میکا به عنوان یکی از مواد معدنی مهم و پرکاربرد، در صنایع مختلفی مانند صنایع چینی، شیشه، سرامیک، نساجی و ... به کار می‌رود. این مواد با خواص فیزیکی و شیمیایی خاص، از جمله مقاومت به دمای بالا، عایق حرارتی و الکتریکی، پایداری شیمیایی و سبکی و وزن کم، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مقاله، به بررسی خواص، ساختار و کاربردهای مختلف میکا پرداخته خواهد شد.
میکا چیست
میکا یا گرانیت میکا، یک کانی سنگین و نسبتاً نرم است که از گروه فلزات شامل سیلیکات‌های متاکلی و آلومینیوم می‌باشد. این کانی به صورت برگه‌ای، لایه‌ای یا ریزدانه‌ای با رنگ‌ها و الگوهای متنوع ارائه می‌شود و در معادن سراسر جهان به دست می‌آید. میکا دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی است که آن را در بسیاری از صنایع به کار می‌برند.
میکا به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت، الکتریسیته و شعله آتش، در صنعت نسوز و عایق‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همینطور، به دلیل خاصیت ضد سایش، ضد زنگ، عایق الکتریکی و عایق حرارتی، در صنایع مختلفی مانند صنایع خودروسازی، هوافضا، الکترونیک، ساختمانی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
همچنین این ماده در صنایع کاغذ، پلاستیک، لاستیک و رنگ نیز کاربرد دارد. از طرفی، به دلیل مقاومت بالا در برابر شعله آتش، می‌توان از میکا به عنوان جایگزین ایمن‌تری برای الیاف شیشه‌ای در تولید برخی محصولات مانند پوشاک، روکش دیواری و بطری‌های پلاستیکی استفاده کرد.
مشخصات فنی
۱. دمای ذوب: دمای ذوب میکا بسته به نوع آن متفاوت است، اما برای بیشتر نوع‌های آن بین ۱۱۰۰-۱۳۰۰ درجه سانتیگراد می‌باشد.
۲. چگالی: چگالی میکا بستگی به نوع آن دارد، اما معمولاً بین ۲/۷ تا ۳ گرم بر سانتیمتر مکعب است.
۳. مقاومت به شکست: میکا به دلیل ساختار شیمیایی خود و همچنین ویژگی‌های فیزیکی خاصی که دارد، دارای مقاومت بسیار بالایی به شکست است.
۴. ضریب انبساط حرارتی: میکا دارای ضریب انبساط حرارتی کمی است، به طوری که در برخی از موارد می‌توان از آن به عنوان عایق حرارتی استفاده کرد.
۵. مقاومت به حرارت: میکا به دلیل مقاومت بالایی که به دمای بالا دارد، به عنوان ماده‌ای مناسب برای استفاده در برابر دمای بالا و نور آفتاب مناسب است.
۶. مقاومت به شیمیایی: میکا به دلیل خاصیت غیرقابل انحلال در آب و مقاومت بالا در برابر بسیاری از مواد شیمیایی، به عنوان ماده‌ای مناسب برای استفاده در برابر اسیدها، بازها و مواد شیمیایی خورنده است.
۷. روانکاری: میکا دارای روانکاری خوبی است و در صنایع مختلفی برای ایجاد اصطکاک و کنترل حرکت قطعات استفاده می‌شود.
۸. عایق برقی: به دلیل ویژگی‌های برقی خاصی که دارد، میکا به عنوان ماده‌ای عایق برقی مناسب شناخته شده است.
انواع
میکا یک ماده معدنی گروه سیلیکات‌هاست که به شکل صفحه‌ای و بلورین شناخته می‌شود. انواع مختلفی از میکا وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از:
1. موسووینت (Muscovite)
میکا موسووینت یک نوع میکا با ساختار لایه‌ای است که به صورت طبیعی در بسیاری از مناطق جهان یافت می‌شود. این نوع میکا دارای بلورهای بلند و نازکی است که به صورت توده‌های لایه‌ای یا دانه‌ای به دست می‌آید. درون لایه‌های میکا موسووینت، یون‌های پتاسیم و آلومینیوم به جای یون‌های سدیم و کلسیم در ناحیه تعادلی وارد شده‌اند و این باعث می‌شود که میکا موسووینت به دلیل دارا بودن یون‌های با اندازه کوچک، مقاومت به حرارت و شیمیایی بیشتری نسبت به میکاهای دیگر داشته باشد.
میکا موسووینت به عنوان یک ماده معدنی با اهمیت در صنایع مختلف مانند صنایع کاغذ، شیشه، سرامیک، پلاستیک و پوشش‌دهی از آن استفاده می‌شود. همچنین به دلیل مقاومت بالای آن در برابر شعله و حرارت، در صنعت آتش‌نشانی نیز استفاده می‌شود.
2. بیوتیت (Biotite)
میکا بیوتیت یک نوع میکا با رنگ قهوه‌ای تا سیاه و شامل ترکیبات فلزی است که به‌طور عمده از بیوتیت، فلز سرب، روی، آهن و مس تشکیل شده است. این ماده به دلیل داشتن خصوصیاتی مانند مقاومت بالا در برابر حرارت، خواص عایقی برقی و گرمایی، پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر فشار و حرکت‌های زمین ساختمانی، در صنایع مختلفی از جمله صنعت فولاد، سیمان، گچ، سرامیک، شیشه، پلاستیک و غیره استفاده می‌شود.
همچنین میکا بیوتیت به دلیل مقاومت بالا در برابر اشعه‌ی فرابنفش و ماده‌ی آتشزایی، در صنعت ساخت آجر، بلوک‌های ساختمانی، شیروانی‌ها، کاشی‌ها، کف‌پوش‌ها و نمای‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. فلاجوپایت (Phlogopite)
میکا فلاجوپایت (Phlogopite Mica) یکی دیگر از انواع میکاها است که به شکل بلورهای صفحه‌ای و سفید روشن تا قهوه‌ای رنگ مشاهده می‌شود. این نوع میکا معمولاً حاوی فلزات قلیایی و خاکی مانند پتاسیم، آلومینیوم، منیزیم و آهن است.
ویژگی‌های مهم میکا فلاجوپایت عبارتند از:
- مقاومت در برابر حرارت و حریق
- مقاومت در برابر اسیدها و بازها
- خاصیت عایق برقی و حرارتی
- مقاومت به سایش و خوردگی
- قابلیت شکست و شکل‌پذیری در دماهای بالا
- استحکام و سختی مکانیکی بالا
به دلیل ویژگی‌های بالا، میکا فلاجوپایت در صنایعی مانند فولادسازی، صنایع سرامیک، صنایع نساجی، ساخت و تولید قطعات الکتریکی و الکترونیکی، صنایع شیمیایی و پلیمری و صنایع ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
4. لپیدولیت (Lepidolite)
میکا لپیدولیت (Lepidolite Mica) یک نوع میکا با رنگ بنفش و صورت بلوری برجسته است. این نوع میکا از ترکیبات لیتیم-آلومینیوم-سیلیکات است که به صورت رگه‌ها و سنگ‌های رسوبی در معادن لیتیم و تین در جاهایی مانند برزیل، کانادا، روسیه و استرالیا یافت می‌شود.
ویژگی‌های مهم این نوع میکا عبارتند از:
- دارای سختی 2.5 تا 4 در مقیاس موس، چگالی حدود 2.8 گرم بر سانتیمتر مکعب، شفافیت کم و دارای براقیت کمتر نسبت به دیگر نوع‌های میکا.
- برای استفاده در صنایع، از میکا لپیدولیت به عنوان یکی از منابعی برای به دست آوردن فلزاتی مانند لیتیم، تین و آلومینیوم استفاده می‌شود.
- همچنین به دلیل دارا بودن خاصیت اشعه‌زنی، از این نوع میکا در برخی از لامپ‌های الکتریکی نیز استفاده می‌شود.
- در طب سنتی هم، از میکا لپیدولیت به عنوان یکی از منابعی برای بهبود وضعیت روحی و افزایش انرژی مثبت استفاده می‌شود.
5. زیسولیت (Zisulite)
میکا زیسولیت (Zisulite) یکی از انواع میکاها است که در برخی سنگ‌های آذین به صورت دانه‌های کوچک یافت می‌شود. این ماده شامل سیلیکات‌های آلومینیوم، پتاسیم، منیزیم، سدیم و آهن است.
میکا زیسولیت در فرآیندهای تشکیل سنگ‌های آذین از آسیب دیدگی کوارتز و فلدسپات به وسیلهٔ پتاسیم اکسید و آلومینیوم اکسید به وجود می‌آید. این ماده در نمونه‌هایی از سنگ‌های آذین که از آنها نمونه‌برداری شده است، یافت شده‌است.
مشخصات فیزیکی میکا زیسولیت شامل دانسیتهٔ نسبی ۲٫۶ تا ۲٫۸، سختی موس بین ۳٫۵ تا ۴، براقیت کم، رنگ زرد تا قهوه‌ای، بیضی شکل، شکل بلوری تخت و برش کنی ضعیف است.
میکا زیسولیت در صنایع ساختمانی به عنوان عایق حرارتی و صوتی، در صنایع نساجی برای تولید پارچه، و در صنایع چاپ برای تولید مش بکار می‌رود. همچنین از آن در تولید آجر نسوز و سیمان نسوز نیز استفاده می‌شود.
6. ورمیکولیت (Vermiculite)
ورمیکولیت یکی از انواع میکاها است که دارای ساختار لایه‌ای مانند دیگر میکاها است اما در ساختار خود دارای لایه‌های بیشتری نسبت به دیگر میکاها می‌باشد. ورمیکولیت به دلیل داشتن ظرفیت بالای جذب آب و غلظت پایینی از فلزات سنگین از جمله آرسنیک، سرب، کادمیوم و... در برخی موارد صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ورمیکولیت نیز مانند سایر میکاها مقاومت حرارتی بسیار بالا و عایق حرارتی خوبی دارد. به همین دلیل در صنایعی مانند فولادسازی، ریخته گری، ساخت و ساز و صنایع خودرو سازی استفاده می‌شود. همچنین به علت مقاومت به شوک حرارتی، عایق صوتی، عایق الکتریکی، و مقاومت به شرایط خوردگی، در صنایع هواپیما سازی، صنایع مخابراتی، و صنایع پزشکی نیز کاربرد دارد.
مقایسه انواع میکا
در جدول زیر خصوصیات انواع مختلف میکا با یکدیگر مقایسه شده است:
| نوع میکا | خصوصیات |
|---|---|
| موسووینت | محتوای SiO2 بالا، محتوای Fe2O3 و MgO کمتر، مقاومت در برابر حرارت و شوک حرارتی بالا، مقاومت در برابر فشار بالا، براقیت بالا |
| بیوتیت | محتوای TiO2 و FeO بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی بالا، مقاومت در برابر فشار بالا، خاصیت عایق حرارتی بالا |
| فلاجوپایت | محتوای Fe2O3 بالا، محتوای MgO و CaO کم، خاصیت عایق حرارتی بالا، مقاومت در برابر حرارت و فشار بالا، خاصیت نیمه شفاف |
| لپیدولیت | محتوای Li2O، Al2O3 و SiO2 بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی بالا، خاصیت عایق حرارتی بالا، پایداری شیمیایی بالا در مقابل اسیدها |
| زیسولیت | محتوای CaO، MgO و Al2O3 بالا، محتوای SiO2 کمتر، خاصیت جاذب حرارتی بالا، مقاومت در برابر حرارت و فشار بالا، خاصیت عایق حرارتی بالا |
| ورمیکولیت | خاصیت پراکندگی حرارتی بالا، خاصیت عایق حرارتی بالا، پایداری شیمیایی بالا در برابر قلیا و اسیدها |
لازم به ذکر است که خصوصیات هر نوع میکا به شکلی بستگی به شرایط و محیط استخراج و فرآوری دارد و جدول فوق حالت کلی دارد.
معروف ترین میکاها
فلوگوپایت، مسکویت، بیوتیت سیاه و سفید و قهوه ای ، لپدولیت.میکا مسکویت و فلوگوپایت از پر مصرف ترین ها هستند. برای مثال در سال ۲۰۰۸ در ایالت متحده نزدیک به۳۰۸ تن از میکا مصرف شده است. همچنین در مراسم سنتی ژاپن(KODO) برای سوزاندن بخور از یک مربع کوچک از جنس ورق میکا استفاده می شود که این ورق میکا در بالای یک مخروط ساخته شده از خاکستر سفید که شامل یک قطعه زغال سنگ برای سوزاندن بخور است ، قرار داده می شود. ورق میکا به عنوان جداکننده منبع گرما (زغال سنگ)و بخور قرار می گیرد تا عطر بخور بدون سوزاندن آن به کمک ورق میکا گسترش یابد . ورق میکا عمدتا در صنایع الکترونیکی و الکتریکی استفاده می شود.
روش های استخراج
روش‌های مختلفی برای استخراج میکا وجود دارد که در ادامه به برخی از این روش‌ها اشاره خواهیم کرد:
۱- روش انتخابی: در این روش، ابتدا کانه‌های سنگی که حاوی میکا هستند از طبقات معدنی استخراج می‌شوند. سپس با استفاده از تجهیزات مختلف مانند سنگ شکن، دستگاه‌های سنگ‌شویی و اندازه‌گیری‌های نوری، میکا از سنگ‌های کانه‌ای جدا می‌شود.
۲- روش فلوتاسیون: در این روش، برای جداسازی میکا از مواد معدنی دیگر از یک فرایند فلوتاسیون استفاده می‌شود. در این روش، ابتدا مواد معدنی مربوطه با استفاده از شیمیایی‌ها و روش‌های مختلف آماده می‌شوند. سپس با تزریق هوا به محلول مواد معدنی، میکا به عنوان پوشش بر روی حباب‌های هوا شکل می‌گیرد و از سایر مواد معدنی جدا می‌شود.
۳- روش الکترواستاتیک: در این روش، از ترکیب فیزیکی بین بار الکتریکی و خواص مغناطیسی مواد استفاده می‌شود. در این روش، مواد معدنی مورد نظر برای استخراج در داخل یک محیط الکتریکی قرار می‌گیرد و با استفاده از فیلترهای مغناطیسی، مواد معدنی مورد نظر از مواد معدنی دیگر جدا می‌شود.
4- استخراج میکا به روش باز: این روش شامل پخت سنگ معدنی میکا در دمای بالا تر از ۹۰۰ درجه سانتیگراد به همراه آهن و کربن است. در نتیجه پس از پخت، میکا از سنگ معدنی جدا می‌شود.
5- استخراج میکا به روش آب شستن: در این روش، پس از برش سنگ معدنی میکا، به کمک آب، میکا از سنگ جدا می‌شود.
6- استخراج میکا به روش انگلیسی: این روش شامل استفاده از یک محیط پرمخاطب، مانند مواد چسبنده مختلف برای جداسازی میکا از دیگر مواد معدنی موجود در سنگ معدنی است
در کل، استخراج میکا اغلب از روش انتخابی به عنوان روش اولیه استفاده می‌شود.
خرید میکا
برای خرید انواع محصولات میکا در فروشگاه صنعت نسوز روی لینک های زیر کلیک کنید.
منابع:
https://www.britannica.com/science/mica
https://www.minerals.net/mineral/mica.aspx
https://www.azomining.com/article.aspx?ArticleID=34