Wollastonite

Wollastonite: Više od samo snižavanja temperature pečenja – razumijevanje magije lančanih silikatnih minerala

Mnogi od nas koji rade na formulacijama keramičkog tijela i glazure, kao i na receptima za građevinske materijale, čuli su zavolastonit. To je prirodni silikatni mineral, nazvan u čast britanskog hemičara i mineraloga Williama Hydea Wollastona.

(Wollastonite prah / keramički razred Wollastonite)

Tokom godina rada sa raznim mineralnim sirovinama, otkrio sam da kada sirova ruda prođe kroz proces obogaćivanja i prečišćavanja, ona radi kao funkcionalno punilo široko prihvaćeno u keramici, građevinskim materijalima, staklu, premazima, plastici, proizvodnji metala i mnogim drugim sektorima. Nalazišta volastonita mogu se naći širom svijeta, uključujući Kinu, Meksiko, Indiju, Španiju i Sjedinjene Države.

Volastonit je nastao geološkom evolucijom. Silicijum i kalcijum karbonat reaguju na otprilike 450 stepeni i postepeno kristališu u ovaj mineral. Kada uporedim uzorke dobijene iz različitih ležišta, primjećujem da konačna morfologija čestica volastonita u velikoj mjeri ovisi o geološkom porijeklu rude, zajedno sa kasnijim procesima obogaćivanja i mljevenja.

Klasifikovan je kao lančani silikat sa hemijskom formulom CaSiO₃. Njegova kristalna struktura sastoji se od kontinuiranih (SiO₃)²⁻ dugih lanaca silikat-kiseonik čvrsto povezanih kalcijumovim kationima.

Čisti volastonit formira bezbojne kristale u triklinskom kristalnom sistemu. Nastaje kontaktnim metamorfizmom krečnjaka i uobičajena je mineralna komponenta koja se nalazi u metamorfnim stijenama.

Wollastonite ima Mohsovu tvrdoću od 4,5 i gustinu od 2,85 g/cm³. U temperaturnom opsegu od 20-300 stepeni, njegov koeficijent termičke ekspanzije je samo 7×10⁻⁶/K uz minimalnu promenu ekspanzije. Iz mojih laboratorijskih testova, mogu jasno primijetiti da održava stabilne performanse čak i pod radnim uvjetima sa dramatičnim temperaturnim fluktuacijama.

Ojačanje je jedna od istaknutih snaga wolastonita. Kada se dodaje u formulacije, značajno povećava mehaničku čvrstoću gotovih proizvoda, što ga čini izuzetno praktičnom mineralnom sirovinom za industrijske recepte. Osim toga, volastonit ima odličnu hemijsku inertnost i otporan je na napade širokog spektra hemijskih medija.

Kao lančani silikat, okvir volastonita se sastoji od beskonačnih dugih lanaca silikat-kiseonik izgrađenih od silikatnih anjona. Ovi lanci formiraju trakaste strukture sa SiO₄ tetraedrima povezanim u uglovima. Ova linearna struktura lanca silikat-kiseonik stvara jedinstvena svojstva materijala wolastonita.
Njegovi kristali imaju nisku simetriju, uglavnom triklinički, monoklinski ili tetragonalni; kubični kristalni oblici se nikada ne javljaju. Kristali rastu u prizmatičnim ili igličastim oblicima koji se protežu duž silikatnih lanaca, s dobro razvijenim cijepanjem u tom smjeru.

Volastonit je nerastvorljiv u čistoj vodi, ali se sporo mijenja u slanoj vodi. Pod određenim uslovima, mineral takođe može fluorescirati. Široko varira u izgledu, javlja se i masivnim i vlaknastim, obično svijetlo sivim ili mliječno bijelim. Njegovi kristali pripadaju triklinskom sistemu. Niska i stabilna toplinska ekspanzija je glavni razlog zašto mnogi inženjeri formulacije biraju ovaj mineral.

Prilikom formulisanja keramičkih tijela i glazure, pravilno dodavanje volastonita za keramičko tijelo i glazuru može značajno smanjiti temperaturu pečenja. Mljeveni volastonit također skraćuje cikluse pečenja i omogućava brzo pojedinačno pečenje na niskim temperaturama. Ovo značajno smanjuje potrošnju goriva i snižava troškove proizvodnje.

Wollastonite ne sadrži alkalne metale. Nakon pečenja, gotovi proizvodi pružaju izvanrednu električnu izolaciju, visoku otpornost na udarce i dobru stabilnost dimenzija. Zahvaljujući ovim prednostima, često ga vidimo da se koristi u preciznoj keramici i formulacijama umjetničke keramike.

U fazi pripreme glazure, wolastonit prah može zamijeniti dio bijelih pigmenata. Poboljšava sjaj glazure dok smanjuje viskozitet glazure i smanjuje troškove nabavke pigmenta. Prilikom pečenja minimizira mikropukotine, lomove i razne defekte glazure na keramičkom posuđu. Oslanjajući se na svojstvo linearnog termičkog širenja, efikasno ublažava savijanje proizvoda.

Prilikom proizvodnje staklenih vlakana, kvarcni pijesak možemo zamijeniti volastonitom. Inherentna komponenta kalcijum oksida u volastonitu smanjuje temperaturu topljenja peći i smanjuje emisije izduvnih gasova. Sa dodatkom volastonita, stopa topljenja stakla se povećava za 1~2%, lom filamenta vlakana se smanjuje, a cijela proizvodna linija radi stabilnije.

U proizvodnji staklenih i keramičkih vlakana, rješava bolnu tačku visoke temperature topljenja kvarcnog pijeska, poboljšava efikasnost topljenja peći i pomaže fabrikama da kontrolišu troškove proizvodnje.

Kao ekološki prihvatljiva neorganska vlaknasta sirovina, wolastonit se široko i zrelo primjenjuje u pločama od kalcijum silikata, pločama od cementnih vlakana, vatrostalnim pločama za zvučnu izolaciju i drugim građevinskim materijalima.

Nakon ugradnje, ploče dobijaju bolju otpornost na udarce, čvrstoću na savijanje i otpornost na habanje. Gotovi proizvodi kombinuju višestruke prednosti uključujući otpornost na koroziju, zvučnu izolaciju, toplotnu izolaciju, otpornost na vatru i električnu izolaciju.

Osim tri glavna područja iznad, wolastonit se uveliko koristi za keramičke glazure, vatrostalne materijale, granulirani prah za kalupe, potrošni materijal za zavarivanje, izolacijske materijale i druge industrije.

Naziv "volastonit" je formalno uveo J. Léman 1818. kada je opisivao uzorke stijena. Zanimljivo je da je još 1793. godine austrijski mineralog Andreas Stütz ovaj mineral nazvao "Tafelspath" u svom radu Neue Einrichtung der k.-k. Naturalien-Sammlung zu Wien.

Pretpostavlja se da primerci stena korišćeni u tim najranijim studijama potiču iz Banata u Rumuniji, iako ne postoje definitivni pisani zapisi. Léman je kasnije preimenovao mineral volastonit u čast naučnih doprinosa britanskog prirodnjaka Williama Hydea Wollastona (1766–1828).

Popularni tagovi: volastonit, Kina proizvođači wolastonita, dobavljači, tvornica