Prev Página–Petrography ||Próxima Página–Cinzas Vulcânicas Recursos por município
Usa de Cinzas Vulcânicas–actuais e Potenciais
No passado, e até muito recentemente, o diretor usa de cinzas vulcânicas ter sido baseada em suas propriedades físicas de multa tamanho e angularidade de partículas, friabilidade, luz e cor, como ilustrado em seu uso como um abrasivo e como cobertura para betuminosos matt estradas., Nos últimos anos tem sido dada atenção crescente às propriedades químicas ou piroquímicas das cinzas vulcânicas como um fluxo de silicato de alumínio alcalino em cerâmica e como um aditivo pozolânico para cimentar em misturas de concreto. Nos Estados Unidos, em 1934, a quantidade empregada para uso em abrasivos era oito vezes maior do que a utilizada como agregado de cimento e mistura pozzolânica. Em 1945, as quantidades empregadas nestes dois principais usos eram quase iguais. Em 1947, a quantidade utilizada com cimento era quatro vezes e meia maior do que a utilizada para fins abrasivos (Barr, 1949)., O uso mais extenso de pumicite ou cinzas vulcânicas em concreto tem sido na costa oeste. Apenas pequenas quantidades foram utilizadas no Kansas para este fim, e a tonelagem não aparece nas estatísticas sobre a produção do Kansas. Na medida em que a produção comercial no Kansas é em grande parte para usos abrasivos, a quantidade utilizada para estes fins é claramente mostrada nas estatísticas publicadas. As primeiras figuras disponíveis na produção de Kansas são para o ano de 1916, quando 23.804 toneladas foram produzidas. O pico de produção foi alcançado em 1923 com um total de 51.907 toneladas e de 1923 a 1940 foi bastante estável., A produção registrada variou de 35.385 toneladas em 1925 a 49.760 toneladas em 1929, e a produção média para o período de 17 anos foi de 41.953 toneladas. Após um ano quase médio de 39.215 toneladas em 1940, a produção de 1941 diminuiu para 23.659 toneladas, mas em 1945 havia recuperado para 47.484 toneladas–excedendo a média de 17 anos anterior. Desde 1945, a produção diminuiu acentuadamente. Como já foi referido, estas estatísticas de produção só estão disponíveis sobre a produção comercial e é provável que a tonelagem utilizada pelo Departamento de estradas do Estado exceda substancialmente a minada pelos produtores comerciais., Só em um depósito estimamos que pelo menos 25.000 toneladas foram removidas pelo Departamento de Rodovias para uso em estradas de topo negro.
abrasivos
cinzas vulcânicas têm sido usadas como abrasivos nos Estados Unidos por cerca de 50 anos. Em 1903, toda a produção de 885 toneladas neste país era do Nebraska. Em 1911, cinzas vulcânicas foram relatadas pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos como sendo extraídas no Kansas, mas os números de produção foram escondidos sob o título de vários itens. Em 1916, um número de 23.804 toneladas foi dado para o Kansas. Sem dúvida que a maior parte desta tonelagem foi utilizada em abrasivos.,
Como um abrasivo de cinzas vulcânicas é adaptado para uso como um polir, desengordurar, e agente de limpeza devido a sua finura, angularidade e dureza moderada (5,5 a 6,0 na escala de Mohs). Uma grande proporção de cinzas vulcânicas usadas como abrasivo foi para compostos de limpeza, como o antigo Purificador Holandês. Anteriormente estes compostos eram compostos em grande parte de cinzas vulcânicas misturadas com pequenas quantidades de pó de sabão ou outros detergentes. As cinzas vulcânicas também são usadas como abrasivo em pasta mecânica, sabões abrasivos e borrachas de borracha., Cinza muito fina é usado em alguma pasta de dentes e pó, e cinza menos-200-malha tem sido usado para polir vidro de chapa. As cinzas vulcânicas podem ser utilizadas em vez de pomes pulverizadas, sempre que este último material for adequado. Estes usos incluem metais de polimento, madeira e acabamentos de madeira envernizados. Outros usos abrasivos incluem pó de polimento para osso, celuloide e borracha dura, e em fita dentária.o processamento de cinzas vulcânicas para usos abrasivos geralmente inclui apenas secagem e triagem de partículas grosseiras, agregados de partículas e contaminantes incidentais., Esta prática é possível devido à finura natural do material. Análises de tela em 96 amostras (Tabela 4) mostram que uma média de 93,6 por cento passa por uma tela de 100 malha e que uma média de 76,3 por cento passa por uma tela de 200 malha. Menos-200 malha material constitui mais de 80 por cento em 34 das 96 amostras. As análises do Subsieve em 12 amostras (Quadro 3) indicam que o diâmetro médio das partículas é em média de 34 mícrons, o que é equivalente a menos de 400 mesh. A classificação do ar é utilizada em alguns casos, especialmente quando são necessárias classes de malhagem de 200 ou mais finas., Embora as cinzas vulcânicas raramente sejam submetidas a trituração a fim de reduzir o tamanho das partículas, elas são facilmente suscetíveis a moagem seca em uma esfera ou moinho de seixo.
Cerâmica
cinzas vulcânicas, ou pumicite, é composta por fragmentos minúsculos de vidro vulcânico correspondendo aproximadamente a uma frita composta de feldspato e quartzo. É surpreendente que um material com esta composição tenha recebido tão pouca atenção dos trabalhadores no campo da cerâmica., O laboratório cerâmico do State Geological Survey realizou uma série de testes durante 1937 e 1938 usando cinzas vulcânicas em vidraças e corpos cerâmicos, e o trabalho foi resumido brevemente por Plummer (1939). Antes desta época, o único trabalho feito em usos cerâmicos de cinzas vulcânicas nos Estados Unidos foi relatado por Preston (1935) sobre o uso de cinzas vulcânicas em lotes de vidro. Após a publicação do relatório de 1939 por Plummer nossa atenção foi chamada para o fato de que trabalhos semelhantes tinham sido publicados no Jornal da Canadian Ceramic Society por Worcester (1934)., Worcester usou cinzas vulcânicas Canadenses em corpos cerâmicos e vidrados com resultados um pouco semelhantes aos obtidos com cinzas do Kansas no Laboratório de pesquisa. Experimentos adicionais com vidros de cinzas vulcânicas do Kansas foram relatados brevemente por Carey (1948). Nos últimos três anos, foram realizados vários testes em vidros de cinzas vulcânicas e corpos cerâmicos. Os resultados serão publicados num boletim Geológico mais tarde.as cinzas vulcânicas do Kansas fundiram-se a uma temperatura inferior à do feldspato., O cone pirométrico equivalente de feldspares varia de cone 4 ao cone 10, com uma média geral de cone 8 a 9 (2240° a 2280° F.). Amostras de cinzas vulcânicas de Kansas testadas têm um cone pirométrico equivalente que varia de cone 06 a cone 4, com uma média geral na vizinhança do cone 03 a 01 (1975° a 2030° F.). Esta diferença na temperatura de fusão dá às cinzas vulcânicas uma vantagem econômica distinta, e no campo da arte cerâmica permite o uso das temperaturas mais baixas consideradas desejáveis.,a composição química das cinzas vulcânicas do Kansas provenientes dos vários depósitos é notavelmente uniforme, como pode ser observado nas análises de 54 amostras apresentadas no quadro 2. É provável que as variações encontradas sejam devidas em grande parte a contaminantes como quartzo, calcite e argila.as cinzas vulcânicas de um depósito no Condado de Lincoln (LV-1) têm sido usadas extensivamente em esmaltes e testes de corpos cerâmicos porque são facilmente disponíveis e têm uma composição química que é aproximadamente uma média dos depósitos de cinzas do Kansas. A composição desta cinza é apresentada a seguir.,
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., Devido ao facto de as cinzas vulcânicas terem uma maior proporção de sílica em relação à alumina e ao grupo RO, não é possível substituir um peso igual de cinzas vulcânicas por feldspato. Cerca de 100 partes, em peso, de cinzas vulcânicas podem ser substituídas por 70 partes de feldspato e 30 partes de seixos flint. O quadro 5 apresenta um método de substituição mais exacto. Esta tabela é baseada em rácios moleculares de óxidos em ambos os materiais, e requer a remoção de feldspato, sílex e badejo, e a adição de cinzas vulcânicas e argila.
Tabela 5.,– Cinzas vulcânicas e argila necessárias para a substituição exacta de feldspato, sílex e badejo em vidros ou corpos cerâmicos. Partes por 100 em lote total de glaze, em peso.
Os cálculos foram feitos para a Distorção de feldspato, Condado de Lincoln cinzas vulcânicas (LV-1), e uma Kansas bola de barro (O-38-4) contendo 64.67% de sílica, 22.38% de alumina, de 1,58 por cento de óxido de ferro, de 1,32 por cento de óxido de titânio, de 0,27% de óxido de cálcio, de 0,66 por cento de óxido de magnésio, 1.11% de óxido de potássio, e 0,55 por cento de sódio óxido. Qualquer argila semelhante poderia ser usada., Note-se que se um total de 100% de feldspato, sílex e badejo fossem retirados de um esmalte ou corpo um total de 103,38% de cinzas vulcânicas e argila seriam adicionados como um substituto. Isto deve-se ao facto de as cinzas e argila conterem uma percentagem mais elevada de ingredientes inactivos. Embora essas altas porcentagens de feldspato ou cinzas vulcânicas não sejam usadas em vidros e corpos cerâmicos, nós preparamos um esmalte utilizável contendo 95 por cento de cinzas vulcânicas., Normalmente, no entanto, a porcentagem de cinzas incluídas em um lote de esmalte não vai exceder 75 por cento, e na maioria dos casos corpos cerâmicos não são melhorados por adições de mais de 25 por cento de cinzas vulcânicas.alguns vidros de cinzas vulcânicas de valor comprovado são apresentados abaixo como uma ilustração da Gama de composições possíveis. O esmalte seguinte amadurece dentro da Gama do cone 02-1.o esmalte acima foi usado com coloração amarela comercial de 5% para produzir uma boa tonalidade de amarelo. Sem a mancha produz-se um vidro opaco.,
uma vidraça muito simples dentro da Gama do cone 04 ao cone 10 tem a seguinte composição.
| cinzas Vulcânicas | 70 partes em peso |
| Colemanita | 30 partes em peso |
| Bentonita | 5 partes em peso |
Este esmalte tem uma cor barrenta, devido ao teor de óxido de ferro de cinzas vulcânicas. A adição de 5 por cento de badejo vai melhorar a transparência do esmalte., Se o esmalte é para ser usado como uma base para esmalte colorido a adição de 5 por cento de um opacificador, como o silicato de zircônio irá produzir um branco quente adequado para esta finalidade.
uma vidraça de chumbo em bruto que tenha sido utilizada com muito sucesso em vários tipos de corpo dentro da Gama de temperaturas do cone 07 ao cone 04 é indicada abaixo. É provável que o esmalte poderia ser usado em uma escala muito mais longa.
| fio Vermelho | 35,2% |
| cinzas Vulcânicas | 51.4 |
| Badejo | 8.,4 |
| óxido de Zinco | 1.0 |
| Flórida caulim | 4.0 |
Uma alta temperatura de esmalte que tem produzido excelentes resultados em um siliciosas corpo é dada abaixo. Este esmalte foi usado no cone 7 e no cone 9, mas deve ser utilizável do cone 6 ao 10. Vidraças coloridas podem ser feitas adicionando os óxidos ou manchas corretas.
| cinzas Vulcânicas | 39,9 por cento |
| Badejo | 8.4 |
| carbonato de Magnésio | 7.3 |
| carbonato de Bário | 4.,9 |
| Bola de barro (O-38-4) | 28.5 |
| Flint | 10.0 |
de cinzas Vulcânicas esmaltes são usados em, pelo menos, três cerâmicas no Estado e por um número de escolas. A principal vantagem no uso de cinzas vulcânicas é o baixo custo, embora haja as vantagens adicionais de uma faixa de fogo invulgarmente longa e o fato de que as cores em vidros de cinzas vulcânicas são um pouco mais suaves do que os obtidos com os materiais convencionais. Potteries do Kansas também acham que a publicidade do uso de vidros de cinzas vulcânicas atrai os clientes.,corpos cerâmicos A substituição de cinzas vulcânicas em vidros cerâmicos por quantidades equivalentes de outros materiais produz muito pouca diferença no esmalte final, embora a temperatura de queima possa ser ligeiramente inferior devido à surpreendentemente baixa temperatura de fusão das cinzas. Em corpos cerâmicos, no entanto, os resultados não são tão previsíveis. De um modo geral, os resultados são mais benéficos do que seria de esperar., Um número de corpos-de-prova com diferentes tipos de argilas e xistos e com diferentes quantidades de cinzas vulcânicas indicam que, de 7 a 15% de cinzas vulcânicas adições de xisto ou vermelho queima de argila corpo reduz a temperatura de vitrificação, aumentando o alcance de disparo para a maturação do corpo, e produzir uma maior rigidez no ware na temperatura máxima., Estas qualidades produzidas pelas adições de cinzas vulcânicas permitem a economia na utilização de combustível, e reduzir as perdas no forno devido aos requisitos de gama de temperatura menos crítica e a capacidade do ware de se manter sob o seu próprio peso nas temperaturas máximas atingidas no forno. Nem todos os clays e shales reagem com resultados igualmente favoráveis. Alguns materiais são beneficiados apenas na medida em que a temperatura de queima é reduzida. Os benefícios da adição de cinzas vulcânicas aos corpos dos tubos de esgoto receberam considerável atenção., Um grupo de operadores de fábricas de argila patrocinou um projeto na estação de experimentos de Engenharia da Universidade do Estado de Ohio para testar o valor de adições de cinzas vulcânicas em corpos de tubos de esgoto. J. O. Everhart, professor de pesquisa responsável por este projeto, informou – nos que benefícios definitivos foram obtidos pelo uso de cinzas vulcânicas., Numa carta que acompanha o relatório Everhart resume os efeitos das cinzas vulcânicas da seguinte forma: “parece ter uma influência um pouco estabilizadora sobre a mistura a que a adicionamos, e pode ter um valor considerável para uso em misturas locais de argila e xisto com um curto alcance de disparo. Atribuímos esta influência ao facto de que forma um vidro muito viscoso que permanece tão acima de uma longa gama de temperaturas.”F. K. Pence (personal communication) of the University of Texas reports that very beneficial results are realized from the use of volcanic ash in a sewer pipe body in a Texas plant.,resultados um pouco similares são obtidos com adição de cinzas vulcânicas a corpos de cerâmica ou de lebre branca, embora neste caso a cor do corpo seja escurecida ligeiramente pelo teor de ferro das cinzas. O uso de cinzas vulcânicas em quantidades que variam de 10 a 25 por cento diminui a temperatura de disparo necessária, ou para olhar a matéria a partir de outro ângulo, torna possível para o Art potter, cuja temperatura máxima é limitada para produzir ware duro de fogo que não vaza ou craze. Em geral, as propriedades de fundição dos corpos de cerâmica são melhoradas com a adição de cinzas vulcânicas., Isto deve-se em grande parte ao tamanho e forma das partículas. Pelo menos uma cerâmica no Kansas USA cinzas vulcânicas com argila do Kansas no corpo de fundição e produz uma lebre vitrificada no cone 4.as cinzas vulcânicas desempenham a mesma função em vidro e em esmaltes vítreos que em esmaltes cerâmicos. Devido ao óxido de ferro de cerca de 1,5%, o uso de cinzas vulcânicas nestes produtos é limitado. As cinzas vulcânicas têm sido seriamente consideradas como um ingrediente em lotes de fibra de vidro e em vidro de espuma, onde o escurecimento leve da cor é de menor importância., Se usado na produção de fibra de vidro o problema de evitar a desintegração da platina morre pelo ferro presente na cinza teria de ser resolvido.os ensaios laboratoriais com cinzas vulcânicas como ingrediente do esmalte vítreo foram efectuados por um dos principais fabricantes de produtos sanitários. O laboratório relatou que a cor de creme e marfim cor-de-esmaltes produzidos com a adição de cinzas vulcânicas foram ligeiramente superiores àqueles produzidos com feldspatos, mas que, devido à distância do ash teria de ser enviado para as suas plantas sem poupanças no custo seria realizado.,
Agregados Leves Celular e Blocos
O Oklahoma Geological Survey tem investigado a possibilidade de produzir produtos celulares semelhantes para Foamglas e extremamente leve, de agregação que consiste inchado individual de partículas de cinzas vulcânicas (Burwell, 1949). O produto celular foi produzido aquecendo cinzas vulcânicas a uma temperatura elevada em moldes refratários. O produto resultante, que foi nomeado “pumicell” pelo Oklahoma Survey, é um vidro contendo pequenas células desconectadas do ar. Ele tem alto valor isolante, e pode ser ser serrado ou pregado., A densidade a granel do produto varia de 45 a 90 libras por pé cúbico, em comparação com uma verdadeira gravidade específica de 2.34 2,48, correspondente a uma densidade de 146 a 155 libras por pé cúbico. O volume de células fechadas no produto foi de até 56,8 por cento do total.o inchaço Experimental de cinzas vulcânicas do Kansas no laboratório do State Geological Survey of Kansas indica que as cinzas do Kansas têm as mesmas características inchadas que o material de Oklahoma.,
O agregado leve produzido no laboratório do Oklahoma Geological Survey é semelhante ao perlito expandido, embora o método usado para “pop” a cinza vulcânica não era o mesmo que o usado para expandir perlite. As cinzas vulcânicas foram expandidas através da introdução de um fluxo de cinzas vulcânicas na entrada de ar de um queimador de gás do tipo inspirador. O produto consiste em contas vítreas contendo uma ou mais bolhas. A gravidade específica da cinza vulcânica “rebentada” varia de 0,22 a 0,088, correspondendo a uma densidade em massa variando de 5,5 a 13,7 libras por pé cúbico., Produtos fabricados a partir deste material isolam contra a transmissão de calor, som e eletricidade. Pode ser usado em placas acústicas e isolantes, placas de parede, blocos leves e placas.The State Geological Survey of Kansas has been able to produce a similar expanded or “spoked” product from Kansas volcanic ash of Pleistocene age. Tentativas de produzir um produto similar a partir de cinzas Plioceno não foram bem sucedidas. Estão previstos testes adicionais e os resultados serão publicados num boletim de pesquisa em 1952.,
um produto expandido de cinzas vulcânicas similar ao perlito está sendo produzido em Hutchinson, Kansas, sob o nome comercial Mira-Colite. O método utilizado para a produção deste material não é conhecido em pormenor.
Concreto
cerca de 1.800 anos atrás, os romanos fizeram um cimento composto por duas partes em volume de cinzas vulcânicas e uma parte de cal apagada. As obras construídas com este cimento pozzolânico estão em uso hoje. O cimento romano ou pozzolânico é extremamente lento se feito com cal apagada. Para evitar Esta característica desagradável, os cimentos pozzolânicos modernos são feitos com cimento Portland., Cimentos deste tipo são de especial interesse porque resistem à desintegração por água do mar e, em alguns casos, minimizam a reação de alguns tipos de agregados siliciosos com as alcalias presentes no cimento Portland. As cinzas vulcânicas, além de suas propriedades naturais de cimentação, servem ao propósito de um agregado fino que preenche os vazios entre o agregado de areia fina e o cimento. Em concreto feito com cinzas vulcânicas, até 50% do cimento pode ser substituído pela cinza, embora uma proporção menor comumente é usada.
de acordo com Barr (1949, pág., 752) a principal utilização de cinzas vulcânicas (pumicite) é para o agregado concreto e a sua utilização como Mistura de cimento para betão está a atingir uma importância crescente. Em 1945, quantidades quase iguais de cinzas vulcânicas e pomes foram produzidas para uso em abrasivos e concreto. Em 1947, 4,5 vezes mais desses mesmos materiais foram usados em concreto do que foram utilizados para fins abrasivos.,as cinzas vulcânicas são usadas como ingrediente principal em alguns compostos de varredura, como isolante em tubos de água e vapor, caldeiras atrasadas e como isolante de enchimento solto em paredes e tectos. Também é usado como um diluente na pintura e como um portador de inseticidas. As cinzas vulcânicas têm sido utilizadas para a purificação e clarificação dos óleos por filtração. É provável que cinzas vulcânicas parcialmente alteradas sejam utilizadas para este fim.,nos últimos anos, o Departamento de estradas do Estado produziu grandes quantidades de cinzas vulcânicas de pelo menos oito poços no Kansas. Isto é usado em grande parte para o acabamento em “black top” ou betuminoso Matt roads. É provável que no Kansas mais cinzas sejam usadas para este fim do que em qualquer outro estado.