R 2 . 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 Al 3+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым; во вторых катионы Mg 2+ , Fe 2+ и Li + с Al 3+ занимают все октаэдры .
Свойства
Слоистая структура слюды и слабая связь между пакетами сказывается на её свойствах: пластинчатость, 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.
Классификация
По химическому составу выделяют следующие группы слюды:
- мусковит KAl 2 (OH) 2 ,
- парагонит NaAl 2 (OH) 2 ,
- флогопит KMg 3 (OH, F) 2 ,
- биотит K (Mg, Fe) 3 (OH, F) 2 ,
- лепидомелан KFe 3 (OH, F) 2 ;
- лепидолит KLi 2-x Al 1+x (OH, F) 2 ,
- циннвальдит KLiFeAl (OH, F) 2
- тайниолит KLiMg 2 (OH, F) 2
Разновидности
Встречаются ванадиевая слюда - роскоэлит KV 2 AISi 3 O 10 ](OH) 2 , хромовая слюда - хромовый мусковит, или фуксит , и др. В слюде широко проявляются изоморфные замещения: К + замещается Na + , Ca 2+ , Ba 2+ , Rb + , Cs + и др.; Mg 2+ и Fe 2+ октаэдрического слоя - Li + , Sc 2+ , Jn 2+ и др.; Al 3+ замещается V 3+ , Cr 3+ , Ti 4+ , Ga 3+ и др.
Изоморфизм
В слюдах наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg 2+ и Fe 2+ (непрерывные твёрдые растворы флогопит - биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg 2+ - Li + и Al 3+ -Li + , а также переменное соотношение окисного и закисного железа . В тетраэдрических слоях Si 4+ может замещаться Al 3+ , а ионы Fe 3+ могут замещать тетраэдрический Al 3+ ; 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 др. При замене К + на Ca 2+ образуются минералы группы хрупких слюд - маргарит CaAl 2 (OH) 2 и др., более твёрдые и менее упругие, чем собственно слюды. При замещении межслоевых катионов К + на H 2 O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся главными компонентами глинистых пород.
Применение
Слюдяное окно
Различные изделия из электротехнической слюды. Используется как теплостойкий диэлектрик.
История
Благодаря широкой распространённости и способности слюды расщепляться на очень тонкие, почти прозрачные листы, она использовалась с древних времён. Слюда была известна в Древнем Египте , Древней Индии в Греческой и Римской цивилизации, Китае , у ацтеков . Первое использование слюды в пещерной живописи относится к верхнему палеолиту . Слюда была обнаружена в Пирамиде Солнца в Теотиуакане .
Позднее слюда являлась весьма распространенным материалом для изготовления окон. Примерами могут служить оконницы ХII 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.
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.
В современной технике
Лист обработанной слюды
Существует три вида промышленных слюд:
- листовая слюда;
- мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);
- вспучивающаяся слюда (например, вермикулит).
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 .
Используется для создания входных окон некоторых счетчиков Гейгера , так как очень тонкая пластинка слюды (0,01 - 0,001 мм) является достаточно тонкой, чтобы не задерживать ионизирующие излучения с низкой энергией, и при этом достаточно прочной.
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.
Для дизайна и реставрации
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 превосходным термоизолирующими свойствам); применяется в витражах и в росписи по слюде; используется в ювелирном деле в качестве основы и как элемент украшений.
Добыча слюды
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 т. д. Особенно широко используется мелкая слюда в США .
Примечания
Литература
- 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
Категории:
- Изоляционные материалы
- Силикаты (минералы)
- Классификация минералов
- Теплоизоляционные материалы
- Минералы по алфавиту
- Породообразующие минералы
Wikimedia Foundation . 2010 .
Химический состав состав слюды доходит до 40 элементов. При этом резкие колебания в химическом составе наблюдаются даже в слюдах одного месторождения и, нередко, одного кристалла.
В середине XVII века цена листовой слюды варьировалась от 20 до 50 копеек за лист. Для сравнения, иностранные купцы того времени платили за 1000 белок 16 рублей, за пуд черной икры — 1 рубль.
В России начала XXI века сложилась парадоксальная ситуация: держава, обладающая огромными ресурсами слюды, вынуждена покупать ее за границей, т. к. собственная добыча практически не ведется. История циклична: абсолютно идентичная ситуация наблюдалась в начале прошлого столетия.
В соответствии со спектральной классификацией астероидов выделяют довольно редкий тип углеродных астероидов класса G. Считается, что эти астероиды в основном сложены из низкотемпературных гидратированных силикатов, таких как слюда и глина с примесью углерода или органических соединений.
Название разновидности слюды «вермикулит» произошло от латинского слова «червячок», т. к. при нагревании он образует длинные червеобразные столбики и жгуты.
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.
Вторая половина XVIII ознаменовалась успехами в производстве стекла, снижением его цены. Это привело к падения спроса на слюду, сокращению ее добычи. Однако, иллюминаторы боевых кораблей продолжали делать из слюды, т. к. стеклянные не выдерживали залпов орудий.
Слюда, обладая высокими диэлектрическими свойствами, значительной термостойкостью, способностью расщепляться на тончайшие листы, является непревзойденным электроизоляционным материалом, широко применяемым в радиотехнике.
Один из крупнейших в истории кристаллов мусковита был найден в Канаде. Его размер составил 1,95х2,85х0,6 м и весил он около 7 тонн.
Слово «слюда» («слуда») - исконно русское. Смысл выражения «слудиться» издревле означал -«слоиться». Впервые слово «слуда» упоминается в «Остромировом евангелии» (1057 г.)
Выход готовых изделий из листовой слюды от добытого сырья составляет в среднем 8,25%. Это обуславливает достаточно высокую цену на изделия и их дефицит.
В древнем индейском городе Теотиуакан в Мексике обнаружено странное сооружение, названное «Слюдяной храм». Подобных сооружений не обнаружено больше нигде в мире. Его уникальность заключается в том, что строение сверху прикрывает двойной слой слюды- мусковита, назначение которого до сих пор неизвестно.
Слюда является одним из наиболее распространенных минералов земной коры. В обычных горных породах она встречается в виде мельчайших чешуек. Промышленные же месторождения, где кристаллы достигают крупных размеров, чрезвычайно редки.
Слюда мусковит прозрачна, имеет стеклянный блеск. Флогопит, как правило, темная слюда, просвечивающая лишь в тонких листах.
За точку отсчета слюдяного промысла в Мамско--Чуйском районе принято считать август 1689 года, когда Якутский воевода Зиновьев выдал казаку Афанасию Пущину «Наказную память», которой он обязывался «...сыскать и промыслить по Витиму реке слюды...»
Термостойкость мусковита, т. е. температура, при которой он сохраняет свои свойства, достигает 700 градусов Цельсия. Для сравнения, температура плавления алюминия составляет 660 градусов, свинца — 327, серебра — 962.
Ни древние греки, ни римляне не были знакомы со слюдой. В ученых трактатах Западной Европы стали называть слюду «Витрум Московитикум», т. е. стекло Московии. Позднее название упростилось, стало короче - «московит» и, наконец, в минералогии укрепилось как «мусковит»
Во времена Петра I существовал большой спрос на слюду («московское стекло») со стороны Западной Европы и Америки, используемую для иллюминаторов боевых кораблей, который удовлетворялся, в основном, за счет Мамской слюды.
Слюда мусковит обладает высокой химической стойкостью. Соляная кислота его не разлагает при нагревании до 300 градусов Цельсия. Он также не восприимчив к щелочам.
Слюда относится к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости: при нагреве до нескольких сот градусов она сохраняет свои электрические свойства.
Если в бетон добавить слюду, это резко повысит его прочность, при этом снизится тепло-- и звукопроводность.
Впервые синтетическая слюда, фторфлогопит, была получена российским ученым К.Д. Хрущевым в 1887 году. Искусственная слюда почти прозрачна и по ряду характеристик превосходит природную.
В годы Великой Отечественной войны потребность в высококачественной слюде, используемой в оборонной промышленности, резко увеличилась. Слюда была в остром дефиците: Карельские месторождения были захвачены врагом, Бирюсинское истощилось. Вся добыча мусковита велась только на Мамско--Чуйском месторождении.
Тебе, вероятно, не раз попадался кусочек слюды, которую ты легко разламывал на части. Возможно, ты называл его «желатин».
Слюда - это минерал. Термин «слюда» включает целое семейство горных минералов, куда входят мусковит, флюгопит, биотит и лепидолит. Поскольку трудно произносить их названия, то ты поймешь, почему мы все эти называем «слюдой».
Все эти минералы очень схожи, хотя содержат различные металлы. Все виды слюды легко разделяются на слои. Они мягкие, на их поверхности остаются даже следы от ногтя. Все они образуют однотипные виды кристаллов. Они бывают бесцветными, желтыми, зелеными, красными, коричневыми и черными.
Слюда мусковит (Muscovite)
Где добывают слюду
Слюда залегает в горных породах в земной коре. Они входят в состав пород вулканического происхождения, которые образовались при остывании расплавленной лавы. В отдельных случаях слюда произошла из других минералов в результате процесса, называемого «метаморфизм», то есть изменений, вызываемых давлением, теплом и воздействием воды.
Слюду добывают в шахтах. Наиболее важными районами по добыче слюды являются США, Канада, Индия, Мадагаскар, Россия, Бразилия и Южная Африка.
Слюда для ногтей
Где используется слюда
Для промышленного использования слюду расслаивают и разрезают на требуемые куски. Слюда - хороший изолятор, она не проводит тепло и электричество. Ясно, что слюда широко используется в производстве электрооборудования и огнестойких материалов. У тебя дома слюда имеется в утюге и других электроприборах.
А ты знаешь, что до изобретения стекла в окна вставляли слюду?
Вероятно, вы не раз видели минералы, которые прозрачны на вид и легко ломаются на части, а его пластинки похожи на очень плотный целлофан. Дети называют этот минерал желатином. А ученые именуют его слюдой.
Вообще-то термин «слюда» подразумевает целое семейство минералов, рождающихся в горах. Это биотит, мусковит, лепидолит и флогопит. Но для обычных людей, далеких от минералогии, это все – слюда. Между собой все эти представители одного семейства схожи, а вот по химическому составу есть различия: каждый содержит свой металл, отличный от собрата.
Но вот качество легкой расслойки характерно для всех слюдовых. Минерал этот очень мягкий, его моно поцарапать даже ногтем. И все его «родственники» образуют одинаковые виды кристаллов, различается в данном случае окраска. Слюда может быть бесцветной и прозрачной, может быть зеленой или желтой, может напоминать застывшую нефть, быть коричневым или совсем черным, а может – и красным.
Слюда является одним из особенно распространенных минералов, называемых породообразующими. А ее пластинчатость и легкое расщепление между слоями объясняется просто – такова структура минерала и столь невысока связь между отдельными пакетами. Кстати, слюда может расщепляться на настолько тонкие листочки, что порой они напоминают лист бумаги. При этом определенная прочность, хорошая гибкость сохраняются. Спайность у слюды совершенная (или, иначе говоря, базальная).
Кристаллы слюды иногда имеют псевдогексагональные очертания.
Залегает слюда в земной коре, в соединении с другими горными породами. Вся эта связка была когда-то рождена действием вулкана: расплавленная лава постепенно остывала, и выделялись слюда, гранит и многие другие минералы. Но в отдельных случаях слюда создавалась в результате метаморфизма – изменений, которые вызваны были воздействием влаги, теплом и давлением. Благодаря примерно таким же параметрам когда-то создавалась нефть.
Слюда добывается в шахтах горняками. В настоящее время наиболее крупные пункты добычи слюды разрабатываются в Соединенных Штатах Америки, на Мадагаскаре, в Канаде и Индии, в Южной Америке и России.
Слюда порой добывается серьезными, массивными кусками. Чтобы использовать потом слюду в промышленности, ее расслаивают, и затем нарезают нужными блоками. Но где же используют этот непрочный минерал?
Слюда работает хорошим изолятором, она задерживает как электрический ток, так и тепло. Именно поэтому слюда необходима для производства различных огнестойких материалов и в сфере электроприборов.
А когда-то люди использовали слюду для окон – вместо стекла. Это было тогда, когда стекла еще не было.
Разная окраска слюды объясняется примесями разных металлов. Так, флогопит и мусковит чаще всего прозрачны, а биотит иногда бывает розовым или красным (примеси железа), либо зеленым (магний).
Слюда – это наименование целой группы природных минералов, содержащих различные металлы, но похожих между собой по свойствам. Для каждого из них характерен свой оттенок. Добыча слюды производится несколькими способами: и подземным. Еще ее можно делать синтетически в лабораторных условиях.
Породы слюды залегают внутри коры Земли и считаются вулканическими. Иногда представленный материал появляется вследствие процесса структурных и минеральных изменений горных пород. Этому способствует температура, вода и давление.
Слюдяной пласт легко делится на фрагменты. Он настолько мягкий, что при надавливании на него ногтем останется след. У всех слюдяных материалов наблюдаются однотипные кристаллы.
Разновидности слюды
Слюда – это группа похожих по свойствам и строению материалов, которые часто отличаются оттенками. Ее добыча производится в разных местах планеты. Состав слюдяного минерала предусматривает наличие калия, но его прозрачность и оттенок разный. Можно выделить такие его виды.
Эта порода слюды считается самой часто встречающейся. Она имеет белый цвет или же совсем прозрачна. Редко оттенок слюды бывает розовым, зеленым или желтым, что случается вследствие наличия примесей.
В составе представленного типа слюды присутствует большое количество ионов железа, поэтому прозрачным он быть не может. Для него характерен черный или темный зеленый (с бурым оттенком) цвет.
В виде ровных листов он не встречается. Чаще он по форме напоминает изогнутые цветочные лепестки. Цвет минерала розовато-сиреневый, лиловый. Во время добычи такой слюды можно наблюдать, как ее фрагменты складываются в сложные розетки. Он содержит значительное количество лития. Эта слюда применяется для производства стекол для оптической техники, некоторых счетчиков Гейгера.
Этот тип слюдяного минерала стоит на втором месте после мусковита по распространенности. Он обычно желтый или коричневый. На его основе ученые научились выращивать синтетические слюдяные кристаллы.
Что касается внешнего вида залежей, то в большинстве случаев добывается листовая слюда. После промышленной обработки получается мелкофракционный и вспучивающийся минерал. Первый представляет собой отходы после обработки крупных листов. Из него же производят молотую слюду. Она же применяется в строительстве, изготовлении цемента, красок, пластмассы и других изделий.
Свойства и области применения материала
Добыча слюды сегодня имеет широкие масштабы, ведь она применяется во многих отраслях. Продукт обладает такими особыми свойствами: спайность (есть возможность разделения одного пласта на части в разных направлениях); способность сгибаться и упругость. А еще обработанный слюдяной пласт обладает прочностью, низкой гигроскопичностью, устойчив к высокой температуре и радиации. Он имеет отличные электроизоляционные качества.
А также продукт устойчив к воздействию химических веществ. Единственным недостатком слюды является то, что на него негативно действует влага и время – он постепенно разрушается. Непростой является и его добыча. Благодаря своим свойствам и наличию различных примесей, слюдяные материалы применяются в таких отраслях:
- строительной промышленности: для производства красок, лаков, огнеупорных материалов;
- радиоэлектронике: для производства различных приборов, электрооборудования;
- в кораблестроении: производство иллюминаторов;
- декоративной промышленности: для восстановления изделий, сделанных из слоновой кости и дорогих пород древесины;
- косметологии: в производстве декоративной косметики на основе минералов (румян, пудр, теней);
- в сельском хозяйстве (в качестве сорбента или готового субстрата для выращивания продукции);
- для изготовления гидротермических пластин, устанавливаемых в водяных котлах;
- в производстве тепловых элементов, а также смотровых окошек для печей, разных приборов;
- из минерала изготавливаются прокладочные (слюдопластовая бумага) и конденсаторные пластины.
Из слюды получаются отличные электроизоляционные материалы. А также мелкофракционный материал применяется для изготовления утеплителей, способных служить десятилетиями, не меняя своих свойств.
Месторождения и способы добычи минерала
Добыча слюды происходит в горных местностях. Используется как открытый, так и подземный метод. Для добычи слюдяных минералов применяются взрывчатые вещества или бурильные установки. Сами кристаллы отбираются ручным способом. Добыча производится из шахт, расположенных по всему миру.
Самыми известными странами, добывающими слюду, являются: США, Канада, Россия, Бразилия, Мадагаскар, Индия, Намибия. Редко можно встретить промышленные месторождения слюдяных кристаллов, отличающиеся высоким качеством. При извлечении они могут разрушаться, так как очень мягкие. Процесс добычи является трудоемким, причем доля слюдяных пластов от общего количества полученного продукта не превышает 10%.
Именно листовые кристаллы слюды больше всего поставляет Индия и Бразилия. В России залежи находятся в Якутии, Иркутской области, Карелии, Забайкалье, Таймыре и Кольском полуострове. Слюдяная промышленность использует два способа добычи.
Открытый. Тут максимальная глубина карьера оставляет 100 м, а высота уступа не больше 10 м. Самые качественные фрагменты отбираются ручным способом. Остальная масса слюдяной продукции требует обогащения и отправляется на специализированные заводы.
Подземный. Тут используются разные системы разработки залежи: горизонтальными слоями, при этом пустоты закладываются другими материалами; с магазинированием; скважины большой глубины; мелкошпуровая отбойка. В последнем случае, добывающими слюду инструментами, являются бур и взрывчатка.
Практически все кристаллы слюды содержат природные примеси, независимо от места и способа добычи. Среди них самыми распространенными являются: кварц, гематит, кальцит, пирит, турмалин.
Синтетические методы получения слюды
Слюдяная промышленность разработала новый способ получения представленного материала – синтетический. В результате получается фторфлогопит. Во время синтеза слюды искусственным способом используются те же химические элементы, которые содержатся и в натуральном продукте, но одна группа веществ заменяется атомами фтора.
Преимуществом такого продукта является то, что его диэлектрические свойства в 10 раз превышают качества натурального минерала. В составе синтетической слюды нет газовых вкраплений, поэтому она не вспучивается под воздействием очень высоких температур. Такое свойство позволяет использовать фторфлогопит для изготовления генераторных радиоламп высокой мощности.
Сейчас синтетический слюдяной минерал в лабораторных условиях изготавливают мало. Его промышленное производство невозможно, так как ученые до сих пор не могут вырастить крупные кристаллы, которые пригодились бы для изготовления изоляции, прокладок, конденсаторов.
Основная трудность заключается в том, что для кристаллизации синтетического материала требуется очень медленное снижение температуры с 1400 до 1200 градусов в час. Но в промышленных условиях этот процесс обеспечить технологически трудно. То есть крупные пластины слюды добыть таким методом пока невозможно.
Слюду начали получать еще несколько веков назад. В давние времена минерал использовался для изготовления окон в домах, оправ, свечных фонарей. Сегодня спектр ее применения значительно расширен, но процесс добычи непростой. Однако производство материала не прекращается, так как его свойства делают его исключительным.
