گارنت یا ابرسیو

گارنت چیست : ؟

گارنت (به انگلیسی: Garnet) با فرمول شیمیایی از مجموعه کانی هاست و از واژه گراناتوم اخذ شده‌است. انحلال آنها در اسیدها به سختی صورت گرفته و بندرت ذوب می‌شوند. متغیر – برای ایزومورف‌های مرتبه بالای آن عناصر Mg- Fe – Ca- Al- V -Cr -Zr -Ti -Mn – Y در کانیها به صورت اولیه یافت می‌شوند. قرمز روشن تا قرمز تیره – قهوه‌ای تیره – سیاه رنگ اثر خط:سیاه برای اولین بار در ایتالیا کشف شد و از نظر شکل بلور: رمبودودکائدر، رنگ: بی رنگ – سیاه – صورتی – قرمز تیره – سبز روشن – بنفش تیره – قرمز روشن -، شفافیت: غیر شفاف – نیمه کدر، شکستگی: صدفی – نامنظم – خشن، جلا: شیشه‌ای – چرب – ابریشمی، رخ: ناقص- مطابق با سطح و در رده‌بندی سیلیکات است همچنین خاصیت مغناطیسی ندارد و منشأ تشکیل آن ماگمایی – پگماتیت – دگرگونی – دگرگونی مجاورتی – آبرفتی است.

همایند کانی‌شناسی (پارانژ) آن سختی – چگالی – انحلال در اسیدها -رخ – اشعه Xاسفالریت – لوسیت – اویالیت – روبیس- کلریت- بیوتیت- فلدسپات ها- کوارتز است ، از نظر ژیزمان بلوری – آگرگات دانه‌ای – توده‌ای – فشرده – دانه‌ای در آبرفت‌ها فراوان است و بیشتر در در زون‌های ماگماتیک و دگرگونی مجاورتی، اسیدی و کربناتی یافت می‌شود.

سنگ گارنت چیست ؟ گارنت به خانواده مجموعه ای از کانی های سیلیکاتی گفته می شود که دارای خواص فیزیکی مشترک می باشند و یک یا چند عدد از فلزات زیر در ساختار کریستالی آنها موجود است: آلومینیوم، کلسیم، آهن، کرم، منگنز و تیتانیوم. گارنت صنعتی مخلوطی از آلماندیت ( گارنت، آهن، آلومینیوم) و پیروپ ( گارنت، منیزیم و آلومینیوم ) می باشد که بصورت قطعات ریز با نوک تیز تولید می شود. در صنعت از این گارنت بعنوان پودر ساینده استفاده می شود. گارنت صنعتی با کیفیت پایین بعنوان air blasting یا hydro blasting و همچنین بعنوان فیلتر استفاده می شود. مصارف گارنت صنعتی بصورت زیر می باشد : رسوب زدایی بدنه کشتی و هواپیما (45 %)، فیلتراسیون آب ( 15 درصد ) ، پودر ساینده و واتر جت (10 درصد ) ، مصارف دیگر بعنوان ساینده (15 درصد) سهم صنایع داخلی که از گارنت استفاده می کنند بصورت زیر می باشد: صنعت نفت (40%) دستگاههای فیلتراسیون (20%) وسایل حمل و نقل (20%) عملیات انتهایی روی لوازم چوبی (10%) ساخت قطعات الکترونیکی (7%) و ساخت سرامیک و شیشه (3%) گارنت صنعتی بطور عمده بعنوان یک ساینده ریز دانه استفاده می شود. بخشی از گارنت صنعتی با کیفیت پایین بعنوان محیط فیلتراسیون استفاده می شود . گارنت با قیمت بالاتر و کیفیت بالا بیش از یک قرن است که بعنوان ساینده و پرداخت کننده سطح لنزهای نوری و شیشه استفاده می شود. و از گارنت با کیفیت پایین در صنعت کشتی سازی و هواپیمای آلومینیومی برای سندبلاست استفاده می شود. برای فیلتراسیون آب از مخلوط گارنت و ماسه و ذغال سنگ استفاده می شود. ذرات ریز گارنت در جریان پر فشار آب برای برش مواد مختلف استفاده می شود. بر اساس عناصر تشکیل دهنده فرمول فوق، گروناها را می توان به سه دسته عمومی تقسیم نمود : الف) گروناهای آلومیینوم دار 1) –  گروسولاریت یا سنگ دارچین: (Ca3Al2Si3O12) در این کانی اغلب Fe+2 جایگزین Ca می شود و Fe+3 به جای Al قرار می گیرد. به رنگهای سفید، سبز، زرد، قهوه ای دارچینی و قرمز کمرنگ یافت می شود. نام آن از واژه ای در گیاه شناسی برای نوعی انگور فرنگی، به علت رنگ سبز روشن اولین گروسولار، گرفته شده است.

2)  – پیروپ : ( Mg3Al2Si3O12 ) در ترکیب پیروپ، معولاٌ مقداری Ca و Fe+2 وجود دارد. رنگ آن از قرمز تیره تا تقریباٌ سیاه تغییرمی کند. اغلب شفاف است و به همین خاطر در جواهر سازی مصرف می شود. نام آن از واژه یونانی ” Pyrops ” به معنی آتش سان گرفته شده است. رودولیت نامی است که به گارنت ارغوانی یا قرمز مایل به صورتی روشن داده شده و ترکیب آن با دو بخش پیروپ و یک بخش آلماندین مطابقت دارد.

3)  – آلماندین: ( Fe3Al2Si3O12) در ترکیب این کانی ممکن است Fe+3 جایگزین Al می شود و نیز Mg به جای Fe+3 قرار گیرد. رنگ آن از قرمز کاملاٌ تیره در نوع شفاف و قیمتی تا قرمز مایل به قهوه ای در گارنتهای نیمه شفاف و معمولی تغییر می کند. نام این کانی از محلی در آسیای صغیر معروف به آلاباندا که در زمانهای گذشته گارنتها در آنجا تراش و صیقل داده می شدند، گرفته شده است. لازم به ذکر است، بعضی از انواع آلماندین دارای یک ساختمان متورق می باشند که ناشی از صفحات ضعیف بوده و کانی در طول آنها جدا می شود. باید توجه داشت که این جدایش ارتباط به شکل بلورین کانی نداشته و یک کلیواژ واقعی نیست.

4)  – اسپسارتیت: (Mn3Al2Si3O12 ) در ترکیب آن معمولاٌ Fe+2 جای مقداری Mn را می گیرد و Fe+3 تا حدودی جانشین Al می شود. معمولاٌ به رنگ مایل به قهوه ای تا قرمز دیده می شود ب ) گروناهای آهن دار  1) آندرادیت: (Ca3Fe2Si3O12) این کانی نسبت به دیگر انواع گروناها دارای فراوانی زیادی است. در ترکیب آن ممکن است جایگزینی Al به جای Fe+3 و نیز Fe+2، Mn+3 و Mg به جای Ca رخ دهد. رنگ آن سایه های مختلفی از زرد، سبز، قهوه ای تا سیاه را نشان می دهد. رمانتویید نوعی آندرادیت سبز رنگ، با جلای الماسی است که به عنوان جواهرات مصرف می شود. آندرادیت از نام کانی شناس پرتغالی دی آندردا گرفته شده است. ج) گرونای کروم دار اوواروویت: (Ca3Cr2Si3O12) رنگ سبز زمردی دار و به افتخار یکی از نخست وزیران تزار روسیه به نام “ Uvarovy” به این نام شناخته می شود. موارد کاربرد گرونا: به استثنای اوواروویت که ریزدانه بوده و غیر قابل تراش می باشد، اغلب انواع گارنت را می توان در جواهر سازی به کار گرفت. بطور کلی از گارنتها به دلیل شکستگی های زاویه دار و غیر معمول و سختی زباد در تهیه انواع ساینده ها از جمله کاغذ سمباده استفاده می شود. کاربردهای عمده گرونا را می توان به صورت زیر نام برد: 1-  تو لید ساینده های پوششی خواصی مانند دمای ذوب نسبتاٌ بالا (1250 درجه سانتی گراد)، شکستگی نیمه گردشده تا نیمه زاویه دار، سیلیس آزاد کم یا صفر و مقاومت بالا در برابر فعل و انفعالات شیمیایی و فیزیکی باعث شده که گارنت به عنوان یک ساینده با کیفیت بکار رود. از انواع مرغوب گرونا در ساخت کاغذها و پارچه های ساینده، سنگهای ساینده، چرخها و غلطکهای ساینده استفاده می شود. کاغذها و پارچه های با پوشش گرونا، به طور عمده جهت پرداخت و صیقل دادن سطح چوب، چرم، لاستیک، پلاستیک و فلزات نرم کاربرد دارند. یکی از قابلیت های گارنت در ساینده ها این است که می تواند بازپروری، پاکسازی، دانه بندی شده و باز مورد استفاده مجدد قرار گیرد. قیمت اولیه بالاتر در مقایسه با ساینده های رقیب را می توان با طول عمر بیشتر بر پایه بازیافت مناسب توجیه کرد. کانیهای زیر می توانند جایگزین گارنت در ساینده ها شوند: بوکسیت و آلومینا، اکسید منیزیم، کروندم، دیاتومیت، فلدسپار، هماتت، منیتیت، نفلین سینیت، الیوین، پرلیت، پومیس، ماسه سیلیسی، سرباره استارولیت، تریپلی، اکسید سیلیسیم، ایلمنیت.

2-   ساینده های بادی: از گارنت دانه بندی شده و نرم در تولید دانه، پود و خاکه صیقل دهنده استفاده می شود، این مواد در مرحله نهایی شیشه سازی، جلا دادن سرامیک و نیمه هادی ها بکار می روند. گارنت با اندازه دانه ثابت در ساینده های بادی مورد استفاده قرار می گیرد که بدلیل وزن مخصوص نسبتاٌ بالا و شکل بلوکی ذرات، فشار هوای کمتری مورد نیاز است. از این روش برای تعمیر کشتی، لوکوموتیوها، کامیون و اتومبیل، هواپیما و ساخت و نگهداری سازه های فولادی مانند پل، سکوهای نفتی، ایستگاه های برق، توربین ها و دیگ های بخار، تانکرها، خطوط لوله و هموار کردن شیشه و سنگ های نما استفاده می شود. همچنین از دیگر کاربردها پودر گرونا، در تعمیر موتور ماشین آلات ( آببندی سیلندر موتور ماشین) به عنوان گریس سمباده می باشد. این پودر معمولاٌ با نوعی گریس و مواد پر کننده دیگر مخلوط شده و مورد استفاده قرار می گیرد.

3-   برش با فشار آب استفاده از گرونا در سیستم واترجت مدتهاست که رایج گردیده است. گارنت به عنوان ساینده، در این نوع برش مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش آب با فشار mkg/m2 40 از یک دهانه باریک شلیک می شود. از آن برای برش دقیق فولاد، آلومینیوم، چوب، پلاستیک، کامپوزیت، شیشه، سنگ، کانکریت، سرامیک و تخته استفاده می شود. بعد از جنگ خلیج فارس گروناهای معادن بارتن در نیویورک جهت استفاده در سیستم واترجت و برای برش لوله های نفتی (بدون اینکه آسیبی به آنها برسد) بکار برده شد.

4-   تصفیه آب (فیلتر کردن ) خواص گارنت سبب شده از آن در سیستم های فیلتر چند واسطه ای همانند تصفیه آب شهری و جداسازی ذرات آب های فاضلاب استفاده شود. در این نوع فیلترها، سه لایه کانی وجود دارد که اندازه آنها از بالا به پایین کاهش و چگالی آنها افزایش می یابد. یک نوع متداول آن عبارتست از: یک لایه آنتراسیت با چگالی 1/4 و اندازه ذرات 5/2-0میلیمتر، ماسه سیلیسی 6/2 و اندازه 1-4/0 میلیمتر و لایه گارنت 2/4-8/3 و 4/1-0/1 و 6/0-25/0 میلیمتر. مقاومت گارنت در برابر آلوده سازی مجدد در حین مکش وارون آب از مهمترین ویژگی های آن است. معمولاٌ گروناهای مصرفی در این صنعت از کیفیت بالایی ( از لحاظ خواص سایندگی) برخوردار نبوده و دانه بندی آنها نیز طبق استاندارد کشور آمریکا در دو محدوده درشت و ریز است:  1 گرونا با ابعاد درشت           : 41/1+75/4- میلیمتر  2 گرونا با ابعاد ریز   : الف) 3/0+84/0– ب) 25/0+ 71/0- میلیمتر گرونایی که به این منظور به کار می رود باید دارای وزن مخصوص 4 بوده و ذرات گرد شده بین 8 تا 250 مش با ضریب یکنواختی تا حد امکان نزدیک به 1 داشته باشد کربن فعال شده ، آنتراسیت ، آزبست، سلولز، دیاتومیت، منیتیت، الیوین، پرلیت، پومیس، ماسه سیلیسی و ایلمنیت را می توان به عنوان جایگزین گارنت در فیلتر بکار برد. 5-   کاربرد در ساندبلاست یکی از کاربردهای نوع سست و ضعیف گرونا استفاده آن در ساندبلاست است. ساندبلاست در کارخانجات ساخت ماشین آلات حمل و نقل (اتومبیل، هواپیما و …) به عنوان عامل شکل دهنده فلزات نرم و زنگ زدایی سطح فلزات به کار می رود. گرونا به دلیل اینکه فاقد سیلیکا بوده و باعث بیماری سیلیکوسیس نمی گردد، لذا می تواند جایگزین مناسبی برای سیلیس در ساندبلاست باشد، مواد مکمل و همراه در سندبلاست شامل استرولیت و آلومینا است. گرونای مصرفی در این صنعت از نوع گروناهای ارزان قیمت می باشد که معمولاٌ به دلیل وجود انکلوژیون دارای ساختمانی سست و شکننده است. دانه بندی گرونای مصرفی در ساندبلاست به صورت زیر می باشد: 1) 3/0+ 1- میلیمتر 2) 21/0+ 59/0- میلیمتر 6-   چاه های نفت: کاربرد کمتر ولی رو به گسترش گارنت در بسته های شنی است که در چاه های نفتی در موقع خروج پرفشار نفت های سنگین از چاه مورد استفاده قرار می گیرد. در این زمینه بلورهای گرد شده و مجزای گارنت آلماندین مناسب هستند. یکی از جایگزینهای گارنت در چاه های نفت، بوکسیت کلسیم دار شده می باشد.