Свойства и применение слюды

Слюда является одним из самых распространенных в земной коре минералов. Содержание слюды в верхних слоях земной коры составляет 2–4 % всего веса горных пород. Однако мировые промышленные запасы весьма ограничены.

Слюдами называют минералы, обладающие способностью легко раскалываться на тонкие и прочные пластинки. Прочность на растяжение пластинки слюды толщиной 0,02–0,05 мм достигает 40 кг/мм². При уменьшении толщины пластинки прочность на растяжение повышается и приближается к прочности стали. Слюда имеет высокую температуроустойчивость.

По химическому составу слюды являются алюмосиликатами щелочных и щелочноземельных металлов и подразделяются на подгруппы: биотита, мусковита и лепидолита. В подгруппу биотита входят: флогопит, биотит, лепидомелан и манганофиллит, из которых флогопит и частично биотит имеют промышленное значение. В подгруппу мусковита входят мусковит и парагонит. Последний встречается редко и промышленного значения не имеет. К подгруппе лепидолита относятся мелкие чешуйки различных слюд со значительным содержанием окиси лития. Особую группу образуют так называемые слюдоподобные минералы, из которых практическое значение имеет вермикулит.

Удельный вес слюды составляет 2,7–3,3 г/см³, цвет ее – разнообразен, твердость составляет 2–3 по Моосу. Химическая стойкость различна: щелочи на слюду почти не действуют, кислоты на флогопит действуют слабо, на мусковит – сильнее.

Ценным свойством слюды является способность расщепляться на листочки толщиной в несколько микрон, которые являются гибкими и упругими. Кроме того, слюда обладает терможаростойкостью, диэлектрическими свойствами, вермикулит – теплоизоляционными свойствами.

Из минеральных включений наиболее часто встречаются пирит, гематит, магнетит, кварц, кальцит, турмалин и др.

Наиболее важное промышленное значение имеют мусковит, флогопит и вермикулит.

Мусковит и флогопит принадлежат к весьма распространенным в земной коре минералам. Как породообразующие они входят в состав многих изверженных метаморфических и некоторых осадочных пород. Однако промышленное значение месторождения слюды приобретают тогда, когда эти минералы образуют скопления достаточно крупных технически пригодных кристаллов.

Условия образования слюд в природе отличаются некоторыми особенностями. В высокотемпературных эффузивных породах эти минералы как ранние выделения непосредственно из магмы никогда не встречаются. В интрузивных изверженных породах преимущественно кислого и среднего состава они образуются как позднемагматические постмагматические минералы, очевидно, под влиянием легколетучих агентов (мусковитовые граниты, грейзены).

Залежи мусковита бывают приурочены исключительно к гранитным пегматитам. Мусковит ассоциирует с полевыми шпатами, кварцем и в меньшей степени с турмалином, апатитом и другими минералами. Месторождения этого типа наиболее крупны и многочисленны и дают главную массу листового мусковита. К ним принадлежат месторождения Восточной Сибири, Урала, Бразилии, Канады.

Промышленные залежи флогопита всегда приурочены к областям контактов между богатой минерализаторами гранитной магмой и магнезиальными известняками или доломитами. Флогопит здесь сопровождается диопсидом, апатитом и кальцитом, совместно с которыми он заполняет трещины и пустоты в зонах контакта. Отдельные кристаллы флогопита в этих условиях достигают совершенной формы и весьма крупных размеров (месторождения ЮАР).

В СНГ к этому типу относятся крупные промышленные месторождения флогопита в Восточной Сибири, Прибайкалье и на Памире.

Вермикулит залегает среди сильно измененных ультраосновных пород, где он является продуктом гидротермального изменения биотита и флогопита, образуя мощные и длинные линзы.

В России к этому типу относятся промышленные месторождения вермикулита Среднего Урала, Ковдорское месторождение, месторождения США и Западной Австралии.

Технические свойства слюды в значительной степени зависят от чистоты кристаллов. Совершенно чистые кристаллы слюды встречаются редко, обычно они имеют различные природные дефекты – минеральные или газовые включения и неровную поверхность.

Среди минеральных включений различают пронизывающие, железистые и включения слюды другого состава.

П р о н и з ы в а ю щ и е в к л ю ч е н и я – это мелкие частицы обычно кварца и полевого шпата. При очистке слюды такие места обрезают.

Ж е л е з и с т ы е в к л ю ч е н и я – это окислы и гидроокислы железа. Они не пронизывают, а залегают в виде тонких пленок между слоями (их можно соскоблить, не обрезая этих участков слюды).

В мусковите часто встречаются включения биотита, которые не сильно ухудшают качество, но так как их можно спутать с включениями магнетита, то приходится отбраковывать мусковит с биотитовыми включениями в низкие сорта.

Г а з о в ы е в к л ю ч е н и я могут быть в виде отдельных пузырьков или групповых образований. Они заметно не снижают прочность слюды, но появляется больший тангенс угла диэлектрических потерь.

Слюдяной рудой называется природное минеральное вещество, содержащее в своем составе кристаллы слюды площадью не менее 3 см², пригодные для изготовления ряда изделий.

Кристаллы слюды, извлеченные из жильной массы, называются забойным сырцом. В забойном сырце допускается до 5 % породной мелочи и 5 % слюдяной чешуйки. В специальных цехах горных предприятий забойный сырец доводят до состояния промышленного сырца.

Промышленным сырцом называют кристаллы слюды произвольного контура и неограниченной толщины, имеющие на поверхности с обеих сторон явно выраженную полезную площадь размером не менее 3 см².

Полезной считают площадь, не имеющую трещин, проколов, минеральных включений, пережимов и других дефектов.

Слюда в виде листов, порошка и различных изделий нашла применение в самых различных отраслях промышленности. Главным потребителем слюды в настоящее время является электротехническая промышленность, применяющая слюду во всех ее видах при изготовлении электрических машин, конденсаторов, реостатов и др.

С помощью слюды создается надежная изоляция мощных турбогенераторов и других высоковольтных машин. Слюдяные конденсаторы являются важными элементами электрических фильтров, применяемых в телефонной аппаратуре дальней связи, позволяющих вести одновременно несколько переговоров по одному проводу.

Слюда применяется также в радиолокационной и радиотехнической аппаратуре.

Термическая устойчивость и химическая инертность слюды обусловили ее применение для изоляции в зажигательных свечах двигателей внутреннего сгорания, в различных нагревательных приборах и аккумуляторах.

Благодаря своей упругости, тонкости и однородности листовая слюда применяется для изготовления мембран телефонов, микрофонов и других акустических приборов, а также как основание для флюоресцирующих экранов, в вакуум-трубках для осциллографов и для телевидения.

Листовая слюда прозрачна, огнеупорна и устойчива при резких колебаниях температуры, поэтому ее вставляют в окна химических и металлургических печей.

Молотая слюда применяется для изготовления кровельных материалов (толь, рубероид), огнеупорных красок, тепловой изоляции паровых котлов и трубопроводов паровых и холодильных установок, как наполнитель в пластмассах, для сухой смазки деревянных трущихся частей, в качестве присыпки, чтобы не слипались резиновые изделия и для придания блеска бумаге и краскам.