Введение
Водный филосиликатный минерал, значительно увеличивающийся в объеме при нагревании.
Вермикулит – это водяной филосиликатный минерал, который значительно расширяется при нагревании. Отслаивание (другие ссылки: А, В) происходит при достаточном нагреве минерала; промышленные печи могут регулярно обеспечивать этот эффект. Вермикулит образуется в результате выветривания или гидротермального изменения биотита или флогопита. Крупные коммерческие месторождения вермикулита существуют в США, России, Южной Африке, Китае и Бразилии.
Возникновение
Вермикулит был впервые описан в 1824 году в Миллбери, штат Массачусетс. Его название происходит от латинского vermiculare, что означает «разводить червей», из-за способа, которым он расширяется и расслаивается при нагревании.
Структура
Вермикулит – это слоистая глина с соотношением 2:1, то есть на один октаэдрический слой приходится два тетраэдрических слоя. Это глина с ограниченным расширением и средней степенью усадки-разбухания. Вермикулит обладает высокой катионно-обменной ёмкостью (КЕО) в пределах 100–150 мэкв/100 г. Вермикулитные глины – это выветренные слюды, в которых ионы калия между слоями структуры замещены ионами магния и железа.
Силикат кальция
Эксфолированный вермикулит добавляют в суспензию кальциевого силиката. Затем её обезвоживают прессованием или одним из процессов Fourdriner/Magnani/Hatschek для формирования плоской плиты, которую затем подвергают термоотверждению под давлением (обычно 10–15 бар) в течение до 24 часов.
Тормозные накладки
Более мелкие фракции отшелушенного вермикулита используются в тормозных колодках преимущественно для автомобильной промышленности. Свойства вермикулита, обуславливающие его пригодность для применения в тормозных колодках, включают термостойкость, легкость смешивания с другими компонентами для получения однородной массы, а также его форму и характеристики поверхности.
Крыши и подошвы, изолирующие бетоны
Эксфолированный вермикулит (обычно более мелкие фракции) можно добавлять непосредственно на строительной площадке к портландцементу и другим заполнителям, реологическим добавкам и воде для производства легких и теплоизоляционных стяжек для кровли и пола. Во многих случаях стяжки для кровли на основе вермикулита используются совместно с другими изоляционными материалами, такими как плиты из пенополистирола, для создания комплексной системы кровли. Также для получения сухой и легкой стяжки для кровли с преимуществами низкой теплопроводности, низкого влагосодержания и удобства укладки (засыпкой из мешка с последующей трамбовкой) можно использовать битумное вяжущее.
Безпочвенная среда для выращивания
Эксфолированный вермикулит смешивают с другими материалами, такими как торф или компостированная сосновая кора, для создания безпочвенных субстратов для профессиональных растениеводов и садоводов-любителей. Эти смеси стимулируют более быстрый рост корней и обеспечивают надежную фиксацию молодых корней. Субстрат помогает удерживать воздух, питательные вещества и влагу, высвобождая их по мере необходимости растения. Первыми такие смеси стали использовать Будли и Шелдрайк. Эксфолированный вермикулит также применяется в качестве субстрата для гидропоники.
Прорастание семян
Вермикулит, используемый самостоятельно или в смеси с почвой или торфом, применяется для проращивания семян; требуется минимальный полив. При использовании вермикулита без добавления почвы, рассаду следует подкармливать слабым раствором удобрения после появления первых настоящих листьев, например, одной чайной ложкой водорастворимого удобрения 5-10-5 на галлон воды, постепенно увеличивая концентрацию до одной столовой ложки (соотношение 1:256) при пересадке.
Хранение корнеплодов
Насыпьте вермикулит вокруг луковиц, помещенных в контейнер. Если выкопаны комья, дайте им подсохнуть на солнце несколько часов, а затем поместите в картонные коробки или корзины и засыпьте вермикулитом. Влагопоглощающие свойства вермикулита действуют как регулятор, предотвращающий образование плесени и колебания влажности в период хранения. Он не впитывает влагу изнутри хранимых клубней, но поглощает свободную воду снаружи, предотвращая загнивание при хранении.
Кондиционер для почвы
Если почва тяжелая или липкая, рекомендуется аккуратно перемешать вермикулит с почвой в качестве улучшителя – до половины объема почвы. Это создает воздушные каналы и обеспечивает доступ воздуха к почвенной смеси. Добавление вермикулита в цветочные и овощные сады, а также в горшки с растениями, обеспечит необходимую аэрацию для поддержания активного роста. Если почва песчаная, вермикулит поможет ей удерживать воду и воздух, необходимые для роста растений.
В качестве изоляции для свободного заполнения
Эксфолированный вермикулит, обработанный водоотталкивающим составом, применяется для заполнения пор и пустот в каменной кладке и полых блоках с целью повышения огнестойкости (например, в конструкциях стен и перегородок, разработанных Underwriters Laboratories), теплоизоляции и звукоизоляции. Расширенный вермикулит также используется в качестве теплоизоляционного материала на чердаках и в стенах домов, а также в водонагревателях, огнестойких сейфах, плитах, печах и холодильниках.
Огнеупорные/изоляционные соединения и смеси для литья
Эксфолированный вермикулит может быть смешан с высокоалюминатными (также известными как алюминат кальция) цементами и другими заполнителями, такими как вспученный сланец, глина, сланец или силикат натрия, для производства огнеупорных/изоляционных бетонов и растворов. На заре их применения эти продукты замешивались непосредственно на месте установки или вблизи него. В некоторых ограниченных случаях это до сих пор практикуется; однако все чаще используются готовые, фирменные смеси. Смеси, содержащие вермикулит, применяются в областях, где прочность и стойкость к коррозии/износу не являются первостепенными, а наиболее важным фактором является теплоизоляционная эффективность установленной огнеупорной футеровки. Эти смеси используются в таких отраслях, как металлургия, производство цемента и переработка углеводородов.
Огнезащита
Как добавка к негорючим гипсокартонным листам.
Покрытие высокой температуры
Вермикулитные дисперсии обычно представляют собой химически или физически очень тонкорасслоенный вермикулит в жидкой среде. Эти дисперсии можно использовать для изготовления листов вермикулитной "бумаги", выливая их на гладкий пластик с низкой поверхностной энергией и давая высохнуть. Полученный лист затем можно отделить от пластика. Типичные области применения вермикулитных дисперсий включают добавление в высокотемпературные покрытия или связующие для строительных материалов, прокладки, специальные бумаги и текстиль, окислительно-стойкие покрытия для углеродных композитов, а также в качестве барьерных покрытий для пленок.
Обработка отходов
Обработка отходов: катионная обменная способность вермикулита (до 1000 миллиэквивалентов на кг) позволяет использовать его в процессах очистки жидкостей, таких как сточные воды, в химической обработке, а также для контроля загрязнения воздуха в шахтах и газов в промышленных процессах. Помимо свойств ионного обмена, расслоенный вермикулит способен удерживать жидкости в межслоевых пространствах отдельных частиц, а также между самими частицами.
Другие
В качестве упаковочного материала, ценимого за высокую впитывающую способность. В качестве субстрата для различных животных и/или среды для инкубации яиц. В качестве легкого заполнителя для гипса, специальных бетонных смесей, огнезащитного раствора и цементного огнезащитного напыления: Экфолированный вермикулит используется как при ручном, так и при распылительном нанесении общих строительных штукатурок для улучшения укрывистости, удобства работы, адгезии к широкому спектру оснований, огнестойкости и устойчивости к сколам, трещинам и усадке. В качестве компонента внутреннего наполнения противопожарных подушек, вместе с графитом. В качестве носителя для сухого обращения и медленного высвобождения сельскохозяйственных химикатов. В качестве горячей посыпки: как эксфолированный, так и необработанный вермикулит использовался для горячей посыпки в сталелитейной промышленности. При заливке необработанного вермикулита на расплавленный металл, он немедленно эксфолиирует и образует изолирующий слой, позволяя транспортировать материал на следующий этап производства без значительных теплопотерь. Используется для обеспечения медленного охлаждения горячих изделий при выдувании стекла, лампостроении, обработке стали и изготовлении стеклянных бусин. Используется в заглубленных бассейнах для создания ровного основания: более мелкие фракции эксфолированного вермикулита в сочетании с портландцементом могут быть смешаны непосредственно на месте или на заводе для создания основания под виниловые покрытия бассейнов. Эти смеси закачиваются с помощью роторно-статорного насоса или заливаются вручную. Используется в коммерческих грелках для рук. Используется в плитах AGA в качестве теплоизоляции. Используется на складах взрывчатых веществ для снижения последствий взрыва. Используется для поглощения опасных жидкостей с последующей утилизацией в твердом виде. Используется в газовых каминах для имитации тлеющих углей. Используется в качестве компонента субстрата для культивирования грибов.
Коммерческое производство экзолированного вермикулита
В 2014 году Южная Африка, Бразилия, США и Китай были крупнейшими производителями добытого, концентрированного и нерасслоенного вермикулита, на долю которых приходилось около 90% мирового производства. Производство в Южной Африке снижается, а в Бразилии значительно растет. Некоторые предприятия, занимающиеся переработкой и расслоением вермикулита, специализируются на продукции с уникальными свойствами, которая продается в различных отраслях промышленности, в то время как другие производят более широкий ассортимент продукции с менее жесткими техническими требованиями. Некоторые производители расслоенного вермикулита смешивают его с более дешевым перлитом. Существует международная отраслевая ассоциация – Ассоциация Вермикулита, которая представляет интересы отрасли и обеспечивает обмен информацией.
Загрязнение асбестом
Хотя не весь вермикулит содержит асбест, некоторые продукты были изготовлены из вермикулита, содержащего асбест, вплоть до начала 1990-х годов. В настоящее время вермикулитовые шахты по всему миру регулярно проверяются на его наличие и должны продавать продукцию, не содержащую асбеста. Бывшая вермикулитовая шахта в Либби, штат Монтана, действительно содержала тремолитный асбест, а также винхит и рихтерит (оба – волокнистые амфиболы) – на самом деле, она образовалась под землей в результате практически тех же геологических процессов, что и эти загрязнители. Чистый вермикулит не содержит асбеста и не является токсичным. Нечистый вермикулит может содержать, помимо асбеста, также небольшое количество диопсида или остатки исходных минералов – биотита или флогопита.
Споры о рисках для здоровья
Самый большой и старый рудник вермикулита в Соединенных Штатах был открыт в 1920-х годах в Либби, штат Монтана, а вермикулит продавался под торговой маркой «Зонолит». В 1963 году торговая марка «Зонолит» и рудник были приобретены компанией W. R. Grace and Company. Добыча на руднике Либби была остановлена в 1990 году из-за загрязнения асбестом. В период активной работы рудник Либби мог производить до 80% мирового объема вермикулита. Правительство США оценивает, что вермикулит использовался более чем в 35 миллионах домов, однако его удаление не рекомендуется. Тем не менее, дома или сооружения, содержащие вермикулит или вермикулитную изоляцию, изготовленные до середины 1990-х годов – особенно те, которые, как известно, содержат марку «Зонолит» – могут содержать асбест и, следовательно, представлять опасность для здоровья. В статье, опубликованной в газете The Salt Lake Tribune 3 декабря 2006 года, сообщалось, что вермикулит и «Зонолит» содержат асбест, который приводил к развитию раковых заболеваний, аналогичных тем, что встречаются при болезнях, связанных с асбестом. В статье утверждалось, что компания W. R. Grace and Company и другие лица скрывали риски для здоровья, связанные с вермикулитом, и что несколько объектов в долине Солт-Лейк были очищены Агентством по охране окружающей среды (EPA) после обнаружения загрязнения асбестом. Компания W. R. Grace and Company категорически отрицает эти обвинения. Залежи вермикулита на руднике в Либби, штат Монтана, были (и остаются) сильно загрязнены асбестом. Многочисленные люди сознательно подвергались воздействию вредной пыли вермикулита, содержащей асбест. К сожалению, рудник работал с 1920-х годов, и экологический и промышленный контроль практически отсутствовал до тех пор, пока рудник не был приобретен компанией W. R. Grace and Company в 1963 году. Однако, зная о рисках для здоровья людей, горнодобывающая компания продолжала работать там до 1990 года. В результате многие бывшие шахтеры и жители Либби пострадали и продолжают страдать от проблем со здоровьем. Более 400 человек в городе умерли от заболеваний, связанных с асбестом, из-за загрязнения, вызванного добычей вермикулита на близлежащей горе Зонолит, где в образцах почвы было обнаружено большое количество волокнистого тремолита (известной как очень опасная форма асбеста), и бесчисленное количество других людей, которые использовали «Зонолит» для утепления своих домов, умерли от заболеваний, связанных с асбестом, причем большинство из них никогда не работали в условиях, где асбест представлял опасность. После публикации в 1999 году статьи в Seattle Post Intelligencer, в которой утверждалось, что заболевания, связанные с асбестом, широко распространены в городе, EPA, под давлением общественности, сделала очистку территории приоритетной задачей и назвала Либби самым серьезным случаем массового воздействия токсичного вещества в истории США. EPA потратила 120 миллионов долларов из средств Суперфонда на очистку территории. Правительство США предъявило уголовные обвинения нескольким бывшим руководителям и менеджерам рудника в преднамеренном игнорировании и сокрытии рисков для здоровья работников. Дело завершилось оправдательным приговором 8 мая 2009 года. 17 июня 2009 года EPA объявила чрезвычайную ситуацию в области здравоохранения в Либби и его окрестностях, что позволило федеральным агентствам предоставлять финансирование для оказания медицинской помощи и удаления загрязненной изоляции из пострадавших домов.