گیلسونایت نوعی ماده معدنی است که در زمین‌شناسی به‌عنوان یک کانی سیلیکاتی شناخته می‌شود. این کانی از گروه فلدسپات‌ها و دارای رنگ‌ها و خواص فیزیکی متنوعی است. گیلسونایت به‌صورت عمده در سنگ‌های آتشفشانی یافت می‌شود و معمولا به‌صورت توده‌های بلوری یا رسوبات شکل می‌گیرد.
از این ماده برای تولید سرامیک، پلاستیک و عایق‌های حرارتی استفاده می‌کنند. همچنین گیلسونایت به دلیل خواص جذب آب و نفوذپذیری کم، در صنایع حفاری و حفاظت از خاک استفاده می‌شود. از آن‌جایی که گیلسونایت دارای خواص عایق حرارتی و الکتریکی بالا است، در صنایع الکترونیک نیز کاربردهای متعددی دارد. در ادامه این مقاله به آشنایی بیشتر با این کانی شگفت‌انگیز می‌پردازیم، پس همراهمان بمانید.
گیلسونایت چیست؟
گیلسونایت که به نام آسفالت آمریکای شمالی نیز شناخته می‌شود، یک فیر معدنی و صمغی است که در حوضه یونیتا در شمال شرقی ایالت یوتا کشف شده است. این قیر معدنی شباهت‌هایی با آسفالت نفتی سخت دارد و اغلب به‌عنوان‌های قیر طبیعی، قیر معدنی و اوینتایت شناخته می‌شود.
گیلسونایت در حلال‌های معطر و آلیفاتیک و همچنین آسفالت نفتی حل می‌شود. سازگاری متمایز آن، این ماده را به انتخابی رایج برای جامدکردن محصولات نفتی نرم‌تر تبدیل می‌کند. گیلسونایت اگر جامد باشد، ماده‌ای براق و سیاه رنگ می‌شود. در این صورت به ابسیدین معدنی شباهت خواهد داشت. این ماده شکننده است و به‌راحتی می‌توانید آن را به پودر قهوه‌ای تیره تبدیل کنید.
گیلسونایت در زیر سطح زمین در رگه‌ها یا درزهای عمودی قرار گرفته است و معمولا بین 600 متر تا 1800 متر عرض دارد، اما گاهی تا 8.5 متر نیز گسترش می‌یابد. این رگه‌ها تقریبا به موازات یکدیگر قرار گرفته‌اند و در جهت شمال غربی به جنوب شرقی قرار دارند. این مواد کیلومترها در زیر زمین به‌صورت افقی کشیده می‌شوند و به عمق 457 متر نیز می‌رسند.
این مواد در ابتدا به‌صورت رخنمون نازک روی سطح ظاهر می‌شوند و وقتی به پایین‌تر نفوذ می‌کنند، رگه‌هایشان عریض‌تر می‌شود. با توجه به این شرایط گیلسونایت در زیر زمین، این ماده در حال حاضر درست مانند 50 یا 100 سال پیش، به‌صورت دستی استخراج می‌شود. البته طی این سال‌ها ابزارهایی مدرن مانند چکش‌های براده‌برداری پنوماتیک و بالابرهای مکانیکی به کمک کارگران معدن آمده‌اند.
منشا گیلسونایت
رگه‌های گیلسونایت در ساختارهای رسوبی دوره سوم در حوضه یونیتا واقع شده‌اند و قدمت آن‌ها تقریبا به 57 تا 36 میلیون سال می‌رسد. این سازندها که به‌ترتیب تاریخ تشکیل از قدیمی‌ترین تا تازه‌ترینشان مرتب شده‌اند، شامل سازندهای رودخانه Wasatch، Green River، Uinta و Duchesne می‌شوند.
رگه‌های گیلسونایت در ماسه سنگ‌های ضخیم بخش‌های بالایی رودخانه گرین و سازند پایینی یونیتا برجسته‌تر هستند و تداوم کمتری را در ماسه‌سنگ‌های گلسنگ، مارن و کانال‌های متناوب نشان می‌دهند. در سازند واساچ، گیلسونایت تنها در رگه‌هایی در شرقی‌ترین مرز میدان گیلسونایت مشاهده می‌شود، جایی که فرسایش بارزتر است.
ایجاد حوضه یونیتا به دلیل فرآیندهای تغییر شکل مانند گسلش رانش و پایین‌آمدن در طول مرحله ساخت کوه Sevier-Laramide بوده است. این حوضه که با اندازه‌های مختلف دریاچه‌ها در طول یک دوره طولانی مشخص می شود، شاهد تجمع مواد آلی قابل توجهی در بستر دریاچه بود. به‌ویژه در دوره‌ای که دریاچه یونیتا به حداکثر پوشش خود در حوضه رسید.
دفن بعدی، رسوبات غنی از مواد آلی را در معرض گرما و فشار قرار داد و آن‌ها را به شیل‌های نفتی ضخیم موجود در سازند رودخانه گرین میانه تا بالایی تبدیل کرد. دفن شیل‌های نفتی منجر به آزادشدن آب و هیدروکربن‌ها شد و در سنگ‌های اطراف شکستگی‌هایی تشکیل داد.
با خروج آب، مواد معدنی روی دیواره‌های شکستگی باقی ماندند و رسوب کردند. نفت ویسکوز بعدا به این شکستگی‌ها تزریق شد، آن‌ها را منبسط کرده، آستانه‌های مرتبط را پر کرد و باعث اشباع سنگ‌های اطراف در مناطقی خاص شد. هیدروکربن‌های چسبناک در نهایت به گیلسونایت تبدیل شدند.
تاریخچه گیلسونایت
تاریخ اولین استخراج ثبت‌شده از گیلسونایت به سال 1868 باز می‌گردد، زمانی که آهنگری از بومیان بومی آمریکا برای کوره آهنگری‌اش درخواست زغال سنگ کرد. اما به اشتباه برایش گیلسونایت آوردند که ذوب شد، آتش گرفت و نزدیک بود مغازه آهنگری را بسوزاند. این ماده منحصربه‌فرد مهاجران نوورود در منطقه را مجذوب خود کرد، آن‌ها حتی قبل از اینکه ماهیت یا کاربردهای بالقوه آن را درک کنند، ادعاهای بزرگی درباره این ماده کردند.
کاوشگران اولیه مانند «برت سیبولت» و «ساموئل گیلسون» روی گیلسونایت آزمایش‌هایی انجام دادند، کاربردهایی برای آن یافتند و بودجه‌ای برای توسعه بیشتر آن به‌دست آوردند. ساموئل گیلسون شور و شوق زیادی حین کار با این ماده از خود نشان داد. به‌همین دلیل این ماده به نام او، یعنی uintaite نامگذاری شد.
حمل و نقل منظم گیلسونایت در سال 1888 از رگه‌های بخش غربی میدان گیلسونایت آغاز شد. گیلسونایت با واگنی در 100 کیلومتری جنوب میتون به راه‌آهنی در ولینگتون منتقل شد. مرحله اولیه توسعه شامل اکتشاف گسترده، تثبیت املاک معدن، درگیری با بومی‌های آمریکایی و مقامات دولتی و لابی در کنگره ایالات متحده برای تغییر در مرزهای رزرواسیون بومیان آمریکا می‌شد.
گیلسونایت و شرکت‌های امریکایی
تا سال 1903، شرکت آسفالت گیلسون که بعدها به‌عنوان شرکت گیلسونایت آمریکایی شناخته شد، اکثر منابع گیلسونایت، از جمله رگه‌های بزرگ در قسمت شرقی حوضه را در تصرف خود درآورد. در سال 1904 شرکت آسفالت گیلسون، راه‌آهن یونیتا را برای اتصال میدان شرقی در نزدیکی رینبو واقع در ایالت یوتا، به راه‌آهن دنور و ریو گراند وسترن در کلرادو ساخت. این شرکت با چنین کاری توسعه صنعت و بازار جدید را تسهیل کرد.
شرکت آمریکایی گیلسونایت که در سال 1948 از طریق یک سازماندهی مجدد تشکیل شد، تحقیقاتی را انجام داد. این تحقیقات به استفاده از گیلسونایت در فرآیندهای پالایشگاهی برای تولید بنزین، کربن الکترود با خلوص بالا و سایر محصولات منجر شدند. آن‌ها در سال 1957، یک پالایشگاه در گیلسونایت، کلرادو داشتند که با یک خط لوله دوغاب 115 کیلومتری در امتداد مسیر متروکه راه آهن یونیتا به کارخانه Bonanza متصل بود.
حجم تولید در سال 1961 در حدود 470000 تن بود و به اوج خود رسید. این شرکت پالایشگاه را در سال 1973 فروخت و تمرکز خود به استفاده‌های غیر سوختی از گیلسونایت معطوف کرد. ChevronTexaco Corporation در سال 1981 منافعی را در این شرکت به‌دست آورد، سپس آن‌ها را در سال 1991 به فروش رساند.
شرکت‌های مستقلی مانند Ziegler Chemical & Mineral Corporation و Lexco Inc نیز از تولیدکنندگان مهم گیلسونایت بوده‌اند. منبع تخمینی اولیه گیلسونایت 45 میلیون تنی عمدتا از سال 1907 استخراج شده و تولید، سالانه بین 20000 تا 60000 تن است. بعضی از منابع باقی‌مانده به‌دلیل چالش‌های زمین شناسی غیرقابل دسترسی هستند.
در سال 1980 تخمین زده شد که حدود 5 میلیون تن ذخایر قابل معادن در این حوضه باقی مانده است. بااین‌حال، کشف رگه‌های جدید و برآوردهای تجدیدنظر شده برای رگه‌های موجود ممکن است ارزش کلی منابع گیلسونایت را در این حوضه افزایش دهد.
کاربردهای گیلسونایت
گیلسونایت به‌طور گسترده در صنایع مختلف در سراسر جهان استفاده می‌شود. این ماده معمولا به گل حفاری چاه‌های نفت و گاز برای تثبیت گمانه و کاهش اصطکاک و همچنین در سیمان‌های چاه نفت اضافه می‌شود.
در صنعت چاپ، گیلسونایت و رزین مشتق‌شده از آن برای پخش‌کردن رنگدانه سیاه کربن در جوهر چاپگر و ایمن‌کردن رنگدانه روی کاغذ روزنامه برای جلوگیری از لکه‌دار شدن استفاده می‌شوند.
مخلوط‌کردن پودر گیلسونایت در مخلوط‌های روسازی آسفالت دوام سطوح جاده را افزایش می‌دهد. ترکیبی شبیه رنگ از گیلسونایت، حلال‌ها و سایر افزودنی‌ها برای پوشش و درزگیری سطوح آسفالت مانند معابر و پارکینگ‌ها استفاده می‌شود.
علاوه‌بر این، گیلسونایت به‌عنوان ماده‌ای چسبناک و ضد آب در تولید نمد سقفی عمل می‌کند و دوام فرمولاسیون‌های خاص رنگ و لکه چوب را بهبود می‌بخشد. گیلسونایت در ریخته‌گری‌های آهن، در قالب‌گیری‌ها و مخلوط‌ها گنجانده می‌شود تا آهنگرها به سطحی صاف‌تر روی اقلام ریخته‌گری دست یابند و قالب‌گیری آسان‌تر شود.
این ماده همچنین در مقادیر کم در آتشبازی و در ساخت الکترودهای کربن با خلوص بالا استفاده می‌شود. قیمت گیلسونایت بسته به عواملی مانند پودرشدن، روش بسته بندی، دمای ذوب و وجود مواد افزودنی یا تکنیک‌های خاص فرآوری، از حدود 250 تا 1800 دلار به‌ازای هر تن متغیر است.
محصولات گیلسونایت
گیلسونایت ماده‌ای همه‌کاره است که کاربردهای بسیار متنوعی دارد. در هرکدام از این مصارف، به خاصیت خاصی از این کانی نیاز داریم. این ماده به دلیل منشا خود یعنی نفت خام، حاوی اجزای مختلف معطر و آلیفاتیک موجود در ساختار مولکولی قیر طبیعی است. به‌همین دلیل مزایای قابل‌توجهی نسبت به مواد جایگزین مانند زغال سنگ دریایی در مصارف ریخته‌گری دارد.
قیمت گیلسونایت علاوه‌بر ویژگی های منحصربه‌فردش با ترکیبی از عوامل و متغیرها تعیین می‌شود. قیمت گیلسونایت ایرانی برای خارجی‌ها به دلیل بی ثباتی نرخ ارز ایران در نوسان است.
برای استفاده کامل از خواص استثنایی گیلسونایت، درک الزامات ترکیب و فرمولاسیون برای هر کاربرد بسیار مهم است. در استفاده از گیلسونایت، سفارشی‌کردن محصول برای نیازهای خاص در کاربردهای مختلف مانند حفاری نفت، ریخته گری، جوهر، رنگ و لکه‌ها اهمیت بسیار زیادی دارد.
سخن نهایی
ایران یکی از کشورهای مطرح در تولید گیلسونایت و بیتومن و سومین تولیدکننده گیلسونایت جهان است. بیشتر از 15درصد از حجم کل قیر طبیعی جهان در معادن گیلسونایت در ایران تولید می‌شوند. استان ایلام در غرب کشور بزرگ‌ترین معدن بیتومن خاورمیانه را در خود جای داده است و حدود 20 معدن فعال دارد. هر سال حجم وسیعی از گیلسونایت از این منطقه استخراج می‌شود.
گیلسونایت ایران به دلیل کیفیت بالا و تنوع فرآورده‌ها، به بازارهای جهانی صادر می‌شود. این فرآورده‌ها شامل پودر گیلسونایت، گیلسونایت کلوخه‌ای، گیلسونایت بسته‌بندی شده، گیلسونایت در جامبو بگ، گیلسونایت داخلی، گیلسونایت فله‌ای و گیلسونایت صادراتی می‌شوند. استفاده از تکنولوژی‌های مدرن در فرآوری و بسته‌بندی گیلسونایت، باعث افزایش صادرات این محصول به بازارهای جهانی می‌شود.