سیلیمانیت و کیانیت و کاربرد آن در صنعت نسوز

سیلیمانیت و کیانیت؛ از ویژگی ها تا کاربرد

سیلیمانیت و کیانیت، دو تا از پلی مورف های چندساختاری و ترکیبات شیمیایی سیلیکات آلومینیوم بی آب هستند که پلی مورف دیگر آن آندالوزیت است، این سه کانی دارای فرمول شیمیایی یکسان اما ساختارهای کریستالی و خواص فیزیکی متفاوت هستند.

سیلیمانیت یک پلی مورف در دمای بالا، کیانیت پلی مورف دیگر با فشار بالا و آندالوزیت پلی مورفی کم فشار است. 

ترکیب شیمیایی همه آنها Al2SiO5))  است، ولی از نظر شکل کریستالی با همدیگر  متفاوت هستند  و این تفاوت ساختاری در این کانی ها به علت شرایط زمین شناسی متفاوتی که در زمان تشکیل این سنگ ها به وجود آمده است. 

بر همین اساس سیلیمانیت، دارای کریستالی های فیبری یا ستونی شکل است، کیانیت کریستال های پره ای شکل دارد و آندالوزیت نیز دارای کریستال های منشوری است.

سیلیمانیت و کیانیت و آندالوزیت در طول دگرگونی رسوبات غنی از آلومینا و عمدتا از دگرگونی سنگ های رسوبی به وجود آمده اند.

خاستگاه و تاریخچه منابع سیلیمانیت و کیانیت

سیلیمانیت که یکی از آلومینو سیلیکات های چندشکلی است از سنگ های جواهر کمیاب  محسوب می شود و تنها در چند منطقه از جهان یافت شده است  و نام آن را از کانی شناس آمریکایی، «بنجامین سیلیمان» اقتباس کرده اند. 

مهمترین منابع این کانی سریلانکا، میانمار، آمریکا و کنیا هستند و در سال های اخیر با کشف ذخایر جدید در معادن کشور هند، دیگر آن چنان کمیاب به شمار نمی رود.

اگرچه این سنگ در اصل در ایالت کانکتیکات یافت شده، اما ایالت دلوار آمریکا سیلیمانیت را به عنوان ماده معدنی رسمی خود اعلام و به ثبت رسانده است و در مناطقی دیگری از آمریکا مانند کارولینا و ویومینگ نیز این کانی یافت می شود.

منابع مدرن امروزی برای سیلیمانیت مناطق اروپایی هستند، ولی همچنان هند بیشترین  تولید را در این زمینه دارد، همچنین منطقه مغوک برمه و سریلانکا نیز سیلیمانیت با کیفیت به رنگ آبی و بی رنگ تولید می کنند.

نام کیانیت را  نخستین بار در سال 1789میلادی آبراهام گوتلیب ورنر از واژه یونانی ” κύανος” به معنی «آبی» نامگذاری کرد، کیانیت سنگی ارزان قیمت محسوب می شد و بیشتر جواهرآلات کار شده با این سنگ زیر 50 دلار ارزش دارند. همچنین این سنگ را بهترین بدل یاقوت کبود یا تانزانیت می دانند، ولی تشخیص آن معمولا کار آسانی است.

کشورهایی مثل آفریقای جنوبی، سوئیس، فرانسه ، ایالات متحده و هند بهترین تولیدکننده های کیانیت هستند، همچنین در ماچاکوس شهری واقع در کشور کنیا، کیانیت بی رنگ بسیار نادر و برخی کریستال های بزرگ آبی رنگ با نوارهای سبز یافت می شود. 

ویژگی های سیلیمانیت و کیانیت

کانی های آلومینوسیلیکات ها که شامل سیلیمانیت و کیانیت می‌ شود، دارای خصوصیات منحصر به فردی هستند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- رنگ: رنگ سیلیمانیت تقریبا همیشه خاکستری یا سفید تا قهوه ای است و نوع شفاف آن معمولا زرد و سبز کم رنگ و در برخی موارد کمیاب آبی روشن یا بی رنگ است و گاهی رنگ آن با توجه به زاویه دید متفاوت می شود. نوع چشم گربه ای آن تقریبا همیشه قهوه ای است، اما سنگ های با کیفیت از این کانی فقط ته رنگ بنفش دارند. که در کریستال های بلند، باریک و سوزنی شکل که آن نیز در سنگ های گنیس و شیست وجود دارد.  

- از نظر طیف رنگی کیانیت، بی رنگ، سبز، سیاه و به ندرت ارغوانی است و بعضی از آنها دارای چندرنگ نمایی بی رنگ تا آبی کمرنگ تا آبی، بسته به زاویه و جهتی که به آنها نگاه می شوند متفاوت به نظر می رسند.

 - بیشتر کیانیتهای با کیفیت گوهری به رنگ آبی هستند و آنها را می توان در یک رنگ مداوم بین آبی روشن و تیره قرار داد، محبوب ترین کیانیت های گوهری، شفاف و به رنگ سفایر آبی عمیق هستند.

این کانی در انواع طیفهای کیانیت زرد نیز وجود دارد و به تازگی کیانیت نارنجی رنگ را نیز در معدن لولیوندو تانزانیا کشف کرده اند.

- کانی‌های گروه سیلیمانیت بیشتر به صورت مولایت استفاده می شود و کاربرد آن در صنایع نسوز است، اما کیانیت به صورت خام وبه اصطلاح کلیسینه شده استفاده و در تهیه ملات‌های نسوز، سیمان و مخلوط‌های کوبیدنی کاربرد دارد.  

- سیلیمانیت یک سنگ جواهر و قیمتی کمیاب به حساب می آید که برای کلکسیون دارها و مجموعه داران بسیار جذاب محسوب می شود.

- براقی و درخشندگی: سیلیمانیت تنها آلومینو- سیلیکاتی که دارای درخشندگی چشم گربه است، درخشندگی چشم گربه ای است یک پدیده نوری کمیاب به شمار می رود و این ویژگی، ارزش سنگ های جواهر را چند برابر می کند و تنها بعضی از سنگ های جواهری این خصوصیت را دارند.

- در جواهراتی که چشم گربه ای هستند، نور به گونه ای انعکاس پیدا می کند که وقتی سنگ را در جهت مناسب قرار دهند و زیر نور زیاد به آن نگاه می کنند، انگار درخشش چشم گربه در سرتاسر سطح سنگ نمایان می شود.

-  می توان کیانیت و سیلیمانیت را با هر سنگ یا فلز گرانبهای دیگر ترکیب کرد تا این سنگ خود بهتر نشان دهد، یاقوت و بریل زرد طلای ، تورمالین، کوارتز و انواع مختلف لعل را می توان به رنگ های مشابهی با سیلیمانیت ترکیب ودرخشندگی خاص آن را مشاهده کرد.

- شفافیت: وقتی این سنگ را برش داده و صیقل می دهند، شفافیت بسیاری پیدا می کند که از شیشه ای تا ابریشمی متغیر است و در برش های نازک هم که مات دیده می شود در واقع نیمه شفاف است و نور کمی از آن عبور می کند.

- کیانیت را با ویژگی مقاومت بالایش می شناسند و نسبت به سیلیمانیت در فشار و دمای بالاتری تشکیل می شود، سیلیمانیت از نظر سختی شبیه به کوارتز و لعل است، بنابراین با خراش انداختن روی سایر سنگ ها قابل شناسایی است.

- بلورهای سیلیمانیت لوزی، هشت ضلعی است در حالی که کیانیت و آندالوزیت هر دو بلورهای سه شیبی دارند.

استفاده و کاربردهای سیلیمانیت و کیانیت

سیلیمانیت و کیانیت در صنعت کاربردهای بسیاری دارد که به اختصار به مواردی از آنها اشاره خواهیم کرد: 

1- دیرگدازهای مولایتی: معمولا سیلیمانیت و کیانیت، به عنوان آستر و پوشش در دیرگدازهای با آلومینای بالا استفاده می شوند. مواد دیرگداز به عنوان موادی گفته می شوند که در برابر حرارت بسیار مقاوم بوده و دمای ذوب آنها بالاتر از 1580 درجه  سانتیگراد است.

آسترهای دیرگداز در دیواره کوره ها، سبب ایجاد مقاومت در برابر دماهای بالا، مقاومت در برابر نوسانات دمایی، همچنین  مقاومت در برابر نفوذ، ایروژن و سایش با گازهای خورنده و مواد مذاب موجود در کوره می شود.

2- سیلیمانیت و کیانیت، در تولید آجرهای دیرگدازی و آسترکاری کوره های قوس الکتریکی، کوره های پالایش طلا و کوره های ذوب شیشه استفاده می شوند، به هر حال هیچ یک از این مواد معدنی به تنهایی در این صنعت استفاده قرار نمی گیرند. 

3- مقاومت و انعطاف پذیری که سیلیمانیت  نسبت به حرارت و مواد شیمیایی دارد، آن را تبدیل به ماده مناسبی  برای تاجران جواهرات و سنگ های قیمتی می کند. سال هاست که آمریکایی های بومی از این کانی معدنی به عنوان ماده ای برای ساخت ابزار استفاده می کنند.

4- از آنجا که این ماده سخت و بادوام است، می توان از آن برای شکل دادن به سایر مواد نیز استفاده کرد.

5- سیلیمانیت ماده مناسبی برای ماده نسوز آلومینیومی است، البته  مواد ارزان تری مانند دومورتیریت و مولیت برای تولید انبوه کاربرد بیشتری دارند، زیرا سیلیمانیت با کیفیت، قیمت زیادی دارد.

6- علاوه بر کاربرد سیلیمانیت در تولید آجرهای آلومینیومی، سرامیک، سیمان و پروکلین ریز، برای ذوب کردن آهن و فولاد در صنعت ساخت شیشه های بادوام نیز کاربرد دارد. 

7- کیانیت در تولید طیف گسترده ای از محصولات صنعتی کاربرد دارد، از مهمترین کاربرد آن می توان به ساخت و تولید فرآورده های نسوز مانند آج ، خمپاره و ابزار آتشخانه که در کوره های با درجه حرارت بالا، قالب های ریخته گری فلزات اشاره کرد.

 8- همچنین در محصولاتی در صنایع خودروسازی و راه آهن که نیاز به مقاومت در برابر گرما دارند، مورد استفاده قرار می گیرند.

9- کیانیت در تولید یک پرسلان با مقاومت بالا، بسیار مناسب باشد، پرسلان نوعی چینی است که استحکام خود را در دماهای بسیار بالا حفظ می کند.

مراقبت و تمیز کردن سیلیمانیت و کیانیت

سیلیمانیت و کیانیت به دلیل ویژگی هایشان نیاز به مراقبت دارد که در این زمینه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- سیلیمانیت از نظر دوام پذیری بسیار شبیه کوارتز است. به علت شکست پذیری بالای آن، شکاف های ناهموار و احتمال خرد شدن این سنگ در مقابل ضربات مختلف وجود دارد.

2- در مورد سیلیمانیت، این سنگ چون معمولا تراش داده می شود، نباید چندان نگران لبه هایش بود و می توان آن را پوشید.

3- برای تمیز کردن سنگ و جواهرات سیلیمانیت و کیانیت بهتر است از آب و صابون و پارچه ای نرم استفاده کرد و در نهایت تمام پس مانده صابون را پاک کرد و از مواد شیمیایی یا شوینده های قوی استفاده نشود.

4-  از شوینده های بخارشو و فراصوتی نیز نباید استفاده کرد، چراکه باعث ایجاد شکاف در سنگ های قیمتی می شود.

5- همیشه قبل از ورزش کردن یا انجام فعالیت های شدید فیزیکی جواهرات با جنس سیلیمانیت و کیانیت کنار گذاشته شوند. 

6- سنگ های جواهرات با جنس سیلیمانیت و کیانیت باید  دور از سایر جواهرات نگهداری شوند تا شکاف یا خراش ایجاد نکند.