Křemelina

Diatomit, také známý jako křemelina, je přirozeně se vyskytující, měkký, křemičitý sedimentární hornina který se snadno rozdrobí na jemný bílý až téměř bílý prášek. Skládá se z mikroskopických zbytků rozsivek, což jsou jednobuněčné řasy s kostrami vyrobenými z oxidu křemičitého. Tyto kostry se časem hromadí a tvoří vklady z diatomitu.

Definice diatomitu:

Diatomit lze definovat jako sedimentární horninu nebo prášek, který je primárně složen z fosilizovaných zbytků rozsivek. Rozsivky jsou typem řas, které extrahují oxid křemičitý z vody, aby si vytvořily své buněčné stěny, a když zemřou, jejich schránky bohaté na oxid křemičitý se hromadí na dně oceánu nebo ve sladkovodních útvarech a nakonec tvoří ložiska diatomitu.

Proces formování:

Tvorba diatomitu zahrnuje několik kroků:

1. Růst rozsivek: Rozsivky, což jsou mikroskopické řasy, rostou ve vodním prostředí, jako jsou oceány, jezera a řeky.
2. Extrakce oxidu křemičitého: Rozsivky extrahují oxid křemičitý z vody a používají jej k budování složitých a porézních buněčných stěn, nazývaných frustule.
3. Smrt a hromadění: Když rozsivky umírají, jejich frustule klesají na dno vodního útvaru a časem se hromadí. Hromadění křemelinového materiálu může vytvářet vrstvy nebo usazeniny.
4. Konsolidace: Během milionů let prochází nahromaděný křemelinový materiál zhutňováním a konsolidací, což má za následek vznik křemeliny.
5. Hornictví: Ložiska křemeliny se obvykle těží z lomů nebo jam a materiál se zpracovává, aby se získal požadovaný produkt, kterým je často jemný prášek.

Význam a aplikace:

Diatomit má několik důležitých aplikací díky svým jedinečným vlastnostem:

1. Pomůcka pro filtrování: Diatomit je široce používán jako filtrační pomůcka. Díky své porézní struktuře a vysokému povrchu je účinný při odstraňování nečistot z kapalin, například při výrobě piva, vína a různých průmyslových procesech.
2. Savý: Díky vysoké absorpční kapacitě je diatomit užitečný v aplikacích, jako je stelivo pro kočky a absorbenty rozlití.
3. Insekticid: Křemelina se používá jako přírodní insekticid. Absorbuje lipidy z voskové vnější vrstvy hmyzu, což vede k dehydrataci a smrti.
4. Zemědělství: Diatomit se používá v zemědělství jako půdní kondicionér a jako přísada pro zlepšení zadržování vody a obsahu živin v půdách.
5. Průmyslové aplikace: Používá se v různých průmyslových aplikacích, včetně výroby keramiky, barev, plastů a stavebních materiálů.
6. Potravinářský a nápojový průmysl: Diatomit se používá v potravinářském a nápojovém průmyslu pro filtraci při zpracování cukru, olejů a nápojů.
7. Lékařské a kosmetické použití: V některých lékařských a kosmetických produktech se diatomit používá jako mírné brusivo a zahušťovadlo.

Díky svým všestranným vlastnostem hraje diatomit zásadní roli v různých průmyslových odvětvích a stal se nezbytným zdrojem v široké škále aplikací.

Geologické pozadí

Diatomit je sedimentární hornina biologického původu, to znamená, že vzniká z nahromaděných zbytků mikroskopických organismů. Primárními přispěvateli k tvorbě diatomitu jsou rozsivky, což jsou jednobuněčné řasy s jedinečnou buněčnou stěnou vyrobenou z oxidu křemičitého. Tyto rozsivky vzkvétají ve vodním prostředí, a když zemřou, jejich křemičité skelety klesají ke dnu a tvoří nánosy, které se časem zpevní do diatomitové horniny.

Vznik a vznik:

Tvorba diatomitu zahrnuje řadu kroků:

1. Růst rozsivek: Rozsivky žijí ve vodě, v mořském i sladkovodním prostředí. Extrahují oxid křemičitý z vody a používají jej k budování složitých, porézních struktur nazývaných frustule.
2. Smrt rozsivek: Když rozsivky zemřou, jejich shluky bohaté na oxid křemičitý klesnou na dno vodního útvaru. Hromaděním těchto koster vzniká sediment známý jako křemelina.
3. Depozice: Postupem času podléhá křemelina zhutňování a konsolidaci, k čemuž často napomáhá mikrobiální aktivita a další geologické procesy.
4. Přeměna na Diatomit Rock: Pokračující geologické procesy, včetně tlaku a cementace, vést k přeměně křemeliny na pevnou diatomitovou horninu.

Rozšíření a výskyt:

Ložiska křemeliny se nacházejí po celém světě s různým stupněm čistoty a geologickým uspořádáním. Mezi klíčová místa patří:

1. Námořní vklady: Diatomit se může hromadit v mořském prostředí, zejména v oblastech s vysokou produktivitou rozsivek. Oceánské oblasti s vzestupnými proudy mohou podporovat růst rozsivek a přispívat k tvorbě mořského rozsivek.
2. Zásoby sladké vody: Diatomit se také tvoří ve sladkovodních prostředích, jako jsou jezera a řeky, kde se rozsivek daří a vytvářejí ložiska sladkovodního diatomitu.
3. Sopečný vliv: Některá ložiska diatomitu jsou spojena se sopečnou činností. Sopečný popel může poskytnout zdroj živin, podporovat růst rozsivek v přilehlých vodních plochách.
4. Věk vkladů: Naleziště diatomitu se mohou pohybovat ve stáří od nedávné po desítky milionů let, což odráží geologickou historii Země.

Pozoruhodná ložiska se nacházejí v oblastech, jako jsou Spojené státy, Čína, Dánsko, Mexiko a další části světa.

Složení a struktura:

1. Obsah oxidu křemičitého: Primární složkou diatomitu je oxid křemičitý, převážně ve formě amorfního opálového oxidu křemičitého. Tento oxid křemičitý pochází z frustulí rozsivek.
2. Struktura pórů: Diatomit se vyznačuje vysoce porézní strukturou způsobenou uspořádáním koster rozsivek. Tato poréznost dává diatomitu jeho jedinečné vlastnosti, díky čemuž je užitečný v různých průmyslových aplikacích, zejména jako filtrační pomůcka.
3. Organický obsah: Kromě oxidu křemičitého může diatomit obsahovat různá množství organického materiálu, jílu minerálya další nečistoty.
4. Mikroskopický Fosílie: Mikroskopické zkoumání křemeliny často odhalí dobře zachované křemeliny, které poskytují cenné informace o druzích, které přispěly ke vzniku horniny.

Pochopení geologického pozadí, původu, distribuce a složení diatomitu je zásadní pro jeho průmyslové aplikace a poskytuje vhled do historie životního prostředí Země.

Charakteristika rozsivek

Rozsivky jsou skupinou řas charakteristických svými jedinečnými vlastnostmi a hrají významnou roli při tvorbě křemeliny. Zde jsou některé klíčové vlastnosti rozsivek:

1. Jednobuněčné: Rozsivky jsou jednobuněčné organismy a každá buňka je uzavřena v ochranné, složité buněčné stěně zvané frustule.
2. Fotosyntetické: Rozsivky jsou fotosyntetické organismy, které využívají sluneční světlo k přeměně oxidu uhličitého na organické sloučeniny. Jsou zásadní složkou mořských a sladkovodních ekosystémů a přispívají k primární produkci.
3. Silica Cell Wall (Frustule): Charakteristickým rysem rozsivek je jejich buněčná stěna neboli frustule, která se skládá především z oxidu křemičitého. Frustule má dvoudílnou strukturu s překrývajícím se horním (epitheca) a spodním (hypotheca) ventilem. Složité vzory na frustuli jsou druhově specifické.
4. Bilaterální symetrie: Rozsivky vykazují bilaterální symetrii, což znamená, že mohou být rozděleny na dvě stejné poloviny podél centrální osy.
5. reprodukce: Rozsivky se rozmnožují pohlavně i nepohlavně. Nepohlavní rozmnožování často zahrnuje buněčné dělení, což vede ke dvěma dceřiným buňkám v původní frustuli.
6. Široká rozmanitost: Existuje široká rozmanitost druhů rozsivek, přizpůsobených různým podmínkám prostředí. Jejich hojnost a rozmanitost z nich činí důležité přispěvatele do společenstev fytoplanktonu.

Přehled rozsivek:

Rozsivky se nacházejí v různých vodních prostředích, včetně oceánů, jezer, řek a dokonce i vlhké půdy. Hrají zásadní roli v koloběhu živin a potravních sítích, slouží jako zdroj potravy pro různé vodní organismy. Množství a rozmanitost rozsivek z nich činí cenné ukazatele podmínek prostředí a kvality vody.

Fosilizace rozsivek:

Fosilizace rozsivek je klíčovým aspektem tvorby rozsivek. Proces zahrnuje uchování křemenných frustulí v průběhu geologického času. Tyto kroky zahrnují:

1. Smrt a vyrovnání: Když rozsivky umírají, jejich frustule klesají na dno vodního útvaru a hromadí se v sedimentech.
2. Zhutnění: V průběhu času dochází ke zhutnění nahromaděného křemelinového sedimentu v důsledku hmotnosti nadložních vrstev.
3. Cementace: Zhutňování je často doprovázeno cementováním, kdy minerály nebo jiné látky spojují frustule dohromady.
4. Přeměna na diatomit: Pokračující geologické procesy, včetně změn tlaku a teploty, vedou k přeměně křemelinového sedimentu na pevnou křemelinu.

Mikroskopické vlastnosti:

1. Morfologie frustule: Frustule rozsivky vykazují širokou škálu morfologií, včetně kruhových, eliptických a dokonce stuhovitých forem. Složité vzory na frustulech jsou jedinečné pro každý druh, což umožňuje identifikaci taxonů rozsivek na základě těchto mikroskopických znaků.
2. Porozita: Frustule přispívají k poréznosti křemeliny, takže je cenná pro aplikace, jako je filtrace.
3. Velikostní rozsah: Rozsivky se mohou velmi lišit velikostí, přičemž některé druhy jsou viditelné pouhým okem, zatímco jiné jsou mikroskopické.
4. Barva: Barva rozsivek se může lišit, ale často jsou hnědé nebo zlaté kvůli přítomnosti pigmentů, jako je chlorofyl a karotenoidy.

Mikroskopické vyšetření rozsivek je zásadní pro pochopení taxonomie rozsivek, ekologie a jejich role v geologickém záznamu. Dobře zachovalá povaha fosilií rozsivek přispívá k jejich významu v environmentálních a paleoekologických studiích.

Druhy diatomitu

Diatomit lze klasifikovat do různých typů na základě různých faktorů, jako je jeho původ, složení a čistota. Zde jsou některé běžné typy diatomitu:

1. Mořský diatomit:
   • Původ: Vzniká v mořském prostředí, typicky v sedimentech oceánů nebo moří.
   • Charakteristika: Obsahuje rozsivky, kterým se dařilo v podmínkách slané vody. Mořský diatomit může mít vyšší obsah soli ve srovnání se sladkovodním diatomitem.
2. Sladkovodní diatomit:
   • Původ: Vzniká ve sladkovodních prostředích, jako jsou jezera, řeky a rybníky.
   • Charakteristika: Obsahuje rozsivky přizpůsobené sladkovodním podmínkám. Sladkovodní diatomit je často spojován s jezerními (jezerními) nebo fluviálními (říčními) ložisky.
3. Diatomit vysoké čistoty:
   • Složení: Diatomit s vysokým procentem čistého oxidu křemičitého. Je ceněn pro své použití v aplikacích, kde je kritická čistota, jako je výroba léčiv nebo vysoce výkonných filtrů.
4. Diatomit přírodní kvality:
   • Složení: Diatomit s přírodní směsí oxidu křemičitého a nečistot. Často se používá v méně náročných aplikacích, např. v zemědělství nebo jako půdní kondicionér.
5. Kalcinovaný diatomit:
   • Léčba: Diatomit, který prošel procesem zvaným kalcinace, zahrnujícím zahřátí materiálu na vysoké teploty.
   • Účel: Kalcinace mění fyzikální a chemické vlastnosti diatomitu, činí jej poréznějším a zvyšuje jeho tepelnou stabilitu. Tento typ se často používá v aplikacích, jako je filtrace a jako funkční přísada v různých průmyslových odvětvích.
6. Amorfní diatomit:
   • Struktura: Diatomit s převážně amorfní (nekrystalickou) strukturou.
   • Charakteristika: Amorfní diatomit je známý pro svůj velký povrch a absorpční vlastnosti, díky čemuž je vhodný pro použití jako stelivo pro kočky a absorbenty.
7. Diatomit kalcinovaný tavením:
   • Zpracování: Diatomit, který prošel kalcinací tavidla, což je specializovaný proces kalcinace zahrnující přidání tavidel.
   • Účel: Tavidlem kalcinovaný diatomit má zlepšené tepelné a chemické vlastnosti, díky čemuž je vhodný pro aplikace při výrobě žáruvzdorných materiálů, nosičů katalyzátorů a dalších vysokoteplotních procesů.
8. Křemelina (DE):
   • Obecný termín: Často se používá jako obecný termín pro přírodní i kalcinovaný diatomit.
   • Použití: Křemelina je široce používána v různých aplikacích, včetně filtrace, insekticidů, absorbentů a jako doplněk půdy.

Klasifikace typů diatomitu často vychází ze specifických požadavků průmyslových odvětví a aplikací. Různorodé vlastnosti křemeliny z ní činí všestranný materiál se širokým spektrem použití v různých odvětvích.

Vlastnosti diatomitu

Diatomit má několik charakteristických vlastností, díky kterým je cenný pro různé průmyslové, zemědělské a komerční aplikace. Zde jsou některé klíčové vlastnosti diatomitu:

1. Pórovitost a propustnost:
   • Vlastnictví: Diatomit je vysoce porézní, obsahuje síť mikroskopických pórů a dutin.
   • Význam: Tato vlastnost činí diatomit vynikajícím filtračním médiem umožňujícím účinnou filtraci kapalin a plynů. Pórovitost také přispívá k jeho použití jako absorpčního materiálu.
2. Velká plocha:
   • Vlastnictví: Diatomit má velký povrch díky složité struktuře rozsivek.
   • Význam: Velký povrch zvyšuje adsorpční kapacitu křemeliny, takže je účinný pro aplikace, jako je čištění vody, adsorpce znečišťujících látek a jako nosič pro katalyzátory.
3. Nasákavost:
   • Vlastnictví: Diatomit je vysoce absorpční.
   • Význam: Tato vlastnost se využívá v aplikacích, jako je stelivo pro kočky, absorbenty rozlití a filtrační procesy, kde je nezbytná absorpce tekutin.
4. Nízká hustota:
   • Vlastnictví: Diatomit má nízkou hustotu.
   • Význam: Nízká hustota přispívá k jeho použití jako lehkého kameniva ve stavebnictví a jako složky do lehkého betonu.
5. Abrazivní vlastnosti:
   • Vlastnictví: Diatomit může mít abrazivní vlastnosti.
   • Význam: V některých formulacích se diatomit používá jako mírné abrazivo v produktech, jako jsou zubní pasty, leštidla a peelingy na obličej.
6. Tepelná izolace:
   • Vlastnictví: Diatomit má tepelně izolační vlastnosti.
   • Význam: Díky těmto vlastnostem je diatomit vhodný pro použití v izolačních materiálech, ohnivzdorných materiálech a při výrobě žáruvzdorných materiálů.
7. Chemická stabilita:
   • Vlastnictví: Diatomit je obecně chemicky stabilní.
   • Význam: Díky této stabilitě je diatomit vhodný pro použití v různých chemických procesech, včetně filtrace korozivních kapalin.
8. Biologická inertnost:
   • Vlastnictví: Diatomit je biologicky inertní.
   • Význam: Inertní povaha diatomitu jej činí bezpečným pro použití v aplikacích, jako je zpracování potravin a nápojů, léčiva a kosmetika.
9. Vysoký obsah oxidu křemičitého:
   • Vlastnictví: Diatomit je složen převážně z oxidu křemičitého.
   • Význam: Vysoký obsah oxidu křemičitého přispívá k tvrdosti a odolnosti diatomitu. Je také klíčovým faktorem jeho filtračních a adsorpčních schopností.
10. Třecí vlastnosti:
    • Vlastnictví: Diatomit může vykazovat vlastnosti s nízkým třením.
    • Význam: Tato vlastnost je relevantní v určitých průmyslových aplikacích, včetně součásti při výrobě protiskluzových nátěrů a materiálů.
11. Stabilita pH:
    • Vlastnictví: Diatomit je obecně pH stabilní.
    • Význam: Stabilita pH diatomitu je výhodná v aplikacích, kde je kritické udržování specifické úrovně pH, jako například v procesech úpravy vody.

Pochopení těchto vlastností umožňuje efektivní využití diatomitu v různých aplikacích v různých průmyslových odvětvích. Specifické vlastnosti mohou být přizpůsobeny na základě metod zpracování a zamýšleného použití produktu diatomitu.

Aplikace a oblasti použití

Diatomit má díky svým jedinečným vlastnostem širokou škálu aplikací v různých průmyslových odvětvích. Zde jsou některé z klíčových oblastí použití a použití diatomitu:

1. filtrace:
   • Použití: Diatomit je široce používán jako filtrační pomůcka při filtraci kapalin. Je zvláště účinný při odstraňování jemných částic a nečistot z nápojů, olejů, léčiv a průmyslových procesů.
2. Absorbenty:
   • Použití: Díky vysoké absorpční kapacitě je diatomit vhodný pro použití v absorpčních produktech, jako je stelivo pro kočky, absorbenty rozlitých látek a průmyslové čisticí materiály.
3. Insekticidy:
   • Použití: Křemelina, druh křemeliny, se používá jako přírodní insekticid. Funguje tak, že absorbuje lipidy z exoskeletu hmyzu, což vede k dehydrataci a smrti.
4. Zemědělství:
   • Použití: Diatomit se používá v zemědělství jako půdní kondicionér. Zlepšuje strukturu půdy, zvyšuje zadržování vody a poskytuje rostlinám základní minerály pro růst.
5. Konstrukce a lehký beton:
   • Použití: Diatomit lze použít jako lehké kamenivo při výrobě lehkého betonu. Jeho nízká hustota přispívá k vytváření lehkých stavebních materiálů.
6. Tepelná izolace:
   • Použití: Díky tepelně izolačním vlastnostem je diatomit vhodný pro použití v izolačních materiálech, ohnivzdorných materiálech a jako součást žáruvzdorných materiálů.
7. Katalyzátor podporuje:
   • Použití: Kalcinovaný diatomit se používá jako nosič katalyzátoru v různých chemických procesech, což přispívá k účinnosti katalytických reakcí.
8. Barvy a nátěry:
   • Použití: Diatomit se používá jako plnivo v barvách a nátěrech, poskytuje zpevnění a zlepšuje texturu hotového výrobku.
9. Lékařství a farmacie:
   • Použití: Diatomit se používá ve farmaceutickém průmyslu pro filtrování a čištění farmaceutických produktů. Může být také použit v některých léčivých přípravcích.
10. Kosmetika:
    • Použití: Diatomit se používá v kosmetice jako mírné abrazivo v exfoliačních produktech, jako jsou pleťové peelingy a zubní pasty.
11. Úprava vody:
    • Použití: Diatomit se používá v procesech úpravy vody k odstranění nečistot a kontaminantů, což přispívá k čištění pitné vody.
12. Zpracování potravin a nápojů:
    • Použití: Diatomit se používá v potravinářském a nápojovém průmyslu k filtraci při zpracování cukru, olejů, piva, vína a dalších nápojů.
13. Plastikářský a gumárenský průmysl:
    • Použití: Diatomit se používá jako plnivo při výrobě plastů a pryže, zlepšuje mechanické vlastnosti a snižuje náklady.
14. Geologické a environmentální studie:
    • Použití: Ložiska diatomitu a analýza fosilií rozsivek se používají v geologických a environmentálních studiích k pochopení minulých podmínek a změn životního prostředí.
15. Obnovitelná energie:
    • Použití: Diatomit byl zkoumán pro potenciální použití v technologiích skladování energie a baterií díky své jedinečné porézní struktuře a velkému povrchu.

Všestrannost diatomitu a jeho schopnost uspokojit různé průmyslové potřeby přispěly k jeho širokému použití v různých aplikacích v různých odvětvích. Konkrétní typ křemeliny a jeho zpracování lze přizpůsobit požadavkům konkrétních aplikací.