ویژگی ها و فواید سنگ معدنی شیل

مقدمه مهمترين دليل تنوع محصول را مواد اوليه مصرفي کارخانجات تشکيل مي دهد. در ايران از قديم آجر ها با خاک هاي رسي توليد مي شده اند اما از آنجا که خاک رسي مناسب در همه جا يافت نمي شود و خاک هاي رسي مورد استفاده معمولاً داراي مقادير زيادي آهک مي باشند، در نتيجه آجرهاي ساخته شده از اين خاک-ها مطابق با استاندارد ملي ايران و استاندارد هاي بين المللي نبوده و از کيفيت مناسبي در پوشش نما برخوردار نمي باشد. از چند سال پيش تاکنون در صنعت توليد آجر به تدريج مواد معدني ديگر از جمله شیل جايگزين رس شده اند. در زير برخي ويژگي هاي شیل  و آجرهاي شيلي آورده شده است:

تعریف شیل

شیل و ترکيبات سازنده

شيل نوعي سنگ رسوبي است که عمدتاً از دانه هاي ريز تشکيل شده است. مشخصه شيل دارابودن صفحات موازي و لايه لايه اي است که به سهولت ورقه ورقه مي شوند و ضخامت هر ورقه کمتر ازيک سانتي متر است. شيل ها عمدتاً ترکيبي از کاني هاي رسي و دانه هاي کوارتز هستند و رس مهم ترين جزء سازنده آنها است. رنگ شيل ها معمولاً خاکستري است. ميزان ترکيبات سازنده شيل ها تعيين کننده رنگ آنها است. براي مثال شيل هاي سياه حاوي ترکيبات کربن دار بيشتري هستند. رنگ قرمز در شيل ها به علت وجود اکسيد آهن (هماتيت) است. هيدروکسيد هاي آهن از جمله گئوتيت و ليمونيت موجود درشيل ها به ترتيب باعث ايجاد رنگ قهوه اي و زرد مي شوند. کاني هاي کلريت، بيوتيت و ايلايت در شيل ها باعث به وجود آمدن رنگ سبز در آنها مي شود..

محل تشکيل شيل ها و منابع آن در ايران شيل ها در مکان هايي تشکيل مي شوند که سرعت حرکت آب آهسته است و رسوبگذاري به راحتي انجام مي-شود. بنابراين شيل ها را عمدتاً مي توان در درياچه ها، دلتاي رودخانه ها و دشت هاي رسوبي يافت.. شيل يکي از اصلي ترين سنگ هاي سازندهاي سنگي ايران است. گسترش واحدهاي شيلي تقريباً در تمام واحدهاي ساختاري کشور ديده مي شود. بيشترين گسترش واحدهاي شيلي در منطقه ي سنندج - سيرجان قرار دارند. ديگر واحدهاي ساختاري ايران که در آن شيل گسترش فراوان دارد عبارتند از منطقه البرز - آذربايجان و ايران مرکزي

تفاوت شيل با سنگهاي معدني تفاوت شيل با سنگهاي معدني در ريز دانه بودن شیل و نحوه تشکيل شيل است. شيل سنگ رسوبي و لايه لايه است که به راحتي اين لايه ها از هم جدا مي شوند و همچنين شيل ها داراي طيف رنگي گسترده اي هستند..

برخي ويژگي هاي آجرهاي شيلي مطالعات نشان مي دهد آجرهاي شيلي داراي مقاومت فيزيکي و شيميايي بالا، دوام و پايداري، مقاومت حرارتي و دفع رطوبت مي باشند  که در زير برخي از اين ويژگي ها توضیح داده شده است

·         رنگ: رنگ از مهم ترين مزاياي آجرهاي شيلي است. مهم ترين ويژگي رنگ آجر شيلي طبيعي بودن آن است. لذا رنگ اين آجرها ثابت بوده و با گذشت زمان، افزايش يا کاهش دما و همچنين بارش باران و يا تابش خورشيد تغيير نمي¬کند. سنگ شيل در ابتدا خاکستري تا سياه است که پس از جذب حرارت در کوره به تدريج به رنگ نارنجي روشن و نهايتاً با بالارفتن دماي کوره به رنگ سياه متمايل مي شود.

·         عدم شوره زني:

 آجرنماهاي شيلي به علت تفاوت در ترکيبات شيميايي نسبت به آجرهاي سنتي (آجرهاي رسي) جذب آب پاييني دارد، رطوبت را در خود نگه نمي دارد و سريعاً آن را دفع مي کند لذا احتمال شوره زني در اين آجرها کمتر است.

·         مقاومت فيزيکي و شيميايي:

  آجرنماهاي شيلي در برابر اسيدها، بازها، رطوبت، حرارت، سرماي زياد و انجماد کاملاً مقاوم هستند و از ثبات رنگ و کيفيت بالايي در برابر گازها و آلاينده هاي موجود در هوا برخوردار مي باشند.

هدف از اين مطالعه مقايسه برخي ويژگي هاي  آجرنماهاي رسي و شيلي و بررسي اثر ويژگي هاي ماده اوليه مورد استفاده بر ويژگي هاي اين دو نوع آجر مي باشد. مواد و روشها به منظور بررسي خصوصيات شيميايي ماده اوليه درصد SiO2،Al2O3 ، Fe2O3، CaO، K2O، SO3 در خاک رسي و خاک حاصل از شيل با استفاده از روش XRF اندازه گيري شد. به منظور بررسي خصوصيات فيزيکي ماده اوليه مورد استفاده حهت توليد آجر، توزيع اندازه ذرات خاک رسي و شيل (پس ار آسياب کردن) در دامنه قطر (2/1 تا 001/) ميلي متر توسط الک و هيدرومتر تعيين شد. توزيع اندازه ذرات خاک (اجزاي کوچکتر از 2/1 ميلي متر) به روش هيدرومتري به صورت زير انجام گرفت  ابتدا موادآلي توسط آب اکسيژنه حذف شد. سپس نمونه ها، با کالگون 5 درصد و همزن الکتريکي تيمار شدند و در استوانه هاي استاندارد ريخته شده و در زمان¬هاي 67/0، 1، 2، 4، 8، 15، 30، 60 ،120 ،240 ،480 ،720 ، 1440 دقيقه قرائت شدند. سپس قرائت ها نسبت به دما و کالگون تصحيح شدند. جهت کاهش خطا، قرائت هيدرومتر در زمان هاي 67/0، 1 و 2 دقيقه سه بار تکرار شد و ميانگين قرائت ها مورد استفاده قرار گرفت. قطر ذرات در زمان هايي که قرائت هيدرومتر صورت گرفته از رابطه ي زير محاسبه شد 

در رابطه فوقd  قطر ذره برحسب ميلي متر، L عمق مؤثر هيدرومتر برحسب سانتي¬متر، v وسکوزيته برحسب سانتي-پواز،RD  جرم ويژه حقيقي خاک بر حسب گرم بر سانتي¬متر مکعب ،  چگالي آب و  tزمان ته نشيني برحسب دقيقه است. سپس 30 نمونه آجر رسي و 30 نمونه آجر شيلي انتخاب و برخي از ويژگي ها شامل درصد جذب آب، مقاومت فشاري، درصد مواد محلول، تلرانس ابعاد و تحمل سيکل يخ زدگي براي هر کدام از نمونه ها توسط روش هاي مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران (1387) تعيين شدند.

بحث و نتيجه گيري نتايج نشان داد  آجرنماهاي شيلي نسبت به  آجرنماهاي رسي به طور معني داري درصد جذب آب کمتر و مقاومت فشاري بيشتري دارند همچنين  آجرنماهاي شيلي مي توانند بيش از 50 سيکل يخ زدگي را تحمل کنند حال آنکه آجرهاي رسي توان کمتري نسبت به تحمل اين سيکل دارند

 جدول 1- مقايسه ميانگين درصد جذب آب، مقاومت فشاري، مواد محلول و تحمل سيکل يخ زدگي آجر رسي و آجر شيلي

جدول(2) خاک حاصل از سنگ های شیل بیشتر از خاک رس است

(AL2O3 SiO2)   (CaO K2O SO3) , (Fe2O3و LOI) جدول 2- مقايسه

ميزان سيليس و آلومينيوم و پايين بودن LOI به نظر میرسد بالا بودن شيل ها نسبت به خاک رس (جدول 2) مهم¬ترين دليل برتري کيفيت آجرهاي شيلي نسبت به آجرهاي رسي است.

مقايسه توزيع اندازه ذرات خاک رس و خاک حاصل از شيل نشان داد در خاک حاصل از شيل بيشترين فراواني را ذراتي با قطر (2/1 تا 063/0) ميلي¬متر (ذرات شن و سيلت) و در خاک رس کشاورزي بيشترين فراواني را ذراتي با قطر کوچکتر از 005/0 ميلي متر (ذرات رس) دارا هستند. شکل 1و 2 به ترتيب توزيع اندازه ذرات خاک رسي و خاک حاصل از شيل را نشان مي دهند