Đang tải... (xem toàn văn)
Thạch anh (silic điôxít, SiO2) là một trong số những khoáng vật phổ biến trên Trái Đất. Thạch anh được cấu tạo bởi một mạng liên tục các tứ diện silic–oxy SiO4, trong đó mỗi ôxy chia sẻ giữa hai tứ diện nên nó có công thức chung là SiO2. Thạch anh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau điện tử, quang học... và trong ngọc học. Các tinh thể thạch anh trong suốt có màu sắc đa dạng: tím, hồng, đen, vàng... và được sử dụng làm đồ trang sức từ rất xa xưa. Ametit loại biến thể màu tím của thạch anh được coi là đá quý của tháng hai và là loại được ưa chuộng nhất của họ thạch anh.
Thạch anh quang học và áp điện Mở đầu: Thạch anh (silic điôxít, Si O 2 ) là một trong số những khoáng vật phổ biến trên Trái Đất. Thạch anh được cấu tạo bởi một mạng liên tục các tứ diện silic– oxy SiO 4 , trong đó mỗi ôxy chia sẻ giữa hai tứ diện nên nó có công thức chung là SiO 2 . Thạch anh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau điện tử, quang học và trong ngọc học. Các tinh thể thạch anh trong suốt có màu sắc đa dạng: tím, hồng, đen, vàng và được sử dụng làm đồ trang sức từ rất xa xưa. Ametit loại biến thể màu tím của thạch anh được coi là đá quý của tháng hai và là loại được ưa chuộng nhất của họ thạch anh. I Đại cương Thạch anh là một trong những khoang vật phổ biến của vỏ trái đất, có công thức SiO2, song những tinh thể trong suốt thì hiếm gặp. độ cứng của thạch anh là 7 Thạch anh có 4 biến thể, mỗi biến thể tồn tại trong nhưng khoảng nhiệt độ nhất định Thạch anh β tồn tại ở khoảng nhiệt độ nhỏ hơn 573C Thạch anh α tồn tại ở khoảng nhiệt độ 573 -870C Thạch anh tridimit tồn tại ở khoảng nhiệt độ 870 -1470C Thạch anh crixtobalit tồn tại ở khoảng nhiệt độ 1470 -1710C Biến theerr thạch anh β ( ở nhiệt độ thấp) dạng tinh hệ ba phương là có ý nghĩa công nghiệp nhất. Dựa vào màu sắc tự nhiên người ta chia ra các loại : Thạch anh pha lê không màu, trong suốt, thanh anh raukhot topa màu ám khói, thạch anh morion màu đen, thạch anh xitrin có màu vàng kim, thạch anh ametit có màu tím Khi nung nóng ở khoảng nhiệt độ 350C thì màu thạch anh sẽ nhạt dần, hoặc hoàn toàn mất màu. Trong tự nhiên thường gặp song tinh thach anh Thạch anh có khả năng cho tia tử ngoại , hồng ngoại, xuyên qua vì vậy chúng được sử dụng trong các dụng cụ quang học . Có một số tinh thể thach anh mang tính áp điện. bản chất hiện tượng áp điện là khi tác dụng một lực cơ học lên tấm tinh thể thạch anh đã gia công theo phương trục kép thì phương đó xuất hiện điện tích trái dấu ở hai đầu mút II Công dụng và yêu cầu công nghiệp Các lĩnh vực sử dụng thạch anh hoàn toàn phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu. Ngành kĩ thuật vô tuyến điện dùng thạch anh áp điện để sản xuất các loại bộ phận của máy âm hưởng, máy lọc âm. Các linh kiện này có khả năng tách các song có tần số khác nhau. Kỹ thuật siêu âm dùng thạch anh áp điện để sản xuất các loại máy báo hiêu( đo độ sâu của đáy biển, phát hiện các tầu ngầm, thăm dò các luồng cá, chế tạo dụng cụ đo áp suất nồi hơi, phát hiện các vêt rạn nứt trong kim loại Ngành quang học dùng thạch anh quang học đẻ sản xuất các lăng kính, thấu kính hội tụ các tia tử ngoại , xác định hướng quay của mặt phân cực, chế tạo nêm bù màu để xác định hiệu số bước song Ngoài ra người ta còn dùng thạch anh pha lê và các loại thạch anh màu( morion, xitrin, ametit) để làm đồ trang sức Dựa vào lĩnh vực sử dụng người ta chia nguyên liệu thạch anh làm 4 loại 1) thạch anh áp điện 2) thạch anh quang học 3) thạch anh để chế tao các dụng cụ pha lê 4) thạch anh dùng làm nguyên liệu mài Để sản xuất các sản phẩm áp điện người ta có thể sử dụng thạch anh không màu, ám khói và màu đen, bao gồm các đơn tinh thể, các mảnh săc cạnh hoặc dạn cuội, sợi thạch anh. Các dạng thạch anh này không bị khuyết tật Chất lượng các tinh thể , các mảnh , cuội thạch anh được xác định theo phần trăm tỉ lệ đơn khổi ( đơn khối là chỗ tinh thể không bị khuyêt tật) với trọng lượng chung của tinh thể Ví dụ , có tinh thể thạch anh nặng 1kg, chỗ không bị khuyết là 250g, thì tỉ lệ đơn khối của tinh thể thạch anh là 250:1000= 25% Tinh thể có tỉ lệ đơn khổi càng lớn thì chất lượng càng cao. Ngành quang học sử dụng các tinh thể thạch anh không màu trong suốt và cho tia tử ngoại và tia quang phổ có bước song λ =2000 A xuyên qua, và có tỉ lệ đơn khối là 40%. Phàn thể tích đơn khối cần có kích thước là 80x70x60 mm. 70x60x50 mm hoặc 45x35x30 mm, với điều kiện là phần bề mặt lớn sẵn có của tinh thể Hiện nay ở liên xô, người ta dựa vào kích thước tạp chất có trong thạch anh mà chia ra 3 hạng nguyên liệu Yêu cầu công nghiệp đối với nguyên liệu thạch anh( theo I. romanovit năm 1986) Các chỉ tiêu Hạng I II III Chiều dài tinh thể( mảng (mm) 20-60 10-60 10-60 Phần không bị khuyết (%) 80 50 30 Tạp chất cho phép lơn nhất ( %) Cr, Ni, Co 1.10^-5 1.10^-5 1.10^-5 Fe 5.10^-4 1.10^-3 1.10^-3 Na,K 1.10^-3 2.10^-3 5.10^-3 Al 2.10^-3 4.10^-3 8.10^-3 Ti 3.10^-4 5.10^-4 1.10^-3 Những thân khoáng gốc của thạch anh phả lê có giá trị công nghiệp khi có hàm lượng thạch anh áp điện từ 100- 500, 600g đơn khôi trong 1 m khôi đá Thân khoáng giàu có hàm lượng thạch anh áp điện từ 1,5-2 kg trong 1m3 đá Hàm lượng thạch anh đơn khối tối thiểu trong các mỏ sa khoáng không nhỏ hơn 1,5-2 kg trong 1m3 đá ( mỏ giàu có hàm lượng thạch anh pha lê đơn khổi đạt đến 800-1000/ 1m3 đá) Thạch anh quang học và áp điện là nguyên liệu chiến lược không có công bố trong số liệu về trữ lượng khai thac và mức khai thác Do nhu cầu nguyên liệu thạch anh ngày càng tăng nên hiện đã có nhiều nguồn nước sản xuất thạch anh nhân tạo để thay thế dần thạch anh tự nhiên III Các loai hình mỏ nguồn gốc, nguồn gốc công nghiệp Các mỏ công nghiệp của thạch anh quang học và áp điện thì thuộc kiểu 1) pegmatite 2) nhiệt dịch 3) phong hóa vụn 4) mỏ nguồn gôc biến chất 1.pegmatit Mỏ loại này bao gồm các tinh thể thạch anh ám khói, thạch anh đen ( morinon) phát triển trong các hang hốc pegmatite. Mỏ ít hạt có giá trị công nghiệp vì quy mô các dải chứa thạch anh khai thác không lớn. đối với loại này người ta kêt hợp khai thác đồng thời nguyên liệu thạch anh topa, berin, fluorit quang học, pespat Các mỏ điển hình có ở liên xô, canada, brazin… 2.mỏ nhiệt dịch Đây là loại hình mỏ có giá trị công ngiệp nhất của nguyên liệu thạch anh quang học và áp điện Thạch anh được lắng đọng từ dung dịch nhiệt dịch di chuyển theo các khe nứt kiến tạo và các phần trên của vỏ trái đất Các thân khoáng có dạng mạch, phân bố ở dạng nội ngoại tiếp xúc của các khổ xâm nhập granitoit với đá vây quanh. Các mạch thạch anh kiến tạo liên quan đến những đơi phá hủy kiến tạo. ở đới ngoại tiếp xúc thường những mạch thanh anh phát triển, trong đá giàu oxit silic tự do như quaczit, đá phiến kết tinh, cát kết… Kích thước các mạch thạch anh cí khi đạt chiều dài 500m, dày 15-30m. thành phần vật chất trong các mạch khá đơn giản, chủ yếu là thạch anh sau đó là fenspat. Thuộc kiểu nguồn gốc này còn có các mạch thạch anh pha lê phân ở rìa các mạch phun trào ( octofia thạch anh) 3.mỏ phong hóa vụn sa khoáng Thạch anh là khoáng vật rất bền vững trong điều kiện bề mặt cho nên chúng thường tập trung trong các sản phẩm phong hóa cơ học như eluvi, deluvi, cũng như sản phẩm phong hóa của sa khoáng aluvi Các sản phẩm tàn tích (eluvi) phân bố liên quan chặt chẽ với những thân khoáng gôc( là phần pha hủy cơ học trực tiếp bên trên mỏ gốc). những tập trung deluvi của mạch thạch anh cũng được thành tạo do quá trình phong hóa cơ học, chúng phân bố ở các sườn núi, với quy mô nhỏ, ít có giá trị công nghiệp. Sa khoáng bồi tích được thành tạo do quá trình lắng đọng cơ học của vật liệu vụn cát thạch anh. Loại này tạo thành những bãi bồi thềm sông và thềm biển với quy mô lơn, rất có giá trị công nghiêp. Điển hình cho loại mỏ này có các mỏ cát thạch anh lớn ở vân hải, nam ô và thủy triều 4.mỏ nguồn gốc biến chất Bao gồm một số mạch thạch anh thành tạo trong quá trình phân dị biến chất của dung dịch giàu SiO2 bị dung sóng và tuần hoàn trong đá. Những tích tụ thạch anh pha lê tạo nên dải mạch anpin cũng được thành tạo trong quá trình biến chất. ngoài ra, trong một số thành tạo xcacno co thể khai thác đồng thời quặng kim loại cùng nguyên liệu thạch anh. Một số hình ảnh thạch anh: . người ta chia ra các loại : Thạch anh pha lê không màu, trong suốt, thanh anh raukhot topa màu ám khói, thạch anh morion màu đen, thạch anh xitrin có màu vàng kim, thạch anh ametit có màu tím . dùng thạch anh pha lê và các loại thạch anh màu( morion, xitrin, ametit) để làm đồ trang sức Dựa vào lĩnh vực sử dụng người ta chia nguyên liệu thạch anh làm 4 loại 1) thạch anh áp điện 2) thạch. là thạch anh sau đó là fenspat. Thuộc kiểu nguồn gốc này còn có các mạch thạch anh pha lê phân ở rìa các mạch phun trào ( octofia thạch anh) 3.mỏ phong hóa vụn sa khoáng Thạch anh là khoáng