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硅灰石

来源:江西奥特     发布日期:2019-06-25   |    加入收藏

硅灰石这个名称这些年来大家并不陌生。毕竟曾有一大批“玉商”在强调“青海料”的时候,指明其主要成分是硅灰石以混淆市场认知状态。在我调查青海料杂质成分过程中,部分地区青海料确实含有微量的硅灰石,但90%以上主要成分仍是透闪石、阳起石或铁阳起石,因此玉友们可以果断跨越这个谣言。然而硅灰石又是个什么样的概念呢?这次给大家简单介绍一下    

        硅灰石属钙硅酸盐矿物。是一种由方解石与石英在一定温度和压力条件下反应而形成针状硅灰石粉的矿物。硅灰石的生成与环境温度、压力有关同时还与反应体系的二氧化碳针状硅灰石压力、含水量、母岩成分等因素有直接关系。成因类型主要有接触交代的矽卡岩型矿、接触热变质型、区域变质型、岩浆结晶型、火山喷发型、陨石等种种成因。

               硅灰石化学式为CaSiO3(或Ca3[Si3O9]),组分含量CaO;48.3%,SiO;51.7%。八面体针状硅灰石粉中的Ca2+常被少量的Fe2+、Mn2+、Mg2+等替代,四面体中针状硅灰石粉的Si4+也有少量被Al3+、Fe3+等替代现象。不同产地的硅灰石的杂质成分不同,常与生成条件,特别是与成矿有关的母岩成分有直接关系。其可形成CaSiO3~FeSiO3体系的一系列固溶体。

                CaSiO3 有三种同质多像变体,分别为三斜晶系的硅灰石—Tc(自然界最常见的)、单斜晶系的硅灰石—2M(副硅灰石,自然界较少)和三斜晶系的环硅灰石(假硅灰石、极为罕见)。前两种为低温变体(α-CaSiO3)第三种为高温变体(β-CaSiO3)。

                   低温变体为单链结构硅酸盐,具有单四面[SiO4]体和双四面[Si2O5]体的交替排列组成的3个四面体的重复单元[Si3O9],这个重复单元沿b轴延伸形成[Si3O9]∞单链硅氧骨干;[Si3O9]∞与[Si3O9]∞链平行排列,链间的空隙由Ca离子充填,形成[CaO6]八面体共棱联结成平行于b轴的单链[CaO6]∞。[Si3O9]∞链与[CaO6]∞链组成低温低温变体(α-CaSiO3)的基本结构单元。Si为4次配位,Ca为6次配位。链长Si—O=1.52~1.64Å,Ca—O=2.32~2.40Å。[CaO6]八面体的棱长3.65Å,[Si2O7]双四面体当Si—O—Si为一条直线时高约4.1~4.2Å。

               在钙氧八面体链与硅氧四面体链的结合中,为了使3个[SiO4]四面体与2个[CaO6]八面体相适应,[Si2O7]双四面Si—O—Si产生弯曲。因[Si3O9]∞链与[CaO6]∞链组成的基本单元的叠置方式不同,可产生硅灰石-Tc、1T、2M、4M、5T、7T及无序等不同的多种类型,这些可以用X射线衍射分析来判别它们。一般常说的硅灰石-Tc。硅灰石-2M少见,其他都非常罕见。

               高温变体(β-CaSiO3)为环状结构硅酸盐,由三个[SiO4]四面体形成的[Si3O9]三方环与由[CaO6]八面体共棱联结形成的[CaO6]八面体沿c轴交替排列而成。高温变体(β-CaSiO3)形成玉1126℃以上,仅见于高温变质岩中。       

                硅灰石固溶体中若FeSO3的含量>10%时候可具有钙蔷薇辉石结构。在硅灰石-Tc中,Ca在M1、M2、M3位置是无序的,而在钙蔷薇辉石结构中Fe、Ca有序。少铁硅灰石中Ca、Fe无序,随着成分中进一步的富铁,有序结构逐渐占据优势。在一定温度、成分范围内,硅灰石相与钙蔷薇辉石相共存。

              硅灰石晶体呈沿b轴延伸的板柱状并发育一系列平行b轴的晶面,可依(100)或(001)形成双晶。自然界中其单晶极为罕见,多呈针状、纤维状或放射状集合体。

                  显微镜下硅灰石切片中常呈长柱状、针状,中正突起,干涉色一级灰~一级黄白。铁、锰进入晶格将导致折光率的增高和光轴角的增大。根据消光可区分硅灰石-Tc与硅灰石-2M,根据光性符号2V值和较高的重折率可以将假硅灰石分辨出啦。

                   硅灰石比重为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°。由于这种独特的解理性,经破碎和研磨的硅灰石其细小颗粒多为针状、纤维状,纤维长与直径比约为(7~8):1。但我过自然产出硅灰石纤维纵横比可达20:1到30:1,硅灰石的应用多基于这种特征上。

                      天然硅灰石通常为白色、带有浅灰或浅红的白色、偶尔见肉红色、黄色、绿色、棕色。纯白色硅灰石有时候根据所含杂质可以变成奶油色、红色或褐色。玻璃光泽,解理面珍珠光泽。色泽光亮是硅灰石用于涂料工业的主要因素,纯度99%,粒度<325目(不懂目数看水砂纸)的硅灰石与亮度为100的保准白氧化镁对比起亮度为92%~96%,紫外光照可发出黄色~橙色或粉红色~橙色的荧光,有些可见磷光。

                      硅灰石熔点为1540℃,含杂质则熔点大大降低。有线性膨胀的特点和小的热膨胀系数(25~650℃范围内[010]为6.32 x 10-6/K),在1126℃转化为假硅灰石,热膨胀系数随之增加。

                       α-CaSiO3体积电阻率较大,为1.6 x 10-14~1.7 x 10-14Ω·cm,适用于制作低损耗陶瓷。硅灰石化学稳定性良好,在25℃的中性水中溶解度为0.0095mg/100ml。在一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀、但在浓盐酸中易分解形成絮状物。

                       因为硅灰石产量和供求量的不等,人造硅灰石早已存在于工业原料当中。主要有熔融法、烧结法、水溶液合成法、蒸压合成法、磷渣改造发等方式人工合成硅灰石。用于工业上的主要是烧结法硅灰石,是用石英粉和磨细的石灰石为原料,加入助溶剂白云石进行焙烧而成的。合成硅灰石的成分、颜色、比重、硬度、熔点与天然硅灰石类似,但晶型呈现近似等轴的、发育不完善的柱状,重折率比天然硅灰石高。

                 大量的硅灰石被用在建材、陶瓷、橡胶、塑料工业等领域。硅灰石可以降低陶瓷烧成温度,缩短烧成周期减少胚体和釉面缺陷,可以减少烧成收缩和干燥收缩,降低吸湿膨胀和热膨胀,同时在硬模注浆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险。

                   在塑料工业中硅灰石的使用在几乎所有塑料系统中,主要作用是改善塑料产品的力学性能、电学性能、热学性能和抗老化性能。有补强作用。在橡胶工业中硅灰石粉可以代替立德粉并起到补强、增白作用。在涂料工业中硅灰石用于各种类型的颜色淡雅的油基或水基乳化涂料中。利用其紫外等下荧光特点,现在也有含硅灰石的荧光彩色瓷漆。

                   在建材制作用,硅灰石在烧制水泥中可作为溶剂。硅灰石白水泥白度高、亮度好适用于高寒地区。硅灰石也可以生产硅钙板。在冶金工业中硅灰石属于天然的低温熔融材料,具备固有的助熔性能、成分稳定、纯度高、碱度趋于中性等优良特征。硅灰石三氧化二铝的含量稀少、这可以使制成的冶金保护渣吸附钢水中有害的三氧化二铝能力加强。其在农业上可以代替石灰作为土壤调节剂,可以和磷肥起同化作用利于吸收,还可与制成硅肥

 
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