение происходит, когда минерал достаточно нагревается; коммерческие печи могут обычно производить этот эффект. Вермикулит образуется в результате выветривания или гидротермального изменения биотита или флогопита . [3] Крупные промышленные рудники вермикулита существуют в Соединенных Штатах , России , Южной Африке , Китае и Бразилии .
Вермикулит был впервые описан в 1824 году для месторождения в Миллбери, Массачусетс . Его название происходит от латинского vermiculare , «разводить червей», из-за способа, которым он расслаивается при нагревании. [5] [3]
Обычно он встречается как продукт изменения на контакте между фельзитовыми и основными или ультраосновными породами, такими как пироксениты и дуниты . Он также встречается в карбонатитах и метаморфизованном богатом магнием известняке . Ассоциированные минеральные фазы включают: корунд , апатит , серпентин и тальк . Он встречается в переслаивании с хлоритом , биотитом и флогопитом. [2]
Вермикулит — это глина 2:1 , то есть на каждый октаэдрический слой приходится два тетраэдрических слоя . Это глина с ограниченным расширением и средней способностью к усадке-набуханию . Вермикулит имеет высокую катионообменную емкость (CEC) 100–150 мэкв /100 г. Вермикулитовые глины — это выветренные слюды , в которых ионы калия между молекулярными слоями замещены ионами магния и железа .
Этот процесс включает смешивание вспученного вермикулита с неорганическими связующими веществами, такими как силикат натрия , цемент (определенные количества) и другими соединениями, такими как содержащие калий, [ необходимо разъяснение ] для получения смеси «земляного дегтя». Затем этот материал гидравлически прессуется в форму, а затем подвергается термическому отверждению при температуре до 180 °C в течение 24 часов, в зависимости от толщины формованной детали. Такие детали могут выдерживать рабочие температуры до 1150 °C и часто используются в алюминиевой плавильной промышленности в качестве резервной изоляции за углеродным катодом в электролизерах, которые содержат расплавленную смесь криолита и глинозема. Формованные формы и плиты используются в:
Вспученный вермикулит добавляется в суспензию силиката кальция . Затем он обезвоживается прессованием или с использованием одного из процессов Фурдринера/Маньяни/Хачека для формирования плоской плиты, которая затем подвергается термическому отверждению под давлением (обычно 10–15 бар) в течение периодов до 24 часов.
Более тонкие сорта вспученного вермикулита используются в тормозных накладках , в первую очередь, для автомобильного рынка. Свойства вермикулита, которые делают его подходящим выбором для использования в тормозных накладках, включают его термостойкость, простоту добавления к другим сырьевым материалам для получения однородной смеси, а также его форму и поверхностные характеристики. [ необходима цитата ]
Вспученный вермикулит (обычно более мелкие сорта) можно добавлять на месте к портландцементу и другим заполнителям, реологическим добавкам и воде для производства бетонных стяжек для крыш и полов , которые являются легкими и изолирующими. Во многих случаях стяжки на основе вермикулита используются в сочетании с другими изоляционными материалами, такими как полистирольная плита, для формирования общей кровельной системы. Битумное связующее также можно использовать с вспученным вермикулитом для производства сухой, легкой стяжки для крыш, которая имеет такие преимущества, как низкая теплопроводность, низкое содержание влаги и простота размещения (выливая из мешка и затем трамбуя). [ необходима цитата ]
Вспученный вермикулит сочетается с другими материалами, такими как торф или компостированная сосновая кора, для получения беспочвенной среды выращивания для профессионального садовода и домашнего садовода. Эти смеси способствуют более быстрому росту корней и обеспечивают быстрое закрепление молодых корней. Смесь помогает удерживать воздух, удобрения и влагу, высвобождая их по мере необходимости для растения. [6] Эти смеси были впервые разработаны Будли и Шелдрейком. Вспученный вермикулит также используется в качестве среды выращивания для гидропоники . [ требуется цитата ]
Вермикулит, отдельно или в смеси с почвой или торфом, используется для проращивания семян ; требуется очень мало полива. Когда вермикулит используется отдельно, рассаду следует подкармливать слабым раствором удобрения, когда появляются первые настоящие листья, например, одной чайной ложкой 5-10-5 растворимого удобрения на галлон воды США (соотношение 1:768), постепенно увеличивая до одной столовой ложки (соотношение 1:256) при пересадке. [7]
Насыпьте вермикулит вокруг луковиц, помещенных в контейнер. Если выкопаны комки, дайте им высохнуть в течение нескольких часов на солнце, а затем поместите в коробки или корзины для бушелей и засыпьте вермикулитом. Поглощающая способность вермикулита действует как регулятор, предотвращающий появление плесени и колебания влажности в период хранения. Он не будет впитывать влагу изнутри хранящихся клубней, но он впитывает свободную воду снаружи, предотвращая гниение при хранении.
Если родная почва тяжелая или липкая, рекомендуется осторожное перемешивание вермикулита в качестве почвенного кондиционера — до половины объема почвы. Это создает воздушные каналы и позволяет почвенной смеси дышать. Смешивание вермикулита в цветниках и огородах или в горшечных растениях обеспечит необходимый воздух для поддержания интенсивного роста растений. Если почвы песчаные, смешивание вермикулита с почвой позволит почве удерживать воду и воздух, необходимые для роста.
Вспученный вермикулит, обработанный водоотталкивающим средством, используется для заполнения пор и полостей каменной кладки и пустотелых блоков для повышения огнестойкости (например, конструкции стен и перегородок Underwriters Laboratories), теплоизоляции и акустических характеристик. Вспученный вермикулит также использовался в качестве теплоизоляции на чердаках и стенах домов, а также в водонагревателях, огнестойких сейфах, печах, топках и холодильниках. [8]
Вспученный вермикулит можно комбинировать с цементами с высоким содержанием глинозема (также известными как алюминат кальция ) и другими заполнителями, такими как вспученный сланец , глина и сланец или силикат натрия , для производства огнеупорных/изоляционных бетонов и растворов. В первые дни их использования эти продукты замешивались на месте установки или очень близко к нему. Это продолжается в некоторых ограниченных обстоятельствах; однако все больше и больше используются предварительно замешанные фирменные смеси. Смеси, содержащие вермикулит, используются в областях, где прочность и коррозионная/абразивная стойкость имеют второстепенное значение, а наиболее важным фактором являются изоляционные характеристики огнеупорной футеровки на месте . Эти смеси используются в таких отраслях, как производство железа/стали, цемента и переработка углеводородов.
Вермикулит используется в качестве добавки к огнестойким стеновым плитам .
Вермикулитовые дисперсии обычно представляют собой химически или физически очень тонко расслоенный вермикулит в жидкой среде. Эти дисперсии можно использовать для изготовления листов вермикулитовой «бумаги», выливая их на кусок гладкого пластика с низкой поверхностной энергией и давая высохнуть. Полученный лист затем можно снять с пластика. Типичные конечные применения вермикулитовых дисперсий включают включение в высокотемпературные покрытия или связующие для строительных материалов, прокладок, специальных бумаг/текстиля, стойкие к окислению покрытия на композитах на основе углерода и в качестве барьерных покрытий для пленок.
Катионообменная способность (до 1000 миллиэквивалентов на кг) вермикулита позволяет использовать его в процессах очистки жидкостей для сточных вод, химической обработки и контроля загрязнения воздуха в шахтах и газов в промышленных процессах. Помимо своих ионообменных свойств, вспученный вермикулит может удерживать жидкости в межслойных пустотах отдельных частиц, а также между самими частицами.
В 2014 году ЮАР, Бразилия, США и Китай были крупнейшими производителями добытого, концентрированного и невспученного вермикулита, с долей в мире около 90%. Производство ЮАР снижается, в то время как в Бразилии значительно увеличивается.
В то время как некоторые конечные переработчики и эксфолиаторы вермикулита специализируются на продаже запатентованных продуктов в самых разных отраслях, некоторые из них имеют более разнообразные конечные продукты с менее строгими техническими требованиями. Некоторые эксфолиаторы вермикулита также смешиваются с более дешевым перлитом . Эксфолиаторы вермикулита имеют международную торговую ассоциацию под названием Ассоциация вермикулита для представления интересов отрасли и обмена информацией.
Хотя не весь вермикулит содержит асбест , некоторые продукты изготавливались с вермикулитом, содержащим асбест, до начала 1990-х годов. [9] Вермикулитовые рудники по всему миру теперь регулярно проверяются на него и должны продавать продукты, не содержащие асбеста. Бывшая вермикулитовая шахта в Либби, штат Монтана , действительно имела тремолитовый асбест, а также винчит и рихтерит (оба волокнистые амфиболы ) — на самом деле, он образовался под землей в результате по сути тех же геологических процессов, что и загрязняющие вещества.
Чистый вермикулит не содержит асбеста и нетоксичен. Нечистый вермикулит может содержать, помимо асбеста, также незначительное количество диопсида или остатки исходных минералов биотита или флогопита .
Самая большая и старейшая шахта по добыче вермикулита в Соединенных Штатах была открыта в 1920-х годах в Либби, штат Монтана , и вермикулит продавался под коммерческим названием Zonolite. Бренд Zonolite и шахта были приобретены WR Grace and Company в 1963 году. Добыча полезных ископаемых на участке Либби была остановлена в 1990 году из-за загрязнения асбестом. За время работы шахта Либби, возможно, производила 80% мировых поставок вермикулита. [10]
Правительство США оценивает, что вермикулит использовался в более чем 35 миллионах домов, но не рекомендует его удалять. Тем не менее, дома или строения, содержащие вермикулит или вермикулитовую изоляцию, построенные до середины 1990-х годов, и особенно те, которые, как известно, содержат марку «Zonolite», могут содержать асбест, и, следовательно, могут представлять опасность для здоровья.
Статья, опубликованная в The Salt Lake Tribune 3 декабря 2006 года, сообщала, что вермикулит и зонолит содержат асбест, что приводит к раковым заболеваниям, подобным тем, которые были обнаружены в случаях, связанных с асбестом. В статье говорилось, что WR Grace and Company и другие скрывали риски для здоровья, связанные с вермикулитом, и что несколько участков в долине Солт-Лейк-Сити были восстановлены Агентством по охране окружающей среды , когда было показано, что они загрязнены асбестом. WR Grace and Company решительно отвергла эти обвинения. [11]
Месторождение вермикулита на руднике в Либби, штат Монтана, было (и остается) сильно загрязненным асбестом. [12] Множество людей сознательно [13] подвергались воздействию вредной пыли вермикулита, содержащей асбест. К сожалению, рудник работал с 1920-х годов, а экологический и промышленный контроль практически отсутствовал, пока рудник не был куплен WR Grace and Company в 1963 году. Тем не менее, зная о рисках для здоровья человека, горнодобывающая компания продолжала работать там до 1990 года. Следовательно, многие из бывших шахтеров и жителей Либби пострадали и продолжают страдать от проблем со здоровьем. Более 400 человек в городе умерли от заболеваний, связанных с асбестом, из-за загрязнения от добычи вермикулита на близлежащей горе Зонолит, где образцы почвы были обнаружены с высоким содержанием волокнистого тремолита (известного как очень опасная форма асбеста), и бесчисленное множество других людей, которые изолировали свои дома с помощью Зонолита, стали жертвами заболеваний, связанных с асбестом, большинство из которых никогда не работали в средах, где асбест был проблемой. [14]
После того, как в 1999 году в Seattle Post-Intelligencer появилась статья, в которой утверждалось, что в городе распространены заболевания, связанные с асбестом, EPA в ответ на политическое давление сделало очистку участка приоритетной задачей и назвало Либби худшим случаем воздействия токсичного вещества на всю общину в истории США. [15] [16] EPA потратило 120 миллионов долларов из средств Superfund на очистку. [16] В октябре 2006 года WR Grace and Company попыталась обжаловать штрафы (54,5 миллиона долларов), наложенные на них EPA, но Верховный суд отклонил апелляцию. [17] Правительство Соединенных Штатов возбудило уголовные дела против нескольких бывших руководителей и менеджеров шахты за то, что они якобы игнорировали и скрывали риски для здоровья сотрудников. [17] Их также обвинили в мошенничестве с использованием электронных средств связи и в препятствовании усилиям правительства по очистке. На момент предъявления обвинения около 1200 жителей района Либби были идентифицированы как страдающие от какой-либо аномалии, связанной с асбестом. [18] Дело закончилось оправданием 8 мая 2009 года. [19] [20] [21] 17 июня 2009 года Агентство по охране окружающей среды объявило чрезвычайное положение в области общественного здравоохранения в Либби и его окрестностях, тем самым позволив федеральным агентствам выделить финансирование на здравоохранение и удаление загрязненной изоляции из пострадавших домов. [22]
я называю его вермикулитом (червевод) от Vermiculor, разводить или производить червей.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )для пересадки содержат эквивалент 6–8 фунтов 5-10-5 в 100 галлонах воды или столовой ложки на галлон.
