Вермикулит

<час />

Фон

Термин вермикулит относится к группе минералов, характеризующихся их способностью расширяться в длинные червеобразные нити при нагревании. Этот процесс расширения называется отшелушиванием. Название вермикулит происходит от латинского слова vermiculare . означает «разводить червей» и английский суффиксит, означающий минерал или камень. В вспученном виде вермикулит имеет очень низкую плотность и теплопроводность, что делает его привлекательным для использования в качестве удобрения почвы, легкого строительного заполнителя и теплоизоляционного наполнителя. Вспученный вермикулит также имеет очень большую химически активную поверхность, что делает его полезным в качестве абсорбента в некоторых химических процессах. Когда вермикулит измельчается в мелкий порошок, он используется в качестве наполнителя чернил, красок, пластмасс и других материалов.

История

Вермикулит и его уникальные свойства были известны еще в 1824 году, когда Томас Х. Уэбб экспериментировал с ним в Вустере, штат Массачусетс. Это Уэбб дал минералу свое причудливое название, потому что он думал, что длинные пряди похожи на массу маленьких червей. Вермикулит считался не более чем научной диковинкой до начала 1900-х годов, когда начали искать более практическое применение. Первая коммерческая добыча полезных ископаемых произошла в 1915 году в Колорадо. Материал продавался как зола тунга, но не нашла достаточного количества покупателей, и предприятие провалилось. Первый успешный вермикулитовый рудник был запущен компанией Zonolite Company в Либби, штат Монтана, в 1923 году. Рудник продолжал работать до 1990 года.

Крупнейшее предприятие по добыче вермикулита в мире расположено в районе Фалабоура (также иногда его называют Палабора) в Южно-Африканской Республике. Другие страны, производящие значительное количество вермикулита, включают США, Китай, Россию, Бразилию, Японию, Зимбабве и Австралию.

В 1999 году в Соединенных Штатах действовало три действующих предприятия по добыче вермикулита, два в Южной Каролине и одно в Вирджинии, которые поставляли концентрированную вермикулитовую руду на предприятия по расслоению, расположенные по всей стране. Помимо использования концентрированного вермикулита, добываемого внутри страны, эти заводы также импортировали около 77 000 тонн (70 000 метрических тонн) концентрированного вермикулита из зарубежных источников, в основном из Южной Африки.

Сырье

Технически вермикулит включает большую группу гидратированных слоистых силикатов магния-алюминия-железа, которые напоминают слюду. Есть два ключа к уникальным свойствам вермикулита. Во-первых, это его ламинарная (или слоистая) кристаллическая структура, которая обеспечивает шарнирные пластины, которые заставляют материал расширяться или разворачиваться линейно, как гармошка. Во-вторых, он содержит захваченную воду, которая при нагревании превращается в пар, заставляя слои раскрыться. Существует множество природных минералов и почв вермикулита, и их идентификация часто требует сложного научного анализа.

Одна из наиболее распространенных форм вермикулита широко известна как товарный вермикулит. Это форма, которая добывается и обрабатывается для различных конечных целей. Его получают из горных пород, содержащих крупные кристаллы минералов биотита и железосодержащего флогопита. Когда эти породы подвергаются воздействию погодных условий, они начинают разлагаться, позволяя воде проникать и вступать в реакцию с различными присутствующими химическими веществами. В процессе разложения и химических реакций образуется вермикулит.

Типичный химический анализ товарного вермикулита показывает, что он содержит 38-46% оксида кремния (SiO ₂ ), 16-35% оксида магния (MgO), 10-16% оксида алюминия (Al ₂ О ₃ ), 8–16% воды, а также несколько других химикатов в меньшем количестве.

Когда хлопья товарного вермикулита нагреваются и расширяются, они меняют цвет, что зависит от присутствующих химикатов и температуры печи. Полученные вспученные гранулы вермикулита обычно имеют золотисто-коричневый цвет с объемной плотностью около 4-10 фунтов / куб футов (64-160 кг / куб м), в зависимости от размера гранул.

Производственный процесс

Производственный процесс, используемый для производства товарного вспученного вермикулита, состоит из двух отдельных операций. Операции по добыче и обогащению, на которых производятся хлопья сырого вермикулита, ведутся в одном месте. Операции по расслоению и классификации, в ходе которых производятся легкие вспученные гранулы вермикулита различных размеров для использования в других продуктах, проводятся в другом месте. Иногда эти два места могут быть разделены на полмира.

В обеих этих операциях используется много разных методов. Точные методы варьируются от рудника к руднику и от завода к заводу. Вот типичный производственный процесс, используемый для производства товарного вспученного вермикулита.

Горное дело

• l Камни, содержащие вермикулит, вырыты из огромного карьера в земле. Почву на поверхности скал, называемую вскрышной породой, удаляют с помощью экскаватора или скребка. Затем обнаженные слои горной породы пробуриваются большими пневматическими или гидравлическими буровыми установками, и отверстия заполняются зарядами взрывчатого вещества. Когда весь персонал и оборудование выведены из зоны, взрывчатые вещества срабатывают.
• 2 Образовавшуюся кучу рыхлых пород вычерпывают экскаваторами и сбрасывают в грузовики или железнодорожные вагоны, которые доставляют камни на ближайший перерабатывающий завод.

Сосредоточение

• 3 Камни проходят через серию дробилок и грохотов, чтобы уменьшить их размер. Вермикулит отделяется от окружающих горных пород и грязи с использованием различных мокрых или сухих методов в зависимости от конкретных горных работ и местных экологических норм. Эти методы могут включать пенную флотацию, гравитационное разделение, веяние или электростатическое разделение. В каждом из этих методов либо сам вермикулит, либо другие материалы улавливаются и отделяются друг от друга до тех пор, пока получаемые чешуйки вермикулита не будут иметь чистоту около 90% по весу.
• 4 Хлопья вермикулита, извлеченные из различных участков рудника, могут быть смешаны вместе перед дальнейшей обработкой для обеспечения однородности продукта.

Оценка

• 5 Отделенные чешуйки вермикулита отсортированы по размеру. Это можно сделать с помощью серии экранов или в длинной закрытой аэродинамической трубе . . В аэродинамической трубе хлопья подаются в верхний конец туннеля и разносятся по длине туннеля потоком воздуха. Более крупные хлопья, будучи более тяжелыми, первыми выпадают из воздушного потока и попадают в бункер на дне туннеля. Это разделение по весу продолжается по всей длине туннеля до тех пор, пока все хлопья не попадут в бункеры. Контролируя длину каждого отверстия бункера и скорость воздуха, хлопья можно сортировать по разным размерам или сортам в диапазоне от примерно 0,63 дюйма (16 мм) до примерно 0,02 дюйма (0,8 мм) в диаметре. Если конкретный добываемый вермикулит имеет тенденцию образовывать высокий процент крупных хлопьев, эти хлопья можно слегка раздробить, чтобы расслоить их и уменьшить их размер. Этот процесс называется дебукингом и позволяет быстро нагреть хлопья во время отшелушивания.
• 6 Гранулированные хлопья вермикулита сбрасываются в большие полиэтиленовые пакеты или другие контейнеры для отправки на различную эксфолиацию. Схема обработки вермикулита. растения. Если хлопья должны быть отправлены на заводы за границу, они загружаются навалом в трюмы судов для транспортировки.