کانیهای رسی Clay Minerals

انواع کانیهای رسی  Clay Minerals  و موارد کاربرد آنها چیست؟

 رس زيرمجموعه ماده ايست كه در همه جا وجود داشته و خاك ناميده مي شود. رس ها در واقع ريزدانه ترين بخش خاك بوده و از كانيهاي بسيار ريزي با تركيب سيليكات هاي آبدار تشكيل شده كه كاني هاي رسي ناميده مي شوندكه در نتيجه خاصيت جذب آب در بين ورقه ها، خاصيت موم ساني يا پلاستيسيته 2 پيدا مي كنند. این کانی ها مانند میکاها، از نوع فیلوسیلیکات ها به شمار می روند. کانی های رسی معمولا محصول تجزیۀ فلدسپات ها و دیگر کانی های سیلیکاته هستند.

 

 ورقه های کانی رسی از دو نوع اصلی تشکیل شده اند: یک نوع از لایه تترائدر سیلیس- اکسیژن است که اتم های اکسیژن درهر تترائدر با تترائدر مجاور به اشتراک گذاشته و به یکدیگر متصل می شوند و یک شبکۀ هگزاگونال را تشکیل می دهند.لایه نوع دوم از آلومینیم در اکتائدرهایی تشکیل شده است که با یون های OH و O در ارتباط اند.

براساس آرایش این لایه ها همچنین عناصری که با این لایه ها همراهی می کند رس ها به 8 خانواده مختلف تقسیم می شوند که در تصویر زیر این 8 خانواده و اعضا هرخانواده ذکر شده است.

Kaolin
Al2Si2O5(OH)4

اولین و مشهور ترین گروه از رسها رو می تواند  خانواده کائولن در نظر گرفت. معروف ترین عضو از این خانواده کانی کائولینیت می باشد که به دلیل ساختار ساده و بدون بار الکتریکی خود، دارای ظرفیت جذب آب بالایی نیست. از نظر شیمیایی در گستره وسیعی از تغییرات pH  بدون تغییر می ماند. داشتن رنگ سفید که آن را به صورت ماده رنگی قابل استفاده می سازد. دارا بودن خاصیت پوششی بسیار خوب,  نرمی و غیر سایشی بودن آن,  قابلیت اندک هدایت جریان الکتریسیته و گرما. کانی هایی که دارای انبساط یکسان در جهات مختلف می باشند. كائولن يك رس پلاستيكي سفيد و نرم است كه واجد مقادير اندكي آهن بوده و اغلب رس چيني ناميده  میشود . به طور كلي كانسارهاي كائولن بايستي واجد حداقل 55 درصد ذرات كائولينيت با ابعاد كوچك تر از 2 ميكرون باشند. به علاوه بايستي كاملاً سفيدرنگ بوده و از خاصيت انعكاس بالايي برخوردارباشند.افزايش ميزان آهن، سبب كاهش ارزش اقتصادي كائولن مي گردد.

• از دگرسانی سنگ های حاوی کانی های آلومینیم دار مانند فلدسپات به همراه سایر کانی ها تشکیل می شود.
• کائولنیت در خاک هایی که دچار هوازدگی شیمیایی می شوند رایج هستند.
• در هوای گرم و مرطوب تشکیل می شوند، به عنوان مثال در مناطق جنگلی گرمسیری رخ می دهد.

موارد استفاده کائولینیت شامل:

•  تولید کاغذ است(نرمي و جذب جوهر، درخشندگی)
• استفاده  نظامی و پزشکی (لخته شدن سریع خون)
• در کشاورزی ارگانیک (حشره کش ها و آسیب از نور خورشید)
• در سرامیک و سنگ تراشی و در سیمان پوزولان

Halloysite
Al2Si2O5(OH)4

هالوزیت نوعی کائولین آب دار است که تشخیص آن به کمک پراش اشعه ایکس امکان پذیر است. در اثر انبساط، طول آن ها افزایش می یابد. هالوزیت از نظر شیمیایی مشابه کائولینیت بوده و دارای ویژگی‌های منحصر بفردی مثل استحکام بالا، آسان پخش شدن در ماتریکس انواع پلیمرهای عایق و رسانا و مهمتر از آن فراوانی و سازگار بودن آن با محیط زیست می‌باشد.

• شکل گیری هالوزیت به علت تغییرات هیدروترمال است و اغلب در نزدیکی سنگ های کربنات یافت می شود.
• هالوزیت عمدتا در خاک های تازه حاصل از آتشفشان رخ می دهد.
• هالوزیت بیشتر در زون های آلتراسیون و بندرت در زون های هوازده پیدا می گردد.

موارد استفاده هالوزیت شامل:

• هالوزیت برای ساخت چینی ها و سرامیک های ظریف مورد استفاده قرار می گیرد.
• به عنوان پر کننده و نانو لوله هالوزیت را می توان با نانو ذرات فلزی کاتالیزوری تقویت کرد.
• عمده مصارف آن درتهیه سیمان پرتلند و تهیه نسوزها وسرامیک است.
• نانو لوله هالوزیت در التیام زخم.

 

Nacrite & Dickite Al2Si2O5(OH)4

دیکیت و ناکریت نیز از دیگر اعضا گروه کائولن می باشد.

Pyrophyllite
Al2Si4O10(OH)2

خانواده بعدی از رس ها پیروفیلیت نام دارد. دارای خصوصیاتی شامل عدم تاثیر پذیری از لحاظ شیمیایی، قدرت عایق‌پذیری بالا، نقطه ذوب بالا و قابلیت هدایت الکتریکی پایین می‌باشد و به همین جهت اغلب با تالک اشتباه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در صنایع سرامیک و اجسام نسوز و مقاوم است. این کانی دارای خصوصیات مشابه با تالک است ولی از نظر ژنز متفاوت می‌باشد و بیشتر در سنگهای دگرگونی با ترکیب اسیدی یافت می‌شود.

• پروفیلیت در سنگ های فیلیت و سنگ های شیستوریته رخ می دهد.
• اغلب در ارتباط با کیانیت است و محصول دگرسانی است.
• به عنوان رسوبات هیدروترمال رخ می دهد.
• مواد معدنی مرتبط عبارتند از: کیانیت، آندالوزیت، توپاز، میکا و کوارتز.
• به راحتی قابل انعطاف است و دارای پایداری حرارتی بسیار عالی است.

موارد استفاده هالوزیت شامل:

• مداد شمعی
• زیور آلات و تزیینی
• حکاکی چینی
• حشره کش
• ساخت آجر

Smectite

از خواص مهم کانیهای خانواده اسمکتیت ،جانشینی یونی ، خاصیت شکل پذیری ، انبساط وانقباض یونی آنها را می توان نام برد.

خصوصیات محلول برای تشکیل اسمکتیت عبارتند از:

– سیلیس باید بیش از حد اشباع کوارتز باشد.

– دمای محلول بالا باشد.

 

Montmorillonite
(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O

از مشهورترین کانیهای خانواده اسمکتیت میتواند به مونت موریلونیت اشاره کرد. مونت موریلونیت به علت قابلیت زیاد جانشینی یون ها در شبکه بلوری هرگز یک فرمول ایده آل ندارد. ساختار کریستالی مونت موریلونیت ها به راحتی مولکول های آب را جذب و تا شش برابر حجم اولیه خود متورم می شوند. و توسط نیروی واندروالسی پیوند یافته اند که نسبت به سایر پیونها ضعیف است.

• ميتواند در محيط غار متمرکز و تبديل شود.
• می تواند به آرامی در محلول های آلومینوسیلیکات ها تشکیل شود.
• بخش قابل توجهی از رس های مونت موریلونیتی حاصل فرسایش و تخریب سنگ های آتشفشانی و یا آتشفشانی آواری هستند.

موارد استفاده مونت موریلونیت شامل:

• در صنعت حفاری نفت و در معادن سنگ.
• برای نگهداری خاک و در احداث سدهای خاکی و آهنی.
• به عنوان یک جزء از شن و ماسه ریخته گری.
•  به عنوان خشک کن برای حذف رطوبت.
• در چاه های آب و به عنوان یک پوشش محافظ برای دفن زباله.
• ماده ضد انعقاد در خوراک حیوانات.
• در ساخت کاغذ برای به حداقل رساندن تشکیل رسوب.
• در لوازم آرایشی و پزشکی.
• به عنوان رطوبتگیر استفاده گسترده ای دارد.

Bentonite

نوعی رس ریزدانه است که از کانی­های گروه اسمکتیت به خصوص مونت­موریلونیت تشکیل شده است. از مهمترین خواص آن می­توان از خاصیت تبادل کاتیونی، خاصیت شکل­پذیری، انقباض و انبساط و رنگ­پذیری آن نام برد. تمایل به جذب آب زیاد دارند و پس از جذب آب چهار تا پنج برابر اندازه معمولی افزایش حجم می یابند. نقطه ذوب پاییني دارد.

• بنتونیت ها به دو طریق گرمابی و رسوبی تشکیل می شوند.
• اکثر بنتونیت‌ها بر اثر هوازدگی و دگرسانی خاکسترهای آتشفشانی و اغلب در حضور آب تشکیل می‌شوند .
• سنگ منشأ آنها اکثراً بازیک است.
• تجزیه خاکستر آتش فشانی عمدتاً در محیط شور و باتلاقی انجام می‌شود.

موارد استفاده بنتونیت شامل:

• حفاری نفتی
• به عنوان بستر گربه و سایر محصولات دامداری
• تصفیه کننده، جذب کننده
• در ریخته گری آهن و فولاد
• به عنوان رنگ های خوراکی
• کشاورزان از بنتونیت برای تمیز کردن مخازن آبگیری و کانال ها استفاده می کنند.
• استفاده آرایشی و درمانی (ضد مسمومست با عناصر فلزات سنگین)
• در کوزه گری و لعاب

Vermiculite
(Mg,Fe+2,Fe+3)3[(Al,Si)4O10](OH)2·4H2O

ورمیکولیت در اثر حرارت حجیم می‌شود . وزن مخصوص پایین، جذب آب بالا، ضد حریق و عایق بودن، آنتی باکتریال بودن و غیرسمی از ویژگی های  آن است. میان لایه یون منیزیم معمول است.

• معمولا به عنوان یک محصول در تماس بین سنگهای فلسیک , مافیک یا اولترامافیک رخ می دهد.
• همچنین در کربناتیت و سنگ آهک غنی از منیزیم متامورفیسم وجود دارد.
• فازهای مرتبط با مواد معدنی عبارتند از: کوروندوم، آپاتیت، سرپانتین و تالک.

موارد استفاده ورمیکولیت شامل:

• عایق درجه حرارت یا نسوز و اجاق های باز و عایق سازی فولاد و لوله های ساختمانی و بتونه های بتنی و کف و بتونه های عایق بندی شده و نسوزهای مقاوم در برابر حرارت
• به عنوان تهویه کننده خاک و کود و جوانه زني بذر(اصلاح ابیاری)
• موارد پزشکی و در فرایند انواع تصفیه وبه عنوان یک بستر برای حیوانات
• به عنوان یک پر کننده

Mica group

میکا نسبتا نرم است و می تواند برش داده شود، ماشین کاری و یا سوراخ شود.میکا انعطاف پذیر، الاستیک و دارای استحکام کششی بالایی است. می تواند در برابر فشارهای بزرگ مکانیکی عمود بر صفحه مقاومت کند و به راحتی می تواند به برگ های بسیار نازک تقسیم شود.

• سريسيت بصورت ثانویه از تجزیه و دگرسانی فلدسپات، آندالوزیت، توپاز، کیانیت و اسپودمن حاصل می شود.
• در سنگهای دگرگونی مثل شیستها و گنیسها نیز موسکویت فراوان است.
• آذرین درونی اسیدی مثل گرانیتها و پگماتیتهاست.

Biotite – K(Mg,Fe)3(AlSi3)O10(OH)2

Illite _(K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)

Paragonite_NaAl2[(OH)2|AlSi3O10]

Muscovite – KAl2(AlSi3)O10(OH)2

Phlogopite – KMg3(AlSi3)O10(OH)2

Lepidolite – K(Li,Al)2–3(AlSi3)O10(OH)2

Glauconite – (K,Na)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10(OH)2

 

موارد استفاده خانواده میکا شامل:

• به عنوان عایق الکتریسیته در ساخت لوازم برقی، خازنها, مدارهای رادار، اطوی برقی، حافظه کامپیوترها و كندانسورها.
• به عنوان پركننده در صنایع لاستیک، رنگسازی، سیمان.
• افزایش مقاومت در مقابل رنگ، رطوبت و فرسایش.
• در ساخت کاغذ دیواری، روان کننده، تولید واشر، بتونه و ماده ضداتش.
• مصارف ارایشی.

Illite
(K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]

ايليت نوعي مسكويت (ميكاي سفيد) آبدار شده ميكروسكوپي مي‌باشد. اين كاني ساختار بلوري مشابه  با مونت موريلونيت دارد كه در بين لايه‌هاي ايليت علاوه بر آب  K+ نيز مي‌تواند رسوخ كند. مابین لایه ها پیوند پتاسیمی وجود دارد. این پیوند قویتر از پیوند واندروالسی است .

• به عنوان یک محصول تغییر یافته از مسکووییت و فلدسپات .
• در محیط های هوازدگی و هیدروترمال رخ می دهد.
• ممکن است جزء سرسیت باشد.
• در رسوبات، خاک ها و سنگ های رسوبی آهکی و همچنین در بعضی از سنگ های دگرگونی پایین، رایج است.

موارد استفاده خانواده ایلیت شامل:

• تولید سرامیک.
• کاربرد در زمینه مطالعات هیدروکربنی.
• ایلیت و خاک رس پتاسیم دار برای کشاورزی ضروری است.
• برای بسیاری از کاربردهای صنعتی سازگار نیست. در گذشته جزء اصلی از مورد استفاده برای تولید دیگ های پخت و پز بود، و همچنان تا به امروز، به ویژه در اروپا، به عنوان جزی از کاشی ها و آجر ها استفاده می­ شود.

Chlorite

کاني هاي گروه کلريت داراي دامنه گسترده اي از ترکيب شيميايي هستند که بازتابي از شرايط فيزيکوشيميايي تبلور آن ها است.

• سنگ های آذرین
• ذخایر هیدروترمالی
• دگرگوني درجه پايين
• سنگ های رسوبی غنی از خاک رس که در حوضه های عمیق رسوبی دفن می شوند.

 

Donbassite: Al2[Al2.33][Si3AlO10](OH)8

Clinochlore: (Mg5Al)(AlSi3)O10(OH)8

Chamosite: (Fe5Al)(AlSi3)O10(OH)8

Nimite: (Ni5Al)(AlSi3)O10(OH)8

Pennantite: (Mn,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8

Cookeite: LiAl4(Si3Al)O10(OH)8

Sudoite: Mg2(Al,Fe)3Si3AlO10(OH)8

 

موارد استفاده خانواده کلریت شامل:

• استفاده بسیار کمی در صنعتی دارد
• به عنوان یک پرکننده و به عنوان یکی از اجزای خاک رس استفاده می شود.

Palygorskite
(Mg,Al)2Si4O10(OH)·4(H2O)

به صورت مجموعه کانی هاست و قطعات کوچک و نازک آن قابل انعطاف است. بسیار متخلخل وغوطه ور می‌شود. اغلب زنجیره هایی مشابه زنجیره های هورنبلند، متشکل از چهاروجهی های سیلیس، که به وسیله گروه های هشت وجهی اکسیژن و هیدروکسیل که دارای اتم های  Al و Mg نیز هستند، به یکدیگر متصل شده اند.در محیط های خشک و نیمه خشک یافت می شود.

موارد استفاده خانواده پلیگورسکیت شامل:

• استفاده پزشکی در داروهای ضد ویروسی
• در ملات آهک با متاکائولین برای بازسازی مجدد ملات در مکان های میراث فرهنگی
• در سرامیک ، مجسمه ها، نقاشی های دیواری و (احتمالا) پارچه های در تمدن مایا مورد استفاده قرار گرفته است.

 Ball clay

رس های توپی نادر, پلاستیک , مقاوم هستند. جزی از رسوبات ثانویه کائولینیت هستند و معمولا شامل کائولینیت 20 تا 80 درصد، میکا 10-25 درصد، کوارتز 6-65 درصد است. رودخانه های قدیمی کائولینیت را از سنگ منبع آن می شوید. همانطور که از ارتفاعات جریان مییابند، آنها با سایر مواد معدنی خاکی، شن، ماسه و پوشش گیاهی مخلوط میشوند تا و در حوضه های کم عمق، به شکل پوششی از رس های توپی نهشته می کنند.

• رس های توپی به عنوان رسوبات ثانویه، غیر دریایی و رسوباتی رخ می دهد که ممکن است از تعدادی از منابع اولیه شامل شود.
• آنها توسط کائولینیت تحت سلطه قرار می گیرند، اما آنها حاوی ایلیت و گاهی اوقات اسمکتیت هستند.
• کسر غلیظ خاک معمولا شامل کوارتز و آناتاز می شود و ممکن است شامل مواد معدنی آهن (پیریت، مارکازیت و سیدریت) و مواد آلی باشد.
• رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است .

دلایل استفاده:

• پلاستیسیته بالا
• قابلیت شکل پذیری
• استحکام بالا
• افزایش سیالات دوغابهای ریخته گری؛ اگر خواستیم بدون اینکه آب اضافه کنیم دوغاب را سیال کنیم بالکلی اضافه میکنیم

دلایل عدم استفاده:

• چون تنوع ناخالصی در آن زیاد است به مقدار زیاد نباید از ان استفاده کرد
• به دلیل ریز دانه بودن و پائین بودن دمای ذوب چنانچه از یک حدی بیشتر استفاده شود نقطه ذوب را شدیداَ پائین می آورد و موجب تغییر شکل محصولات می شود.
• در بدنه هایی که زیاد استفاده میشوند شدیداً بر روی رنگ بعد از پخت تاثیر می گذارد.
• اگر مقدار استفاده زیاد باشد باعث انقباض شدید در بدنه شده و قطعه خشک شده با انقباض شدید در نهایت ترک می خورد.

موارد استفاده خانواده بال کلی شامل:

• مواد اولیه سرامیکی مورد استفاده در تولید ظروف سفال، کاشی های دیوار و کف، لوله کشی و آجر
• کاربردی به عنوان موادی برای دفن زباله
• سنگهای نسوز و مقاوم الکتریکی
• کاربردهای غیر سرامیک: این شامل صنعت ساخت و ساز، استفاده به عنوان پرکننده ها، چسب ، پلاستیک، کود و حشره کش ها.
• لعاب