بررسی ژئو شیمی و مینرالوژی دولومیت به عنوان ماده اولیه نسوز

مقدمه:
دیر گدازه ها به موادی گفته می شود که معمولاٌ غیر فلزی بوده و نقطه خمیری شدن آنها بالاتر از 1520 درجه سانتیگراد باشد همچنین توانایی حفظ خصوصیات فیزیکی و شیمایی مورد نظر را در درجه حرارت های بالا و شرایط عمل داشته باشند. این مواد مخلوطی از فاز های بلوری مختلف و فاز های شیشه ای گوناگون و تخلخل می باشند.
دولومیت کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم (CaCo3.MgCo3) می باشد که در ایران به وفور و با کیفیت عالی یافت می شود. با حرارت دادن دولومیت (1800- 1700 درجه سانتیگراد) و خروج CO2 تبدیل به دولوما (CaO. MgO) می شود فاز آهک آزاد (CaO) موجود در دولوما با رطوبت هوا واکنش داده و به هیدروکسید کلسیم Ca(OH)2 تبدیل می شود. این پدیده با افزایش حجم همراه بوده و منجر به تخریب آجر دولومیتی می شود. با افزودن زیرکونیا به دولوما که منجر به جذب فاز CaO و تشکیل فاز زیرکونات کلسیم (CaZrO3) می شود می توان فاز آهک آزاد را مهار کرد و مقاومت هیدراتاسیون این آجر ها را از چند هفته به چند ماه رساند.
تاثیر زیرکونیا بر مقاومت هیدراتاسیون آجر های دولومیتی در سطح دنیا در چند سال اخیر در آلمان، آمریکا و ژاپن صورت گرفته است ولی در کشور ایران اولین بار می باشد.
روش تحقیق: جهت این پژوهش دولومیت چهار معدن ایران مورد بررسی قرار گرفت به این ترتیب که از هر معدن نمونه برداری سیستماتیک به عمل آمد. سپس نمونه ها از نظر پتروگرافی و ژئو شیمی و پتروژنز مطالعه گردیدند. دولومیت نهاوند بیشتر از نوع دولومیت زین اسبی هستند. دولومیت زفره یک سری تکاملی از دولومیکرایت تا دولواسپارایت را نشان می دهد. دولومیت کرکوه شهمیرزاد از نوع دولومیت CCCR هستند یعنی بلورهای دولومیتی با هسته تیره و حاشیه روشن خود را نشان می دهند. جنس هسته به خاطر رنگ تیره آن از ماده آلی تشکیل شده است. دولومیت بیرجند به علت وجود ناخالصی متنوع بوده و شامل دولومیت سیاه، زرد و سفید متمایل به خاکستری می باشد.
از لحاظ منشاء دولومیت نهاوند را به مدل تدفینی یا هیدروترمال نسبت می دهند که تفکیک این دو از طریق مطالعات ایزوتوپی صورت می پذیرد. با توجه به مطالعات پتروگرافی دولومیت زفره و کرکوه شهمیرزاد از نوع جایگزینی می باشد. دولومیت بیرجند از نوع برشی می باشد. برای بررسی های صنعتی دولومیت زفره به علت کیفیت بهتر آن انتخاب گردید. ابتدا دولومیت را در درجه حرارت 1800- 1700 سانتی گراد حرارت می دهند در اثر این فرایند دولومیت به دولوما طبق فرمول ذیل تبدیل می شود.
CaMg (CO3)2= CaO + MgO + 2 CO2
پس از تهیه دولوما زیرکونیا با درصد های مختلف (2 تا 5 درصد) به آن اضافه گردید. سپس نمونه های تهیه شده از این مخلوط در درجه حرارت 1600درجه سانتی گراد به مدت سه ساعت پخت داده شدند. زیرکونیا با دولوما طبق فرمول ذیل وارد واکنش شده و فاز آزاد CaO را به سمت خود جذب نموده و تشکیل فاز زیرکونات کلسیم را می دهد. CaO + MgO = ZrO2= MgO + CaZrO3
در اثر این واکنش فاز آزاد CaO مهار گشته و فاز زیرکونیا پوششی در اطراف دانه ای دولوما ایجاد می کند.
این امر مانع واکنش بین فاز اکسید کلسیم CaO و رطوبت هوا (CaO+ H2O= Ca (OH)2) شده و از متلاشی شدن آجر جلوگیری می کند. بدین ترتیب مقاومت هیدراته شدن آجر را بالا می برد.
نتیجه گیری:
1- کانسار دولومیتی نهاوند از نوع دولومیت زین اسبی بوده و آن را به مدل تدفینی یا هیدروترمال نسبت می دهند که تفکیک این دو مدل از طریق مطالعات ایزوتوپی صورت می گیرد.
2- با توجه به مطالعات پتروگرافی دولومیت زفره در اثر جایگزینی اولیه کربنات و یا در اثر نئومورفیسم دولومیت سین ژنتیک یا دیاژنتیک حاصل شده است.
3- دولومیت کرکوه شهمیرزاد از نوع CCCR بوده و از نظر ژنز یک دولومیت جایگزینی دیاژنتیکی است که بعد از یک تدفین خفیف تشکیل شده است.
4- دولومیت بیرجند بعد از اولین مرحله برشی شدن در داخل شکاف ها و فضاهای خالی شکل می گیرد.
5- دولومیت در اثر حرارت دادن به دولوما تبدیل می شود.
6- دولوما با زیرکونیا وارد واکنش شده و تشکیل فاز زیر کونات کلسیم را می دهد که این فاز پوششی در اطراف دانه های دولوما ایجاد می کند و مانع واکنش آن با رطوبت هوا می شود.
7- در اثر افزودن زیرکونیا به دولوما مقاومت هیدراتاسیون آن از چند هفته به چند ماه می رسد.