ميكا
ميكاها شامل كاني هاي ورقه اي هستند كه از تركيبات آلومينو سيليكات آبدار تشكيل شده و در گروه فيلو سيليكاتها قرار مي گيرند. اعضاي اين گروه بواسطه، رخ قاعده اي كامل خود، به آساني قابل تشخيص هستند.
انواع ميكاها معمولاً گروه هاي ايزومورف تيپيكي را نشان مي دهند اما روابط فازي اين گروه ها تا به حال به طور كامل تعيين نشده است. در بيشتر موارد، دو عضو از گروه به موازات يكديگر، متبلور مي شوند.
در اين روابط بيوتيت با مسكوويت متبلور مي شوند، مسكوويت و ليپدوليت و به همين ترتيب الي آخر در فهرست زير، فرمولها به طور ايده آل ساده شده اند تا بتوانند با ساختار تعيين شده در مطالعات اشعة x تطابق داشته باشند.
KAl2 (AlSi3O10) (OH)2 مسكوويت
NaAl2 (AlSi3O10) (OH)2 پاراگونيت
KMg3 (AlSi3O10) (OH)2 فلوگوپيت
K (Mg , Fe)3 (AlSi3O10)2 بيوتيت
KLi2Al (Si4O10) (OH)2 ليپدوليت
بيوتيت ميكاي رايج در سنگ هاي آذرين است. مسكوويت در بعضي از گرانيتها وجود دارد. ليپدوليت در معدودي از گرانيتهاگزارش شده است. اما توزيع تيپيك آن در پگماتيت هاي گرانيتي است.
فلوگوپيت گاهي اوقات در سنگ هاي غني از منيزيم و فقير در آهن مانند پريدوتيتها يافت مي شود اما در سنگ آهك هاي دگرگون شده و در برخي از پگماتيتها به طور رايج تري يافت مي شود، پاراگونيت كاني كميابي در شيست هاست.
تركيب شيميايي بيوتيت هاي سنگ هاي آذرين به شدت متغير است. منيزيم و آهن فرو، مي توانند به طور كامل جانشين يكديگر شوند و تمام انواع اين گونه بيوتيتها شناخته شده است. از بيوتيت بدون آهن (فلوگوپيت) گرفته، تا انواعي كه تمام منيزيم در آن توسط آهن جايگزين شده است. آهن فريك مي تواند نصف يا مقدار بيشتري از آلومينيوم داراي كوئورديناسيون شش را جايگزين شود. بخشي از هيدروكسيل مي تواند به وسيلة فلوئور جايگزين شود : اگرچه آناليز اكثر بيوتيت هاي آذرين فقط مقدار كمي از اين عنصر را نشان مي دهد.
مقادير ناچيزي از Mn ، Ti ، Li ، Na و Ca نيز از تجزيه بيوتيتها گزارش شده اند. در موارد نادرتر عناصر Ba ، Cr ، Ni ، Rb و Cs نيز ديده شده اند.
روندي عمومي از بيوتيت هاي غني در منيزيم سنگ هاي اولترا بازيك تا بيوتيت هاي غني در آهن گرانيتها و سينيت هاي نفلين دار وجود دارد. مقدار آلومينيوم در بيوتيت گرانيتها در بيشترين حد خود و در بيوتيت سنگ هاي اولترا بازيك در كمترين حد خود مي باشد. همچنين سيليسيم رابطه معكوس با آلومينيوم دارد.
در صنعت ميكا دو گروه متفاوت و مستقل از هم فعاليت دارند كه گروه اول ميكاي ورقه اي (Sheet Mica) و دومي ميكاي خرد شده توليد مي كنند. قبل از بررسي خصوصيات و مورد استفاده هر گروه اصطلاحات مورد استفاده در صنعت ميكا ذيلاً تعريف مي شوند.
ميكاي ورقه اي با كيفيت بالا (High – Grade Sheet Mica) :
1-معمولاً از بلورهاي درشت داخل پگماتيت ها به دست مي آيند.
2-بوك ميكا (Crude Book Mica) : كه به صورت توده براي برداشتن و جمع كردن گرد و غبار و كوارتز و فلدسپارها به كار مي رود. اين ميكا بعداً جدايش ورقه ها به بلوك ميكا تبديل مي شود.
3-ميكاي بلوكي (Block Mica) : صفحاتي با ابعاد اينچ و ضخامت كمتر از اينچ مي باشند. كناره هاي شكسته و ترك خورده اين نوع ميكا معمولاً به وسيلة چاقوي اصلاح برداشته مي شود.
استفاده بيشتر اين ميكا منجر به توليد فيلم ميكا مي گردد.
4-فيلم ميكا (Film Mica) : از تورق بيشتر ميكاي بلوكي فيلم ميكا با ضخامت 0.004 تا 0.0012اينچ و حتي نيز كمتر از 0.0012 اينچ حاصل مي شود.
5-پانچ ميكا (Punch Mica) :از تكه هاي كوچك و نامرغوب ميكاي بلوكي به اشكال مختلف با حداقل قطر يك اينچ كه مي تواند سوراخ شده يا مهر زده شود، به دست مي آيد. البته انواع زيادي در حد واسط تقسيم بندي ذكر شده نيز جاي مي گيرند كه
ضرورتي براي شرح آنها وجود ندارد.
تهيه انواع ميكاهاي فوق توسط دست انجام گرفته و استانداردها و كيفيت درجه بندي و تقسيم بندي ميكاها يكنواخت و مشابه نيست و اين قسمت از كار صنعت ميكا، كار بسيار پيچيده اي مي باشد.
6-ميكاي خرد شده (Ground Mica) :معمولاً اين نوع ميكا از دو منبع تهيه مي شوند يكي به نام Scrap Mica كه از مواد اضافي و نامرغوب حاصل از تهيه ميكاي ورقه اي (Sheet Mica) خارج از اندازه استاندارد، رنگ و كيفيت حاصل مي گردد. ديگري به نام FlakeMica است كه ذرات خيلي دانه ريز ميكا بوده و از سنگ هاي گرانيتي و پگماتيتي حاصل وي ا به عنوان
محصول فرعي از آسياب كردن فلدسپار و كائولين به دست مي آيد. مقدار خيلي كمي نيز از اين نوع ميكا را از خرد كردن شيست هاي ميكادار طي عملياتي مخصوص به دست مي آورند.
خصوصيات
ميكاي ورقه اي (Sheet Mica) :
فيلم نازك ميكا داراي خاصيت انطباق (Flexi Bility) و نيروي مكانيكي (Mechanical Strength) خيلي زيادي است. نازك ترين ورقه جدا شدني مي تواند دور يك ميله با 2اينچ قطر بدون ترك خوردگي پيچيده شود و خصوصيت ديگر حائز اهميت قابليت عبور نور يا شفافيت (Transparency) آن است. هر دو خاصيت شفافيت و قابليت انطباق و قدرت خمشي آن با ضخامت نسبت عكس دارند.
ميكاها در درجه حرارت هاي معمولي ذوب نشده به طوري كه مسكوويت در زير 700 درجه و فلوگوپيت در حوالي 1000 درجه شروع به از دست دادن آب تبلور خود مي نمايند.
همچنين ميكا در مقابل حرارت زياد مقاوم بوده و قادر است بدون تغيير مهمي در خصوصيات فيزيكي و شيميايي حرارت هاي بالا يا حرارت هاي ناگهاني و شدي را تحمل نمايد.
علاوه بر خصوصيات فوق چهار خاصيت الكتريكي ذيل، ميكاي ورقه اي را به يك ماده بي نظير تبديل مي نمايد :
1- Low Dielectrical Conductiuty ، خاصيت هدايت الكتريكي پائين (خصوصاً كم اگر ميكا فاقد مينرال هاي ريز ميكروسكوپي باشند).
2- Very High Dielectrical Strength، قدرت مقاومت و مقابله با ولتاژ زياد بدون ترك خوردگي يا خرد شدگي.
3- High Dielectrical Constant، كه مي تواند به داشتن قدرت ذخيره الكتريسيته ساكن خيلي زياد توصيف شود.
4- Low Power Loss، كاهش خيلي كم الكتريسيته.دو صفت اخير ميكا را ايده آل براي مصرف در كندانسورها نموده اند كه در واقع كار آن ذخيره نيروي الكترو استاتيكي براي لحظات كم (احتمالاً يك ميليونيم ثانيه) و سپس تحويل آن با حداقل كاهش مي باشد. ميكاي ياقوتي رنگ معمولاً داراي حداقل كاهش ولي ميكاي سبز در اين خاصيت كمي ضعيف مي باشد.
موارداستفاده ميكاي ورقه اي (Sheet Mica) :خصوصياتي كه قبلاً شمرده شده اند ميكاي ورقه اي را مناسب استفاده براي تعدادي از كارهاي الكتريكي نموده اند. مورد استفاده آن به عنوان خازن در انباره ها مشخص گرديده و از صفحات بزرگ در خاطره كامپيوترها نيز استفاده مي گردد. به عنوان يك عايق از ميكا در ساختن ديسك ها، Tubes ، واشرها، Bushing و Plates و ابزار آلاتي از اين قبيل استفاده مي شود. براي استفاده در وسايلي از قبيل كندانسورها، انتقال دهنده ها، رئوستات ها، راديوها و وسايل الكترونيكي و مدارهاي رادار از ميكا استفاده مي شود. يك مورد مصرف بسيار مهم مخصوصاً براي فلوگوپيت استفاده از آن به عنوان عايق در شمع هواپيما مي باشد.
به خاطر شفافيت و مقاومت در برابر حرارت و نيرومندي ميكا از آن به عنوان در و پنجره نيز در ديواره كوره هاي متالورژي استفاده مي شود. ميكاي ورقه اي نامرغوب در ساختمان توسترها و ساختمان اطو و ساير دستگاه هاي مشابه به عنوان يك عامل غيرهادي به كار مي رود. چون تهيه ميكاي ورقه اي شفاف و بزرگ هميشه محدود بوده است، از مدتها پيش سعي شده كه ماده اي به عنوان جانشين ميكا تهيه شود. نتيجه اين فعاليتها منجر به تهيه يك محصول ميكايي به نام Micanite (ميكانيت) شده كه از سال1890 تا كنون يكي از رشته هاي عمده صنعت ميكا گرديده است. ميكانيتها معمولاً تا ضخامت 4اينچ و به وسعت 3 فوت مربع قابل تهيه مي باشد.
كريستال هاي مصنوعي ميكا با قطر 2 اينچ تهيه مي شوند كه به جاي ميكاي ورقه اي همچنين براي موارد ديگري از جمله در سراميك هاي با پوشش شيشه اي به عنوان عايق حرارت هاي زيادي مصرف مي شود اما تهيه ميكاي مصنوعي گران قيمت بوده و نمي تواند به اين زودي جاي ميكاي طبيعي را بگيرد.
خصوصيات و مصارف ميكاي خرد شده :
ميكا حتي به صورت خرد شده ساختمان صفحه اي و مسطح خود را حفظ مي كند. در خرد كردن خشك از حاشيه مينرالها يك پودر سفيد توليد مي شود كه داراي خصوصيات خوب روغن كاري (Lubrication) است. حدود 85% اين محصول از خرد كردن خشك حاصل مي شود و عمدتاً به عنوان گرد در بسته هايي در سقف نيز مصرف مي شود.
خرد كردن با آب، يك پودر نازكتر و مسطح تر با جلاي زياد توليد مي نمايد كه عمده مصرف آن در توليد رنگ مي باشد، وقتي رنگ پاشيده مي شود ذرات كوچك همديگر را پوشانده و به صورت يك تخته پوش در مي آيند و همچنين مقادير قابل ملاحظه اي از آن در طرح هاي روي كاغذ ديواري مصرف مي شود.
ويژگيهاي انواع ميكاها و مصارف آنها :
1-مسكوويت (Muscovite) :اين كاني مهمترين كاني خانواده ميكاها محسوب مي شود. معمولاً به صورت بي رنگ، سفيد نقره اي، سبز، زرد، قهوه اي و خاكستري يافت مي شود. رنگ خاك آن سفيد رنگ مي باشد. داراي جلاي شيشه اي، مرواريدي و ابريشمي بوده. داراي سختي 2.5مي باشد. اين كاني همانند ساير ميكاها رخ قاعده اي بسيار خوبي داشته كه باعث مي شود بتوان آن را در امتداد اين رخ به خوبي به ورقه هاي نازكتر جدا نمود. مسكوويت همچنين داراي قابليت خمش پذيري و ارتجاعي مناسب مي باشد.
مسكوويت در بسياري از محيط هاي زمين شناسي به خصوص در شرايط ايجاد گرانيتها، پگماتيتها، فيليتها، شيستها، گنيس،ميكاشيستها و حتي در رسوبات آواري درجازا، تشكيل مي شود. از كاني هاي فرعي كه همراه مسكوويت يافت مي شوند مي توان به فلدسپات، توپار، كوارتز، ولفراميت، مولبيدن، زيركن، كاستريت، گارنت، تورمالين و روتيل اشاره نمود.
مسكوويت مهمترين كاني ورقه اي است كه از پگماتيتها به دست مي آيد و مصارف آن بستگي به اندازه اين كاني دارد. مسكوويت را از نقطه نظر مصرف، به دو گروه صفحه اي و پولكي تقسيم مي نمايند. نوع صفحه اي مسكوويت مصارف الكترونيكي (ساخت خازنها و لامپها) و ساخت ورقه است. همچنين به دليل خاصيت دي الكتريك، در ساخت لوازم عايق حرارتي و الكتريكي از آن استفاده مي شود.
به دليل مقاومت بالاي حرارتي و شفاف بودن مسكوويت از آن در پنجره هاي كوره هاي متالورژيك نيز استفاده مي شود. نوع
پولكي اين كاني بيشتر در ساختن صفحات ميكائي به كار مي رود. مصارف مهم مسكوويت پولكي عبارت است از : پركنده در سيمان آسفالت و رنگ، تزئين بتون جلوگيري از گير كردن مته در گل حفاري و … است. نوع بسيار دانه ريز آن به منظور بالا بردن مقاومت رنگ در مقابل رطوبت، چسبندگي و فرسايش به كار مي رود.
همچنين از مسكوويت با كيفيت بالا در تهيه ظروف نگهداري نيترو گليسيرن، صنعت ساخت كشتي هاي جنگي، هواپيما و عكاسي استفاده مي گردد.
2-بيوتيت (Biotite) : از جمله فراوان ترين كاني هاي خانواده ميكاها محسوب مي شود. معمولاً به رنگ هاي خاكستري، قهوه اي تيره، سبز تيره، قهوه اي مايل به قرمز يافت شده، رنگ خاك آن سفيد خاكستري است. اين كاني، نوع آهن و منيزيم دار ميكاها بوده و با توجه به وزن مخصوص آن در رده كاني هاي سنگين قرار داشته و نسبت به مسكوويت گسترش بيشتري دارد.
بيوتيت در سنگ هاي آذرين نظير گرانيت، پگماتيت، گابرو، نوريت، ديوريت، در سنگ هاي دگرگون شده نظير فيليت، شيست، گنيس و حتي در نهشته هاي آبرفتي ديده مي شود.
از كاني هاي فرعي كه همراه بيوتيت يافت مي شوند مي توان به فلدسپاتها، مسكوويت، كوارتز، آمفيبول، پيروكسن، توپاز نفلين و حتي مگنتيت اشاره نمود.
ورميكوليت و فلوگوپيت از جمله كاني هاي بسيار مشابه به شمار مي روند. بيوتيت مصارف گوناگوني داشته كه مهمترين آنها به ترتيب اهميت عبارتند از :
حفاري هاي عميق به ويژه حفاري هاي عميق چاه هاي نفتي (به منظور جلوگيري از گير كردن مته در گل حفاري و همچنين جلوگيري از ريزش ديواره چاه به واسطه فشار مايعات جانبي)، ساخت پنجره كوره هاي ذوب فلزات و ريخته گريها، صنايع مختلف ساخت لاستيك، اسباب بازيها، صنعت سيمان و ساخت رنگ. اين كاني در صنعت نفت كشورمان اهميت حياتي داشته و در بسياري موارد كشورهاي ديگر از جمله هندوستان وارد مي شود لذا ضمن ارز بري فراوان صنعت نفت را وابسته نگه مي دارد.
ضمناً بيوتيت در اسيد سولفوريك غليظ حل شده و ژله سيليسي بر جاي مي گذارد. همچنين در مقابل فوتك، به صورت شيشه اي سياه رنگ ذوب مي گردد.
ورميكوليت(Vermiculite) : ورميكوليتها گروهي از كاني هاي داراي خصوصيات مشابه و شباهت ظاهري به ميكا مي باشد. اين كاني ها از نظر كليواژ مانند ميكا بوده ولي ورقه هاي نازك آنها حالت الاستيسيته ميكا را ندارند. سختي آن از 5/1تا 3 متغير و وزن مخصوص آن در حين استخراج حدود 2.5 مي باشد. ورميكوليت يك سيليكات منيزيم آبدار با مقادير متفاوتي از آهن و آلومينيوم مي باشد. تفاوت اساسي آن از بيوتيت و فلوگوپيت در نداشتن پتاسيم مي باشد. ورميكوليت غير از شباهت و ارتباط به ميكاها به كلريت و همچنين در صورتي كه خيلي ريز گردد در بعضي از خصوصيات نظير مونت موريامونيت از گروه كاني هاي رسي ميگردد.
مطالعات و تجربه نشان داده است كه ورميكوليت نمي تواند منشاء هيدروترمالي داشته باشد و مشاهدات سر زمين نيز اين مطالعات را تأئيد نموده اند. به طور قطع اكثر ورميكوليتها از دگرساني ميكاها و كلريت توسط آب هاي سطحي در زون هوازدگي حاصل شده اند.
خصوصيات و مصارف : صفتي كه سبب شده اين كاني داراي ارزش تجارتي شده ضمناً از ميكا متمايز گردد خاصيت انباسط آن در موقع حرارت ديدن مي باشد. اگر اين كاني به مدت چند ثانيه در حرارت 800 الي 1100 درجه سانتيگراد قرار داده شود حجم آن از 6 تا 20 برابر افزايش پيدا خواهد كرد. اين انبساط در واقع جدايش (Exfoliation) قائم بر صفحات كليواژها مي باشند و در دو جهت ديگر تغيير حجم بسيار جزئي است.آزمايش شيميايي البته مشخص نخواهد كرد كه ورميكوليت تجزيه شده قابل انبساط و يا به طور تجارتي قابل مصرف خواهد بود يا نه بلكه تنها راه رسيدن به اين نتيجه همان آزمايش در كوره مي باشد. اين خصوصيت سبب قابليت مصرف ورميكوليت به عنوان عايق حرارت و صدا شده و به عنوان مواد در حد فاصل ديوارها، داخل سقفها و كف ساختمان هاي صنعتي و همچنين در فضاهاي محل مواد عايق در يخچالها، آبگرمكن، ماشين هاي جوجه كشي و وسائل مشابه مصرف مي گردد.
يك مصرف عمده ديگر اين ماده در تهيه بتون سبك وزن براي ديوارهاي مونولوتيك، كفها، سقف و پانل هاي پيش ساخته و اشكال
مخصوص مي باشند.
در اين مصارف بتون ورميكوليت داراي همان مزاياي بتون ساخته شده از پاميس و پرليت مي باشد. راحتي حمل و سهولت كار و صرفه جويي فراوان در مصرف آهن اسكت و قدرت عايق بودن بالا از مزاياي اين ماده مي باشند. از ديگر مصارف اين ماده در تهيه ورقه هاي ورميكوليت ـ ژيپس ـ سيمان عايق و انواع قالبها مي باشد. در تمام موارد مصرف ورميكوليت با موادي مانند پاميس، دياتوميت، پرليت منبسط شده، پشم شيشه (Mineral Wool) ، فايبرگلاس و ديگر مواد رقابت مي نمايد.
فلوگوپيت(Phlogopite) :اين كاني به رنگ هاي قهوه اي مايل به زرد، قرمز، مايل به قهوه اي، بي رنگ و سفيد مايل به سبز و رنگ خاك آن سفيد بوده، داراي سختي 2-2.5 و وزن مخصوص 2.7 تا 2.9 مي باشد و قابليت خمش الاستيكي داشته در سيستم منوكلينيك متبلور مي شود.
از فلوگوپيت در صنايع تهيه لوازم عايق الكتريكي، تهيه طلق، كاغذ و سنگ هاي نسوز، لاستيك سازي، سراميك سازي و … استفاده مي نمايند. فلوگوپيت در اسيد سولفوريك غليظ حل شده و ژله سيليسي ايجاد مي نمايد. از فلوگوپيت به عنوان عايق در شمع هواپيما استفاده مي شود.
از ساير كاني هاي خانواده ميكاها مي توان به ليپدوليت و زنوالديت اشاره نمود كه داراي گسترش و فراواني خيلي كمتري بوده و جهت تهيه عنصر ليتيم و نمك هاي مربوطه آن، در ساخت آلياژهاي فلزات سبك همراه پتاسيم و در فولادسازي و تهيه وسائل
اپتيك نظير عدسيها كاربرد دارند. وجود نمك هاي ليپدوليت در چشمه هاي آب هاي معدني براي معالجات پزشكي مفيد است. از اين كاني همچنين در آتش بازيها استفاده مي نمايند.
ليپدوليت:اين كاني يك ميكاي محتوي ليتيم مي باشد. نوع تيپيك آن صورتي، كبود ياسي يا بنفش خاكستري و به صورت دانه هاي ريز براق است. جهت تهيه ليتيم (يكي از كانسارهاي ليتيم مي باشد) استفاده مي شود. از نمك هاي مربوطه آن در آب هاي معدني براي معالجات پزشكي استفاده مي شود و همچنين در ساختن آلياژهاي فلزات سبك همراه پتاسيم و در فولاد سازي استفاده دارد، در ساختن وسايل پاتيك مخصوصاً عدسيها و تهيه شيشه هاي مخصوص و همچنين در آتش بازي به كار مي رود. ليپدوليت سبب كاهش سياليت مايع مذاب شيشه و باعث سهولت قابليت كار با شيشه مي شود و همچنين به علت وجود فلز ليتيم موجب افزايش مقاومت و سختي شيشه مي گردد.
منابع معدني مهم ميكا در جهان و ايران : مهمترين كشورهاي توليد كننده ميكا عبارتند از : ايالات متحده امريكا، روسيه، برزيل، هند، كره جنوبي، آرژانتين، كانادا، استراليا، چين و كشورهاي افريقايي آنگولا و تانزانيا.
در اين ميان كشورهاي هند و برزيل به واسطه توليد انواع ميكاها با كيفيت برتر و كشور ايالات متحده امريكا به خاطر توليد
انواع ميكاهاي مصنوعي با استفاده از خرده و ميكاهاي پولكي و نيز استفاده بهينه از ميكا و در نتيجه توليد بيشتر آن از اهميت و اعتبار بيشتري برخوردارند. اما در ايران مهمترين معادن و منابع شناخته شده ميكا به شرح زير مي باشند.
