Slída. Muskovit a flogopit – Co je slída?

Slída jsou skupinou komplexních silikátů hliníku a alkálií. Všechny slídy obsahují hydroxylové skupiny a většina z nich obsahuje jeden nebo více z následujících prvků: železo, hořčík, lithium a fluor. Skupina slíd zahrnuje řadu jednotlivých minerálů.

Tmavě zbarvená železito-hořečnatá slída, biotit, se nejčastěji vyskytuje v horninách, ale má malou nebo žádnou průmyslovou hodnotu. Lepidolit obsahuje lithium a někdy slouží jako zdroj tohoto prvku (). Vermikulit, což je sekundární minerál vzniklý při alteraci biotitu, má charakteristické vlastnosti a je široce používán v průmyslu. Vermikulit je popsán ve zvláštní části (str. 490-501). Ze slíd používaných v průmyslu se používá muskovit [H2KA1(5U4)3] a flogopit [(K, H)3Mg04Al(Si3)XNUMXL], přičemž větší význam má muskovit.

Muskovit a flogopit, stejně jako jiné slídy, krystalizují v monoklinické syngonii jako hexagonální krystaly pseudohexagonálního habitusu. Mají velmi dokonalou štěpnost a lamelární strukturu, což vede k tvorbě velkých shluků krystalů.

Většina muskovitů používaných v průmyslu je jasně zbarvená, což je patrné zejména u desek silnějších než 1/8 palce. Obzvláště běžné jsou muskovity s různými červenými („rubínovými“) a zelenými odstíny. Světle zbarvené odrůdy se obvykle používají častěji, zejména v elektrotechnice, ale existují důkazy, že tato preference je spíše tradiční než racionální. Zbarvení, přítomnost krystalických srůstů a inkluzí mezi jednotlivými deskami vede k tomu, že se slída stává skvrnitou nebo tečkovanou.

Četné defekty krystalové struktury se superponují k dobře známému „dokonalému“ štěpení slídy. Mezi tyto nedokonalosti patří vrůstání krystalů nebo srůsty zdvojených destiček v rámci jednoho krystalu, které způsobují, že se slída trhá do nepravidelných malých filmů, místo aby se štěpila do hladkých velkých destiček. Mezi další nedokonalosti krystalové struktury patří drážky nebo malé záhyby v rovině štěpení, deformace nebo křivost a roviny oddělení umístěné ve velkých úhlech k rovině štěpení. Tyto nedokonalosti určují identifikaci velmi četných variant v praxi, například „tanglesheet“ (doslova „propletený agregát listů“), slída „A“, slída „rybí kost“ atd. Všechny tyto varianty slídy jsou popsány a dobře ilustrovány v práci Jahnse a Lancastera (1950).

Navzdory přítomnosti strukturálních vad se nacházejí zcela nebo částečně neporušené sliznice slídy. Z takových krystalů se získávají destičky o průměru několika palců, jednotné tloušťky a hladkého povrchu, průhledné nebo téměř průhledné. Takové destičky představují vysoce kvalitní komerční ploché slídy.

Ve skutečnosti těžba slídy ovládaný dvěma odvětvími slídového průmyslu, která jsou spolu volně propojena. Jedno z nich se zajímá o těžbu plátkové slídy. Vzhledem k nedostatku tohoto druhu suroviny ve Spojených státech se dováží ve velkém množství; muskovit se tedy dováží z Indie a Brazílie a flogopit v menším množství z Madagaskaru a Kanady. Druhé odvětví slídového průmyslu, které je založeno převážně na surovinách z ložisek v USA, vyrábí mletou slídu. Než budeme pokračovat v popisu vlastností a použití slídy, je nutné definovat některé aspekty její těžby a také běžně používané termíny.

Vysoká kvalita slídová fólie Získává se z velkých krystalů, které se vyskytují v pegmatitech. Původní svazky slídy (knihovní slída) se ručně oddělují, aby se odstranily nečistoty a srůsty křemene a živce. Tyto svazky se poté štěpí na blokovou slídu, což jsou destičky o užitné ploše nejméně 2 mm, šířce 7 mm a tloušťce menší než 0,004 mm. Rozlámané a natržené okraje štípané slídy se poté ořezávají nůžkami. Dalším štěpením se pak získá filmová slída o tloušťce 0,0012 až 0,0012 palce a štípaná slída o tloušťce menší než 1 palce. Malé kousky nekvalitní štípané slídy lze dělit na děrovanou slídu, kterou lze ražením tvarovat do disků nebo speciálních tvarů o průměru nejméně XNUMX cm. Existuje mnoho mezilehlých podskupin výše uvedených druhů surovin.

Téměř všechny tyto operace se provádějí ručně. Standardy jakosti a stupně nejsou jednotné a tato oblast výroby slídy je velmi nepřehledná. Fyzikální vlastnosti a stupně jakosti listového muskovitu z ložisek v jihovýchodních státech popisují Jahns a Lancaster (1950), z ložisek v Indii – Rajgarhia (1951, s. 134-170) a z ložisek v Brazílii – Smythe (1947).

Mletá slída se získává primárně ze dvou zdrojů. Jedním je šrotová slída, což je odpadní produkt při výrobě plátkové slídy, a také samotná plátková slída, která je kvůli své velikosti, barvě a dalším vlastnostem nevhodná pro jiné účely. Druhým zdrojem mleté slídy jsou jemné částice slídy nebo slídové vločky, což jsou rozptýlené vločky slídy v pegmatitech nebo žulech, které se extrahují jako vedlejší produkt při zušlechťování živce a kaolinu. V malém množství se slídové vločky získávají drcením a vhodným zušlechťováním vysoce slídných krystalických břidlic.

Veškerá průmyslová slída musí být čistá, nezvrásněná a snadno štípatelná. Drcený, vyčištěný a řezaný muskovit a flogopit se klasifikují podle jakostních čísel v závislosti na velikosti destiček.

Slída. Slídy – muskovit, flogopit a vermikulit. Po nařezání slídových destiček je její výtěžek: u muskovitu 5-1596 % surové hmoty, u flogopitu asi 8 %. Tedy.

Lit.: Betechtin A.G., Kurz mineralogie, 3. vydání, 1961; Volkov K.I. a Zagibalov P.N., Technologie slídy, M., 1958; Průmyslové požadavky na kvalitu nerostných surovin, sv. 23 —Lašev E.K., Markov P.N., Sulojev A.I., Slída (muskovit a flogopit), M.-L., 1946.

Muskovity. Muskovitovo-mikroklinové (beryl-muskovitové) pegmatity bez dutin. S žilkami tohoto typu, identifikovanými A. I. Ginzburgem v
Pegmatity v Maine (okres Oxford) se těžily pro keramické suroviny a slídu a vytěžilo se i značné množství berylu drahokamové kvality.

Existuje takový minerál – slída. Existuje takový minerál jako slída? Přesně tak by tuto frázi vyslovoval chemik i mineralog s tázavou intonací. Neboť společný pojem „slída“ zahrnuje různé minerály, mírně odlišné v chemickém složení, ačkoli všechny jsou hlinitokřemičitany. Slídy jsou krystalické látky, které jsou obvykle průhledné, lehce zabarvené, lesklé a hlavně schopné exfoliace i při mírném zatížení.

Někdy slídy tvoří významná ložiska průmyslového zájmu. Ale to neznamená, že dlouhé žíly se skládají pouze ze slídy. Slídových „maličkostí“ je v přírodě víc než dost. Nejběžnější hornina, žula, se skládá z křemene, živce a slídy. Ale slída se nezískává ze žuly. Za prvé proto, že je velmi obtížné oddělit složky žuly, a za druhé proto, že technologie obvykle potřebuje slídové pláty o velikosti alespoň 4 cm. Slídové vločky žuly jsou mnohem menší.
V hlubinách země se však mezi jinými horninami a minerály občas najdou jednotlivé velké krystaly slídy nebo jejich shluky. Čím větší je krystal, tím vyšší je jeho hodnota. Velké krystaly slídy jsou skutečně velmi vzácné. Největší takový krystal, vážící asi tunu, byl nalezen v dole Chuysky na Sibiři. A v Indii se z obrovských krystalů slídy získávaly kulaté desky o průměru až tři metry. To je dokonce zobrazeno ve filmech, například pokud sledujete televizní seriál The Crown online, všimnete si prvků zdobených slídou během královniny cesty do Indie.

Minerály muskovit, flogopit, vermikulit, biotit, lepidolit, zinvaldit atd. mají schopnost exfoliovat do plátů. Všechny jsou těženy, studovány a používány, i když jejich technická hodnota není stejná.

Mají nejlepší elektroizolační vlastnosti muskovit a flogopit. Rozdíl v jejich složení, jak vidíme, není velký: v jednom případě jsou dva ionty hliníku, ve druhém tři ionty hořčíku. A ve flogopitu jsou některé hydroxylové skupiny nahrazeny anionty fluoru. To druhé je užitečné: tepelná odolnost slídy se zvyšuje, což obvykle zanechává mnoho přání.
Přesto je nejlepší přírodní slída muskovit, jehož název pochází z Muscovy, starého evropského názvu pro Rusko. V Moskvě za dob Ivana Hrozného a ještě později se do oken nevkládalo sklo, ale slídové desky, které byly přivezeny z břehů Bílého moře a ze Sibiře. Chrám Vasila Blaženého má dodnes slídová a moskevská okna.

Co přitahuje moskovity? Za prvé, stálost nejdůležitějších vlastností je největší ze všech přírodních slíd. Posuďte sami: nejlepší vzorky flogopitu odolávají teplotám až 800 ° C a muskovitu – pouze 700. Ale nejhorší flogopitové desky začínají bobtnat již při 200 ° C a muskovitové desky – 300. Další důležitá vlastnost slídy – elektrický odpor se obvykle posuzuje podle hodnoty průrazného napětí. Flogopitová deska o tloušťce 50 mikrometrů vydrží napětí 4000 voltů a stejná muskovitová deska je o tisíc voltů více.

Nejvyšší elektrický odpor je hlavní technickou výhodou slídy. V elektrotechnice se proto obvykle používají ty nejlepší vzorky přírodních slíd. Slída se používá při výrobě kondenzátorů a rádiových elektronek, které nebyly zcela nahrazeny polovodiči, topnými zařízeními a zapalovacími svíčkami pro automobilové motory. Použití slídy jako izolantu bylo a zůstává jejím nejdůležitějším využitím. Ale samozřejmě ne jediný. Níže si povíme o dalších možnostech těchto unikátních minerálů – s podrobnějším seznámením s každým z nich.

Vezměte si například vermikulit. Název minerálu – vermikulit — vypadá to divně, protože vermiculus v překladu z latiny znamená „červ“. Tento název dostal proto, že tato slída se při zahřívání chová velmi zvláštně. Jako každá slída, vermikulit nejprve nabobtná a rozvrství se na destičky. Ale odpařování vody, která je ve vermikulitu hojnější než v muskovitu a flogopitu, dává tomuto vrstvení zvláštní charakter. Vzorek nám nejen „nabobtná“ před očima, ale zároveň se i ohne jako červ. K tomu dochází při relativně nízké teplotě – 250–350 °C.

Průmysl používá vermikulit široce. Kalcinovaný vermikulit se drtí a přidává do mnoha stavebních materiálů. Jedna z odrůd lehkého betonu se nazývá vermikulitový beton. Pojivem v něm jsou cement, pryskyřice, bitumen nebo rozpustné sklo. Krychlový metr nejlehčího vermikulitového betonu neváží více než 400 kg a jeho tepelně izolační a zvukově izolační vlastnosti jsou vynikající. Proto se z něj vyrábějí panely, desky a bloky pro bytovou výstavbu a tepelné izolace pro potrubí. Přídavek vermikulitu do omítkových malt zvyšuje požární bezpečnost staveb. Používá se také jako plnivo při výrobě pryže, plastů a barev.

Vermikulit se také používá pro zemědělské účely. S jeho pomocí zlepšují strukturu půdy a chrání kořeny rostlin před mrazem. Konečně se také používá v hydroponii, používá se jako umělá půda, kterou snadno projdou kořeny rostlin i živný roztok.

To jsou široké možnosti, které se otevřely pro jednu z nejhorších fyzikálních vlastností slídy.
Slída je také považována za nepříliš dobrý minerál. biotit. Používá se v elektrotechnice, ale pouze v relativně malém počtu kritických výrobků. Ale v zemědělství a biologickém výzkumu se pro biotit nepracovalo, i když jméno tohoto minerálu slyšíme poprvé, dalo by se předpokládat, že má něco společného s biologií a životem. Název biotit nepochází z řeckého „bios“ – život, ale z francouzského Biot. Toto je příjmení slavného francouzského fyzika a astronoma, které se v ruštině obvykle vyslovuje jako Biot. Tento minerál byl pojmenován na jeho památku.

Nejunikátnější využití biotitu je při výrobě „zlaté“ nebo „bronzové“ barvy. Desky přírodního biotitu mají obvykle hnědozelenou barvu, ale při zahřátí a exfoliaci získá, stejně jako vermikulit, zlatou barvu.
Slídy obsahující lithium – lepidolit a zinnwaldit – mají velkou hodnotu. Je známo pouze 5 průmyslově významných lithiových minerálů a 2 z nich jsou slída.
Je zřejmé, že nyní je na řadě vrátit se k flogopitu a mluvit o této široce používané slídě. Přírodní flogopit je velmi podobný muskovitu, ale jeho vlastnosti jsou o něco horší. Ale syntetický flogopit je lepší než přírodní muskovit.

Když jsme se pustili do syntézy kvalitní slídy, rozhodli jsme se především nevpustit do jejího složení ani vázané molekuly vody, ani hydroxylové anionty. Syntetický flogopit je fluorflogopit, složením kationtů je shodný s přírodním flogopitem, ale v jeho molekule nejsou OH skupiny, jsou tam pouze anionty fluoru.
Umělý fluorflogopit se stal průmyslovým výrobkem. Existují různé způsoby, jak to získat. Používají různé výchozí směsi a různé teplotní podmínky, při kterých dochází k růstu mimořádných krystalů slídy. Umělá slída se zpravidla pěstuje z roztavené vsázky, která obsahuje KF, MgO, Al2O3 a křemičitý písek, při teplotách nad 1000 stupňů a je velmi přesně udržována a kontrolována. Ten je přirozený pro syntézu minerálů.

Umělý flogopit je lepší než přírodní slídy z hlediska průrazného napětí (a tedy dielektrických vlastností), tepelné odolnosti (odolává dlouhodobému zahřívání až na 1000 °C) a dalších fyzikálních vlastností (průhlednost, pevnost, pružnost) a především v souladu s technickými vlastnostmi. Hlavním spotřebitelem umělé slídy, ale i slídy přírodní, se ukázal být elektrotechnický průmysl.
Pár slov o slídovém odpadu. Každý, kdo se slídou pracuje, ví, že je křehká a proto při „řezání“ slídových plátů vzniká spousta úlomků a odřezků. Značnou část přírodní slídy navíc nelze přeměnit na kvalitní talíře. Likvidace slídových „drobností“ a elektroodpadu je velmi důležitá. Chemici proto museli přijít s poměrně velkým množstvím materiálů, které jako jednu ze složek obsahují slídu. Vyrábí zejména slídovou keramiku, vysoce kvalitní dielektrikum používané v radioelektronice. Spékáním směsi slídy a skleněných prášků s pěnotvorným činidlem se získává pěnová slída – materiál s dobrými tepelnými a elektrickými izolačními vlastnostmi a zároveň propustný pro rádiové vlny. Ze slídových „drobností“ je možné získat plošnou polykrystalickou slídu.