ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΤΑΛΚΗΣ Θ. ΠΕΡΡΑΚΗ

Τάλκης... Α. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Χημική σύσταση: Mg6Si8O20(OH)4 (MgO=31,7%, SiO2=63,5%, H2O=4,8%) Κρυσταλλικό σύστημα: Μονοκλινές Πυκνότητα: 2.58 gr/cm3 - 2.83 gr/cm3 Σκληρότητα: 1 Σχισμός: Τέλειος κατά (001) Χρώμα: Λευκό, ανοικτοπράσινο έως βαθυπράσινο, καστανό. Άχρωμο σε λεπτή τομή. Διαλυτότητα: Αδιάλυτος στα οξέα. Ο τάλκης χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στη Βασσόρα το 870 μ.Χ. Στην αρχαιότητα ονομαζόταν μαγνητική λίθος (Θεόφραστος: Λίθοι, 315 π.Χ.). Είναι άχρωμος, λευκός, ανοικτοπράσινος, σκουροπράσινος ή καστανίζων, ανάλογα με τις προσμίξεις που περιέχει σε διάφορα ιχνοστοιχεία. Έτσι, το χρώμιο, το νικέλιο και ο δισθενής σίδηρος του δίνουν διάφορες αποχρώσεις του πράσινου, ενώ ο χαλκός του προσδίδει πρασινο-μπλε χρώμα. Ενώ η σκληρότητα του είναι πολύ μικρή (1 στην κλίμακα Mohs), όταν πυρωθεί χάνει το νερό από το πλέγμα του και σκληρύνεται (Η=6). Είναι το κύριο συστατικό πετρωμάτων, τα οποία είναι γνωστά ως σαπωνόλιθοι (soapstones) ή στεατίτες που έχουν ευρεία χρήση στη διακοσμητική και κυρίως, στην παρασκευή θερμο- και ηλεκτρομονωτικών.

Τάλκης... Β. ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ Ο τάλκης είναι φυλλοπυριτικό ορυκτό του Mg, δομής 2:1. Το κρυσταλλικό του πλέγμα αποτελείται από δύο φύλλα τετραέδρων [SiO4]4-, μεταξύ των οποίων βρίσκεται, σε οκταεδρική διάταξη, ένα φύλλο [Mg(OH)2]. Χαρακτηρίζεται ως ορυκτό τριοκταεδρικής δομής, δεδομένου ότι το Mg, ως δισθενές κατιόν, καταλαμβάνει όλα τα οκταεδρικά κενά του πλέγματος (σχ. 5.1). Τρία τέτοια φύλλα συνιστούν στρώματα, τα οποία αναπτυσσόμενα κατά τον άξονα C, συνδέονται μεταξύ τους με ασθενείς δυνάμεις Van der Waals, στις οποίες οφείλεται ο τέλειος σχισμός και η μικρή σκληρότητα του τάλκη. Ο χημικός τύπος του τάλκη Mg6Si8O20(OH)4, προκύπτει από το χημικό τύπο του πυροφυλλίτη Al4Si8O20(OH)4 (διοκταεδρικό ορυκτό δομής 2:1), με υποκατάσταση των Al+3 από Mg+2. Στον τάλκη το Si+4 των τετραέδρων μπορεί να υποκατασταθεί από Al+3, ενώ το Mg+2 των οκταέδρων, από Al+3, ή Fe+2. Έτσι, ο χημικός του τύπος αποδίδεται: (Al+30.10 Fe+20.30Mg+22.60) (Si+43.82Al+30.18) O10 (OH)2. Σπανιότερα, το Si+4 υποκαθίσταται από Ti, Fe+3, Mn ενώ το Mg+2 από Ca+2, Na+1, K+1. Σχ. 5.1. α) κρυσταλλική δομή β) προσανατολισμός των κρυσταλλογραφικών αξόνων του τάλκη

Χημικές αναλύσεις τάλκη Τάλκης... Όπως φαίνεται από διάφορες χημικές αναλύσεις (πίν. 5.1), η περιεκτικότητα του καθαρού ορυκτού στα κύρια οξείδια (MgO=31,7%, SiO2=63,5% και H2O=4,8%), παρουσιάζει πολύ μικρές αποκλίσεις, οι οποίες οφείλονται στις προαναφερθείσες υποκαταστάσεις. Εξαίρεση αποτελεί το δείγμα 6*, στο οποίο το μεγαλύτερο μέρος του Mg+2 έχει υποκατασταθεί από Fe+2 (σιδηρούχος τάλκης). Η ποιότητα του τάλκη επηρεάζεται αρνητικά, όταν περιέχει προσμίξεις σιδηροπυρίτη, ή οξειδίων του Mn, ή ορυκτών που περιέχουν τρισθενή σίδηρο. Λιγότερο επιβλαβής, θεωρείται ο δισθενής σίδηρος, όταν υποκαθιστά το Mg+2 στο πλέγμα του τάλκη. Πίνακας 5.1 Χημικές αναλύσεις τάλκη

Τάλκης... Όταν ένα πέτρωμα περιέχει, ως κύριο ορυκτολογικό του συστατικό, τάλκη σε ποσοστό >75% και ξένες προσμίξεις, όπως χλωρίτη, σερπεντίνη, δολομίτη, μαγνησίτη, αμφίβολους (τρεμολίτη, ανθοφυλλίτη, ακτινόλιθο) κ.λ.π, σε ποσοστό μικρότερο από 25%, λέγεται ταλκίτης. Αν το πέτρωμα περιέχει προσμίξεις σε ποσοστό >25% και το ποσοστό σε τάλκη είναι τουλάχιστον 35%, τότε το πέτρωμα ονομάζεται σαπωνόλιθος (soapstone). Στο εμπόριο η ονομασία τάλκης χρησιμοποιείται με βάση, κυρίως, τις φυσικές του ιδιότητες, που καθορίζουν και τη χρήση του και όχι με βάση την ορυκτολογική του σύσταση. Έτσι, στο εμπόριο κυκλοφορεί σαν τάλκης και το ορυκτό πυροφυλλίτης (Al2O3.4SiO2.H2O), δεδομένου ότι έχει παρόμοιες ιδιότητες με τον τάλκη, γεγονός πού τον καθιστά κατάλληλο για τις ίδιες, περίπου, βιομηχανικές χρήσεις. Εργαστηριακά, ο τάλκης σχηματίζεται στους 500οC -700οC. Σε θερμοκρασία μικρότερη από 500 οC σχηματίζεται σερπεντίνης, ενώ πάνω από 700οC χάνεται το (ΟΗ) του τάλκη και σχηματίζονται ενστατίτης, χαλαζίας και φορστερίτης (σχ. 5.2). Σχ. 5.2. Θερμοκρασίες σχηματισμού τάλκη, σερπεντίνη και φορστερίτη σε σχέση με την πίεση (από Kuzvart,1984). SE=σερπεντίνης TA=τάλκης FO=φορστερίτης

Τάλκης... Δ. ΧΡΗΣΕΙΣ Ο τάλκης χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας εξ’ αιτίας των σημαντικών του ιδιοτήτων, οι οποίες είναι, κύρια, οι ακόλουθες: ·μικρή σκληρότητα, ·λευκότητα, ·υψηλό σημείο τήξεως, ·χημική αδράνεια, ·χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, ·χαμηλή υγροσκοπικότητα, ·μεγάλη απορροφητική ικανότητα σε έλαια, χρώματα κ.λ.π,. Με βάση τις παραπάνω ιδιότητές του, ο τάλκης χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς, όπως: - Στη βιομηχανία ελαστικών. Χρησιμοποιείται ως προσθετικό για την παραγωγή μονωτικών σωλήνων στις ηλεκτρικές γραμμές. Η εφαρμογή αυτή στηρίζεται, κύρια, στην αντοχή του, και στην ικανότητά του να διατηρεί τις φυσικές του ιδιότητες σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες. -Στη χημική βιομηχανία. Χρησιμοποιείται ως καταλύτης λόγω της μεγάλης του ειδικής επιφάνειας. -Στη φαρμακευτική βιομηχανία, όπως επίσης και στη βιομηχανία καλλυντικών (σαπούνια, οδοντόκρεμες, πούδρες κ.λ.π.), χρησιμοποιείται πολύ λεπτόκοκκος τάλκης ειδικής καθαρότητας, λευκότητας και απαλότητας. -Στην υφαντουργία, όπου χρησιμοποιείται για τον εμποτισμό των υφασμάτων και για κολλάρισμα, μαζί με κόλλα.

Τάλκης... -Υψηλής καθαρότητας τάλκης θεωρείται σπουδαία πρώτη ύλη για την κατασκευή ηλεκτροκεραμικών προϊόντων. Καλής ποιότητας ηλεκτροκεραμικός τάλκης πρέπει να περιέχει λιγότερο από 0,7% Fe2O3, ενώ είναι εντελώς, ανεπιθύμητη η παρουσία χριστοβαλίτη στο προϊόν που λαμβάνεται μετά τη θέρμανση. Έπειτα από θέρμανση στους 1300οC - 1400οC η κρυσταλλική Mg-μεταπυριτική ένωση συνιστά το 90% και η υαλώδης φάση το 10% του προϊόντος. Το προϊόν αυτό προκύπτει από ειδικά κονιοποιημένο τάλκη, ενώ με προσθήκη ζιρκονίου, αυξάνεται η αντοχή του. Ο "στεατίτης" χρησιμοποιείται για τη παρασκευή πυρίμαχων προϊόντων και. ειδικά, για την παρασκευή ειδών υγιεινής (τάλκης + 25-40% άργιλος), στα οποία αυξάνει τη μηχανική αντοχή. Επίσης, χρησιμοποιείται για τη παρασκευή εφυαλωμάτων (glazes), μονωτών, συστατικών radar, ελαστικών, ως μέσο γραφής σε υφάσματα, στα χωνευτήρια στη μεταλλουργία κ.λ.π. Ο σαπωνόλιθος χρησιμοποιείται ως έχει για την κατασκευή πυρίμαχων τούβλων (η κοπή γίνεται επί τόπου στα λατομεία). Ο πυροφυλλίτης σχηματίζεται με υδροθερμική εξαλλοίωση όξινων ηφαιστειακών τόφφων, χημικής σύστασης ρυόλιθου ή δακίτη. Τα κοιτάσματα πυροφυλλίτη είναι, συνήθως, φακοειδούς μορφής και περιέχουν ως προσμίξεις διάσπορο, τοπάζιο και ανδαλουσίτη ή κυανίτη. Μεγάλα κοιτάσματα πυροφυλλίτη απαντούν στις Η.Π.Α., Κίνα, Ρωσία, Σουηδία κ.λ.π. Ως υποκατάστατο του τάλκη και του πυροφυλλίτη, σε πολλές χρήσεις τους, χρησιμοποιείται ο καολίνης, με αποτέλεσμα οι τιμές του να διατηρούνται σε ανταγωνιστικά επίπεδα. Παρ' όλα αυτά η ζήτηση στα ορυκτά αυτά αυξάνεται σταθερά 4-5 %/έτος.

Χρήσεις τάλκη και στεατίτη Τάλκης... Χρήσεις τάλκη και στεατίτη (από Robertson, 1961)