wollastonit

Wollastonit: Více než jen snížení vypalovací teploty – Pochopení kouzla řetězcových silikátových minerálů

Mnozí z nás, kteří se zabývají recepturami keramických těles a glazur, stejně jako recepturami stavebních materiálů, už o nich slyšeliwollastonit. Je to přírodní silikátový minerál, pojmenovaný na počest britského chemika a mineraloga Williama Hyde Wollastona.

(Wollastonitový prášek / Wollastonit keramické kvality)

Za léta práce s různými minerálními surovinami jsem zjistil, že jakmile surová ruda projde zušlechťováním a čištěním, funguje jako funkční plnivo široce používané v keramice, stavebních materiálech, skle, nátěrech, plastech, výrobě kovů a mnoha dalších odvětvích. Ložiska wollastonitu lze nalézt po celém světě, včetně Číny, Mexika, Indie, Španělska a Spojených států.

Wollastonit vzniká geologickým vývojem. Oxid křemičitý a uhličitan vápenatý reagují zhruba při 450 stupních a postupně krystalizují do tohoto minerálu. Když porovnám vzorky pocházející z různých ložisek, všiml jsem si, že konečná morfologie částic wollastonitu do značné míry závisí na geologickém původu rudy spolu s pozdějšími procesy zušlechťování a mletí.

Je klasifikován jako řetězový silikát s chemickým vzorcem CaSiO₃. Jeho krystalová struktura se skládá ze spojitých (SiO₃)²⁻ křemičitano-kyslíkových dlouhých řetězců pevně spojených kationty vápníku.

Čistý wollastonit tvoří v triklinickém krystalovém systému bezbarvé krystaly. Vzniká kontaktní metamorfózou vápence a je běžnou minerální složkou nacházející se v metamorfovaných horninách.

Wollastonit má tvrdost podle Mohse 4,5 a hustotu 2,85 g/cm³. V teplotním rozsahu 20–300 stupňů je jeho koeficient tepelné roztažnosti pouze 7×10⁻⁶/K s minimální změnou roztažnosti. Z mých laboratorních zkušebních testů mohu jasně pozorovat, že si udržuje stabilní výkon i za pracovních podmínek s dramatickými výkyvy teplot.

Výztuž je jednou z výrazných předností wollastonitu. Když je přidán do receptur, znatelně zvyšuje mechanickou pevnost hotových výrobků, což z něj činí extrémně praktickou minerální surovinu pro průmyslové receptury. Kromě toho se wollastonit vyznačuje vynikající chemickou inertností a odolává napadení širokou škálou chemických médií.

Jako řetězový křemičitan se kostra wollastonitu skládá z nekonečných křemičitanově-kyslíkových dlouhých řetězců vytvořených ze silikátových aniontů. Tyto řetězce tvoří páskované struktury s rohově spojenými čtyřstěny SiO₄. Tato lineární silikátovo-kyslíková řetězová struktura vytváří jedinečné materiálové vlastnosti wollastonitu.
Jeho krystaly mají nízkou symetrii, hlavně triklinické, jednoklonné nebo tetragonální; krychlové krystalové formy se nikdy nevyskytují. Krystaly rostou v prizmatických nebo jehličkovitých tvarech táhnoucích se podél silikátových řetězců, s dobře vyvinutým štěpením v tomto směru.

Wollastonit je nerozpustný v čisté vodě, ale podléhá pomalým změnám ve slané vodě. Za určitých podmínek může minerál také fluoreskovat. Jeho vzhled se velmi liší, vyskytuje se jak masivní, tak vláknitý, normálně světle šedý nebo mléčně bílý. Jeho krystaly patří do triklinického systému. Nízká a stabilní tepelná roztažnost je hlavním důvodem, proč mnoho konstruktérů receptur volí tento minerál.

Při formulování keramických těles a glazur může správné přidání wollastonitu do keramických těles a glazur výrazně snížit teplotu vypalování. Mletý wollastonit také zkracuje vypalovací cykly a umožňuje rychlé jednorázové vypalování při nízkých teplotách. To výrazně snižuje spotřebu paliva a odpovídajícím způsobem snižuje výrobní náklady.

Wollastonit neobsahuje žádné alkalické kovy. Po vypálení poskytují hotové výrobky vynikající elektrickou izolaci, vysokou odolnost proti nárazu a dobrou rozměrovou stabilitu. Díky těmto výhodám se často setkáváme s jeho používáním v precizní keramice a recepturách umělecké keramiky.

Ve fázi přípravy glazury může wollastonitový prášek nahradit část bílých pigmentů. Zlepšuje lesk glazury a zároveň snižuje viskozitu skluzu glazury a snižuje náklady na pořízení pigmentu. Při vypalování minimalizuje mikrotrhliny, lámání a různé vady glazury na keramickém nádobí. Díky své lineární tepelné roztažnosti účinně zmírňuje deformaci produktu.

Při výrobě skleněných vláken můžeme křemičitý písek nahradit wollastonitem. Vlastní složka oxidu vápenatého ve wollastonitu snižuje teplotu tavení pece a snižuje emise výfukových plynů. S přidáním wollastonitu se rychlost tavení skla zvýší o 1 ~ 2 %, lámání vláken se sníží a celá výrobní linka běží stabilněji.

Při výrobě skleněných vláken a keramických vláken řeší bod bolesti při vysoké teplotě tání křemenného písku, zlepšuje účinnost tavení pece a pomáhá továrnám kontrolovat výrobní náklady.

Jako ekologická anorganická vláknitá surovina se wollastonit široce a zrale používá v deskách z křemičitanu vápenatého, cementovláknitých deskách, protipožárních zvukově izolačních panelech a dalších stavebních materiálech.

Po zabudování získávají desky lepší odolnost proti nárazu, pevnost v ohybu a odolnost proti opotřebení. Hotové výrobky kombinují mnoho výhod včetně odolnosti proti korozi, zvukové izolace, tepelné izolace, požární odolnosti a elektrické izolace.

Kromě tří hlavních výše uvedených oblastí se wollastonit široce používá pro keramické glazury, žáruvzdorné materiály, granulovaný prášek do forem, svařovací materiály, izolační materiály a další průmyslová odvětví.

Název „wollastonit“ formálně zavedl J. Léman v roce 1818 při popisu horninových vzorků. Zajímavé je, že již v roce 1793 pojmenoval tento minerál rakouský mineralog Andreas Stütz ve svém díle Neue Einrichtung der k.-k. Naturalien-Sammlung zu Wien.

Předpokládalo se, že vzorky hornin použité v těchto prvních studiích pocházejí z oblasti Banátu v Rumunsku, ačkoli neexistují žádné definitivní písemné záznamy. Léman později přejmenoval minerál wollastonit na počest vědeckých příspěvků britského přírodovědce Williama Hyde Wollastona (1766–1828).

Populární Tagy: wollastonit, Čína výrobci wollastonitu, dodavatelé, továrna