ذخاير و پتانسيلهاي عمده ورميکوليت در ايران

داده هاي مدون موجود پيرامون نهشته هاي ورميكوليت در ايران، بسيار نامحدود و پراكنده است. تاكنون هيچ فعاليتي براي پي جويي و اكتشاف ورميكوليت انجام نشده است.
برحسب اطلاعات گردآوري شده از وزارت صنايع و معادن، تاكنون نشانه‌هايي در نواحي كرمان، املش (شرق گيلان)، شاهين‌دژ (آذربايجان غربي) و كليبر (شمال آذربايجان شرقي) شناخته شده است كه از اين ميان ذخاير كليبر و املش به صورت معدن در حال استخراج است و ساير موارد از حد يك نشانه كوچك معدني فراتر نرفته است.

– معدن كليبر
در منطقه كليبر، روستاييان محمود آباد و تازكند كه نهشته ورميكوليت در اراضي آنان واقع است، از ديرباز اين كاني را “سسمه” مي‌ناميدند، بدين سبب كه ورميكوليت بر اثر همجواري آتش و حرارت با خروج آب، صداي “سيس” مي‌دهد.
معدن كليبر در جنوب شهرستان كليبر و در منطقه كوهستاني هشتسر (هشتاد سر) قرار گرفته است. مورفولوژي عمومي منطقه، با توجه به ماهيت آذرين سنگهاي تشكيل‌دهنده آن، مرتفع و خشن است. محدوده معدني در منطقه چين‌خوردة شمالي چهارگوش اهر قرار گرفته است. براساس مطالعات انجام يافته، زمين‌شناسي منطقه معدني متشكل از يك توده آذرين نفوذي اولترامافيك است كه توسط رديف‌هاي آتشفشاني ولكانيك ائوسن زيرين و پالئوسن محصور شده است. ورميكوليت كليبر، درشت و به احتمال داراي منشاء ثانويه است. اگرچه مطالعه خاصي بر روي ژنز كانسار صورت نگرفته است وليکن وجود برخي شواهد كاني‌شناختي، دال بر عملكرد دگرساني گرمابي بر روي بيوتيت‌ها و پيدايش كاني ورميكوليت است. سنگ مادر اين كانسار سنگ‌هاي آذرين اولترامافيك و مافيك است كه با دايك‌هاي سينيتي قطع شده‌ است. كاني‌زايي در امتداد درز و شكاف‌هاي موجود در پيروكسنيت‌ها و در مجاورت با ماگماهاي گابرويي صورت گرفته است. جدول 3-2 تركيب شيميايي نمونة شاخص ورميكوليت اين كانسار را نشان مي‌دهد.

جدول 3-2- نتيجه تجزيه شيميايي نمونه شاخص كانسار ورميكوليت كليبر (بر حسب درصد وزني)

برحسب اطلاعات گردآوري شده، دو كارگاه فرآوري ورميكوليت در ايران فعال است. شركت منطقه‌اي معادن آذربايجان به عنوان مكتشف و بهره‌‌بردار نخستين كانسار ورميكوليت كشور (معدن كليبر) عمليات احداث واحد فرآوري ورميكوليت (پرعيارسازي و انبساط) را با ظرفيت 400 تن در سال در نزديكي معدن به انجام رسانده است.
ورميكوليت منبسط شده در واحد فرآوري كليبر رنگ نقره‌اي تا خاكستري داشته، ضريب قابليت هدايت گرمايي آن در 25 درجة سانتيگراد 036/0 كيلوكالري‌ بر متر‌ ساعت و ضريب انبساط آن 04/0 سانتيمتر مكعب بر درجه سانتيگراد است. شركت گيلان ميكا نيز به احداث كارخانه فرآوري با ظرفيت (اسمي) 800 تن در سال اقدام نموده است. از ميزان توليد و فروش آن اطلاعي در دست نيست (جدول 3-3).

جدول 3-3- مشخصات ورميكوليت منبسط‌شدة كليبر

– معدن املش
معدن ورميكوليت املش در جنوب شهرستان املش قرار گرفته است. اين منطقه جزو دامنه‌هاي جنوبي ارتفاعات درفك- چاك رود (از رشته كوه‌هاي البرز مركزي) محسوب مي‌شود. بخش اعظم منطقه داراي پوشش جنگلي است و مزارع كشت چاي در مجاورت روستاها گسترش دارد. كاني‌زايي ورميكوليت در اين منطقه، در مرز يك دايك ديابازيك با سنگ‌هاي رسوبي قديمي‌تر (مارن و ماسه سنگ) پديد آمده است. مطالعه خاصي بر روي ماده معدني اين كانسار صورت نگرفته، با اين حال در مقام مقايسه مي‌توان گفت كه نسبت به ورميكوليت كليبر دگرساني كمتري را متحمل شده است بطوريكه در مركز بلورها، مي‌توان بيوتيت را به وضوح مشاهده نمود.
جدول 3-4 تركيب شيميايي نمونة شاخص ورميكوليت كانسار املش را نشان مي‌دهد.

جدول 3-4- نتيجه تجزيه شيميايي نمونه شاخص كانسار ورميكوليت املش (برحسب درصد وزني)

 پيدايش ورميكوليت، بيشتر در نتيجه دگرساني (alteration) ميكا (بيوتيت و فلوگوپيت) در اثر فرآيندهاي هوازدگي (weathering processes) و دگرساني گرمابي (hydrothermal alteration processes) است. شواهدي دال بر تشكيل كاني ورميكوليت در اثر عملكرد چشمه‌هاي آبگرم معدني با دماي 60 تا 90 درجه سانتي‌گراد و اسيديته 3 تا 6 در ژاپن گزارش شده است.
ورميكوليت گاه جزو كاني‌هاي تشكيل‌دهنده برخي اسليت‌ها است و يا به عنوان يك كاني ثانويه، حفرات سنگهاي آتشفشاني بازيك (خصوصاً بازالت) را به صورت بافت بادامكي (amygdaloidal) پر مي‌كند. همچنين ورميكوليت (به همراه ميكاي كلريتي) يكي از كاني‌هاي فرعي تشكيل‌دهندة رسوبات قديمي با منشاء دريايي محسوب مي‌شود. با توجه به تأثير منفي پتاسيم موجود در آب دريا بر فرآيند تشكيل، احتمال پيدايش اين كاني از دگرساني كاني‌هاي خانواده ميكا در رسوبات دريايي اندك است. لذا ورميكوليت يافت شده در رسوبات دريايي، مي‌بايست از دگرساني كاني‌هايي غير از ميكا و براي مثال از مواد آتشفشاني، كلريت و هورنبلند ايجاد شده باشد. ورميكوليت، همچنين با كربناتيت‌ها و سنگ آهك‌هاي دگرگون‌شده نيز يافت شده است. نظريه‌هاي موجود در زمينه نحوة پيدايش كانسارهاي ورميكوليت حاصل انجام مطالعات تفصيلي بر روي سه ذخيره بزرگ بوده است.
مطالعات انجام يافته در معدن لايبي (Libby) واقع در ايالت مونتاناي آمريكا نشان مي‌دهد كه پيدايش ماده معدني حاصل از دگرساني بيوتيت در داخل پيكره پيروكسنيت‌ها به هيدروبيوتيت و در نهايت ورميكوليت است. اين پيروكسنيت‌ها بخشي از كمپلكس اولترامافيك آلكالن ريني كريك (Riny Creek) است كه سنگ درونگير كانسار را تشكيل مي‌دهد. دگرساني بيوتيت‌ها به عملكرد آبهاي زيرزميني نسبت داده شده است، اگرچه ممكن است هيدروبيوتيت، ناشي از دگرساني حرارت بالا به نظر برسد.
بررسي نهشته‌هاي ورميكوليت تايگرويل (Tigerville) واقع در كاروليناي جنوبي، نشان مي‌دهد كه در تشكيل ذخاير ورميكوليت پرعيار اين منطقه، فعاليت‌هاي گرمايي بر روي بيوتيتي كه پيش‌تر به واسطه عملكرد آبهاي زيرزميني حاصل شده، ضروري است.

مطالعات انجام يافته در كانسار ورميكوليت اينوري (Enoree) نيز بر تشكيل ورميكوليت و هيدروبيوتيت در اثر فرآيندهاي هوازدگي دلالت دارد. مناطق داراي ورميكوليت در اين كانسار در مرز بين سنگهاي دگرگونه (با ماهيت رسوبي) و توده اولترامافيك پتاسيك قرار گرفته‌اند.
پيدايش ذخاير اقتصادي ورميكوليت عمدتاً حاصل دگرساني بيوتيت است، كه در اين امر عوامل هوازدگي بيشتر از فرآيندهاي گرمابي نقش دارد، چرا كه ايجاد ورميكوليت در شرايط تعادلي و در دماي بيشتر از 300 درجه سانتي‌گراد در فرآيندهاي گرمابي محتمل نيست. ورميكوليت حاصله بلورهاي درشتي تشكيل مي‌دهد كه پسودومورف ميكا است. اين نوع ورميكوليت از سازنده‌هاي رسي برخي از خاك‌ها به شمار مي‌آيد. وجود شرايط آب و هوايي گرم و مرطوب، اين نوع دگرساني را تشديد مي‌كند.

ورميكوليت نام عمومی گروهی از سيليكاتهای آلومينيوم فرومنيزيم دار بوده كه از نظر شيميائی مشابه اسمكتيت های تری اكتائدر و از نظر ساختمان مشابه تالك ميباشد.ورميكوليت ها از نظر بار الكتريكی و خاصيت تورم پذيری در حد واسط ميكاها و اسمكتيت ها قراردارند. ورميكوليت تحت تاثير شوك حرارتی (حدود 800 درجه سانتی گراد) حدود 20 تا 40 برابر حجم اوليه افزيش حجم يافته و ورقه ورقه ميشود و تا نزديكی نقطه ذوب يعنی 1350 درجه سانتيگراد خاصيت نسوزندگی بسيارخوبی از خود نشان ميدهد.ماده معدنی ورميكوليت بعد از استخراج از معدن واقع در منطقه كليبر به كارخانه فراوری جهت پرعيارسازی ،انبساط و دانه بندی واقع در نزديكی معدن حمل ميشود.مشخصات فيزيكی و شيميائی ورميكوليت خام و فراوری شده درجداول زير ارائه گرديده است:

تركيب شيميائی ورميكوليت خام
SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 CaO K2O Na2O TiO2 BaO MnO L.O.I Tot.
33.9 15.7 14.8 12.9 5.7 0.97 0.16 0.12 0.20 0.03 14.9 99.20
.:: مقادير عددی برحسب درصد است.

ورمیکولیت با کیفیت ودرجه بالا به صورت گسترده در صنایع سطوح اصطکاکی استفاده می شود.

برای مثال می توان در تولید صفحه کلاچ و لنت ترمز از ورمیکولیت استفاده کرد. ورمیکولیت نسبت به آزبست، بسیار امن تر و بهداشتی تر است و همچنین رغیب جدی ورمیکولیت در این صنعت آزبست است که هم اکنون به دلیل خطرات استفاده ی آن و با ممنوعیت استفاده آزبست در داخل ایران این ماده جایگزین آزبست گردیده است.

مواردي كه بايد در جايگزيني ماده غير آزبستي با ماده آزبستي در صنايع لنت و ديسك مورد توجه قرار گيرد:

– هزينه تكنولوژي و مواد محصولات غير آزبستي خيلي بيشتر از نوع آزبستي نشود.

– فرايند هاي مربوط به ساخت آن پيچيده نباشد.

– هزينه محصول نهايي خيلي زيادتر از نوع آزبستي نشود.

– ماده جايگزين بسیار كم خطرتر از ماده آزبستي باشد.

– قدرت عملكرد ماده جايگزين مناسب باشد، يعني ضريب اصطكاك، ثبات گرمايي، ميزان فرسايش، قدرت يا استحكام مواد، توليد صدا، ساييدگي يا فرسايش ديسك، رسانايي گرمايي، و … مناسب باشد و در نتيجه ايمني رانندگي نيز حفظ شود.

 نگرش مشتري به آن مثبت باشد. مثلاً برخي مشتري ها معتقدند كه لنت هاي آزبستي سروصدا و غبار سياه(كنار ديسك لنت) دارند و همچنين عمر كوتاهي دارند که .رانندگان در اصطلاح حسّ خوبي در ترمز گرفتن با اين لنت ها ندارند

ورمیکولیت یک ماده بسیار مناسب برای استفاده در صنایع نسوز از جمله تولید آجر نسوز کوره و سقف کوره ها، آجرهای تزئینی نسوز برای شومینه، دیگها و واگن های حمل شمش و فلزات در صنایع ذوب فلزات و فولاد و ریخته گری بشمار می آید، چرا که ورمیکولیت دارای ویژگیهایی نظیر: عایق حرارتی خوب، چگالی کم، دیرگداز بودن، جذب تشعشعات وفلزات سنگین،سبکی و مقاومت زیاد می باشد.

خواص نسوز ورمیکولیت دردمای  Sintering 1260°C و نقطه ذوب  1315°Cدر متالورژی (مواد مركب داغ و مواد عایق مذاب) و نسوزها (آجرهای عایق و تخته ها یا اشكال) وجود دارد.

در ایالات متحده امریكا، تقریباً اندازه های سرند بالایی و پائینی عبارتند از :

درجه 1 (درشت ) 8- تا 4- مش تیلور (mm 36/2-75/4)

درجه 2 (متوسط) 4- تا 8- مش تیلور (mm 18/1-35/2)

درجه 3 (ریز ) 28- تا 14- مش تیلور (mm 60/0-18/1)

از ورمیکولیت با درجات بهترش در صنعت تولید بتن سبک و ساختمان سازی استفاده می گردد. اغلب بتنهای سبک خواصی از قبیل عایق بودن نسبت به حرارت و صوت، مقاومت در برابر یخ زدگی، آتش سوزی و کاهش لطمات حاصل از زلزله را دارا می باشند .ویژه گیهایی چون کاهش وزن سازه و ابعاد برخی اجزاء، صرفه جویی زیاد در میزان فولاد مصرفی در اسکلت و پی، حائل صدا و رطوبت و بویژه عایق حرارت بودن ، افزایش موثر فضای مفید داخل بنا، سرعت و سهولت در حمل و اجرا و کاهش خستگی کارگر از مزایای بهره گیری تجربه شده از این بتن ها با موارد کاربری های متعدد در ساخت و سازه ها می باشد .

مهمترین وجه تمایز بتن سبک در مقایسه با بتن معمولی :

آنچه مسلم است اینست که دانسیته بالای بتن معمولی بعنوان یکی از محدودیت های آن بشمار می رود و این در حالی است که بتن سبک دانسیته بسیار پایینی دارد .

– ضد زلزله بودن :

با توجه به سبکتر شدن ساختمان و در نتیجه کاهش بار استاتیکی و دینامیکی سازه با استفاده از فوم بتن ، نیروی زلزله خسارت کمتری را ایجاد می کند .

:سرعت کار

با توجه به سبکی، ابعاد و راحتی نصب این نوع بلوک ها سرعت اجرا نسبت به سایر مصالح حداقل 2 برابر است که خود باعث کاهش دستمزد نیز می گردد.

– عایق گرما،سرما،صدا :

این فوم های بتن سبک به علت ساختار متخلخل یک عایق موثر در مقابل گرما ، سرما و صدا به شمار می آیند.ضریب انتقال حرارتی بتن بین 0.350 تا  Kcal/m² 0.650می باشد ( که ظریب هدایت حرارتی بتن معمولی بین 1.3 تا1.7 Kcal/m²می باشد ) .

– همچنین به دلیل وجود حباب های هوا در ساختار خود عایق مناسبی برای صدا با ضریب بالای جذب آکوستیک به شمار می رود.

مقاومت این نوع از بتن ها در برابر آتش فوق العاده است. بطور مثال قطعه ای از این نوع بتن با چگالی 700 الی 800 کیلوگرم در متر مکعب که حداقل 8 سانتیمتر ضخامت داشته باشد براحتی تا 1270 درجه سانتیگراد را تحمل می کند و اصولا در وزن های پایین غیر قابل احتراق است.

از دیگر مزیت های آن به موارد زیر میتوان اشاره کرد :

– سهولت در اجرا

– کاهش ملات مصرفی

– قابل برش و رنده پذیری که براحتی با اره نجاری قابل برش است.

– عدم نیاز به اندود و گچ و خاک وتنها نیاز به نازک کاری دارد و چسبندگی قابل توجهی هم با سیمان و گچ دارد.

کشاورزی

مهم ترین کاربرد آن در کشاورزی ( انواع کودشیمیایی، علف کشی ها و حشره کش ها و اختلاط آن با خاک باعث ایجاد تخلخل بیشتر و جذب خاک می شود)، باغبانی (32%)، مصالح ساختمانی (36%) (تولید گچ و سیمان با وزن سبک و اضافه کردن ورمیکولیت به مخلوط بتون و ایجاد مخلوط بتون سبک وزنی)، مواد پرکننده، انواع عایق های صوتی و حرارتی (27% عایق گرمایی) کاربرد دارد.

ورمیکولیت به آسانی به پوسته های غیر قابل انعطاف، خم پذیر و نازک تقسیم می شود. تجمع ورمیکولیت فاقد تورق در تولید لایه های گچ، کاهش خاکستر که در حباب های دیگ بخار با سوخت ذغال سنگ وجود دارد، یک جزء (ذره)موجود در گل های حفاری کاربرد دارد. در گرمای ناگهانی C ° 1000-900 آب بین لایه ای ورمیکولیت مصرف شده و باعث تورقی عمود بر صفحات ورقه های نازک می شود که منتهی به انبساط 12-8 و افزایش چگالی از 960-640 تا 192-56 Kg/m3 شده است که وابسته به اندازه دانه و روش انبساط است. ورمیکولیت تورق عموماً به رنگ طلایی یا برنزی با جلای فلزی هستند. ورمیکولیت حرارتی متورق شبیه به پرلیت است. باغبانی و گلکاری جذاب

حامل توانایی ورمیکولیت برای جذب رطوبت، ایجاد تخلخل و باقی ماندن در جریان سیال آزاد دارای اهمیت است. جذب در حدود 240% وزنی و 50-40% حجم که در کشاورزی یا باغبانی و گل کاری (کودشیمیایی- علف کش یا حشره کش، بذر، چگونگی و حالت خاک، محیط رشد گیاه است. مخلوط ورمیکولیت، پیت (زغال سنگ نارس) یا مواد غذایی گیاهی در یک محیط بدون خاک به نام آب کشت است.

عایق کاری

ساختار ورمیکولیت از90% هوای محبوس تشکیل شده و به صورت منبسط با وزن سبک بوده که عایق حرارتی خوبی است (رسانایی w/m°C 065/0-062/0 و مقاومت گرمایی بالایC ° 1100 )، عایق صوتی و از نظر شیمیایی خنثی و نسبتاً نسوز (مقاوم در برابر آتش)، ضد پوسیدگی (فساد)، بی بو و عدم سوزش از خصوصیات قابل توجه است که در برخی محصولات ساختمانی مانند بتون و گچ سبک وزن، گچ های ژیپسی، عایق پرکننده سست، مواد مرکب کاهش دهنده صدا، پوشش ضد آتش شامل: ساختار کاشی های سیلیکاته سدیم فولادی است،  (جابجایی آزبست در عایق ها، کلاچ و ترمز و…. مصالح ساختمانی بتون های سبک وزن که به سستی متراکم شده اند . ورمیکولیت در جهت استفاده از انواع اهرم جعبه ماکو و سیمان پرتلند به کار برده می شود. سیمان های با سیلیس یا آلومینای بالا برای تنوره (دودکش) های بخار عایق، دیگ بخار یا کوره ها استفاده می شود. ورمیکولیت یا پرلیت به همراه آسفالت یا یک سیلیکات به علت مقاومت آب به عنوان پرکننده حفرات برای عایق حرارتی استفاده می شود (سیمان سیاه یا ساختارهای دیگر بنایی.

نسوز

خواص نسوز ورمیکولیت دردمای Sintering، C ° 1260 و نقطه ذوب C ° 1315 در متالورژی (مواد مرکب داغ و مواد عایق مذاب) و نسوزها (آجرهای عایق و تخته ها یا اشکال) وجود دارد. کاربرد نهایی این کانی عموماً بسته به محتوای ورمیکولیت (ps %99-90)، بازده تورق و چگالی بعد از تورق است. در ایالات متحده امریکا، تقریباً اندازه های سرند بالایی و پائینی عبارتند از :

• درجه 1 (درشت ) 15- تا 5میلیمتر

• درجه 2 (متوسط) 3 تا 5 میلیمتر

• درجه 3 (ریز ) 1 تا 3- میلیمتر

• درجه 4(پودری)1تا 0 میلیمتر

جایگزینی

چندین ماده می تواند جانشین ورمیکولیت برای کاربردهای گوناگون گردد. پرلیت منبسط شده، می تواند برای بتون سبک وزن (پرلیت نوعی شیشه ولکانیکی شبیه ابسیدین می باشد) مورد استفاده قرار گیرد. شیل،سیلت و رس می توانند مانند ورمیکولیت استفاده شوند اگرچه این مواد ارزانتر هستند ولی بطور قابل ملاحظه ای سنگین تر از پرلیت و ورمیکولت هستند. فایبرگلاس، پرلیت و Slag Wood می توانند برای عایق کاری مورد استفاده قرار گیرند. تعدادی از دیگر موادی که در کشاورزی برای آماده سازی خاک جهت گیاه کاری وگل کاری مورد استفاده هستند می توان (پیت،Saw dust،Woodchips، برگ و دیگر مواد آلی) را نام برد.