Какие свойства есть слюды
Скальный обломок со слюдой
Запрос «Слюда» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Слю́ды — группа минералов-алюмосиликатов, обладающих слоистой структурой и имеющих общую формулу X+Y23+[AlSi3O10](OH, F)2, реже X+Y32+[AlSi3O10](OH, F)2, где X — преимущественно K, реже Na, NH4, Y — обычно Mg, Fe, Al, реже Ba, Mn, Ca, Ti, Zn, B, V, UO2.
Слюда́ — один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.
Структура[править | править код]
Основной элемент структуры слюды представляет собой трёхслойный пакет из двух тетраэдрических слоёв, между которыми находится октаэдрический слой из катионов R2. Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связаны в непрерывную структуру через ионы К+ (или Na+) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различают диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды. В первых катионы Al3+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым; относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси c на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей a и b элементарной ячейки. Это предопределяет существование нескольких полиморфных модификаций (политипов) слюды, обладающих, как правило, моноклинной симметрией.
Свойства[править | править код]
Слоистая структура слюды и слабая связь между пакетами сказывается на её свойствах: пластинчатость; весьма совершенная (базальная) спайность; способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость; упругость и прочность. Кристаллы слюды могут двойниковаться по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001) и часто имеют псевдогексагональные очертания.
Твёрдость слюды по минералогической шкале составляет 2,5-3; плотность — 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe2+, Mn2+, Cr2+ и других ионов. Железистые слюды — бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe2+ и Fe3+.
Слюды обладают хорошими электроизоляционными свойствами.
Классификация[править | править код]
По химическому составу выделяют следующие группы слюд:
1. алюминиевые слюды:
- мусковит KAl2[AISi3O10](OH)2;
- парагонит NaAl2[AISi3O10](OH)2;
2. магнезиально-железистые слюды:
- флогопит KMg3[AISi3O10](OH, F)2;
- биотит K (Mg, Fe)3 [AISi3O10](OH, F)2;
- лепидомелан KFe3[AlSi3O10](OH, F)2;
3. литиевые слюды:
- лепидолит KLi2-xAl1+x [Al2xSi4-2xO10](OH, F)2;
- циннвальдит KLiFeAl [AISi3O10](OH, F)2;
- тайниолит KLiMg2[Si4O10](OH, F)2.
Разновидности[править | править код]
Встречаются ванадиевая слюда — роскоэлит KV2[AISi3O10](OH)2, хромовая слюда — хромовый мусковит (или фуксит) и другие. В слюде широко проявляются изоморфные замещения: К+ замещается Na+, Ca2+, Ba2+, Rb+, Cs+ и другие ионы; Mg2+ и Fe2+ октаэдрического слоя — Li+, Sc2+, Jn2+ и другими ионами; Al3+ замещается V3+, Cr3+, Ti4+, Ga3+ и другими ионами.
Изоморфизм[править | править код]
В слюдах наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg2+ и Fe2+ (непрерывные твёрдые растворы флогопит — биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg2+- Li+ и Al3+-Li+, а также переменное соотношение окисного и закисного железа. В тетраэдрических слоях Si4+ может замещаться Al3+, а ионы Fe3+ могут замещать тетраэдрический Al3+; гидроксильная группа (OH) замещается фтором. Слюды часто содержат различные редкие элементы (Be, В, Sn, Nb, Ta, Ti, Mo, W, U, Th, Y, TR, Bi), содержащиеся в виде субмикроскопических минералов-примесей: колумбита, вольфрамита, касситерита, турмалина и других. При замене К+ на Ca2+ образуются минералы группы хрупких слюд — маргарит CaAl2[Si2Al2O10](OH)2 и другие, более твёрдые и менее упругие, чем собственно слюды. При замещении межслоевых катионов К+ на H2O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся главными компонентами глинистых пород.
Применение[править | править код]
Слюда используется как теплостойкий диэлектрик.
История[править | править код]
Благодаря широкой распространённости и способности слюды расщепляться на очень тонкие, почти прозрачные листы, она использовалась с древних времён. Слюда была известна в Древнем Египте, Индии, в Греческой и Римской цивилизациях, в Китае, у ацтеков. Первое использование слюды в пещерной живописи относится к верхнему палеолиту. Слюда была обнаружена в Пирамиде Солнца в Теотиуакане[1].
Позднее слюда являлась весьма распространённым материалом для изготовления окон. Примерами могут служить оконницы XII века, хранящиеся в Эрмитаже, отверстия в которых были закрыты слюдой; возок Петра Первого; светильники для парадного выхода царей в Историческом музее. В старинных светильниках пластины слюды служили в качестве окошек, закрывающих огонь. Слюда широко применялась для украшения внутреннего пространства и отделки храмов, а также при создании икон. Об употреблении слюды в России с XV века свидетельствуют и археологические памятники[2]. М. П. Алексеев отмечал в одной из своих работ, что в Англии XVI века даже предпочитали русскую слюду английскому стеклу[3]. Английское стекло, поставки которого изучались Московской компанией, не имело конкурентных преимуществ согласно переводу российскими историками сохранившихся писем Джорджа Турбервилля, секретаря английского посла Томаса Рандольфа во время посольства 1568—1569 годов при Иване Грозном; русские окна из слюды обладали низкой конечной ценой, а методика изготовления была крайне проста и заключалась в очень тонкой нарезке и сшиванием нитью наподобие рамы. Турбервилль сравнивает слюду с английским стеклом и приходит к выводу: «…и стекло не даст вам лучший свет»[4].
Интереснейшим и красивейшим способом применения слюды является её использование в просечном железе в старинном северном русском промысле, широко развитом в XVII—XVIII веках в Великом Устюге. Тончайшие ажурные узоры покрывали «теремки» — ларцы для хранения тканей, одежды, различных ценностей и деловых бумаг. Деревянную основу обтягивали тканью или кожей, покрывали слюдой, а поверх набивали ажурные листы железа. Цветные фигуры и мерцание слюды оживляли строгую графику прорезных узоров. В кораблестроении слюда применялась на боевых кораблях в иллюминаторах.
Применение слюды в современной технике[править | править код]
Существует три вида промышленных слюд:
- листовая слюда;
- мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);
- вспучивающаяся слюда (например, вермикулит).
Промышленные месторождения листовой слюды (мусковит и флогопит) высокого качества с совершенными кристаллами больших размеров редки. Крупные кристаллы мусковита встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области, Чупа, Лоухский район Карелии, Енско-Кольский район Мурманской обл, а также месторождения Индии, Бразилии, США). Месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород (Ковдорское на Кольском полуострове) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного (доломитового) состава (Алданский слюдоносный район Якутии, Слюдянский район на Байкале), а также к гнейсам (Канада и Малагасийская Республика).
Мусковит и флогопит используют как высококачественный электроизоляционный материал, в электро-, радио- и авиатехнике. Ещё один промышленный минерал литиевых руд — лепидолит — используется в стекольной промышленности для изготовления специальных оптических стёкол.
Слюда используется для создания входных окон некоторых счётчиков Гейгера, так как очень тонкая пластинка слюды толщиной 0,01 — 0,001 мм является достаточно тонкой, чтобы не задерживать ионизирующие излучения с низкой энергией, и при этом достаточно прочной[источник не указан 3224 дня].
Мелкая слюда и скрап используются как электротехнический изоляционный материал (например, слюдобумага). Обожжённый вспученный вермикулит применяется как огнестойкий изоляционный материал, наполнитель бетона для получения тепло- и звукозащитных материалов и утеплителей, для теплоизоляции печей.
Фасонные штампованные детали из слюды применяются для высокопрочной электрической изоляции источников тока, для электрической изоляции и крепления внутренней арматуры в электронных приборах, для крепления и изоляции внутренней арматуры сверхминиатюрных электронных ламп. Наиболее распространённой неисправностью микроволновой (СВЧ) печи является прогорание, повреждение защитной прокладки. В большинстве микроволновых печей прокладка, защищающая волновод, устанавливается в специальный «карман» и фиксируется винтом.
Применение слюды для дизайна и реставрации[править | править код]
Реставрационные и восстановительные работы предполагают крайне важный, зачастую определяющий момент — применение исторически достоверных материалов, использованных первоначально и впоследствии утраченных или повреждённых. При восстановлении предметов декоративно-прикладного искусства, например, при инкрустировании изделий из кости или дорогих пород дерева, наряду с перламутром, фольгой, применяется слюда.
В настоящее время слюда применяется при постройке яхт; пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур (благодаря термоизолирующими свойствам); применяется в витражах и в росписи по слюде; используется в ювелирном деле в качестве основы и как элемент украшений.
Добыча слюды[править | править код]
Слюда разрабатывается подземным или открытым способами с применением буровзрывных работ. Кристаллы слюды выбирают из горной массы вручную. Разработаны методы промышленного синтеза слюды. Большие листы, получаемые путём склеивания пластин слюды (миканиты), используются как высококачественный электро- и теплоизоляционный материал. Из скрапа и мелкой слюды получают молотую слюду, потребляемую в строительной, цементной, резиновой промышленности, при производстве красок, пластмасс и так далее. Особенно широко используется мелкая слюда в США. В начале 2010-х годов около 60 % мирового экспорта слюды приходилось на Индию (основной район добычи в штате Андхра-Прадеш, где проходит слюдяной пояс 100 км длиной и 25 км шириной)[5].
Мировой объем потребления листовой слюды оценивается в 6 тыс. тонн в год, молотой 300 тыс. тонн в год. Объем рынка составляет 140…150 млн долларов США.[6] К началу 21 века цены на листовую слюду не превышали 30 долларов США за килограмм, а на молотую менее 2 долларов за кг.
В России[править | править код]
Слюда как заменитель стекла получила распространение со времен Древней Руси.[7][8][9][10] Главным источником слюды была Керетская волость, ныне Лоухский район республики Карелия, район поселка Чупа. В 18 веке тут добывали до полутонны слюды в год. Слюда активно экспортировалась в Европу, где ее называли московским стеклом или мусковитом (лат. Vitrum Moscoviticum). В окрестностях Лоухского и Пулонгского озёр обнаружены исторические выработки длиной до 120 метров и глубиной до 80 метров. Флогопитовые слюды начали добывать в Прибайкалье (Слюдянское месторождение) в 17 веке. В начале 18 века Иркутская область становится одним из крупнейших центров добычи высококачественной мусковитовой слюды. В 18 веке начинается добыча слюды на Урале.
С распространением оконного стекла добыча слюды стала падать.[7] К концу 19 века Россия почти полностью прекратила добычу слюды. Однако в XX веке открываются новые сферы применения слюды, в первую очередь как высококачественный изолятор в электротехнике и электронике, в изготовлении огнеупорных строительных материалов. С 1930-х годов СССР становится одним из мировых лидеров в добыче слюды. Однако к концу XX века слюда опять теряет промышленное значение в связи с переходом промышленности на новые электротехнические и строительные материалы. С распадом СССР слюдяная промышленность теряет рынки сбыта, предприятия массово закрываются или перепрофилируются. Тем не менее отдельные предприятия сохранили слюдяное производство, например Санкт-Петербургская слюдяная фабрика, ведется добыча и переработка на Мамско-Чуйском месторождении[11] и предприятием Ковдорслюда.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Дубовик М. М., Либман Э. П. Две жизни чудесного камня: Из истории слюдяного промысла в России. — М.: Недра, 1966. — 188 с. — 6 000 экз.
Ссылки[править | править код]
- Слюды — статья из Большой советской энциклопедии.
- [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4102.html Слюды на сайте XUMUK.RU]
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных ссылок
|
Слюдой называют группу слоистых силикатов вулканического происхождения, образовавшихся путем кристаллизации. Некоторые виды появились в ходе метаморфизма горных пород. Отличительными характеристиками являются слоистое строение и высокая спайность.
Они имеют общую формулу:
R1(R2)3 [AlSi3O10] (OH, F)2, где R1 = K, Na; R2 = Al, M, Fe, Li.
Слюда была известна еще в древности. Ее использовали в Древнем Египте, Римской империи, Греции, Китае и других государствах. Она применялась при изготовлении предметов быта, из нее производили оконные рамы, применяли для внутренней отделки храмов.
В России минерал добывают на севере страны и Сибири: Карелия, Кольский полуостров, Якутия, Иркутская область. Крупнейшими мировыми поставщиками также являются США, Канада, Индия, ЮАР и Бразилия. Добыча полезных ископаемых происходит как открытым, так и подземным способом. Наиболее популярные слюдоносные минералы – мусковит, флогопит, вермикулит. Мусковит занимает 90% мировой добычи, лишь 10% приходится на остальные.
Содержание:
- Разновидности слюды
- Физические и химические свойства
- Сфера применения
Разновидности слюды
В зависимости от химических элементов, входящих в состав слюдоносных ископаемых, выделяют следующие разновидности:
- алюминиевые – парагонит и мусковит;
- железисто-магниевые – биотит, флогопит и лепидомелан;
- литиевые – циннвальдит, лепидолит и тайниолит.
Наиболее распространены четыре вида: мусковит, биотит, флогопит, лепидолит.
Мусковит представляет собой прозрачный или беловатый минерал, при наличии примесей он может менять цвет и приобретать оттенки желтого, розового или зеленого. Биотит имеет в своем составе большое количество железа, поэтому он непрозрачный, его цвет варьируется от бурого и зеленого до абсолютно черного. Флогопит отличается высокой степенью прозрачности, имеет желтоватый или коричневый оттенок. Для лепидолита характерна неоднородная окраска, цветовая гамма минерала достаточно широка – от серого и желтого до сиреневого и лилового.
Алюминиевые слюды используются в радиотехнике и электротехнике в качестве электроизоляционного материала. Литиевые обладают превосходными оптическими свойствами, поэтому их применяют в стекольной промышленности для изготовления стекол. Железисто-магниевые используются как изоляторы при производстве промышленных и бытовых предметов.
Существует и другая классификация слюдоносных ископаемых, в зависимости от их применения в промышленности. Промышленная слюда подразделяется на:
- листовую;
- вермикулит;
- мелкоразмерную и скрап.
Листовая является отличным электрическим изолятором и теплопроводником. Именно эти ее свойства используются чаще всего.
Вермикулит получают путем гидролиза. Он чаще всего применяется как теплоизоляционный материал. Скрап является отходами производства более крупных листов, используется в химической промышленности и строительстве.
Физические и химические свойства
Свойства минерала обусловлены во многом его слоистой структурой. Прежде всего можно выделить следующие отличительные особенности:
- высокая спайность;
- гибкость;
- упругость;
- прочность;
- диэлектрическая проницаемость.
Различные виды слюды имеют разные химические свойства, от которых во многом зависит ее использование. Так, мусковит обладает термостойкостью 400 – 700 ºС, а флогопит – 200 – 800 ºС. Плотность мусковита составляет 2,6 – 2,8, флогопита – 2,3 – 2,8. Коэффициент термического расширения у мусковита равен 19,8, у флогопита – 18,3. Температура плавления также зависит от химического состава и варьируется в пределах 1 140 – 1 400 градусов.
Физические и химические свойства слюды определяют сферу ее применения. Она широко используется как в промышленности, так и в быту.
Сфера применения
Машиностроение. Слюда является превосходным изолятором, даже при очень сильном нагревании она не меняет своих характеристик. Благодаря этому качеству, ее используют в электронике при производстве различных приборов, в кораблестроении и авиастроении. Она применяется при изготовлении бытовой техники, например, микроволновых печей. Также слюдяные пластины входят в состав навигационного оборудования, оптических фильтров и нагревательных приборов.
Строительство. Вот уже на протяжении многих лет слюда постоянно используется в строительстве. В данной сфере чаще других применяют вспученный вермикулит. Его используют в качестве теплоизоляционного материала. Вермикулит не слеживается и не теряет своих качеств на протяжении многих лет. Кроме того, слюдоносные минералы входят в состав некоторых цементных смесей и резиновых материалов.
Химическая промышленность. Благодаря новым технологиям и современным методам переработки, удается получать новые материалы из уже известных полезных ископаемых. Слюда входит в состав многих красок и пластмасс, используется для изготовления синтетических материалов, например, слюда для цветов. Ее активно используют дизайнеры для создания оригинальных композиций.
Сельское хозяйство. Вермикулит применяется в растениеводстве и животноводстве. В сельском хозяйстве его используют для аэрации и мульчирования почвы. Также его применяют для выращивания растений на искусственных средах. Благодаря высокому коэффициенту водопоглощения, он создает оптимальные условия для роста растений и улучшает структуру почвы. Кроме того, его используют в производстве различных наполнителей для животных.
Мебельное производство и предметы интерьера. Слюды применяются для интересной отделки мебели и создания оригинальных интерьерных композиций. Еще в дореволюционной России из них делали замечательные шкатулки для хранения драгоценностей и небольшие сундучки для бытовых мелочей, изготавливали мебельные дверцы и оконные рамы. Вот и сегодня она применяется для декорирования мебели и предметов интерьера, она также используется при производстве многих обоев и декоративных штукатурок.
Косметология и медицина. Слюда входит в состав многих косметических средств. В частности, ее используют при производстве румян, теней и пудры. Она придает косметике перламутровый блеск и делает кожу сияющей и здоровой. Также используется в медицине при изготовлении различных оптических приборов и электроники. Минерал чрезвычайно популярен в нетрадиционной медицине. Например, в аюрведе черная слюда является очень важным минералом, ее применяют для лечения многих заболеваний.
С древних времен слюда активно используется человеком в повседневной жизни для изготовления различных веществ, материалов и предметов быта. Ее сфера применения чрезвычайно широка и по сей день. Несмотря на появление большого количества синтетических материалов, она до сих пор активно добывается по всему миру. Ее уникальные свойства наряду с экологичностью делают слюду востребованным минералом в самых разных отраслях промышленности и народного хозяйства.