Vermiculite - Vermiculite

Vermiculite
VermiculiteUSGOV.jpg
Général
Catégorie Phyllosilicates
Formule
(unité répétitive) 		(Mg,Fe 2+ ,Fe 3+ ) 3 [(Al,Si) 4 O 10 ](OH) 2 ·4H 2 O
Classement de Strunz 9.EC.50
Système de cristal Monoclinique
Classe de cristal Prismatique (2/m)
(même symbole HM )
Groupe d'espace C2/m
Cellule unitaire a = 5,24 , b = 9,17
c = 28,6 ; = 94,6° ; Z = 2
Identification
Couleur Incolore, blanc, jaune, vert, marron, noir
Habit de cristal De grandes plaques cristallines à des particules de la taille de l'argile ; lamellaire à écailleuse
Clivage Parfait le {001}
Ténacité Souple
Dureté à l'échelle de Mohs 1,5–2
Lustre Gras ou vitreux (nacrés aux plans de clivage)
Traînée Blanc ou jaunâtre, translucide, brillant, brun clair ou verdâtre, dans certains cas. Par exemple, la vermuculite palabora.
Diaphanéité Translucide
Densité spécifique 2,4–2,7 (0,065–0,130 une fois exfolié)
Propriétés optiques Biaxial (-)
Indice de réfraction n α = 1,525 à 1,561 N β = 1,545 à 1,581 N γ = 1,545 à 1,581
Biréfringence = 0,020
Pléochroïsme X dans des tons plus pâles que Y et Z
Les références

La vermiculite est un hydrate de phyllosilicate minéral qui subit une expansion significative lorsqu'il est chauffé. L'exfoliation se produit lorsque le minéral est suffisamment chauffé, et les fours commerciaux peuvent régulièrement produire cet effet. La vermiculite se forme par altération ou altération hydrothermale de la biotite ou de la phlogopite . De grandes mines commerciales de vermiculite existent actuellement aux États-Unis , en Russie , en Afrique du Sud , en Chine et au Brésil .

Occurrence

La vermiculite a été décrite pour la première fois en 1824 pour une occurrence à Millbury, Massachusetts . Son nom vient du latin vermiculare , « élever des vers », pour la manière dont il s'exfolie lorsqu'il est chauffé.

Il se présente généralement comme un produit d'altération au contact entre les roches felsiques et mafiques ou ultramafiques telles que les pyroxénites et les dunites . Il est également présent dans les carbonatites et les calcaires métamorphisés riches en magnésium . Les phases minérales associées comprennent : le corindon , l' apatite , la serpentine et le talc . Il se produit en couches intercalaires avec de la chlorite , de la biotite et de la phlogopite.

Structure

La vermiculite est une argile 2:1 , ce qui signifie qu'elle a deux feuilles tétraédriques pour chaque feuille octaédrique . C'est une argile à expansion limitée avec une capacité de retrait-gonflement moyenne . La vermiculite a une haute capacité d'échange de cations (CEC) à 100-150 meq /100 g. Les argiles vermiculites sont des micas altérés dans lesquels les ions potassium entre les feuillets moléculaires sont remplacés par des ions magnésium et fer .

Utilisations commerciales

  • Formes moulées : ce processus consiste à mélanger de la vermiculite exfoliée avec des agents de liaison inorganiques tels que le silicate de sodium , le ciment (quantités spécifiques) et d'autres composés, tels que ceux de potassium, pour produire un mélange « terre humide ». Ce matériau est ensuite pressé hydrauliquement dans un moule, puis thermodurci à des températures allant jusqu'à 180 °C pendant 24 heures, en fonction de l'épaisseur de la pièce moulée. Ces pièces peuvent résister à des températures de service allant jusqu'à 1150 °C et sont souvent utilisées dans l'industrie de la fusion de l'aluminium comme isolation de secours derrière la cathode de carbone dans les cuves qui contiennent le mélange fondu de cryolite et d'alumine. Les formes moulées et les planches sont utilisées dans :
  • Panneaux de silicate de calcium : de la vermiculite exfoliée est ajoutée à une suspension de silicate de calcium. Celui-ci est ensuite essoré par pressage ou en utilisant l'un des procédés Fourdriner/Magnani/Hatschek pour former un panneau plat qui est ensuite durci à chaud sous pression (généralement 10-15 bar) pendant des périodes allant jusqu'à 24 heures.
  • Garnitures de frein : des qualités plus fines de vermiculite exfoliée sont utilisées dans les garnitures de frein principalement pour le marché automobile. Les propriétés de la vermiculite qui en font un choix approprié pour une utilisation dans les garnitures de frein incluent sa résistance thermique, sa facilité d'ajout à d'autres matières premières pour obtenir un mélange homogène, ainsi que sa forme et ses caractéristiques de surface.
  • Chapes de toit et de sol et bétons isolants : de la vermiculite exfoliée (généralement les qualités les plus fines) peut être ajoutée sur place au ciment Portland et à d'autres agrégats, des auxiliaires rhéologiques et de l'eau pour produire des chapes en béton de toit et de sol qui sont légères et isolantes. Dans de nombreux cas, les chapes de toiture à base de vermiculite sont utilisées conjointement avec d'autres matériaux isolants, tels que les panneaux de polystyrène, pour former un système de toiture complet. Un liant bitumineux peut également être utilisé avec de la vermiculite exfoliée pour produire une chape de toiture sèche et légère qui présente les avantages d'une faible conductivité thermique, d'une faible teneur en humidité et d'une facilité de mise en place (en versant du sac puis en bourrant).
  • Milieu de culture hors-sol : la vermiculite exfoliée est combinée à d'autres matériaux tels que la tourbe ou l'écorce de pin compostée pour produire un substrat de culture hors-sol pour l'horticulteur professionnel et pour le jardinier amateur. Ces mélanges favorisent une croissance plus rapide des racines et donnent un ancrage rapide aux jeunes racines. Le mélange aide à retenir l'air, la nourriture végétale et l'humidité, en les libérant au fur et à mesure que la plante en a besoin. Ces mélanges ont été mis au point par Boodley et Sheldrake. La vermiculite exfoliée est également utilisée comme milieu de culture pour la culture hydroponique.
  • Germination des graines : la vermiculite, seule ou mélangée à de la terre ou de la tourbe, est utilisée pour faire germer les graines ; très peu d'arrosage est nécessaire. Lorsque la vermiculite est utilisée seule, les semis doivent être nourris avec une solution d'engrais faible lorsque les premières vraies feuilles apparaissent. Commencez avec une cuillère à café d' engrais soluble 5-10-5 par gallon d'eau, en augmentant progressivement jusqu'à une cuillère à soupe (rapport 1:256) lors du repiquage.
  • Conservation des bulbes et des tubercules : verser de la vermiculite autour des bulbes placés en bac. Si des mottes sont creusées, laisser sécher quelques heures au soleil puis placer dans des cartons ou des paniers à boisseaux et couvrir de vermiculite. Le pouvoir absorbant de la vermiculite agit comme un régulateur qui empêche le mildiou et les fluctuations d'humidité pendant la période de stockage. Il n'absorbe pas l'humidité de l'intérieur des tubercules stockés, mais il absorbe l'eau libre de l'extérieur, empêchant ainsi la pourriture du stockage.
  • En tant qu'amendement du sol : Lorsque le sol d'origine est lourd ou collant, un mélange doux de vermiculite—jusqu'à la moitié du volume du sol—est recommandé. Cela crée des canaux d'air et permet au mélange de sol de respirer. Mélanger de la vermiculite dans des jardins de fleurs et de légumes ou dans des plantes en pot fournira l'air nécessaire pour maintenir une croissance vigoureuse des plantes. Lorsque les sols sont sablonneux, le mélange de vermiculite dans le sol permettra au sol de retenir l'eau et l'air nécessaires à la croissance.
  • En tant qu'isolant en vrac : La vermiculite exfoliée traitée avec un hydrofuge est utilisée pour remplir les pores et les cavités des constructions en maçonnerie et des parpaings creux pour améliorer les indices de résistance au feu (par exemple, conceptions de murs et de cloisons Underwriters Laboratories), l'isolation thermique et les performances acoustiques. La vermiculite expansée a également été utilisée comme isolant thermique dans les greniers et les murs des maisons et dans les chauffe-eau, les coffres-forts, les cuisinières, les fours et les réfrigérateurs.
  • Mélanges réfractaires /isolants et coulables : la vermiculite exfoliée peut être combinée avec des ciments à haute teneur en alumine (également connu sous le nom d'aluminate de calcium) et d'autres agrégats tels que le schiste expansé, l'argile et l'ardoise pour produire des bétons et mortiers réfractaires/isolants. Au début de leur utilisation, ces produits étaient mis en lots sur ou très près du lieu d'installation. Cela continue d'être le cas dans certaines circonstances limitées; cependant, on utilise de plus en plus des mélanges exclusifs pré-dosés. Les mélanges contenant de la vermiculite sont utilisés dans les zones où la résistance mécanique et la résistance à la corrosion/abrasion sont d'une importance secondaire, le facteur le plus important étant la performance d'isolation du revêtement réfractaire en place. Ces mélanges sont utilisés dans des industries telles que le traitement du fer/acier, du ciment et des hydrocarbures
  • Produits ignifuges à base de ciment : La vermiculite exfoliée est l'un des ingrédients dans la fabrication de matériau ignifugeant à base de ciment et de gypse, généralement utilisé comme produit de protection passive contre l'incendie sur l'acier de construction et le béton.
  • En tant que constituant d'un revêtement : les dispersions de vermiculite sont généralement de la vermiculite chimiquement ou physiquement très finement délaminée dans un milieu fluide. Ces dispersions peuvent être utilisées pour fabriquer des feuilles de « papier » de vermiculite en les versant sur un morceau de plastique lisse à faible énergie de surface et en les laissant sécher. La feuille résultante peut ensuite être décollée du plastique. Les utilisations finales typiques des dispersions de vermiculite comprennent l'inclusion dans des revêtements ou des liants à haute température pour les matériaux de construction, les joints, les papiers/textiles spéciaux, les revêtements résistant à l'oxydation sur les composites à base de carbone et comme revêtements barrières pour les films.
  • En tant que matériau d'emballage, apprécié pour son pouvoir absorbant élevé.
  • Traitement des déchets : la capacité d'échange cationique (jusqu'à 1 000 milliéquivalents par kg) de la vermiculite permet son utilisation dans les procédés d'épuration des fluides des eaux usées, le traitement chimique, et la dépollution de l'air dans les mines et les gaz dans les procédés industriels. En plus de ses propriétés d'échange d'ions, la vermiculite exfoliée peut retenir des liquides dans les vides interlaminaires des particules individuelles, ainsi qu'entre les particules elles-mêmes.
  • En tant que substrat pour divers animaux et/ou milieu d' incubation des œufs .
  • Comme un agrégat léger pour plâtre , propriétaires de béton composés, coupe - feu de mortier, et l' ignifugation par pulvérisation à base de ciment: Exfoliated vermiculite est utilisé à la fois dans la main et appliqué par pulvérisation plâtres de construction générale pour améliorer la couverture, la facilité de manipulation, l' adhérence à une grande variété de substrats, le feu résistance, et résistance à l'écaillage/fissuration/retrait.
  • En tant qu'additif aux panneaux muraux ignifuges .
  • En tant que composant du remplissage intérieur des coussins coupe - feu , avec du graphite .
  • En tant que support pour la manipulation à sec et la libération lente de produits chimiques agricoles.
  • En tant que nappage à chaud : la vermiculite exfoliée et la vermiculite brute ont été utilisées pour le nappage à chaud dans l'industrie sidérurgique. Lorsqu'elle est versée sur du métal en fusion, la vermiculite brute s'exfolie immédiatement et forme une couche isolante, permettant au matériau d'être transporté vers le processus de production suivant sans perdre trop de chaleur.
  • Utilisé pour permettre le refroidissement lent des pièces chaudes dans le soufflage du verre , le travail au chalumeau , la fabrication de l' acier et la fabrication de perles de verre .
  • Utilisé dans les piscines creusées pour fournir une base de piscine lisse : Des grades plus fins de vermiculite exfoliée et de ciment Portland peuvent être combinés sur place ou dans un prémélange d'usine pour fournir une base pour les revêtements de piscine en vinyle. Ces mélanges sont pompés en place à l'aide d'une pompe à rotor stator ou versés à la main.
  • Utilisé dans les chauffe-mains commerciaux .
  • Utilisé dans les cuisinières AGA comme isolant.
  • Utilisé dans le stockage d'explosifs comme agent d'atténuation des explosions.
  • Utilisé pour absorber les liquides dangereux pour l'élimination des solides.
  • Utilisé dans les foyers à gaz pour simuler les braises.
  • Utilisé dans le cadre d'un substrat pour la culture de champignons .

Fabrication commerciale de vermiculite exfoliée

Production de vermiculite en 2005

En 2014, l'Afrique du Sud, le Brésil, les États-Unis et la Chine étaient les principaux producteurs de vermiculite extraite, concentrée et non exfoliée, avec environ 90 % des parts mondiales. La production de l'Afrique du Sud diminue, tandis que celle du Brésil augmente considérablement.

Alors que certains transformateurs finaux et exfoliants de vermiculite se spécialisent, avec des produits exclusifs vendus dans une grande variété d'industries, certains ont des produits finis plus variés, avec des exigences techniques moins strictes. Certains exfoliants à la vermiculite se mélangent également avec de la perlite à moindre coût . Les exfoliants à la vermiculite ont une association commerciale internationale appelée The Vermiculite Association pour représenter les intérêts de l'industrie et échanger des informations.

Ignifugation

Aujourd'hui, les matériaux ignifugeants appliqués par pulvérisation utilisent de la vermiculite, d'autres minéraux industriels et du polystyrène expansé, selon le produit commercial exact. Les ingrédients de ces produits doivent tous répondre à des exigences réglementaires strictes, en particulier aux États-Unis et en Europe. Dans le passé, la vermiculite des mines WR Grace à Libby, Montana , a été associée à l' amiante . Par conséquent, les anciens ignifugeants appliqués par pulvérisation, antérieurs à 1991, peuvent contenir de petites quantités d'amiante. En août 2014, le NYSDoH a qualifié deux méthodes de test plus précises, mieux conçues pour identifier les matériaux présentant ce problème potentiel et aider à résoudre en toute sécurité tout problème associé à son retrait. L'ignifugation moderne appliquée par pulvérisation est aujourd'hui fabriquée avec divers agrégats légers qui ne contiennent pas d'amiante et est soigneusement surveillée à toutes les étapes de l'extraction et de la production pour s'assurer que c'est le cas.

Contamination à l'amiante

Bien que toutes les vermiculites ne contiennent pas d' amiante , certains produits étaient fabriqués avec de la vermiculite contenant de l'amiante jusqu'au début des années 1990. Les mines de vermiculite à travers le monde sont désormais régulièrement testées et sont censées vendre des produits qui ne contiennent pas d'amiante. L'ancienne mine de vermiculite à Libby, Montana , contenait de l' amiante trémolite ainsi que de la winchite et de la richtérite (toutes deux des amphiboles fibreuses ) - en fait, elle s'est formée sous terre par essentiellement les mêmes processus géologiques que les contaminants.

La vermiculite pure ne contient pas d'amiante et est non toxique. La vermiculite impure peut contenir, en plus de l'amiante, également du diopside mineur ou des restes des minéraux précurseurs biotite ou phlogopite .

Controverse sur les risques pour la santé

La plus grande et la plus ancienne mine de vermiculite aux États-Unis a été lancée dans les années 1920, à Libby, dans le Montana , et la vermiculite a été vendue sous le nom commercial de Zonolite. La marque Zonolite et la mine ont été acquises par WR Grace and Company en 1963. Les opérations minières sur le site de Libby ont cessé en 1990 en raison d' une contamination par l' amiante . Pendant son exploitation, la mine Libby pourrait avoir produit 80 % de l'approvisionnement mondial de vermiculite.

Le gouvernement des États-Unis estime que la vermiculite a été utilisée dans plus de 35 millions de foyers, mais ne recommande pas son retrait. Néanmoins, les maisons ou les structures contenant de la vermiculite ou de l'isolant de vermiculite datant d'avant le milieu des années 1990 - et en particulier celles connues pour contenir la marque "Zonolite" - peuvent contenir de l'amiante et peuvent donc constituer un problème de santé.

Un article publié dans The Salt Lake Tribune le 3 décembre 2006, a rapporté que la vermiculite et la Zonolite contenaient de l'amiante, ce qui avait conduit à des cancers tels que ceux trouvés dans des cas liés à l'amiante. L'article indiquait qu'il y avait eu une dissimulation par WR Grace and Company et d'autres concernant les risques pour la santé associés à la vermiculite et que plusieurs sites de la vallée du lac Salé avaient été assainis par l' EPA lorsqu'il s'est avéré qu'ils étaient contaminés par l'amiante. WR Grace and Company a vigoureusement nié ces accusations.

Le gisement de vermiculite de la mine de Libby, dans le Montana, était (et est) fortement contaminé par l'amiante. De nombreuses personnes ont été sciemment exposées à la poussière nocive de vermiculite contenant de l'amiante. Malheureusement, la mine était en activité depuis les années 1920 et les contrôles environnementaux et industriels étaient pratiquement inexistants jusqu'à ce que la mine soit achetée par la WR Grace and Company en 1963. Pourtant, connaissant les risques pour la santé humaine, la société minière a continué à fonctionner. là jusqu'en 1990. Par conséquent, de nombreux anciens mineurs et résidents de Libby ont été touchés et continuent de souffrir de problèmes de santé. Plus de 400 personnes dans la ville sont mortes de maladies liées à l'amiante en raison de la contamination par l'extraction de vermiculite de la montagne Zonolite voisine, où des échantillons de sol ont été trouvés chargés de trémolite fibreuse (connue pour être une forme très dangereuse d'amiante), et d'innombrables autres ceux qui ont isolé leurs maisons avec du Zonolite ont succombé à des maladies liées à l'amiante, dont la plupart n'ont jamais été employés dans des environnements où l'amiante était un problème.

Après qu'un article publié en 1999 par Seattle Post-Intelligencer affirmait que les maladies liées à l'amiante étaient courantes dans la ville, l' EPA , en réponse à des pressions politiques, a fait du nettoyage du site une priorité et a qualifié Libby de pire cas d'exposition à l'échelle de la communauté à un produit toxique. substance dans l'histoire des États-Unis. L'EPA a dépensé 120 millions de dollars en argent Superfund pour le nettoyage. En octobre 2006, WR Grace and Company a tenté de faire appel des amendes (54,5 millions de dollars) imposées par l'EPA, mais la Cour suprême a rejeté l'appel. Le gouvernement des États-Unis poursuit également des accusations criminelles contre plusieurs anciens dirigeants et directeurs de la mine pour avoir prétendument ignoré et dissimulé les risques pour la santé des employés. Ils sont également accusés de fraude électronique et d'entrave aux efforts de nettoyage du gouvernement. À la date de l'acte d'accusation, environ 1 200 habitants de la région de Libby avaient été identifiés comme souffrant d'une sorte d'anomalie liée à l'amiante. La sélection du jury devait être terminée en février 2009. L'affaire s'est terminée par des acquittements le 8 mai 2009. Le 17 juin 2009, l'EPA a émis une urgence de santé publique à Libby et à proximité, permettant ainsi aux agences fédérales de financer les soins de santé. , et pour l'enlèvement de l'isolation contaminée des maisons touchées.

Voir également

Les références

Liens externes