Rodzaje steatytu MammuttiStone Skała spotykana w złożu MammuttiStone jest to łupliwa skała o silnej foliacji, która składa się głównie z dwóch minerałów: talku i magnezytu. Dodatkowymi składnikami są niewielkie ilości krzemianów (serpentynit i chloryt) oraz tlenki żelaza. W wysokiej jakości steatycie, występującym w złożu NunnaUuni, wymienione dodatkowe minerały stanowią maksymalnie kilka procent objętości i tym samym, opierając się na jego składzie mineralnym, steatyt można zaliczyć do kategorii talkowo - magnezytowej.
Badania mikroskopowe pokazały, że skład mineralny steatytu MammuttiStone jest w dużym stopniu stały. Typowy dla tego minerału to 45 - 55% talku, 30 - 50% magnezytu i okazjonalnie dodatkowe składniki, takie jak chloryt czy serpentynit. Opis składu chemicznego złoża MammuttiStone zlecono kanadyjskiemu laboratorium analitycznemu XRAL. Skład chemiczny różnych rodzajów steatytów okazał się być bardzo podobny, skała ze złoża zawierała w przybliżeniu 30% krzemu w SiO2, 35% magnezu w MgO, 10% żelaza w FeO oraz nieco ponad 20% dwutlenku węgla jako elementu strukturalnego węglanu.
W steatycie MammuttiStone, dwutlenek węgla jest związany z węglanami, a jego ilość określa zawartość magnezu w skale. Próbki steatytu zawierają śladowe ilości innych minerałów. Przykładowo, średnia zawartość aluminium wynosi tylko 0,6% (Al2O3), a innych pierwiastków jest jeszcze mniejsza.
Zawartość aluminium w składzie chemicznym steatytu jest ważna, ponieważ aluminium jest jednym z kluczowych pierwiastków chemicznych występujących w chlorytach oraz mikach. Zbyt duża ilość któregokolwiek z nich jest niepożądana w steatytach stosowanych do budowy kominków. Jeśli skała nie zawiera aluminium, nie mogą powstać wspomniane powyżej minerały bogate w aluminium, dlatego też niewielka jego ilość jest charakterystyczna dla wysokojakościowych steatytów MammuttiStone.
Wewnętrzna struktura (tekstura) steatytu MammuttiStone oraz unikalność jego typów.
Kształt, rozmiary oraz foliacja są różne dla różnych typów steatytów. Talk w steatycie składa się z małych łusek i tworzy jednorodną, blaszkowatą sieć otaczającą ziarna magnezytu. Magnezyt, ze swojej strony, może istnieć w blaszkowej masie talku, w postaci wydłużonych cząstek lub też okrągłych ziaren. Średnica ziaren magnezytu waha się od poniżej 0,5 mm do 10 - 15 mm. Niektóre, pojedyncze ziarna mogą być nawet większe. W oparciu o wewnętrzną strukturę, różne odmiany steatytu można podzielić na trzy główne kategorie, z których każda posiada specyficzne właściwości.
Wszystkie ziarna różnych typów steatytu MammuttiStone o silnej łupkowatości lub też strukturze łupliwości charakteryzują się wyraźną foliacją w pewnej płaszczyźnie. Te typy steatytu dają się łatwo rozłupywać w jednym kierunku, a przykładowo, ich przewodność cieplna jest dużo większa w kierunku równoległym do płaszczyzny łupliwości, niż w płaszczyznach prostopadłych do tego kierunku. Jeśli zostanie właściwie ułożony, drobnoziarnisty steatyt może wytrzymać niezwykle wysokie temperatury.
Liniowo symetryczna struktura silnie linijnych i pofałdowanych typów steatytów MammuttiStone jest wywoływana przez sposób, w jaki wydłużone ziarna magnezytu są systematycznie ułożone w pewnych linijnych kierunkach oraz przez uwarstwienia łusek talku, które zostały pofałdowane, tworząc zagięcia. Takie typy steatytu charakteryzują się niemal identycznymi właściwościami mechanicznymi we wszystkich kierunkach, ale ich przewodność cieplna jest większa w kierunku równoległym do krawędzi zagięcia, niż w innych kierunkach. Takie typy drobnoziarnistego, pofałdowanego steatytu wytrzymują najlepiej wstrząsy termiczne, przykładowo powtarzające się intensywne nagrzewanie i ochładzanie.
Talk tworzy sieć otaczającą ziarna magnezytu, inaczej masę mineralną, która otacza ziarna (Rysunek 1) i zwiększa zdolność steatytu do wytrzymywania silnych wstrząsów termicznych oraz wysokich temperatur. Spośród różnych typów steatytu, ta odmiana charakteryzuje się najwyższą jakością.
W bardziej zbrylonym steatycie (o słabej foliacji) foliacja talku jest losowa, a wymiary ziaren magnezytu mogą być podobne we wszystkich kierunkach. Przewodność cieplna odmian zbrylonych steatytu MammuttiStone jest w przybliżeniu identyczna we wszystkich kierunkach i jest proporcjonalna, oprócz temperatury, do średnich rozmiarów ziaren skały.
Bezwzględna wartość przewodności cieplnej zależy od temperatury i jest uzależniona od składu minerału oraz od średniego rozmiaru ziaren steatytu MammuttiStone (Rysunek 2). Wartość współczynnika przewodności cieplnej dla strukturalnie łupliwego talkowo - magnezytowego steatytu, w temperaturze 50 oC, wynosi normalnie 2 - 4 W/mK w kierunku prostopadłym do płaszczyzny łupliwości oraz 4 - 5,5 W/mK w kierunku równoległym do tej płaszczyzny. Z tego też powodu steatyt MammuttiStone o płaskiej foliacji może być stosowany w elementach, w których można skutecznie wykorzystać zależność pomiędzy przewodnością cieplną oraz foliacją. Różne badania potwierdziły, że blaszkowa, drobnoziarnista odmiana steatytu, zawierająca magnezyt, może wytrzymywać ekstremalne naprężenia cieplne.
Linijne odmiany steatytu MammuttiStone, zawierające pokręcony, pofałdowany talk, charakteryzują się również dobrą przewodnością cieplną w jednym, liniowym kierunku i znacznie gorszą przewodnością w kierunkach prostopadłych do niego. Wartości bezwzględnej przewodności cieplnej linijnego steatytu są proporcjonalne do temperatury materiału oraz do rozmiarów ziarna skały. Badania pokazały, że wartość współczynnika przewodności cieplnej linijnego steatytu w temperaturze 50 oC wynosi 4 - 5,5 W/mK w kierunku lineacji oraz 2 - 3 W/mK prostopadle do tego kierunku.
Drobnoziarnisty steatyt MammuttiStone, charakteryzujący się minimalnym pofałdowaniem w płaszczyźnie łupliwości, charakteryzuje się najwyższą jakością i jest w stanie najlepiej wytrzymywać naprężenia cieplne; może więc być stosowany do wykonywania elementów poddawanych takim naprężeniom cieplnym. Wysoka odporność steatytu typu MammuttiStone na wstrząsy termiczne stanowi jednoznaczny dowód jego pożądanych właściwości. Steatyt o mniejszej foliacji charakteryzuje się niemalże izotropowymi właściwościami. Wartości jego bezwzględnej przewodności cieplnej są funkcją, jak opisano to wcześniej, temperatury, składu oraz średniej wielkości ziarna materiału.
Duże rozmiary ziarna prowadzą do dużych wartości przewodności cieplnej. Gruboziarnisty steatyt źle znosi gwałtowne zmiany temperatury, ale może być wykorzystywany, przykładowo, do wykonywania zewnętrznych elementów konstrukcyjnych, które nie są nagrzewane do temperatur przekraczających 500 oC. Może być stosowany także do wykonywania elementów, w przypadku których doskonałą przewodność cieplną w kierunku konstrukcji można wykorzystać do rozprowadzenia ciepła do wszystkich pozostałych elementów kominka.
W steatycie MammuttiStone, dwutlenek węgla jest związany z węglanami, a jego ilość określa zawartość magnezu w skale. Próbki steatytu zawierają śladowe ilości innych minerałów. Przykładowo, średnia zawartość aluminium wynosi tylko 0,6% (Al2O3), a innych pierwiastków jest jeszcze mniejsza.
Zawartość aluminium w składzie chemicznym steatytu jest ważna, ponieważ aluminium jest jednym z kluczowych pierwiastków chemicznych występujących w chlorytach oraz mikach. Zbyt duża ilość któregokolwiek z nich jest niepożądana w steatytach stosowanych do budowy kominków. Jeśli skała nie zawiera aluminium, nie mogą powstać wspomniane powyżej minerały bogate w aluminium, dlatego też niewielka jego ilość jest charakterystyczna dla wysokojakościowych steatytów MammuttiStone.
Wewnętrzna struktura (tekstura) steatytu MammuttiStone oraz unikalność jego typów.
Kształt, rozmiary oraz foliacja są różne dla różnych typów steatytów. Talk w steatycie składa się z małych łusek i tworzy jednorodną, blaszkowatą sieć otaczającą ziarna magnezytu. Magnezyt, ze swojej strony, może istnieć w blaszkowej masie talku, w postaci wydłużonych cząstek lub też okrągłych ziaren. Średnica ziaren magnezytu waha się od poniżej 0,5 mm do 10 - 15 mm. Niektóre, pojedyncze ziarna mogą być nawet większe. W oparciu o wewnętrzną strukturę, różne odmiany steatytu można podzielić na trzy główne kategorie, z których każda posiada specyficzne właściwości.
Wszystkie ziarna różnych typów steatytu MammuttiStone o silnej łupkowatości lub też strukturze łupliwości charakteryzują się wyraźną foliacją w pewnej płaszczyźnie. Te typy steatytu dają się łatwo rozłupywać w jednym kierunku, a przykładowo, ich przewodność cieplna jest dużo większa w kierunku równoległym do płaszczyzny łupliwości, niż w płaszczyznach prostopadłych do tego kierunku. Jeśli zostanie właściwie ułożony, drobnoziarnisty steatyt może wytrzymać niezwykle wysokie temperatury.
Liniowo symetryczna struktura silnie linijnych i pofałdowanych typów steatytów MammuttiStone jest wywoływana przez sposób, w jaki wydłużone ziarna magnezytu są systematycznie ułożone w pewnych linijnych kierunkach oraz przez uwarstwienia łusek talku, które zostały pofałdowane, tworząc zagięcia. Takie typy steatytu charakteryzują się niemal identycznymi właściwościami mechanicznymi we wszystkich kierunkach, ale ich przewodność cieplna jest większa w kierunku równoległym do krawędzi zagięcia, niż w innych kierunkach. Takie typy drobnoziarnistego, pofałdowanego steatytu wytrzymują najlepiej wstrząsy termiczne, przykładowo powtarzające się intensywne nagrzewanie i ochładzanie.
Talk tworzy sieć otaczającą ziarna magnezytu, inaczej masę mineralną, która otacza ziarna (Rysunek 1) i zwiększa zdolność steatytu do wytrzymywania silnych wstrząsów termicznych oraz wysokich temperatur. Spośród różnych typów steatytu, ta odmiana charakteryzuje się najwyższą jakością.
W bardziej zbrylonym steatycie (o słabej foliacji) foliacja talku jest losowa, a wymiary ziaren magnezytu mogą być podobne we wszystkich kierunkach. Przewodność cieplna odmian zbrylonych steatytu MammuttiStone jest w przybliżeniu identyczna we wszystkich kierunkach i jest proporcjonalna, oprócz temperatury, do średnich rozmiarów ziaren skały.
Przewodność cieplna steatytu MammuttiStone uwzględniając strukturę.
Bezwzględna wartość przewodności cieplnej zależy od temperatury i jest uzależniona od składu minerału oraz od średniego rozmiaru ziaren steatytu MammuttiStone (Rysunek 2). Wartość współczynnika przewodności cieplnej dla strukturalnie łupliwego talkowo - magnezytowego steatytu, w temperaturze 50 oC, wynosi normalnie 2 - 4 W/mK w kierunku prostopadłym do płaszczyzny łupliwości oraz 4 - 5,5 W/mK w kierunku równoległym do tej płaszczyzny. Z tego też powodu steatyt MammuttiStone o płaskiej foliacji może być stosowany w elementach, w których można skutecznie wykorzystać zależność pomiędzy przewodnością cieplną oraz foliacją. Różne badania potwierdziły, że blaszkowa, drobnoziarnista odmiana steatytu, zawierająca magnezyt, może wytrzymywać ekstremalne naprężenia cieplne.
Linijne odmiany steatytu MammuttiStone, zawierające pokręcony, pofałdowany talk, charakteryzują się również dobrą przewodnością cieplną w jednym, liniowym kierunku i znacznie gorszą przewodnością w kierunkach prostopadłych do niego. Wartości bezwzględnej przewodności cieplnej linijnego steatytu są proporcjonalne do temperatury materiału oraz do rozmiarów ziarna skały. Badania pokazały, że wartość współczynnika przewodności cieplnej linijnego steatytu w temperaturze 50 oC wynosi 4 - 5,5 W/mK w kierunku lineacji oraz 2 - 3 W/mK prostopadle do tego kierunku.
Drobnoziarnisty steatyt MammuttiStone, charakteryzujący się minimalnym pofałdowaniem w płaszczyźnie łupliwości, charakteryzuje się najwyższą jakością i jest w stanie najlepiej wytrzymywać naprężenia cieplne; może więc być stosowany do wykonywania elementów poddawanych takim naprężeniom cieplnym. Wysoka odporność steatytu typu MammuttiStone na wstrząsy termiczne stanowi jednoznaczny dowód jego pożądanych właściwości. Steatyt o mniejszej foliacji charakteryzuje się niemalże izotropowymi właściwościami. Wartości jego bezwzględnej przewodności cieplnej są funkcją, jak opisano to wcześniej, temperatury, składu oraz średniej wielkości ziarna materiału.
Duże rozmiary ziarna prowadzą do dużych wartości przewodności cieplnej. Gruboziarnisty steatyt źle znosi gwałtowne zmiany temperatury, ale może być wykorzystywany, przykładowo, do wykonywania zewnętrznych elementów konstrukcyjnych, które nie są nagrzewane do temperatur przekraczających 500 oC. Może być stosowany także do wykonywania elementów, w przypadku których doskonałą przewodność cieplną w kierunku konstrukcji można wykorzystać do rozprowadzenia ciepła do wszystkich pozostałych elementów kominka.
.)
