形态、一般物理化学性质及工艺性能

作者&投稿:沃民 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
形态与物理性质~

1.形态
硅酸盐矿物的晶体形态主要受硅氧骨干类型和骨干外阳离子配位多面体(特别是[AlO6]八面体)的联结方式影响。
岛状硅酸盐多具三向等长习性,如石榴子石、橄榄石等;但有的呈柱状,如红柱石、绿帘石,有的呈板状,如蓝晶石,这与骨干外[AlO6]共棱成链或成层有关。红柱石和绿帘石中的[AlO6]八面体分别沿c轴和b轴成链,蓝晶石中的[AlO6]八面体沿(100)成层排列,故它们的形态分别为平行c轴和b轴的柱状,或平行(100)的板状。
环状硅酸盐常呈柱状或板状,柱的延长方向垂直于环状硅氧骨干的平面,如绿柱石呈六方柱状或板状,电气石呈复三方柱状。
链状硅酸盐常呈平行硅氧骨干延长方向的柱状或针状,如辉石为短柱状,角闪石和硅灰石为长柱状。
层状硅酸盐晶体呈平行于硅氧骨干层的板状、片状或鳞片状,如云母、绿泥石。
架状硅酸盐的形态取决于架内强键的分布,如钠沸石骨干中存在较强的链,从而平行此链成柱状;片沸石骨干中存在较强的层,故平行此层成片状;方沸石骨干各向键力均等,故为粒状。在长石的架状结构中平行a轴和c轴有较强的链,因此形成平行a轴或c轴的板条状晶体。
2.光学性质
硅酸盐矿物的硅氧骨干与骨干外阳离子以离子键相连,一般具离子晶格的特性。其颜色深浅,主要取决于所含的色素离子。含铁族元素的硅酸盐往往带色,而岛状、环状、链状和层状硅酸盐中此类矿物很多,常为深色;架状硅酸盐含色素离子较少,多呈浅色。尽管硅酸盐矿物的颜色深浅有别,但其条痕色却都呈白色或灰白色,极少例外。硅酸盐为玻璃或金刚光泽,不出现半金属和金属光泽;所有硅酸盐矿物几乎都透明。
3.解理
硅酸盐矿物的解理发育机理与晶体形态类似,也取决于硅氧骨干的类型和骨干外阳离子配位多面体(特别是[AlO6]八面体)的联结方式。层状硅酸盐常发育平行骨干层的极完全解理,如云母、滑石等。链状硅酸盐常出现平行链体的中等—完全解理,如辉石、角闪石等。岛状和架状硅酸盐的解理取决于结构中强键的分布,如蓝晶石、绿帘石和矽线石分别发育{100}、{001}和{010}完全解理,长石则发育{010}和{001}2组完全解理。环状硅酸盐一般不发育解理,出现时多平行环面(绿柱石、电气石的{0001}不完全解理)或柱面(如堇青石的{010}中等解理)。
4.硬度
除层状硅酸盐外,其他硅酸盐矿物的硬度均较高,仅次于无水氧化物。其中,岛状硅酸盐因结构紧密,阳离子电荷高,硬度可达6~8;环状硅酸盐大体相似;链状者稍低,在5~6之间;架状硅酸盐虽结构疏松,但[SiO4]四面体的连接都很牢固,故大多硬度并不低,约5~6,只有沸石族矿物因含水而出现弱的氢键,硬度可低到3.5~5。层状骨干的硅酸盐硬度很小,多为1(如滑石、累托石)~3(如蛇纹石、云母),这是由于层间键的联结力极弱所致;结构为层—架过渡类型的葡萄石硬度可达6~6.5。
5.密度
硅酸盐矿物的相对密度与结构紧密程度和主要阳离子的半径及相对原子质量有关。岛状硅酸盐为紧密堆积,阳离子半径小而质量大(如Zr4+和Ti4+),故相对密度较大,常在3.5以上。架状硅酸盐结构疏松,阳离子(以K+,Na+,Ca2+为主)半径大而质量小,相对密度多低于3。环状、链状和层状硅酸盐的结构紧密程度介于岛状和架状之间,它们的相当密度也多在3~3.5之间。
在同种结构的硅酸盐中,含水者相对密度较小。

先说说物理变化和化学变化,物理变化是指的在变化过程中仅仅是物体的形态发生变化,而没有新的物质产生,例如蒸发、汽化、液化等,多为一种物质发生的变化。而化学变化是在两种或两种以上物质在接触过程中发生的反应,一般会伴随发光或者发热现象,同时会产生新的物质,例如把生石灰放进水里会发热同时生成熟石灰。
而性质是指的物体的一些属性,物理性质一般是指的物体的密度、形态等,化学性质则是指的该物质与其他物质发生反应的难易程度,例如燃烧性能。

一、矿物形态

扫描电镜下,坡缕石晶体形态为纤维状、棒状、集合体形态通常为乱草堆状,毛毯状或土状集合体。纤维长约0.5~5μm,宽约0.05~0.15μm。不同形态的坡缕石的显微形貌见图8-2和图8-3。

图8-2 凹凸棒石粘土的SEM照片

图8-3 纤维状坡缕石的SEM照片

二、物化性质及工艺性能

坡缕石粘土具有优良的物化性能及工艺性能。

1.坡缕石中存在四种类型的水

1)沸石水:H2O形式存在于平行于C轴的孔道中,含量基本固定,失水温度<200℃,失水后结构不破坏,还可以重新吸水。

2)结晶水:H2O与阳离子Mg2+呈配位关系,200~50℃失水后不能重新吸水,因而失去胶体性能。

3)结构水:OH与硅氧四面体中的活性氧同高度且与八面体中的阳离子成配位关系,失水温度550℃。失去时,其晶体结构破坏,800~900℃产生相变,生成顽火辉石等。

2.坡缕石粘土的阳离子可交换性

坡缕石粘土的阳离子可交换容量较小,一般为10~20mmol/100g。如江苏盱眙、六合等地各类坡缕石粘土可交换钙离子量为7.5~12.5mmol/100g,可交换镁离子量2.5~7.5mmol/100g。经活化处理后,可交换阳离子量明显提高。

3.吸附脱色性能

其脱色力和坡缕石含量有关,含量越高脱色力越强。干燥后吸水性能力强,吸附一些极性分子:H2O>氨>醇>酸>醛酮类和有色物质。

4.pH=9,悬浮液偏碱性

5.胶体性能

具良好的胶体性能。在水中能形成分散性好、稳定的具有触变性的胶体,且耐高温,抗碱盐,具很好的悬浮性。湿润后具有良好的可塑性和黏结性。

6.比表面积

具有较大的比表面积。安徽嘉山坡缕石粘土一般为195~315m3/g,主要是内表面积(即平行c轴的通道的内表面积)。




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