Vermiculita - Vermiculite

Vermiculita
VermiculiteUSGOV.jpg
Em geral
Categoria Filossilicatos
Fórmula
(unidade de repetição)
(Mg, Fe 2+ , Fe 3+ ) 3 [(Al, Si) 4 O 10 ] (OH) 2 · 4H 2 O
Classificação de Strunz 9.EC.50
Sistema de cristal Monoclínico
Classe de cristal Prismático (2 / m)
(mesmo símbolo HM )
Grupo espacial C2 / m
Célula unitária a = 5,24 Å, b = 9,17 Å
c = 28,6 Å; β = 94,6 °; Z = 2
Identificação
Cor Incolor, branco, amarelo, verde, marrom, preto
Hábito de cristal De grandes placas cristalinas a partículas do tamanho de argila; lamelar para escamoso
Decote Perfeito em {001}
Tenacidade Flexível
Dureza da escala de Mohs 1,5–2
Brilho Gorduroso ou vítreo (perolado nos planos de clivagem)
Onda Branco ou amarelado, translúcido, brilhante, castanho claro ou esverdeado em alguns casos. Por exemplo, vermuculita palabora.
Diafaneidade Translúcido
Gravidade Específica 2,4–2,7 (0,065–0,130 quando esfoliado)
Propriedades ópticas Biaxial (-)
Índice de refração n α = 1,525 - 1,561 n β = 1,545 - 1,581 n γ = 1,545 - 1,581
Birrefringência δ = 0,020
Pleocroísmo X em tons mais claros do que Y e Z
Referências

Vermiculita é um mineral filossilicato hidratado que sofre expansão significativa quando aquecido. A esfoliação ocorre quando o mineral é aquecido o suficiente, e fornos comerciais podem produzir esse efeito rotineiramente. A vermiculita se forma pelo intemperismo ou alteração hidrotérmica da biotita ou flogopita . Grandes minas comerciais de vermiculita existem atualmente nos Estados Unidos , Rússia , África do Sul , China e Brasil .

Ocorrência

Vermiculita foi descrita pela primeira vez em 1824 para uma ocorrência em Millbury, Massachusetts . Seu nome vem do latim vermiculare , "criar vermes", pela maneira como esfolia quando aquecido.

Ela ocorre normalmente como um produto de alteração no contacto entre felsic e máficas ou ultramáficas rochas tais como piroxenitos e dunitos . Também ocorre em carbonatitos e calcário rico em magnésio metamorfoseado . As fases minerais associadas incluem: corindo , apatita , serpentina e talco . Ocorre intercalada com clorita , biotita e flogopita.

Estrutura

Vermiculita é uma argila 2: 1 , o que significa que tem duas folhas tetraédricas para cada folha octaédrica . É uma argila de expansão limitada com capacidade média de encolhimento-expansão . A vermiculita tem uma alta capacidade de troca catiônica (CEC) em 100-150 meq / 100 g. Argilas de vermiculita são micas intemperizadas nas quais os íons de potássio entre as folhas moleculares são substituídos por íons de magnésio e ferro .

Usos comerciais

  • Formas moldadas: este processo envolve a mistura de vermiculita esfoliada com agentes de ligação inorgânicos, como silicato de sódio , cimento (quantidades específicas) e outros compostos, como os de potássio, para produzir uma mistura 'úmida de terra'. Este material é então prensado hidraulicamente em forma em um molde e então curado por calor em temperaturas de até 180 ° C por até 24 horas, dependendo da espessura da peça moldada. Essas peças podem resistir a temperaturas de serviço de até 1150 ° C e são frequentemente usadas na indústria de fundição de alumínio como isolamento de backup atrás do cátodo de carbono nas células do potenciômetro que contêm a mistura fundida de criolita e alumina. As formas moldadas e placas são usadas em:
  • Placas de silicato de cálcio: vermiculita esfoliada é adicionada a uma pasta de silicato de cálcio. Este é então desidratado por prensagem ou usando um dos processos Fourdriner / Magnani / Hatschek para formar uma placa plana que é então curada por calor sob pressão (normalmente 10-15 bar) por períodos de até 24 horas.
  • Lonas de freio: tipos mais finos de vermiculita esfoliada estão sendo usados ​​em lonas de freio principalmente para o mercado automotivo. As propriedades da vermiculita que a tornam uma escolha apropriada para uso em lonas de freio incluem sua resistência térmica, facilidade de adição a outras matérias-primas para obter uma mistura homogênea e sua forma e características de superfície.
  • Telhado de chão e argamassas e betões de isolamento: vermiculite esfoliada (tipicamente os graus mais finos) pode ser acrescentado no local para o cimento Portland e outros agregados, reológicos auxiliares, e água para produzir telhado e concretos andar betonilhas que são leves e isolantes. Em muitos casos, betonilhas à base de vermiculita são usadas em conjunto com outros materiais de isolamento, como placa de poliestireno, para formar um sistema de cobertura total. Um ligante betuminoso também pode ser usado com vermiculita esfoliada para produzir uma mesa de telhado leve e seca que tem as vantagens de baixa condutividade térmica, baixo teor de umidade e facilidade de colocação (despejando do saco e depois compactando).
  • Meio de cultivo sem solo : a vermiculita esfoliada é combinada com outros materiais, como turfa ou casca de pinheiro compostada, para produzir meio de cultivo sem solo para o horticultor profissional e para o jardineiro doméstico. Essas misturas promovem um crescimento mais rápido das raízes e dão uma ancoragem rápida às raízes jovens. A mistura ajuda a reter o ar, os alimentos vegetais e a umidade, liberando-os conforme a necessidade da planta. Essas mixagens foram criadas por Boodley e Sheldrake. A vermiculita esfoliada também é usada como meio de cultivo para hidroponia.
  • Germinação de sementes : a vermiculita, sozinha ou misturada com solo ou turfa, é usada para germinar as sementes; muito pouca rega é necessária. Quando a vermiculita é usada sozinha, as mudas devem ser alimentadas com uma solução fraca de fertilizante quando as primeiras folhas verdadeiras aparecem. Comece com uma colher de chá de fertilizante solúvel 5-10-5 por galão de água, aumentando gradualmente para uma colher de sopa (proporção de 1: 256) durante o transplante.
  • Armazenamento de bulbos e raízes: despeje vermiculita ao redor dos bulbos colocados no recipiente. Se os torrões forem cavados, deixe secar algumas horas ao sol e, em seguida, coloque em caixas ou cestos de alqueire e cubra com vermiculita. O poder de absorção da vermiculita atua como um regulador que evita o bolor e a flutuação da umidade durante o período de armazenamento. Ele não absorve a umidade do interior dos tubérculos armazenados, mas retira água do exterior, evitando o apodrecimento do armazenamento.
  • Como um condicionador de solo : Onde o solo nativo é pesado ou pegajoso, uma mistura suave de vermiculita - até metade do volume do solo - é recomendada. Isso cria canais de ar e permite que a mistura do solo respire. Misturar vermiculita em jardins de flores e vegetais ou em vasos de plantas fornecerá o ar necessário para manter o crescimento vigoroso das plantas. Onde os solos são arenosos, a mistura de vermiculita no solo permitirá que o solo retenha a água e o ar necessários para o crescimento.
  • Como isolamento de preenchimento solto : vermiculita esfoliada tratada com um repelente de água é usada para preencher os poros e cavidades da construção de alvenaria e blocos ocos para melhorar as classificações de incêndio (por exemplo, projetos de paredes e divisórias do Underwriters Laboratories), isolamento térmico e desempenho acústico. A vermiculita expandida também tem sido usada como isolamento térmico em sótãos e paredes de casas e em aquecedores de água, cofres contra incêndio, fogões, fornalhas e refrigeradores.
  • Projeção refratária / isolante e misturas com concreto: a vermiculita esfoliada pode ser combinada com cimentos de alta alumina (também conhecido como aluminato de cálcio) e outros agregados como xisto expandido, argila e ardósia para produzir concretos e argamassas refratários / isolantes. Nos primeiros dias de uso, esses produtos eram agrupados no local de instalação ou muito próximo dele. Isso continua a ser o caso em algumas circunstâncias limitadas; no entanto, cada vez mais se faz uso de misturas proprietárias pré-agrupadas. Misturas contendo vermiculita são usadas em áreas onde a força e a resistência à corrosão / abrasão são de importância secundária, sendo o fator mais importante o desempenho de isolamento do revestimento refratário no local. Essas misturas são usadas em indústrias, incluindo ferro / aço, cimento e processamento de hidrocarbonetos
  • Produtos cimentícios à prova de fogo: a vermiculita esfoliada é um dos ingredientes na fabricação de materiais à prova de fogo de tipo spray à base de cimento e gesso, geralmente usados ​​como produtos de proteção passiva contra fogo em aço estrutural e concreto.
  • Como um constituinte de um revestimento: as dispersões de vermiculita são tipicamente vermiculita delaminada quimicamente ou fisicamente muito finamente em um meio fluido. Essas dispersões podem ser usadas para fazer folhas de 'papel' de vermiculita, despejando-as sobre um pedaço de plástico liso de baixa energia superficial e deixando-as secar. A folha resultante pode então ser removida do plástico. Os usos finais típicos para dispersões de vermiculita incluem a inclusão em revestimentos de alta temperatura ou ligantes para materiais de construção, gaxetas, papéis / têxteis especiais, revestimento resistente à oxidação em compostos à base de carbono e como revestimentos de barreira para filmes.
  • Como material de embalagem, valorizado por sua alta absorção.
  • Tratamento de resíduos: a capacidade de troca catiônica (até 1.000 miliequivalentes por kg) da vermiculita permite seu uso em processos de purificação de fluidos para águas residuais, processamento químico e controle de poluição do ar em minas e gases em processos industriais. Além de suas propriedades de troca iônica, a vermiculita esfoliada pode reter líquidos nos vazios interlaminares das partículas individuais, bem como entre as próprias partículas.
  • Como substrato para vários animais e / ou meio de incubação de ovos .
  • Como um agregado leve para gesso , compostos de concreto patenteados , argamassa de contenção de fogo e spray de cimento à prova de fogo: A vermiculita esfoliada é usada tanto em rebocos de construção gerais aplicados à mão quanto em spray para melhorar a cobertura, facilidade de manuseio, adesão a uma ampla variedade de substratos, fogo resistência e resistência a lascamento / rachadura / encolhimento.
  • Como aditivo para painéis de parede à prova de fogo .
  • Como componente do preenchimento interior de almofadas anti-fogo , juntamente com grafite .
  • Como um transportador para manuseio a seco e liberação lenta de produtos químicos agrícolas.
  • Como cobertura a quente : tanto a vermiculita esfoliada quanto a crua têm sido utilizadas para cobertura a quente na indústria do aço. Quando derramada sobre o metal fundido, a vermiculita bruta esfolia imediatamente e forma uma camada isolante, permitindo que o material seja transportado para o próximo processo de produção sem perder muito calor.
  • Usado para permitir um arrefecimento lento de peças quentes em glassblowing , lampwork , estruturas de aço , e beadmaking vidro .
  • Usado em piscinas embutidas para fornecer uma base de piscina lisa: Graus mais finos de vermiculita esfoliada mais cimento Portland podem ser combinados no local ou em uma pré-mistura de fábrica para fornecer uma base para revestimentos de vinil de piscina. Essas misturas são bombeadas para o local usando uma bomba de estator de rotor ou derramadas manualmente.
  • Usado em aquecedores de mãos comerciais .
  • Usado em fogões AGA como isolamento.
  • Usado no armazenamento de explosivos como um mitigante de explosão.
  • Usado para absorver líquidos perigosos para descarte de sólidos.
  • Usado em lareiras a gás para simular brasas.
  • Usado como parte de um substrato para cultivo de fungos .

Fabricação comercial de vermiculita esfoliada

Produção de vermiculita em 2005

Em 2014, África do Sul, Brasil, Estados Unidos e China foram os maiores produtores de vermiculita minerada, concentrada e não esfoliada, com cerca de 90% de participação mundial. A produção da África do Sul está diminuindo, enquanto a do Brasil está aumentando significativamente.

Enquanto alguns processadores finais e esfoliantes de vermiculita se especializam, com produtos patenteados vendidos em uma ampla variedade de indústrias, alguns têm produtos finais mais variados, com requisitos técnicos menos rigorosos. Alguns esfoliantes de vermiculita também combinam com perlita de baixo custo . Os esfoliantes de vermiculita têm uma associação comercial internacional chamada The Vermiculite Association para representar os interesses da indústria e trocar informações.

À prova de fogo

Hoje, os materiais à prova de fogo aplicados por spray usam vermiculita, outros minerais industriais e poliestireno expandido, dependendo do produto comercial exato. Todos os ingredientes para esses produtos devem atender a requisitos regulamentares rigorosos, principalmente nos Estados Unidos e na Europa. No passado, a vermiculita das minas WR Grace em Libby, Montana , foi associada ao amianto . Portanto, a antiga proteção contra fogo aplicada por spray, anterior a 1991, pode conter pequenas quantidades de amianto. Em agosto de 2014, o NYSDoH qualificou dois métodos de teste mais exatos e mais bem projetados para identificar materiais com esse problema potencial e auxiliar no tratamento seguro de quaisquer problemas associados à sua remoção. A moderna proteção contra incêndio aplicada por spray hoje é feita com vários agregados leves que não contêm amianto e é cuidadosamente monitorada em todas as fases da mineração e produção para garantir que seja esse o caso.

Contaminação por amianto

Embora nem toda vermiculita contenha amianto , alguns produtos eram feitos com vermiculita que continha amianto até o início dos anos 1990. As minas de vermiculita em todo o mundo agora são testadas regularmente para a detecção e supostamente vendem produtos que não contêm amianto. A antiga mina de vermiculita em Libby, Montana , tinha amianto tremolita , bem como guinchita e richterita (ambos anfibólios fibrosos ) - na verdade, ela foi formada no subsolo essencialmente através dos mesmos processos geológicos que os contaminantes.

A vermiculita pura não contém amianto e não é tóxica. A vermiculita impura pode conter, além do amianto, diopsídeos menores ou restos dos minerais precursores biotita ou flogopita .

Controvérsia sobre riscos à saúde

A maior e mais antiga mina de vermiculita dos Estados Unidos foi iniciada na década de 1920, em Libby, Montana , e a vermiculita foi vendida com o nome comercial de Zonolite. A marca Zonolite e a mina foram adquiridas pela WR Grace and Company em 1963. As operações de mineração no local de Libby pararam em 1990 em resposta à contaminação por amianto . Enquanto em operação, a mina Libby pode ter produzido 80% do suprimento mundial de vermiculita.

O governo dos Estados Unidos estima que a vermiculita foi usada em mais de 35 milhões de lares, mas não recomenda sua remoção. No entanto, casas ou estruturas contendo vermiculita ou isolamento de vermiculita datados de antes de meados da década de 1990 - e especialmente aquelas conhecidas por conterem a marca "Zonolite" - podem conter amianto e, portanto, podem ser um problema de saúde.

Um artigo publicado no The Salt Lake Tribune em 3 de dezembro de 2006, relatou que vermiculita e Zonolita continham amianto, o que levou a cânceres como os encontrados em casos relacionados ao amianto. O artigo afirmava que houve um acobertamento por WR Grace and Company e outros com relação aos riscos à saúde associados à vermiculita e que vários locais no Vale do Lago Salgado foram remediados pela EPA quando se comprovou que estavam contaminados com amianto. WR Grace and Company negou vigorosamente essas acusações.

O depósito de vermiculita na mina em Libby, Montana, foi (e está) fortemente contaminado com amianto. Inúmeras pessoas foram conscientemente expostas à poeira prejudicial da vermiculita que continha amianto. Infelizmente, a mina estava operando desde a década de 1920 e os controles ambientais e industriais eram virtualmente inexistentes até que a mina foi comprada pela WR Grace and Company em 1963. Mesmo assim, conhecendo os riscos à saúde humana, a mineradora ainda continuava operando lá até 1990. Consequentemente, muitos dos ex-mineiros e residentes de Libby foram afetados e continuam a sofrer problemas de saúde. Mais de 400 pessoas na cidade morreram de doenças relacionadas ao amianto devido à contaminação da mineração de vermiculita nas proximidades da Montanha Zonolite, onde amostras de solo estavam carregadas de tremolita fibrosa (conhecida por ser uma forma muito perigosa de amianto), e inúmeros outros lá, que isolaram suas casas com Zonolite, sucumbiram a doenças relacionadas ao amianto, muitas das quais nunca foram empregadas em ambientes onde o amianto era um problema.

Depois que uma história do Seattle Post-Intelligencer de 1999 alegou que doenças relacionadas ao amianto eram comuns na cidade, a EPA , em resposta à pressão política, tornou a limpeza do local uma prioridade e chamou Libby de o pior caso de exposição em toda a comunidade a um agente tóxico substância na história dos EUA. A EPA gastou US $ 120 milhões em dinheiro do Superfund na limpeza. Em outubro de 2006, a WR Grace and Company tentou apelar das multas (US $ 54,5 milhões) cobradas da EPA, mas a Suprema Corte rejeitou o recurso. O governo dos Estados Unidos também está processando acusações criminais contra vários ex-executivos e gerentes da mina por supostamente desconsiderar e encobrir riscos à saúde dos funcionários. Eles também são acusados ​​de fraude eletrônica e de obstrução dos esforços de limpeza do governo. Na data da acusação, cerca de 1.200 residentes da área de Libby foram identificados como sofrendo de algum tipo de anormalidade relacionada ao amianto. A seleção do júri deveria ter sido concluída em fevereiro de 2009. O caso terminou em absolvições em 8 de maio de 2009. Em 17 de junho de 2009, a EPA emitiu uma emergência de saúde pública em e perto de Libby, permitindo assim que as agências federais fornecessem fundos para cuidados de saúde e para a remoção de isolamento contaminado de casas afetadas.

Veja também

Referências

links externos