Vorige Pagina–Petrografie ||Volgende Pagina–Vulkanische As Middelen door de Provincie
Gebruik van Vulkanische As–Huidige en Potentiële
In het verleden en tot voor kort de chief maakt gebruik van vulkanische as zijn gebaseerd op de fysische eigenschappen van fijn formaat en de hoekigheid van de deeltjes, brosheid, en de lichte kleuren, zoals geïllustreerd in het gebruik als een schurende en als topping voor bitumineuze matt wegen., In de afgelopen jaren is steeds meer aandacht besteed aan de chemische of pyrochemische eigenschappen van vulkanische as als een alkalische aluminiumsilicaat flux in keramiek en als een puzzolanisch additief aan cement in betonmengsels. In de Verenigde Staten was de hoeveelheid die in 1934 voor schuurmiddelen werd gebruikt acht keer zo groot als die welke werd gebruikt als cementaggregaat en puzzolaanmengsel. In 1945 waren de hoeveelheden die voor deze twee belangrijke toepassingen werden gebruikt bijna gelijk. In 1947 was de hoeveelheid die met cement werd gebruikt vier en een half keer zo groot als die voor abrasieve doeleinden (Barr, 1949)., Het meest uitgebreide gebruik van pumiciet of vulkanische as in beton is geweest aan de westkust. Voor dit doel zijn in Kansas slechts kleine hoeveelheden gebruikt en de tonnage komt niet voor in de statistieken over de productie van Kansas. Aangezien de commerciële productie in Kansas grotendeels voor abrasieve doeleinden wordt gebruikt, wordt de hoeveelheid die voor deze doeleinden wordt gebruikt duidelijk weergegeven in gepubliceerde statistieken. De vroegste cijfers die beschikbaar zijn over de productie van Kansas zijn voor het jaar 1916, toen 23.804 ton werd geproduceerd. Piekproductie werd bereikt in 1923 met een totaal van 51.907 ton en van 1923 tot 1940 was vrij stabiel., De gerapporteerde productie varieerde van 35.385 ton in 1925 tot 49.760 ton in 1929, en de gemiddelde productie voor de periode van 17 jaar was 41.953 ton. Na een bijna gemiddeld jaar van 39.215 ton in 1940, daalde de productie van 1941 tot 23.659 ton, maar in 1945 was het hersteld tot 47.484 ton-meer dan het voorgaande 17-jaargemiddelde. Sinds 1945 is de productie sterk gedaald. Zoals eerder vermeld, zijn deze productiestatistieken alleen beschikbaar over de commerciële productie en is het waarschijnlijk dat de tonnage die door de State Highway Department wordt gebruikt aanzienlijk groter is dan die welke door commerciële producenten wordt ontgonnen., Alleen al in één stortplaats schatten we dat er minstens 25.000 ton is verwijderd door de Highway Department voor gebruik op black-top wegen.
Schuurmiddelen
vulkanische as wordt al ongeveer 50 jaar gebruikt als schuurmiddel in de Verenigde Staten. In 1903 kwam de gehele productie van 885 ton in dit land uit Nebraska. In 1911 werd door de U. S. Geological Survey gemeld dat vulkanische as werd gewonnen in Kansas, maar de productiecijfers werden verborgen onder de noemer van diverse voorwerpen. In 1916 werd een cijfer van 23.804 ton gegeven voor Kansas. Ongetwijfeld werd het grootste deel van deze tonnage gebruikt in Schuurmiddelen.,
als schurende vulkanische as is aangepast voor gebruik als polijst -, schuur-en reinigingsmiddel vanwege zijn fijnheid, hoekigheid en matige hardheid (5,5 tot 6,0 op Mohs-schaal). Een groot deel van de vulkanische as gebruikt als schuurmiddel is gegaan in schuurmiddelen zoals Old Dutch Cleanser. Vroeger bestonden deze verbindingen grotendeels uit vulkanische as vermengd met kleine hoeveelheden zeeppoeder of andere detergentia. Vulkanische as wordt ook gebruikt als schuurmiddel in mechanica pasta zeep, schurende handzeepjes, en rubber gummen., Zeer fijne as wordt gebruikt in sommige tandpasta en poeder, en minus-200-mesh as is gebruikt voor het polijsten van plaatglas. Vulkanische as kan worden gebruikt in plaats van puimsteen in poedervorm wanneer dit laatste materiaal geschikt is. Deze toepassingen omvatten polijsten metalen, hout, en gelakt hout afwerkingen. Andere schurende toepassingen omvatten polijsten poeders voor bot, celluloid, en hard rubber, en in tandartsen tape.
De verwerking van vulkanische as voor abrasief gebruik omvat gewoonlijk alleen het drogen en afschermen van grove deeltjes, aggregaten van deeltjes en incidentele contaminanten., Deze praktijk is mogelijk vanwege de natuurlijke fijnheid van het materiaal. Uit screenanalyses van 96 monsters (Tabel 4) blijkt dat gemiddeld 93,6 procent een scherm met 100 mazen passeert en dat gemiddeld 76,3 procent een scherm met 200 mazen passeert. Min-200-mesh materiaal vormt meer dan 80 procent in 34 van de 96 monsters. Uit analyse van de resultaten van 12 monsters (Tabel 3) blijkt dat de mediane diameter van de deeltjes gemiddeld 34 micron bedraagt, wat overeenkomt met minder dan 400 mesh. In sommige gevallen wordt luchtclassificatie gebruikt, met name wanneer kwaliteiten van 200 Maas of fijner vereist zijn., Hoewel vulkanische as zelden wordt vermalen om de deeltjesgrootte te verminderen, is het gemakkelijk gevoelig voor droog vermalen in een kogel-of kiezelmolen.
Keramiek
vulkanische as, of pumiciet, bestaat uit minuscule scherven van vulkanisch glas die ruwweg overeenkomen met een frit bestaande uit veldspaat en kwarts. Het is verrassend dat een materiaal met deze compositie zo weinig aandacht heeft gekregen van arbeiders op het gebied van keramiek., Het keramieklaboratorium van de State Geological Survey voerde in 1937 en 1938 een aantal tests uit met vulkanische as in keramische glazuren en lichamen, en het werk werd kort samengevat door Plummer (1939). Voor deze tijd werd het enige werk gedaan op keramisch gebruik van vulkanische as in de Verenigde Staten gerapporteerd door Preston (1935) over het gebruik van vulkanische as in glazen batches. Na de publicatie van het rapport uit 1939 van Plummer werd onze aandacht gevestigd op het feit dat soortgelijk werk was gepubliceerd in het Journal of the Canadian Ceramic Society by Worcester (1934)., Worcester gebruikte Canadese vulkanische as in keramische lichamen en glazuren met resultaten die enigszins vergelijkbaar zijn met die verkregen met Kansas ash in het onderzoekslaboratorium. Aanvullende experimenten met Kansas vulkanische as glazuren werden kort gerapporteerd door Carey (1948). In de afgelopen drie jaar zijn een aantal tests uitgevoerd op vulkanische as Glazuren en keramische lichamen. De resultaten zullen later in een geologisch Overzichtsbulletin worden gepubliceerd.
Kansas vulkanische as smelt bij een lagere temperatuur dan veldspaat., Het pyrometrische kegelequivalent van veldsparen varieert van Kegel 4 tot kegel 10, met een algemeen gemiddelde van Kegel 8 tot 9 (2240° tot 2280° F.). De in Kansas geteste vulkanische asmonsters hebben een pyrometrische kegel equivalent variërend van Kegel 06 tot kegel 4, met een algemeen gemiddelde in de buurt van Kegel 03 tot 01 (1975° tot 2030 ° F.). Dit verschil in fusietemperatuur geeft vulkanische as een duidelijk economisch voordeel, en op het gebied van keramische kunst maakt het gebruik van de lagere temperaturen wenselijk geacht.,
keramische glazuren
de chemische samenstelling van vulkanische as uit Kansas uit de verschillende afzettingen is opmerkelijk uniform, zoals blijkt uit de analyses van 54 monsters in Tabel 2. Het is waarschijnlijk dat de gevonden variaties grotendeels te wijten zijn aan contaminanten zoals kwarts, calciet en klei.
vulkanische as uit een afzetting in Lincoln County (LV-1) is uitgebreid gebruikt bij glazuur-en keramische lichaamsproeven omdat het gemakkelijk verkrijgbaar is en een chemische samenstelling heeft die ongeveer een gemiddelde is van de asafzettingen in Kansas. De samenstelling van deze as wordt hieronder gegeven.,
The molecular formula, or ratio of the molecular weights of the various groups of oxides in this volcanic ash, is as follows.
| K2O | 0.6608 |  |
Al2O3 | 0.8999 | |
SiO2 | 9.5894 |
| Na2O | 0.2296 | |
Fe2O3 | 0.0604 | |
TiO2 | 0.0540 |
| CaO | 0.,0961 | |
|
||||
| MgO | 0.0135 | |
|
The formula weight of the above is 794.30. Feldspar from Keystone, South Dakota, has the following molecular formula.
| K2O | 0.751 | |
Al2O3 | 1.,1300 | |
SiO2 | 6.230 |
| Na2O | 0.231 | |
Fe2O3 | 0.0015 | |
||
| CaO | 0.018 | |
|
The formula weight of this feldspar is 577.72., Omdat de vulkanische as een hogere verhouding van silica tot aluminiumoxide en de RO-groep heeft, is een vervanging van veldspaat door een gelijk gewicht aan vulkanische as niet mogelijk. Ongeveer 100 gewichtsdelen vulkanische as kunnen 70 delen veldspaat en 30 delen pottenbakkers vuursteen vervangen. Een nauwkeuriger substitutiemethode wordt gegeven in Tabel 5. Deze tabel is gebaseerd op moleculaire verhoudingen van oxiden in beide materialen en vereist het verwijderen van veldspaat, vuursteen en wijting, en het toevoegen van vulkanische as en balklei.
Tabel 5.,– Vulkanische as en klei die nodig zijn voor een exacte vervanging van veldspaat, vuursteen en wijting in glazuren of keramische lichamen. Delen per honderd in totaal glazuur batch, per gewicht.de berekeningen werden gemaakt voor Keystone veldspaat, Lincoln County vulkanische as (LV-1) en een Kansas ball clay (o-38-4) met 64,67 procent silica, 22,38 procent aluminiumoxide, 1,58 procent ijzeroxide, 1,32 procent titaniumoxide, 0,27 procent calciumoxide, 0,66 procent magnesiumoxide, 1,11 procent kaliumoxide en 0,55 procent natriumoxide. Elke soortgelijke balklei kan worden gebruikt., Het zal worden opgemerkt dat als een totaal van 100 procent veldspaat, vuursteen, en wijting werden genomen uit een glazuur of lichaam een totaal van 103,38 procent vulkanische as en klei zou worden toegevoegd als vervanging. Dit komt door het feit dat de as en klei een hoger percentage inactieve ingrediënten bevatten. Hoewel dergelijke hoge percentages veldspaat of vulkanische as niet worden gebruikt in glazuren en keramische lichamen, hebben we een bruikbaar glazuur met 95 procent vulkanische as bereid., Gewoonlijk echter, het percentage as opgenomen in een glazuur batch zal niet meer dan 75 procent, en in de meeste gevallen keramische lichamen worden niet verbeterd door toevoegingen van meer dan 25 procent vulkanische as.
enkele vulkanische asglazuren waarvan de waarde is bewezen, worden hieronder gegeven ter illustratie van de mogelijke samenstellingen. Het volgende glazuur rijpt binnen het bereik van cone 02-1.
het glazuur hierboven werd gebruikt met 5% commerciële gele vlek om een goede tint geel te produceren. Zonder de vlek ontstaat een ondoorzichtig glazuur.,
een zeer eenvoudig glazuur tussen kegel 04 en kegel 10 heeft de volgende samenstelling.
| vulkanische as | 70 gewichtsdelen | |||
| Colemaniet | 30 gewichtsdelen | bentoniet | 5 gewichtsdelen |
dit glazuur heeft een nogal modderige kleur vanwege het ijzeroxidegehalte van de vulkanische as. De toevoeging van 5 procent wijting zal de transparantie van het glazuur te verbeteren., Als het glazuur moet worden gebruikt als basis voor gekleurde glazuren de toevoeging van 5 procent van een opacifier zoals zirkoniumsilicaat zal een warm wit geschikt voor dit doel te produceren.
hieronder wordt een ruw loodglazuur gegeven dat zeer succesvol is gebruikt op een aantal lichaamstypes binnen het temperatuurbereik van Kegel 07 tot kegel 04. Het is waarschijnlijk dat het glazuur over een veel groter bereik kan worden gebruikt.
| rood lood | 35,2 procent |
| vulkanische as | 51.4 | wijting | 8.,4 | zinkoxide | 1,0 |
| Florida kaolien | 4.0 |
een glazuur bij hoge temperatuur dat uitstekende resultaten heeft opgeleverd op een kiezelhoudend lichaam wordt hieronder gegeven. Dit glazuur werd gebruikt bij kegel 7 en kegel 9, maar moet bruikbaar zijn van Kegel 6 tot 10. Gekleurde glazuren kunnen worden gemaakt door het toevoegen van de juiste oxiden of vlekken.
| 39,9 procent | wijting | 8.4 | magnesiumcarbonaat | 7.3 | bariumcarbonaat | 4.,9 |
| Ball clay (o-38-4) | 28.5 |
| vuursteen | 10.0 |
vulkanische asglazuren worden gebruikt in ten minste drie pottenbakkerijen in de staat en door een aantal scholen. Het belangrijkste voordeel bij het gebruik van vulkanische as is de lage kosten, hoewel er de extra voordelen van een ongewoon lange vuurbereik en het feit dat de kleuren in vulkanische as glazuren zijn iets zachter dan die verkregen met de conventionele materialen. Kansas potteries vinden ook dat de reclame voor het gebruik van vulkanische as glazuren trekt klanten.,
keramische lichamen
de vervanging van vulkanische as in keramische glazuren door equivalente hoeveelheden andere materialen leidt tot zeer weinig verschil in het uiteindelijke glazuur, hoewel de vuurtemperatuur iets lager kan zijn als gevolg van de verrassend lage smelttemperatuur van de as. In keramische lichamen zijn de resultaten echter niet zo voorspelbaar. Over het algemeen zijn de resultaten gunstiger dan verwacht., Een aantal testlichamen met verschillende soorten klei en schalie en met variërende hoeveelheden vulkanische as geven aan dat de toevoeging van 7 tot 15% vulkanische as aan een schalie of een lichaam van rode klei de verglazingstemperatuur verlaagt, het vuurbereik voor een gerijpt lichaam verhoogt en bij de maximumtemperatuur een grotere stijfheid van de waren veroorzaakt., Deze eigenschappen die door de toevoeging van vulkanische as worden geproduceerd, maken zuinig gebruik van brandstof mogelijk en verminderen de verliezen in de oven als gevolg van de minder kritische temperatuurbereik eisen en het vermogen van de ware om te staan onder zijn eigen gewicht bij de maximale temperaturen bereikt in de oven. Niet alle klei en leisteen reageren met even gunstige resultaten. Sommige materialen profiteren alleen omdat de vuurtemperatuur wordt verlaagd. De voordelen van vulkanische as toevoegingen aan rioolbuizen hebben veel aandacht gekregen., Een groep kleiplantexploitanten sponsorde een project bij het Engineering Experiment Station van de Ohio State University om de waarde van toevoegingen van vulkanische as aan rioolpijpleidingen te testen. J. O. Everhart, onderzoeksprofessor belast met dit project, rapporteerde ons dat het gebruik van vulkanische as duidelijke voordelen opleverde., In een brief bij het rapport vat Everhart de effecten van vulkanische as als volgt samen: “het lijkt een enigszins stabiliserende invloed te hebben op het mengsel waaraan we het hebben toegevoegd, en kan van aanzienlijke waarde zijn voor gebruik in lokale klei-en schaliemengsels met een korte vuurafstand. We schrijven deze invloed toe aan het feit dat het een zeer kleverig glas vormt dat zo blijft over een groot temperatuurbereik.”F. K. Pence (personal communication) van de Universiteit van Texas meldt dat zeer gunstige resultaten worden gerealiseerd van het gebruik van vulkanische as in een rioolbuis lichaam in een Texas fabriek.,
enigszins vergelijkbare resultaten worden verkregen bij de toevoeging van vulkanische as aan aardewerk-of witgoedlichamen, hoewel in dit geval de gestookte kleur van het lichaam enigszins verduisterd wordt door het ijzergehalte van de as. Het gebruik van vulkanische as in hoeveelheden variërend van 10 tot 25 procent verlaagt de vuurtemperatuur vereist, of om te kijken naar de materie vanuit een andere hoek, het maakt het mogelijk voor de kunstpottenbakker wiens maximale temperatuur is beperkt tot het produceren van hard-gebakken waar dat niet lekt of Rage. In het algemeen worden de gieteigenschappen van aardewerklichamen verbeterd door de toevoeging van vulkanische as., Dit is grotendeels te wijten aan de grootte en vorm van de deeltjes. Ten minste één aardewerk in Kansas gebruikt vulkanische as met Kansas klei in het gietlichaam en produceert een verglaasd ware bij cone 4.
glas en Glazuurglazuur
vulkanische as vervult in glas en glazuur dezelfde functie als in keramische glazuren. Door het ijzeroxide van ongeveer 1,5 procent is het gebruik van vulkanische as in deze producten beperkt. Vulkanische as is serieus beschouwd als een ingrediënt in glasvezel batches en in schuim glas waar de lichte verdonkering van kleur is van ondergeschikt belang., Indien gebruikt bij de productie van glasvezel zou het probleem van het voorkomen van de desintegratie van de platina sterft door het ijzer aanwezig in de as moet worden opgelost.
laboratoriumproeven met vulkanische as als ingrediënt in glazuurglazuur werden uitgevoerd door een van de belangrijkste fabrikanten van sanitair. Het laboratorium meldde dat de crèmekleurige en ivoorkleurige email geproduceerd met toevoegingen van vulkanische as iets beter waren dan die geproduceerd met veldsparen, maar dat als gevolg van de afstand de as zou moeten worden verscheept naar hun planten geen besparing in kosten zou worden gerealiseerd.,
lichtgewicht aggregaten en cellulaire blokken
De Oklahoma Geological Survey heeft de mogelijkheid onderzocht om cellulaire producten te produceren die vergelijkbaar zijn met schuimglas en een extreem licht aggregaat bestaande uit opgeblazen individuele deeltjes van vulkanische as (Burwell, 1949). Het cellulaire product werd geproduceerd door vulkanische as te verhitten tot een hoge temperatuur in vuurvaste mallen. Het resulterende product, dat door de Oklahoma Survey “pumicell” werd genoemd, is een glas dat kleine losgekoppelde cellen van lucht bevat. Het heeft een hoge isolerende waarde, en kan worden gezaagd of genageld., De bulkdichtheid van het product varieert van 45 tot 90 pond per kubieke voet in vergelijking met een werkelijke soortelijk gewicht van 2,34 tot 2,48, wat overeenkomt met een dichtheid van 146 tot 155 pond per kubieke voet. Het volume van gesloten cellen in het product was maar liefst 56,8 procent van het totaal.
experimentele opzwelling van vulkanische as Uit Kansas in het laboratorium van de State Geological Survey Of Kansas geeft aan dat de ash uit Kansas dezelfde opzwelling heeft als het materiaal uit Oklahoma.,
Het lichtgewicht aggregaat dat in het laboratorium van de Oklahoma Geological Survey wordt geproduceerd, is vergelijkbaar met geëxpandeerd perliet, hoewel de methode die werd gebruikt om de vulkanische as Te “pop” was niet dezelfde als die welke werd gebruikt om perliet uit te breiden. De vulkanische as werd uitgebreid door een stroom vulkanische as toe te voegen aan de luchtinlaat van een gasbrander van het type inspirator. Het product bestaat uit glazige kralen die een of meer belletjes bevatten. Het soortelijk gewicht van de “popped” vulkanische as varieert van 0,22 tot 0,088, wat overeenkomt met een dichtheid van 5,5 tot 13,7 pond per kubieke voet., Producten gemaakt van dit materiaal isoleren tegen de overdracht van warmte, geluid en elektriciteit. Het kan worden gebruikt in akoestische en isolerende pleisters, muurplaat, lichtgewicht blokken en platen.de State Geological Survey Of Kansas is in staat geweest een soortgelijk geëxpandeerd of “gepofte” product te produceren uit vulkanische as Uit Kansas van de Pleistoceen leeftijd. Pogingen om een soortgelijk product te produceren uit Plioceen-as waren niet succesvol. Aanvullende tests zijn gepland en de resultaten zullen in 1952 in een Enquêtebulletin worden gepubliceerd.,in Hutchinson, Kansas, wordt onder de handelsnaam Mira-Colite een geëxpandeerd vulkanisch asproduct geproduceerd dat vergelijkbaar is met perliet. De voor de productie van dit materiaal gebruikte methode is niet in detail bekend.ongeveer 1800 jaar geleden maakten de Romeinen een cement dat bestond uit twee volumedelen vulkanische as en een deel gebluste kalk. Seaworks gebouwd met dit puzzolanic cement zijn in gebruik vandaag. Het Romeinse of puzzolaanse cement is extreem traag als het gemaakt is met gebluste kalk. Om deze verwerpelijke functie te voorkomen worden moderne puzzolaanse cement gemaakt met Portland cement., Cements van dit type zijn van bijzonder belang omdat ze bestand zijn tegen desintegratie door zeewater en in sommige gevallen de reactie van sommige soorten kiezelhoudende aggregaten met de alkali aanwezig in Portlandcement minimaliseren. Vulkanische as dient, naast zijn natuurlijke cementeigenschappen, als fijn aggregaat dat de holtes tussen het fijne zand aggregaat en het cement vult. In beton gemaakt met vulkanische as tot 50 procent van het cement kan worden vervangen door de as, hoewel een kleiner deel vaak wordt gebruikt.
volgens Barr (1949, p., 752) vulkanische as (pumiciet) wordt voornamelijk gebruikt voor betonaggregaat en het gebruik ervan als mengsel in cement voor beton wordt steeds belangrijker. In 1945 werden bijna gelijke hoeveelheden vulkanische as en puimsteen geproduceerd voor gebruik in schuurmiddelen en in beton. In 1947 werd 4,5 keer zoveel van deze materialen in beton gebruikt als voor abrasieve doeleinden.,
diverse toepassingen
vulkanische as wordt gebruikt als hoofdingrediënt in sommige veegverbindingen, als isolatie in water-en stoomleidingen, ketels met achterwand en als isolatie in wanden en plafonds. Het wordt ook gebruikt als vulmiddel of verdunningsmiddel in verf en als drager voor insecticiden. Vulkanische as is gebruikt voor de zuivering en verduidelijking van oliën door filtratie. Het is waarschijnlijk dat gedeeltelijk veranderde vulkanische as voor dit laatste doel wordt gebruikt.,in de afgelopen jaren heeft het State Highway Department grote hoeveelheden vulkanische as geproduceerd uit ten minste acht mijnen in Kansas. Dit wordt voornamelijk gebruikt voor top dressing op “black top” of bitumineuze matte wegen. Het is waarschijnlijk dat in Kansas meer as voor dit doel wordt gebruikt dan in enige andere staat.