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合成堇青石應用最為廣泛的3種原材料

山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-11-23

摘要
  采用天然礦物高溫固相反應合成堇青石的原料有很多種,其中廣泛使用的天然礦物原料有滑石、黏土、高嶺土、煤矸石、紅柱石、藍晶石和硅線石等,本節將重點介紹本文所用的主要

  采用天然礦物高溫固相反應合成堇青石的原料有很多種,其中廣泛使用的天然礦物原料有滑石、黏土、高嶺土、煤矸石、紅柱石、藍晶石和硅線石等,本節將重點介紹本文所用的主要原料。

  (1)滑石

  滑石化學組成為3MgO·4SiO2·H2O,晶體屬三斜晶系層狀結構的硅酸鹽礦物。假六方片狀單晶少見,一般為致密塊狀、葉片狀、纖維狀或放射狀集合體。摩氏硬度為1,比重為2.6-2.8。有滑感,其絕熱及絕緣性強。純凈的滑石礦很少,通常有其他礦物伴生,例如綠泥石、菱鎂礦、透閃石、菱鐵礦、白云石、石英、黃鐵礦等。這些礦物改變了礦石的化學組成,使礦石帶色。并在較小壓力下可以變形,并能長久保持原狀,同時比表面積大,顆粒上帶有負電性,因此有很好的物理吸附性和表面化學活性,具有與其他陽離子交換的能力。

  (2)粘土

  黏土是由[SiO4]四面體和[AlO6]八面體結合形成的二維層狀結構,層與層之間為弱的分子鍵,當有雜質取代Si(A1)和Al(Mg)時,其它的離子,如Ca,可填充在層間,以維持電荷的平衡,這樣的結構給予黏土礦物如下一系列的特征:

  1、層間距離的可膨脹性:黏土礦物的層與層之間以弱的分子鍵相結合,Na-O、K-O鍵的結合力也遠小于Si-O或Al-O的鍵強,水分子可以進入層間,并使層間距離有可變性,這一特性同樣可為滲入的其它分子或離子所利用。

  2、層間離子可交換性:層間弱鍵合的離子可被其它離子所取代,黏土礦物層間可取代離子的數量稱為離子交換容量,顯然,離子交換容量愈大,黏土層間距離可調節的范圍也愈廣。

  3、吸附性:黏土礦物的顆粒一般比較細小,層與層之間有一定的空隙,因此比表面積大,對其它物質有吸附性。

  4、顆粒的納米屬性:黏土礦物片狀單位構層的厚度約l-1.5μm,單層片的厚度也在l0nm左右,因此就有可能將它剝離分散成納米級的薄片。

  工業用黏土礦有高嶺土、膨潤土(主要組成為蒙脫石)、活性白土等。高嶺土最早是在江西高嶺村開采的,用來制造陶瓷。膨潤土于1888年在美懷俄明州開始開采,活性白土是于1906年在美國得克薩斯州進行首次開采。

  (3)藍晶石

  藍晶石是島狀結構硅酸鹽礦物,成分為Al2O3·SiO2,屬于三斜晶系,與紅柱石、硅線石成同質多象。在結晶片巖和片麻巖中出現,其知名產地有瑞士、奧地利。藍晶石、紅柱石、硅線石為硅線石系的三個同質異相體,理論組成均為62.93wt.%Al2O3和37.07wt.%SiO2。“三石”的共同特點是:呈針狀、柱狀,在組織結構上有助于交織作用而使其強化,相變后生成A3S2,但仍保持原料形態;相變時體積變化較大.一般情況不利于耐急冷急熱性,但可借助于它的膨脹應力來抵抗變形或收縮;相變前熱膨脹系數為(4.5-5.5)×10-6/℃,對窯具的總體膨脹有一定的影響但無大害。

  藍晶石特點是具有很高的耐火性和體積穩定性,對酸堿甚至氫氟酸具有惰性,抗化學腐蝕,不溶于酸,機械強度在重負荷下抗高溫、抗溫度急變和抗渣性良好,耐火度大于1810℃,體積膨脹率約為16.18%。根據有關文獻報道,藍晶石顆粒越大,體積膨脹也越大,反之則越小,同時隨著Al2O3含量增高,其膨脹率也增高。

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