کانی های کربناته

کانی، نامی است که همه افراد از دوران تحصیل اگر تعریفش را به خاطر نداشته و با آن آشنا نباشند، حداقل نام آن را شنیده‌اند. به طور کلی کانی، ماده جامد و طبیعی است که خاصیت بلوری داشته و از ترکیب شیمیایی و ساختار اتمی ثابت و خاصی بهره می‌برد. خالص بودن ترکیب کانی ها باعث شده که آنها را از سنگ‌ها متمایز کند. سنگ را می‌توان مجموعه‌ای از یک یا چند کانی به‌حساب آورد.

یکی از انواع مهم و پرکاربرد کانی ها، کانی های کربناته یا کربنات ها هستند. مشخصه اصلی این نوع از کانی ها، وجود یون کربنات در ساختار و ترکیب اصلی آن است. به گونه ای که ساختار کریستالی اکثر کانی های کربناته منعکس کننده ساختار مثلثی یون کربنات است که از یک اتم کربن در مرکز و سه اتم اکسیژن در سه طرف این اتم کربن تشکیل شده است.

گروه آنیونی کربنات توانایی اتصال به سایر فلزات مانند آهن، آلومینیوم، کلسیم، سدیم، باریم، اورانیوم، روی، سرب، مس و … را دارد. در ادامه این مقاله قصد داریم شما را با انواع کانی های کربناته یا سنگ کربناته آشنا کنیم. پس جهت آشنایی با گروه کانی های کربنات، مطالعه ادامه مقاله را به شما پیشنهاد می کنیم.

ویژگی‌های عمومی کربنات ها

کربنات ها ساختاری نرم و قابل برش دارند.این کانی ها می توانند در محلول‌های اسیدی همچون هیدروکلریک اسید حل شوند. معمولاً وزن مخصوص این کانی ها بالاتر از حد متوسط سایر کانی ها است. از لحاظ رنگ نیز معمولاً ظاهری کم‌رنگ با رگه‌های سفید دارند. در تشکیل کانی های کربناته فرایندهای شیمیایی و بیولوژیکی دارای نقش مهمی هستند. آب با گرمای مناسب برای تشکیل کانی های کربناته امری ضروری است.

انواع کربنات ها

تقریباً 80 نوع کانی کربنات شناخته شده‌اند اما اکثراً فراوانی زیادی در طبیعت ندارند. از رایج‌ترین گونه کربنات ها می‌توان کلسیت‌ها، دولومیت‌ها و آراگونیت ها نام برد. کلسیت، کانی اصلی تشکیل دهنده سنگ آهک و مرمر است و دولومیت را می‌توان جایگزینی برای کلسیت در سنگ‌های آهکی به حساب آورد؛ زیرا درصد کمتری کلسیم کربنات و درصد بیشتری منیزیم کربنات نسبت به کلسیت دارند. آراگونیت را نیز می‌توان در پوسته موجوداتی که اسکلت آهکی دارند پیدا کرد. در ادامه به طور مفصل انواع دیگر کربنات ها را معرفی می کنیم.

1- کانی های گروه کلسیت (هگزاگونال)

کانی های گروه کلسیت مانند نمک طعام، از پیوند یونی کاتیون‌های کلسیم، منیزیم، آهن، روی و منگنز با  تشکیل می شوند. ساختمان مثلثی یون کربنات باعث ایجاد ساختار و ظاهر رمبوهدری می شود. کلسیم موجود در ساختار بلوری این کانی، دارای عدد کوئوردیناسیون یا هم آرایی 6 است. رایج ترین نوع گروه کلسیت، تشکیل دهنده سنگ آهک است که با فراوری به تولید آهک کلسینه، کاربردهای فراوانی را در انواع صنایع دارد. در ادامه به معرفی این پنج نوع از کانی های کربناته گروه کلسیت می‌پردازیم.

1 -1 کلسیت (CaCO3)

کلسیت ماده معدنی کلسیم کربنات با فرمول CaCO3 است. پراکندگی این کانی در پوسته زمین بسیار زیاد بوده و ماده اصلی تشکیل دهنده سنگ آهک است. کلسیت دارای ظاهری شفاف تا مات و از طیف رنگی از بی رنگ تا سفید و قهوه‌ای یا سیاه تشکیل شده است. بعضاً ممکن است نورهای فلورسانس و فسفرسانس را نمایش دهد. سیستم تبلور آن حالت تری گونال – هگزاگونال بوده و از توده‌های بلوری دانه ریز تا درشت متراکم استالاکتیتی تشکیل شده است. درجه سختی کلسیت ۳ بوده و وزن مخصوص آن ۲.۷۱ است. کلسیت می‌تواند در سنگ‌های رسوبی، آذرین و هیدروترمال تشکیل شود.

1 – 2 کانی منیزیت (MgCO3)

منیزیت، ماده معدنی منیزیم کربنات (MgCO3) و عضوی از گروه کلسیتی از کانی های کربناته که منبع اصلی تهیه منیزیم خالص است، می باشد. محیط تشکیل منیزیت، در سنگ‌های رسوبی است، جایی که با دگرسانی سنگ‌های منیزیم دار( سرپانتین پریدوت) بر روی کلسیت تشکیل شده است. سیستم تبلور منیزیت از نوع تریگونال هگزاگونال بلورهای رمبوهدری با توده‌های دانه ریز و درشت است. این کانی در طیف رنگ‌های سفید، خاکستری، قهوه‌ای و زرد با جلای شیشه‌ای تا خاکی و رخ و شکستگی کامل همراه با درجه سختی ۳.۵ تا ۴.۵ و وزن مخصوص ۳ تا ۳.۲ در تولید اکسید منیزیم و آجرهای نسوز منیزیتی کاربرد دارد.

1 – 3 سیدریت (FeCO3)

کانی سیدریت که از کربنات آهن (FeCO3) تشکیل شده است، به طور گسترده در معادن سنگ آهن یافت می‌شود. محیط تشکیل این کانی در بسترهای نازک با درزهای شیل زغال سنگ، خاک رس و در رگه‌های فلزی گرمابی وجود دارد. سیستم تبلور آن تری گونال هگزاگونال بلورهای رمبوهدری، کنکرسیون و تجمع ریز دانه است. محدوده رنگ آن از قهوه‌ای روشن تا تیره با جلای شیشه‌ای و رخ و شکستگی کامل در کنار وزن مخصوص ۳.۹۶ سختی ۳.۷۵ تا ۴.۲۵ است.

1 – 4 کانی رودو کروزیت (MnCO3)

کانی کربنات منگنز MnCO3 را رودوکروزیت می‌نامند. این کانی به حالت خالص به رنگ قرمز است اما اگر ناخالصی‌هایی داشته باشد، رنگ آن می‌تواند از صورتی تا قهوه‌ای کم‌رنگ با رگه‌های سفید باشد. سیستم تبلور آن تری گونال هگزاگونال با توده‌های دانه ریز و رخ پذیر و گاهاً بلورهای رمبوهدری است. جلای آن به صورت شیشه‌ای کامل و رخ و شکستگی آن نیز کامل است. این سنگ با درجه سختی ۳.۵ تا ۴ و وزن مخصوص ۳.۵ تا ۳.۷ در محیط‌های رگه‌ای هیدروترمال تشکیل می‌شود.

5-1 اسمیت زونیت (ZnCO3)

آخرین گروه کلسیت‌ها، اسمیت زونیت یا کالامین نام دارد که از کربنات روی 3ZnCO تشکیل شده است. درگذشته منبع اصلی تهیه روی در صنایع بود ولی به مرور با کانی دیگری جایگزین شد. سیستم تبلور آن تری گونال – هگزاگونال با شکل بلوری کلیه‌ای، استالاکتیتی و پوششی، بلورین و گاهی رمبوهدری است. طیف رنگ آن از بی رنگ گرفته تا سبز و سفید است که در سنگ‌های آهکی یافت می‌شود. جلای آن شیشه‌ای و رخ و شکستگی آن کامل است. سطح سختی آن ۴ تا ۴.۵ و وزن مخصوص آن ۴.۳ تا ۴.۴۵ است.

2 – کانی های گروه آراگونیت

کانیهای آراگونیت از دیگر گروه کانی های کربناته هستند. قسمت آنیونی این کانی ها همان یون کربنات است و قسمت کاتیونی آن می تواند کلسیم، استرانسیوم، سرب و باریم باشد. به طور کلی کانی های گروه آراگونیت چگالی بیشتری نسبت به گروه کلسیت دارند. سیستم تبلور آن‌ها اورتورومبیک و شبه هگزاگونالی است. در این ترکیب یونی عدد کوردیناسیون یا هم آرایی 9 است. در ادامه به معرفی کانی های گروه آراگونیت می پردازیم.

2 – 1 آراگونیت (CaCO3)

آراگونیت فرمی دیگر از کانی های کربناته کلسیتی است که از ترکیب یکسان با همان کلسیت CaCO3 تشکیل شده است، اما شکل بلور آن متفاوت است. علت نام‌گذاری آن به نام آراگون، یافتن آن برای بار اول در منطقه آراگون در اسپانیا است. این کانی تقریباً در بدن اکثر مرجان‌ها و نرم‌تنان تشکیل می‌شود. به دلیل آنکه پایداری آراگونیت از کلسیت کمتر است در دمای ۴۰۰ درجه به فرم پایدار کلسیت تبدیل می‌شود. سیستم تبلور آن ارتورمبیک و شکل بلور آن نیز دوقلویی صفحه‌ای، سوزنی با تجمع شعاعی است. آراگونیت از طیف رنگی بی رنگ تا سفید و زرد کم‌رنگ در طبیعت موجود است. جلای آن شیشه‌ای و شکستگی آن مشخص است. ‏ این کانی با سطح سختی ۳.۵ تا ۴ وزن مخصوص ۲.۹۵ در چشمه‌های آب گرم و نهشته‌های سطحی تشکیل می‌شود.

2 – 2 کانی وتریت (BaCO3)

درصورتی‌که در کانی های کربناته با فرم آراگونیت، به‌جای کلسیم، باریم بنشیند، کانی وتریت شکل می‌گیرد. برای تولید مصنوعی وتریت از محلول هیدروکسید باریوم و اوره استفاده می‌شود. در هنگام تشکیل طبیعی وتریت، با سیستم تبلور ارتورمبیک، حلقوی و هگزاگونال کاذب با شکل بلوری ستونی، کلیه‌ای و دانه‌ای به صورت بی رنگ یا سفید خاکستری تشکیل می‌شود. جلای بلور آن به حالت شیشه‌ای با رخ و شکستگی کامل است که با درجه سختی ۳.۵ و وزن مخصوص ۴.۳ در رگه‌های هیدروترمال شکل می‌گیرد.

باریم کربنات در صنایع مختلفی مانند تولید آجر و سرامیک، صنایع شیشه، حفاری های نفتی، صنایع شیمیایی و عکاسی کاربرد دارد. از وتریت به عنوان سم برای جوندگان استفاده می‌شود. به دلیل آنکه بیشتر به حالت پودری سفیدرنگ استفاده می‌شود، امکان مسمومیت با باریم کربنات به دلیل خوردن اشتباهی آن وجود دارد.

2 – 3 استرونسیانیت (SrCO3)

کانی دیگر گروه آراگونیت، استرونسیانیت نام دارد. این کانی به همراه سلستین، سنگ معدن اصلی برای تهیه استرانسیوم است. علت نام‌گذاری این کانی به این نام، کشف نخست آن در منطقه استرونسیان واقع در منطقه اسکاتلند بود. سیستم تبلور استرونسیانیت به‌مانند سایر آراگونیت ها به حالت ‏ ارتورمبیک، هگزاگونال با شکل بلوری سوزنی شعاعی و دانه‌ای است که جلای شیشه‌ای و رخ و شکستگی خوبی دارد. درجه سختی این کانی بین ۳.۵ تا ۴ و وزن مخصوص ۳.۷ است. از موارد کاربرد آن می‌توان به تولید رنگ قرمز در مواد آتش‌زا و یک عامل شفاف‌کننده در تصفیه شکر نام برد.

2 – 4 کانی سروزیت (PbCO3)

آخرین کانی گروه آراگونیت، سروزیت نام دارد. در این کانی به جای کلسیم، سرب نشسته است. شکل بلورهای آن به حالت شبکه‌ای، صفحه‌ای، دانه‌ای، رس‌های متراکم و خاکی و سیستم تبلور آن نیز مانند بقیه آراگونیت ها، ارتورمبیک و هگزاگونال کاذب است. سروزیت در طیف رنگی بی رنگ تا سفید و خاکستری با جلای الماسی و رفع شکستگی خوب در کانی برونزاد سرب تشکیل می‌شود. از موارد مصرف آن می‌توان به منبعی برای تولید سرب نام برد. در کاربردی نوین نیز برای رفع آلودگی‌های محیطی سرب، پیشنهاد شده است که در محیط‌های دارای سرب با کلسیت واکنش داده و سروزیت تشکیل شود تا از خطرات پخش شدن سرب در محیط بکاهیم.

3 – کانی های گروه دولومیت

یکی دیگر از مهم‌ترین و پرکاربردترین کانی های کربناته، کانی دولومیت است. عناصر تشکیل دهنده این کانی، کربنات کلسیم و منیزیم است که به صورت لایه‌ای در کنار هم قرار گرفته‌اند. یکی از کاربردهای اصلی دولومیت، در تهیه دولومیت کلسینه در طی واکنش کلسیناسیون است. اکثر سنگ‌های دولومیتی در طی فرایند جایگزینی منیزیوم در سنگ آهک تولید شده‌اند. بر طبق تحقیقات به‌عمل‌آمده، ورود پودرهای دولومیتی به مجاری تنفسی باعث ایجاد مشکلات تنفسی برای فرد می‌شود.

 کانی های گروه دولومیتی به دو گروه دولومیت و آنکریت تقسیم‌بندی می‌شوند که هر یک ویژگی‌های خاص خود را دارند، این ویژگی‌ها به ترتیب زیر هستند.

3 – 1 دولومیت CaMG(CO3)2

در قسمت قبل با ساختار کانی های دولومیتی آشنا شدیم. دولومیت نوعی سنگ آهک است که می‌تواند مواد مغذی خاک را تأمین کند. سیستم تبلور آن تری گونال – رمبوهدرال با شکل بلوری رمبوهدری، دانه‌ای، توده‌ای رخ پذیر و دانه ریز متراکم است که در طیف رنگی ( رنگ خاکه) بی‌رنگ تا سفید خاکستری در محیط‌های رسوبی، دگرگونی یا رگه‌های هیدروترمال تشکیل می‌شود. جلای آن شیشه‌ای با رخ و شکستگی کامل و درجه سختی: 3.5 – 4 و وزن مخصوص: 2.85 است. موارد مصرف دولومیت در تولید سیمان، سنگ ساختمانی و سنگ نما، تولید منیزیم، فراوری آهن و فولاد و … است.

3 – 2 کانی آنکریت CaFe(CO3)2

در کانی دوم این دسته که آنکریت نام دارد، درصد آهن در کانی افزایش‌یافته است. البته این میزان افزایش بازهم به حجم منیزیم نمی‌رسد. به همین دلیل آنکریت را دولومیت غنی از آهن نیز می‌شناسند. سیستم تبلور آن تری گونال – رمبوهدرال با شکل بلوری رمبوهدری، دانه‌ای، توده‌ای، رخ پذیر، دانه ریز و متراکم
در طیف رنگ (رنگ خاکه) سفید مایل به زرد تا قهوه‌ای در طبیعت یافت می‌شود. جلای آن شیشه‌ای و رخ و شکستگی کامل با درجه سختی: 3.5 – 4 و وزن مخصوص 3 در محیط‌های رسوبی دگرگونی، رگه‌های هیدروترمال تشکیل می‌شود. از موارد مصرف آنکریت نیز می‌توان تولید سنگ ساختمانی و سنگ نما و … نام برد.

سخن پایانی

 در این مقاله با انواع کانی های کربناته یا کربنات ها آشنا شدیم. وجه تمایز این کانی ها در قدم اول در نحوه تشکیل بلور آنهاست. در قدم دوم نیز در نوع کاتیونی است که با یون کربنات پیوند یونی تشکیل داده است. درصورتی‌که در صنایع خود نیاز به تهیه هر یک از این کانی ها به‌عنوان ماده اولیه دارید با شماره‌گیری 03152424392 از مشاوره کارشناسان شرکت مهندسی صنایع دیرگداز اصفهان بهره‌مند شوید.