Sisältö
- Mikä on kvartsi?
- Mistä kvartsia löytyy?
- Mitä kvartsia voidaan käyttää?
- Kvartsin käyttö lasinvalmistuksessa
- Kvartsin käyttö hioma-aineena
- Kvartsi käyttää valimohiekkaa
- Käyttö öljyteollisuudessa
- Monet muut kvartsihiekkakäytöt
- Käyttää kvartsikiteitä
- Tarve synteettisille kvartsikiteille
- Kvartsi jalokiviä
- Erityiset piidioksidikivikäyttö
- Tripoli
Kvartsikiteet: Herkimer "Diamond" kvartsikiteet. Kirkas, "kalliokite" -variantti kvartsia.
Mikä on kvartsi?
Kvartsi on kemiallinen yhdiste, joka koostuu yhdestä osasta piitä ja kahdesta osasta happea. Se on piidioksidi (SiO2). Se on maapallon pinnasta löytyy runsaimmin mineraali, ja ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi se on yksi hyödyllisimmistä luonnollisista aineista.
Kivikvartsi: Läpinäkyvä "rock crystal" kvartsi. Tämä näyte osoittaa mineraalille ominaisen kohoidisen murtuman (murtuma, joka tuottaa kaarevia pintoja). Näyte on noin neljä tuumaa (kymmenen senttimetriä) poikki ja se on lähtöisin Minas Geraisistä, Brasiliasta.
Mistä kvartsia löytyy?
Kvartsi on yleisin ja levinnein mineraali, jota löytyy maan pinnalta. Se on läsnä ja runsaasti kaikkialla maailmassa. Se muodostuu kaikissa lämpötiloissa. Sitä on runsaasti tahroissa, muodonmuutos- ja sedimenttikiveissä. Se kestää hyvin sekä mekaanista että kemiallista säänkestävyyttä. Tämän kestävyyden ansiosta siitä tulee vuorenhuippujen hallitseva mineraali ja ranta-, joki- ja autiomahiekan pääosa. Kvartsi on kaikkialla läsnä olevaa, runsasta ja kestävää. Peitettäviä talletuksia löytyy kaikkialta maailmasta.
Ametistikvartsi: Violetti kiteinen kvartsi tunnetaan nimellä "ametisti". Kun se on läpinäkyvä ja korkealaatuinen, se leikataan usein jalokiviksi. Tämä näyte on noin neljä tuumaa (kymmenen senttimetriä) poikki ja se on kotoisin Guanajuato, Meksiko.
Flint: Kalkkikivi on erilaisia mikrokiteisiä tai sadekiteisiä kvartsia. Se esiintyy solmuina ja konkreettisina massoina ja harvemmin kerrostettuina kerrostumina. Se murtuu johdonmukaisesti kohoidisen murtuman kanssa ja oli yksi ensimmäisistä materiaaleista, joita varhaiset ihmiset käyttivät työkalujen valmistukseen. He käyttivät sitä leikkaustyökalujen valmistukseen. Tuhansien vuosien jälkeen ihmiset käyttävät sitä edelleen. Sitä käytetään tällä hetkellä leikkuureunaksi hienoimmissa kirurgisissa työkaluissa. Tämä näyte on noin neljä tuumaa (kymmenen senttimetriä) poikki ja se on lähtöisin Dover Cliffsistä, Englannista.
Kvartsikivi nuolenpäät: Yksi ensimmäisistä kvartsin käyttökohteista, piikivi, oli terävien esineiden, kuten veitsen terien, kaavinten, ja ammuspisteiden, kuten yllä esitettyjen nuolenpäät, valmistus. Kuvan tekijänoikeus iStockphoto / Leslie Banks.
Mitä kvartsia voidaan käyttää?
Kvartsi on yksi hyödyllisimmistä luonnonmateriaaleista. Sen hyödyllisyys voidaan yhdistää sen fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Sen kovuus Mohs-asteikolla on seitsemän, mikä tekee siitä erittäin kestävän. Se on kemiallisesti inertti joutuessaan kosketukseen useimpien aineiden kanssa. Sillä on sähköominaisuudet ja lämmönkestävyys, jotka tekevät siitä arvokkaan elektroniikkatuotteissa. Sen kiilto, väri ja diafaanisuus tekevät siitä hyödyllisen jalokivina ja myös lasin valmistuksessa.
Kvartsin käyttö lasinvalmistuksessa
Geologisissa prosesseissa on toisinaan talletettu hiekkaa, joka koostuu lähes 100-prosenttisesti kvartsijyvistä. Nämä kerrostumat on tunnistettu ja tuotettu erittäin puhtaan piidioksidihiekan lähteiksi. Näitä hiekkoja käytetään lasinvalmistusteollisuudessa. Kvartsihiekkaa käytetään konttilasin, tasolasilevyn, erikoislasin ja lasikuitun valmistukseen.
Kvartsilasi: Lasinvalmistus on yksi kvartsin pääkäyttökohteista. Kuvan tekijänoikeus iStockphoto / Chinaface.
Jasper-helmet: Kvartsi käytetään usein koruissa tai jalokivinä. Nämä jaspishelmet ovat esimerkki jalokivinä käytetystä kvartsista.
Kvartsilasihiekkaa: Erittäin puhdas kvartsihiekkakivi, joka soveltuu korkealaatuisen lasin valmistukseen. "Lasihiekka" on hiekkakivi, joka koostuu melkein kokonaan kvartsijyvistä. Kuvassa on esimerkki Oriskanyn hiekkakivestä Hancockista, Länsi-Virginiasta. Muutamassa paikassa Oriskany on yli 99% puhdasta kvartsia. Suuri osa siitä on käytetty konttilasiin, mutta osa siitä on valittu käytettäväksi linssien valmistamiseksi suurimmille kaukoputkille. Näyte on noin neljä tuumaa (kymmenen senttimetriä poikki).
Sininen aventuriinikvartsi: Aventuriini on värikkäitä kvartsimuotoja, jotka sisältävät runsaasti kiiltäviä mineraaleja, kuten kiille tai hematiitti. Se on usein leikattu ja kiillotettu käytettäväksi koristekivinä. Aventuriinin yleisiä värejä ovat vihreä, oranssi ja sininen. Tämä näyte on noin neljä tuumaa (kymmenen senttimetriä) poikki ja se on Intiasta.
Kvartsin käyttö hioma-aineena
Kvartsin korkea kovuus, seitsemän Mohs-asteikolla, tekee siitä kovemman kuin useimmat muut luonnolliset aineet. Sellaisena se on erinomainen hioma-aine. Kvartsihiekkaa ja hienoksi jauhettua silikahiekkaa käytetään hiekkapuhallukseen, puhdistuspuhdistusten puhdistukseen, hioma-aineisiin ja hiekkaan hiontaan ja sahaamiseen.
Kvartsi käyttää valimohiekkaa
Kvartsi on erittäin kestävä sekä kemikaaleille että kuumuudelle. Siksi sitä käytetään usein valimohiekana. Sulamislämpötilan ollessa korkeampi kuin useimmissa metalleissa, sitä voidaan käyttää yleisen valimoiden muotteihin ja ytimiin. Tulenkestävät tiilet valmistetaan usein kvartsihiekasta sen korkean lämmönkestävyyden vuoksi. Kvartsihiekkaa käytetään myös juoksuna metallien sulattamisessa.
Silikattu puu: Silikattu "kivettynyt" puu muodostuu, kun haudatut kasvinjäänteet suodatetaan mineraaleja sisältäviin vesiin, jotka saostavat kvartsia. Tämä kvartsi täyttää ontelot puun sisällä ja korvaa usein puiset kudokset. Tämä näyte on noin neljä tuumaa (kymmenen senttimetriä) poikki ja se on kotoisin Yuma Countyn alueelta Arizonasta.
Käyttö öljyteollisuudessa
Kvartsihiekalla on suuri murskauskestävyys. Öljyteollisuudessa hiekkalietteet pakotetaan öljy- ja kaasulouvoista erittäin korkeissa paineissa prosessissa, jota kutsutaan hydrauliseksi murtamiseksi. Tämä korkea paine murtuu säiliön kivet ja hiekkaliete injektoituu murtumiin. Kestävät hiekanjyvät pitävät murtumat auki paineen vapautumisen jälkeen. Nämä avoimet murtumat helpottavat maakaasun virtausta kairan reikään.
Paras tapa oppia mineraaleista on opiskella pienten näytteiden kokoelmalla, jota voit käsitellä, tutkia ja tarkkailla niiden ominaisuuksia. Halvat mineraalikokoelmat ovat saatavilla kaupasta.
chert: Chert on mikrokiteinen tai kryptokiteinen kvartsi. Se esiintyy solmuina ja konkreettisina massoina ja harvemmin kerrostettuina kerrostumina. Tämä näyte on noin neljä tuumaa (kymmenen senttimetriä) poikki ja se on kotoisin Joplinista, Missouri.
Monet muut kvartsihiekkakäytöt
Kvartsihiekkaa käytetään täyteaineena kumin, maalin ja kitin valmistuksessa. Seulottuja ja pestyjä, huolellisesti kooltaan kvartsijyviä käytetään suodatinaineina ja kattorakeina. Kvartsihiekkoja käytetään vetovoimaan rautatie- ja kaivosteollisuudessa. Näitä hiekkoja käytetään myös virkistykseen golfkentällä, lentopallokentällä, baseball-kentällä, lasten hiekkalaatikoissa ja rannoilla.
Kvartsikide: Herkimer "Diamond" kvartsikristalli dolomikivessä. Tämä näyte on noin kuuden tuuman (viidentoista senttimetrin) poikki ja se on lähtöisin Middlevillestä, New Yorkista.
Käyttää kvartsikiteitä
Yksi kvartsin hämmästyttävimmistä ominaisuuksista on sen kiteiden kyky värähtää tarkkoilla taajuuksilla. Nämä taajuudet ovat niin tarkkoja, että kvartsikiteitä voidaan käyttää valmistamaan erittäin tarkkaa aikaa pitäviä instrumentteja ja laitteita, jotka voivat lähettää radio- ja televisiosignaaleja tarkkoilla ja vakailla taajuuksilla.
Näihin tarkoituksiin käytettyjä pieniä laitteita kutsutaan ”kideoskillaattoreiksi”. Ensimmäiset kideoskillaattorit kehitettiin 1920-luvulla, ja vain kaksikymmentä vuotta myöhemmin niistä kymmeniä miljoonia tarvittiin vuosittain armeijan toimittamiseen toisen maailmansodan aikana.Nykyään miljardeja kvartsikiteitä käytetään kellojen, kellojen, radioiden, televisioiden, elektronisten pelien, tietokoneiden, matkapuhelimien, elektronisten mittarien ja GPS-laitteiden oskillaattoreiden valmistamiseen.
Laaja valikoima käyttökohteita on kehitetty myös optisen laadun kvartsikiteille. Niitä käytetään erikoistuneiden linssien, ikkunoiden ja suodattimien valmistukseen, joita käytetään lasereissa, mikroskoopeissa, kaukoputkissa, elektronisissa antureissa ja tieteellisissä välineissä. Rantahiekan materiaali on nyt maailman edistyneimpien elektronisten laitteiden materiaali.
Tarve synteettisille kvartsikiteille
1900-luvulla korkealaatuisten kvartsikiteiden kysyntä kiihtyi niin nopeasti, että kaivostoiminnot ympäri maailmaa eivät kyenneet toimittamaan niitä riittävässä määrin. Onneksi tämä tarve toteutui toisen maailmansodan aikana, ja armeija ja yksityinen teollisuus aloittivat menetelmät synteettisten kvartsikiteiden kasvattamiseksi optisen ja elektroniikan käytön erityisvaatimusten täyttämiseksi.
Nykyään suurin osa elektronisissa komponenteissa ja optisissa instrumenteissa käytetyistä kvartsikiteistä kasvatetaan laboratorioissa sen sijaan, että niitä tuotetaan kaivoksista. Suurin osa laboratorioista kasvattaa kiteitään menetelmillä, jotka perustuvat hydrotermisen aktiivisuuden geologiseen prosessiin. Synteettisiä kiteitä kasvatetaan korkeissa lämpötiloissa ylikuumenetuista vesistä, joissa on paljon liuenneen piidioksidin kanssa. Näitä valmistettuja kiteitä voidaan kasvattaa muodoissa, kokoissa ja väreissä, jotka vastaavat valmistusprosessien tarpeita. Synteettisten kvartsikiteiden kasvatuskustannukset ovat kilpailukykyisiä kaivostoiminnan kanssa, ja tuotannon ainoa rajoitus on kiteenkasvatuslaitteiden saatavuus.
Ametrine: Kaksivärinen kivi, jossa yhdistyvät kultainen sitriini ja violetti ametisti. Tämän helmen mitat ovat noin 8x10 mm.
Kvartsi jalokiviä
Kvartsi tekee erinomaisesta jalokivistä. Se on kova, kestävä ja yleensä hyväksyy loistavan kiillon. Suosittuja kvartsimuotoja, joita käytetään laajasti helmiinä, ovat: ametisti, sitriini, ruusukvartsi, savuinen kvartsi ja aventuriini. Akaatti ja jaspis ovat myös kvartsimuotoja, joilla on mikrokiteinen rakenne.
Ruusukvartsi: Läpikuultava ruusukvartsi karkeana.
Rose kvartsihelmet: Läpikuultava ruusukvartsi - leikatut ja kiillotetut helmet. Jokaisen helmen halkaisija on noin kymmenen millimetriä.
novakuliitti on tiheää, sadekiteistä kvartsimuotoa, jolla on hienorakeinen ja erittäin tasainen rakenne. Kvartsi on sen kovuus 7 (kovempi kuin teräs) ja sitä käytetään "vetokivenä" veitsien teroittamiseen.
Erityiset piidioksidikivikäyttö
"Piidioksikivi" on teollinen termi materiaaleille, kuten kvartsiitti, novakuliitti ja muut mikrokiteiset kvartsikivet. Niitä käytetään hiontatyökalujen, jälkien poistoaineiden, hiontakivien, hienon, öljykiven, kivirakenteiden, putkitehtaan vuorausten ja kielekivien valmistukseen.
Tripoli
Tripoli on kiteinen piidioksidi, jonka raekoko on erittäin hieno (alle kymmenen mikrometriä). Kaupallinen tripoli on melkein puhdas piidioksidimateriaali, jota käytetään moniin lieviin hankaaviin tarkoituksiin, joihin kuuluvat: saippuat, hammastahna, metallin kiillotusyhdisteet, korujen kiillotusyhdisteet ja hiomayhdisteet. Sitä voidaan käyttää kiillotusaineena valmistettaessa romahtuneita kiviä kallionkoriin. Tripolia käytetään myös jarru kitkatuotteissa, emalin täyteaineissa, tiivistysyhdisteissä, muovi, maali, kumi ja tulenkestävät tuotteet.