Введение. 
Промышленные типы месторождений слюды

Слюды представляют собой группу сложных алюмосиликатов щелочных и щелочно-земельных металлов с общей формулой.

R1R2−3[AlSi3O10](OH, F)2,.

где R1 = К, Na; R2 = Al, Mg, Fe, Li.

По химическому составу выделяют следующие группы слюд:

• 1. Алюминиевые слюды:
  • · мусковит KAl2[AlSi3O10](OH)2,
  • · парагонит NaAl2[AlSi3O10](OH)2;
• 2. Магнезиально-железистые слюды:
  • · флогопит KMg3[AlSi3O10[OH. F)2,
  • · биотит K (Mg, Fe)3[AISi3O10](OH, F)2,
  • · лепидомелан KFe3[AlSi3O10](OH, F)2;
• 3. Литиевые слюды:
  • · лепидолит KLi2-xAl1+x [Al2xSi4−2xO10](OH, F)2,
  • · циннвальдит KLiFeAl [AlSi3O10](OH, F)2,
  • · тайниолит KLiMg2[Si4O10](OH, F)2.

Слюды обладают рядом специфических особенностей. Все они кристаллизуются в моноклинной сингонии, обладают совершенной спайностью по пинакоиду [001], что позволяет расщеплять их на тончайшие гибкие эластичные пластинки. Окраска варьируется от бесцветной до зеленовато-коричневой, почти черной, плотность 2,7−3,1 г/см3; твердость 2−3.

Различают 3 вида промышленных слюд:

• · листовая слюда;
• · мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);
• · вспучивающаяся слюда (например, вермикулит).

Промышленные требования к листовой слюде сводятся к совершенству кристаллов и их размерам; к мелкой слюде — чистота слюдяного материала. Несмотря на широкое распространение в природе различных слюд, в том числе биотита (магнезиально-железистая слюда), лепидолита, циннвальдита (литиевые слюды) и других, наибольшее промышленное значение имеют мусковит (калиево-алюминиевая слюда) и флогопит (калиево-магнезиальная слюда). Как мусковит, так и флогопит являются продуктами эндогенных процессов, характеризующихся высокими температурами, большими давлениями и различными химическими средами. В обстановке высокой активности глинозема происходило образование мусковита, а в условиях высокой активности магния и железа — флогопита и биотита.

Мусковит (калиевая слюда) — слоистый минерал, название которого произошло от muska vitrum (московское стекло). Так в Западной Европе (как минимум с XVI в.) называли листовой мусковит. Сравнение со стеклом связано с использованием в то время этой слюды в качестве прозрачныхвставок — окна, зеркала и т. п. Название позже трансформировалось в английское muscovite и было закреплено за минералом в XIX в. американским минералогом Дж. Дана. Таким образом, исторический приоритет в добыче и использовании листового мусковита принадлежит России.

Мусковит принадлежит к подгруппе диоктаэдрических слюд. Он легко расщепляется на тончайшие листочки, что обусловливается его кристаллической структурой, сложенной 3-слойными пакетами из 2 листов кремнеи алюмокислородных тетраэдров, соединённых через слой, составленный из октаэдров, в центре которых расположены ионы Al, окруженные 4 ионами кислорода и 2 группами OH; 1/3 октаэдров не заполнена ионами Al. Пакеты соединены между собой ионами калия. Идеальная формула мусковита — KAl2[AlSi3O10](OH)2, отвечает химическому составу К2О — 11,8%, Аl2О3 — 38,5%, SiO2 — 45,2%, Н2О — 4,5%. Однако природный мусковит всегда содержит весьма значимые количества других элементов, изоморфно замещающих основные. Так на месторождениях листового мусковита в нем содержится до: 1,2% Na2O, 1% СаО, 3,3% FeO+Fe2O3, 1,6% MgO, 1% TiO2, 0,3% F. Поэтому формула реального минерала с таких объектов имеет вид:

(К>0,75Na<0,10Ca1,6 Mg<0,3 Fe<0,15)2+y (Al1-zSi3+zO10) [OH2−0,0nFo, on]2, где х и у < 0,1, z < 0,2, n < 9.

Более высокие содержания химических компонентов, замещающих алюминий, отрицательно сказываются на потребительских свойствах мусковита, делая его малопригодным для применения в промышленности. Кроме того, природный минерал содержит незначительные количества Mn, Cr, Rb, Cs, Li, Ba, Ca, W, V, но их влияние на состав и свойства мусковита крайне незначительны, однако от содержания в горной породе того или иного оксида зависит цвет минерала. Вообще цвет мусковита в тонких пластинках — бесцветный и прозрачный, в толстых — зеленый, дымчатый, красноватый (так называемая «рубиновая» слюда). Ярко-зеленый мусковит, содержащий до 4% Cr2О3, называют фукситом, разновидность фенгита с более высоким содержанием Cr представляет собой марипозит. Термин фенгит применяется для обозначения мусковитов, у которых отношение Si: А1 больше, чем 3:1; а увеличение содержания Si обычно сопровождается замещением А1 в октаэдрических положениях на Mg или Fe+2. Алургит представляет собой фенгит с заметным содержанием Mn. Мелкочешуйчатая разновидность мусковита — жильбертит (диаметр пластинок несколько мм), а тонкочешуйчатая — серицит (диаметр пластинок — десятые и сотые доли мм). Так же как и на месторождениях листового мусковита, на месторождениях мелкоразмерного мусковита в минерале содержатся весьма значимые количества других элементов, изоморфно замещающих основные. В попутном мусковите редкометалльных объектов типичны повышенныеконцентрации Rb и Li. Поэтому в наиболее общем виде формула реального минерала имеет вид:

(К, Na, Rb, Ca)-1, (Al, Mg, Fe, Li)~2 (Al~1,Si~3,O10) [OH, F]2.

Высокие содержания магния и, особенно, железа отрицательно сказываются на потребительских свойствах мусковита, поэтому во многих случаях они лимитируются. Для других элементов это делается очень редко.

Важнейшими свойствами мусковита и флогопита, определяющими их промышленное использование, помимо способности к расщеплению на тонкие, упругие и гибкие пластинки являются:

• 1) высокая механическая прочность (прочность на разрыв у мусковита 330−480, у флогопита 220−480 МПа; сопротивление сжатию соответственно 420−530 и 200−260 МПа);
• 2) относительно высокая химическая стойкость, особенно у мусковита (под действием щелочей, соляной и серной кислот практически не разлагается);
• 3) термическая стойкость (жароупорность, то есть способность сохранять при нагревании физические свойства, у мусковита достигает 500−600оС, а у флогопита — 1000оС);
• 4) высокая электрическая прочность, определяемая напряжением, при котором происходит пробой диэлектрика (при толщине пластинок в 0,5 мм она составляет у мусковита 4,9 кэВ, у флогопита — 4,6−6,1 кэВ). Она существенно понижается у мусковита при нагревании свыше 300оС, у флогопита — свыше 400−700оС);
• 5) небольшие диэлектрические потери, за меру которых принимают угол диэлектрических потерь (при напряжении 2000 В и частоте 50 Гц тангенс этого угла для мусковита составляет всего лишь 0,002−0,003, а для флогопита — 0,006−0,093);
• 6) высокое удельное объемное сопротивление в направлении, перпендикулярном к плоскости спайности, составляющее 1014−1015 Ом. см у мусковита и 1013−1014 Ом. см у флогопита (оно снижается вдвое при температуре свыше 250оС и до 108−109 Ом. см при относительной влажности 90−100%).

Перечисленные свойства слюды снижаются при наличии природных дефектов ее кристаллов: волнистости и морщинистости, зажимистости (сплетение слоев, затрудняющих их расщепление), ельчатости (волнистость и трещиноватость в радиальных направлениях от центра кристалла к середине его граней), трещиноватости, пятнистости, обусловленной наличием различных минеральных включений между плоскостями спайности, задиристости (чешуйчатый характер поверхности раскола), клиновидности (постепенное утолщение кристалла к одной из граней), присутствия газово-жидких включений. слюда мусковит алюмосиликат земельный.