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硅灰石

來源:江西奧特     發布日期:2019-06-25   |    加入收藏

硅灰石這個名稱這些年來大家并不陌生。畢竟曾有一大批“玉商”在強調“青海料”的時候,指明其主要成分是硅灰石以混淆市場認知狀態。在我調查青海料雜質成分過程中,部分地區青海料確實含有微量的硅灰石,但90%以上主要成分仍是透閃石、陽起石或鐵陽起石,因此玉友們可以果斷跨越這個謠言。然而硅灰石又是個什么樣的概念呢?這次給大家簡單介紹一下    

        硅灰石屬鈣硅酸鹽礦物。是一種由方解石與石英在一定溫度和壓力條件下反應而形成針狀硅灰石粉的礦物。硅灰石的生成與環境溫度、壓力有關同時還與反應體系的二氧化碳針狀硅灰石壓力、含水量、母巖成分等因素有直接關系。成因類型主要有接觸交代的矽卡巖型礦、接觸熱變質型、區域變質型、巖漿結晶型、火山噴發型、隕石等種種成因。

               硅灰石化學式為CaSiO3(或Ca3[Si3O9]),組分含量CaO;48.3%,SiO;51.7%。八面體針狀硅灰石粉中的Ca2+常被少量的Fe2+、Mn2+、Mg2+等替代,四面體中針狀硅灰石粉的Si4+也有少量被Al3+、Fe3+等替代現象。不同產地的硅灰石的雜質成分不同,常與生成條件,特別是與成礦有關的母巖成分有直接關系。其可形成CaSiO3~FeSiO3體系的一系列固溶體。

                CaSiO3 有三種同質多像變體,分別為三斜晶系的硅灰石—Tc(自然界最常見的)、單斜晶系的硅灰石—2M(副硅灰石,自然界較少)和三斜晶系的環硅灰石(假硅灰石、極為罕見)。前兩種為低溫變體(α-CaSiO3)第三種為高溫變體(β-CaSiO3)。

                   低溫變體為單鏈結構硅酸鹽,具有單四面[SiO4]體和雙四面[Si2O5]體的交替排列組成的3個四面體的重復單元[Si3O9],這個重復單元沿b軸延伸形成[Si3O9]∞單鏈硅氧骨干;[Si3O9]∞與[Si3O9]∞鏈平行排列,鏈間的空隙由Ca離子充填,形成[CaO6]八面體共棱聯結成平行于b軸的單鏈[CaO6]∞。[Si3O9]∞鏈與[CaO6]∞鏈組成低溫低溫變體(α-CaSiO3)的基本結構單元。Si為4次配位,Ca為6次配位。鏈長Si—O=1.52~1.64Å,Ca—O=2.32~2.40Å。[CaO6]八面體的棱長3.65Å,[Si2O7]雙四面體當Si—O—Si為一條直線時高約4.1~4.2Å。

               在鈣氧八面體鏈與硅氧四面體鏈的結合中,為了使3個[SiO4]四面體與2個[CaO6]八面體相適應,[Si2O7]雙四面Si—O—Si產生彎曲。因[Si3O9]∞鏈與[CaO6]∞鏈組成的基本單元的疊置方式不同,可產生硅灰石-Tc、1T、2M、4M、5T、7T及無序等不同的多種類型,這些可以用X射線衍射分析來判別它們。一般常說的硅灰石-Tc。硅灰石-2M少見,其他都非常罕見。

               高溫變體(β-CaSiO3)為環狀結構硅酸鹽,由三個[SiO4]四面體形成的[Si3O9]三方環與由[CaO6]八面體共棱聯結形成的[CaO6]八面體沿c軸交替排列而成。高溫變體(β-CaSiO3)形成玉1126℃以上,僅見于高溫變質巖中。       

                硅灰石固溶體中若FeSO3的含量>10%時候可具有鈣薔薇輝石結構。在硅灰石-Tc中,Ca在M1、M2、M3位置是無序的,而在鈣薔薇輝石結構中Fe、Ca有序。少鐵硅灰石中Ca、Fe無序,隨著成分中進一步的富鐵,有序結構逐漸占據優勢。在一定溫度、成分范圍內,硅灰石相與鈣薔薇輝石相共存。

              硅灰石晶體呈沿b軸延伸的板柱狀并發育一系列平行b軸的晶面,可依(100)或(001)形成雙晶。自然界中其單晶極為罕見,多呈針狀、纖維狀或放射狀集合體。

                  顯微鏡下硅灰石切片中常呈長柱狀、針狀,中正突起,干涉色一級灰~一級黃白。鐵、錳進入晶格將導致折光率的增高和光軸角的增大。根據消光可區分硅灰石-Tc與硅灰石-2M,根據光性符號2V值和較高的重折率可以將假硅灰石分辨出啦。

                   硅灰石比重為2.75~3.10g/cm³,莫氏硬度4.5~5.5。解理{100}完全、{001}、{1¯02}中等,(100)∧(001)=84°30′,(100)∧(1¯02)=70°。由于這種獨特的解理性,經破碎和研磨的硅灰石其細小顆粒多為針狀、纖維狀,纖維長與直徑比約為(7~8):1。但我過自然產出硅灰石纖維縱橫比可達20:1到30:1,硅灰石的應用多基于這種特征上。

                      天然硅灰石通常為白色、帶有淺灰或淺紅的白色、偶爾見肉紅色、黃色、綠色、棕色。純白色硅灰石有時候根據所含雜質可以變成奶油色、紅色或褐色。玻璃光澤,解理面珍珠光澤。色澤光亮是硅灰石用于涂料工業的主要因素,純度99%,粒度<325目(不懂目數看水砂紙)的硅灰石與亮度為100的保準白氧化鎂對比起亮度為92%~96%,紫外光照可發出黃色~橙色或粉紅色~橙色的熒光,有些可見磷光。

                      硅灰石熔點為1540℃,含雜質則熔點大大降低。有線性膨脹的特點和小的熱膨脹系數(25~650℃范圍內[010]為6.32 x 10-6/K),在1126℃轉化為假硅灰石,熱膨脹系數隨之增加。

                       α-CaSiO3體積電阻率較大,為1.6 x 10-14~1.7 x 10-14Ω·cm,適用于制作低損耗陶瓷。硅灰石化學穩定性良好,在25℃的中性水中溶解度為0.0095mg/100ml。在一般情況下耐酸、耐堿、耐化學腐蝕、但在濃鹽酸中易分解形成絮狀物。

                       因為硅灰石產量和供求量的不等,人造硅灰石早已存在于工業原料當中。主要有熔融法、燒結法、水溶液合成法、蒸壓合成法、磷渣改造發等方式人工合成硅灰石。用于工業上的主要是燒結法硅灰石,是用石英粉和磨細的石灰石為原料,加入助溶劑白云石進行焙燒而成的。合成硅灰石的成分、顏色、比重、硬度、熔點與天然硅灰石類似,但晶型呈現近似等軸的、發育不完善的柱狀,重折率比天然硅灰石高。

                 大量的硅灰石被用在建材、陶瓷、橡膠、塑料工業等領域。硅灰石可以降低陶瓷燒成溫度,縮短燒成周期減少胚體和釉面缺陷,可以減少燒成收縮和干燥收縮,降低吸濕膨脹和熱膨脹,同時在硬模注漿中有益于成型且其代替了石英砂等原料大大降低了硅肺病的危險。

                   在塑料工業中硅灰石的使用在幾乎所有塑料系統中,主要作用是改善塑料產品的力學性能、電學性能、熱學性能和抗老化性能。有補強作用。在橡膠工業中硅灰石粉可以代替立德粉并起到補強、增白作用。在涂料工業中硅灰石用于各種類型的顏色淡雅的油基或水基乳化涂料中。利用其紫外等下熒光特點,現在也有含硅灰石的熒光彩色瓷漆。

                   在建材制作用,硅灰石在燒制水泥中可作為溶劑。硅灰石白水泥白度高、亮度好適用于高寒地區。硅灰石也可以生產硅鈣板。在冶金工業中硅灰石屬于天然的低溫熔融材料,具備固有的助熔性能、成分穩定、純度高、堿度趨于中性等優良特征。硅灰石三氧化二鋁的含量稀少、這可以使制成的冶金保護渣吸附鋼水中有害的三氧化二鋁能力加強。其在農業上可以代替石灰作為土壤調節劑,可以和磷肥起同化作用利于吸收,還可與制成硅肥

 
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