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各变体之间互变关系如下:

α-石英

自然界存在最多的是α-石英,在高温下形成的火山岩和次火山岩中可见到β-石英。

α-石英:

三方晶系,晶体柱状,但两端常呈六方双锥晶形,有时也呈三方双锥或三方偏六面体。

结晶完好的石英晶体称为水晶,根据不同的颜色可分为紫水晶(含锰)、烟水晶(墨晶,含有机质)、黄水晶(含铁)等。

α-石英的集合体呈块状或柱状,在自然界分布最广。

其特点:

无色、乳白或灰色,玻璃光泽,具壳状断口具油脂光泽,无解理,硬度7,比重2.65,具压电性。

隐晶质α-石英,根据色调、结构构造特征不同又分为石髓(钟乳状),玛瑙(具同心层或条带构造),碧玉(不纯、不透明)、燧石(无光泽、色暗)。

非晶质的α-石英包括蛋白石(含水胶凝体,分子式SiO2·

nH2O)、硅华(温泉中的蛋白石沉积物)、硅藻土(硅藻、放射虫等的硅质体堆积变化而成)。

β-石英:

六方晶系,晶体完整细小,常以六方双锥或六方双锥与六方柱的聚形存在。

灰白或乳白色,半透明,断口油脂光泽。

石英在自然界分布十分广泛。

在火成岩中除是中酸性岩浆岩(侵入岩、喷出岩)的主要造岩矿物外,还常形成独立的石英脉,在花岗伟晶岩中也是主要矿物成分。

在沉积岩中是石英砂岩和各类碎屑岩的主要成分。

在变质岩中可组成独立的石英岩,也是许多片岩、片麻岩、变粒岩、混合岩的主要成分。

在工业上对天然的和人工粉碎的粒状物称为石英砂,对块状石英砂岩、石英岩称为硅石。

石英的用途很广,主要有:

石英晶体-水晶用于

(1)做压电石英片和光学材料,用于无线电,超声波和光学仪器;

(2)做宝石用于装饰品;

(3)熔炼水晶制造特种玻璃。

一般石英(包括脉石英、石英砂、石英岩等),广泛用于玻璃,陶瓷,冶金工业中。

石英是玻璃工业的主要原料,它使玻璃具备一系列优良性能,如透明度、机械强度、化学稳定性和热稳定性等。

缺点是熔点高、粘度大、熔化困难、热耗大,因而必须加配助熔剂等物质。

用于玻璃工业的石英包括石英砂、石英岩脉石英等。

要求SiO2纯度越高越好。

石英在陶瓷工业中,用作贫瘠性原料,在陶瓷培体中,多角状的石英颗粒提供了生培中的水分快速排出的通路,增加生培的渗水性,缩短培体的干燥时间和减少培体的干燥收缩,并有利于釉工艺的进行。

在陶瓷烧成过程中,石英的体积膨胀可以补偿培体的收缩。

此外,石英在陶瓷中还可以起到提高培体的耐热力和耐机械震动性及减少斥裂等作用。

石英熔融形成的玻璃相物质,未熔石英构成培体顾家,可减少产品变形,SiO2在产品烧成过程中也是形成石晶体的原料之一,但陶瓷中石英的过量则易引起产品开裂,降低产品的热稳定性和机械强度。

在陶瓷工业中应用的石英,要求铁质含量极少(≦0.5%),纯度高,常用的有脉石英、石英岩、石英砂岩及石英砂等。

在冶金工业中,石英作为冶炼各种金属的溶剂和制造酸性耐火砖(硅砖),硅砖具有良好的扛酸性渣侵蚀的能力,对氧化钙渣、氧化铁渣的侵蚀也有一定的抵抗能力,具有荷重软化起始温度高(1620℃以上),广泛用于砌筑焦炉、电炉、加热炉、玻璃熔窑和耐火材料烧成窑等的炉衬。

石英还用于提炼金属硅,制造炭化硅、硅铁等的原料。

经过提纯的石英砂(SiO2≧99.99%)可用于制造光导纤维。

石英砂还大量用于铸造工业中,称为型砂。

在化学工业中石英用于制造各种硅化合物和硅酸盐,也用作硫酸盐的填充物。

隐晶质和非晶质的SiO2玛瑙用作宝石,精密仪表轴承和研磨器具;

硅藻土用于琢磨和过滤净化材料;

色调光泽好的蛋白石优良宝石,称为欧泊。

2.钾长石

钾长石化学式为K[AlSi3O8],是长石的一种,常与钠长石Na[AlSi3O8]组成类质同象系列。

根据形成的条件和温度及晶形等特征,钾长石又可分为:

透长石(高温型、单斜品系)、正长石(中温型、单斜品系)、钾微斜长石(低温型、三斜品系)。

其中透长石仅产于喷出岩中,较少见,正长石和钾微斜长石则多产于侵入岩和伟晶岩中,分布较广。

正长石常呈短柱状、厚板状或假亚方的丰白型晶体产出,色肉红、浅黄红或浅黄白色,无色透明者称冰长石,玻璃光泽,硬度6-6.5,比重2.57,常见于酸性、中性和碱性侵入岩中。

在热液和风化作用下易形成高岭土。

钾微斜长石晶形和颜色与正长石近似,玻璃光泽,硬度6,比重2.56,多产于花岗伟晶岩中,在酸性、碱性侵入岩和混合岩中也广泛分布。

钾微斜长石常含铷和铯,形成绿色变种,称为天河石。

钾长石有着广泛的用途:

1.陶瓷工业:

其一是用作培体的熔剂,它能降低陶瓷的烧成温度。

纯高岭土和石英液相开始出现温度为1600℃,完全熔化的均在1700℃以上,加入长石则可供熔化温度大大降低,在K2O-Al2O3-SiO2三元系中的低共熔点为985℃±

20℃。

由于熔点降低,使得Al2O3和SiO3在液相中互相作用增强,促进石晶体的形成和长大,同时长石熔化后形成的液相恁个填充培体的孔隙,减少气孔率,增大微密度,提高培体的强度,透光性能和介电性能。

此外,在生料中钾长石还可起瘠性物质作用,提高培体的流水性和干燥速度。

钾长石在陶瓷和搪瓷工业中的第二个用途是做釉的原料。

在高温釉中,它是主要原料,在一般釉中用做熔剂。

2.玻璃工业:

在玻璃工业中,为良好助熔剂,能降低玻璃液的粘度,促进玻璃液的熔化和澄清,还能大大降低玻璃的析晶倾向。

3.化学工业

在化学工业中,用来制造钾肥(包括氯化钾、硫酸钾、碳酸钾、钾钙肥)及钙镁砱钾肥、钙镁钾肥等。

4.钾长石的其他用途还有:

用做砂轮的磨料和粘合剂,制造焊接电极的电弧稳定造渣材料和熔剂。

此外,在生产水泥、玻璃瓦、颜料、抛光粉和肥皂时也均需要钾长石。

各种工业对钾长石的质量要求如下:

1.用于日用陶瓷,建筑卫生陶瓷配料和釉料:

K2O+Na2O>

10-15%,其中K2O:

Na2O>

2:

1

Fe2O3+TiO2<

1%

外观要求:

白、淡黄、肉红色、未经风化。

2.无线电陶瓷(%):

SiO263-66,Al2O318-22,Fe2O3<

0.1TiO2微量

K2O+Na2O12.5-16.5其中N2O<

3,CaO<

0.5,MaO<

0.5。

烧失量I,块度20-150mm,1300℃烧结后熔融物应无斑点及其它杂志。

3.玻璃工业(%)

Al2O3>

18,K2O+Na2O>

13%,Fe2O3<

0.2

4.钾肥工业(%)

K2O>

9,MgO+CaO<

2,Na2O<

3

钾长石矿以花岗质伟晶岩质量最好(富产伟晶装钾微斜长石),但此类矿床较少,且规模较小。

规模交大的钾长石矿床主要为酸性岩浆岩矿。

以浅色花岗岩、白岗岩、奥长环斑花岗岩和长英岩为主。

此外,还有碱性的霞石正长岩,云霞正长岩和钾霞正长岩等岩体以及长石砂岩矿床。

需注意的是大多数岩浆岩型矿场的K、Na比值较低,不适宜制造细陶瓷和电陶瓷。

印度、巴西、美国、苏联、加拿大和非洲具有巨大伟晶岩型钾长石储量,日本、美国、南斯拉夫、加拿大、挪威开采有岩浆岩型钾长石,西德、美国、法国有长石砂岩开采。

我国的钾长石资源丰富,几乎各省区均有,最主要的产地有辽宁海域,湖南平江,江西临川,安徽寿县,山西忻县,闻喜,内蒙包头,广东揭阳和恩平。

3.萤石简介

萤石为一种天然的氟化物,化学组成CaF2,因在萤光灯照射下可以发光(萤光)而得名。

是工业上氟的主要来源,故又称为氟石。

萤石颜色不定,常呈黄、灰、绿、兰、紫、红、棕、黑等色,亦有少数无色透明、玻璃光泽,硬度4,比重3.18,熔点l360℃。

萤石有广泛的用途。

其一是因其熔点较低,冶金上用作炼钢的熔剂,它可与炉渣形成共熔性混合物,并有较高的活动性、活动性,可很好地与炉料中的有害杂质硫、磷等起反应,使炉渣与金属容易分离,起脱硫、脱磷作用。

用于碱性平炉、碱性氧气炉和电炉炼钢。

萤石的第二大用途是在化学工业中用于制造氢氟酸,氢氟酸是制造炼铝用的人造冰晶石的主要原料,还用于制造氟化碳,广泛用涂料、润滑剂、清洁剂等。

萤石的其他用途还有:

在玻璃工业中做熔剂和阻光剂。

用于生产乳光玻璃、不透明及着色玻璃。

在陶瓷工业中做坯体和釉的辅助剂。

在水泥生产中用作矿化剂。

在光学工业中用于摄谱仪和显微镜的接物镜及消除色象和差和球象差的透镜和棱镜。

色彩鲜艳、透明度好的萤石用于美术工艺品。

对萤石的工业指标要求,应根据其具体用途而定

1、地质上对萤石矿物的工业指标要求如下:

品级

工业指标

CaF2(%)

S(%)

可采厚度(米)

夹石剔出厚度(米)

富矿

边界品位

工业品位

≥55

≥65

<

1.0

0.7

0.50.7

贫矿

≥20

≥30

1-2

2、冶金矿业部B32581号标准对冶金用氟石要求如下表:

(1982年5月1日颁布)

化学成份(90)

CaF2

S102

S

P

不小于

不大于

95

4.7

0.10

0.06

冶炼特种钢,特种合金冶炼特种钢,特种合金冶炼优质钢

冶炼普通钢

冶炼普通钢化铁,炼铁化铁、炼铁

化铁、炼铁

2

90

9.0

0.10

3

85

14.0

4

80

19.0

0.15

5

75

23.0

6

70

28.0

7

65

32.0

3、玻璃用萤石工业指标:

化学成分

4、陶瓷用萤石的一般要求:

CaF2>

95-96%,SiO2<

2.5-3.0%、Fe2O3<

0.12%CaCO3<

pb、Zn、S及重晶石为有害杂质。

粒度:

通过100号筛孔的粒度占55%以上

5、光学用萤石的质量要求:

全透明、无色或带均匀的浅色,无裂隙,色裹体(固、液气)或个别细小色裹体(在六倍放大镜下不见),厚度为1.5毫米的薄片必须能透过波长4.5mm的红外线80%以上。

6、化工用萤石(精矿)质量标准(GB5690-85)

等级

杂质不大于(%)

CaCo2

≥98

0.6

0.03

0.02

0.8

/

≥97

1.2

≥95

1.4

1.5

≥93

2.0

注:

精矿粒度要求通过100目筛的量不小于87%。

萤石矿床有沉积型、热液型、矿长岩型和岩浆岩型四类。

我国的萤石矿床绝大多数为脉状热液型,且多与中生代岩浆-火山活动有密切关系。

世界萤石总储量约为6.6亿吨,其中可采储量3.3亿吨,已有40多个国家开采萤石矿。

南非储量占世界第一位,其次是美国、墨西哥、德国、西班牙、意大利、肯尼亚、苏联和泰国。

其中墨西哥的生产量占总产量的四分之一。

我国萤石资源丰富,1985年萤石总储量为9000万吨,居亚洲第一位。

矿产资源主要集中在东南部。

有较大储量的省区有江西、浙江、福建、湖南、湖北、河北、河南、内蒙古、辽宁。

我国萤石产量仅次于墨西哥,占世界第二位,年产萤石矿100万吨,其中矿粉25万吨,产量最高的是浙江省。

福建萤石主要分布于闽西、闽北的三明、南平地区,其中将乐邵武、明溪、宁化、建阳产量较大。

不仅生产原矿,还有精选厂。

我国萤石在国际市场上占有重要位置,年产量的50%可供出口,主要出口日本、苏联、西德、挪威、美国、意大利、罗马尼亚、法国和香港。

出口价格低于墨西哥和南非,一般矿块60-70美元/吨,粉矿100-135美元/吨(FOB价)。

4.硅灰石

硅灰石的名称是为了纪念英国化学家和矿物学家W·

Wollaston而起的。

它是一种具链状晶体结构的硅酸盐矿物,化学式为Ca3[Si3O4],其中CaO48.3%,SiO251.7%,自然界的硅灰石往往含有Fe2+、Mn2+等杂志。

其晶体呈柱状、针状,横断面近长方形,常呈片状、放射状或纤维状集合体,属三斜晶系的一灰白色,玻璃光泽,纤维状者呈绦绢光泽,解理平行[100]完全,平行[001]和[i02]中等,硬度4.5-5,比重2.9,熔点1540℃。

硅灰石是碳酸钙和二氧化硅在较高温度(400-800℃)和不高的压力环境下相互作用形成的。

因而在自然界往往形成于岩浆侵入体与碳酸盐地层的接触带或者侵入体内的石灰岩捕掳体中。

硅灰石是一种新型的工业矿物,广泛用于陶瓷、涂料、塑料、橡胶、冶金铸造、磨料、电焊条、玻璃、矿棉等工业部门。

陶瓷是硅灰石应用的主要领域,它用于生产釉砖、卫生瓷、日用瓷、电力瓷、高频低损耗无线电瓷、化工陶瓷、釉料、色料、玻璃、模具等方面。

硅灰石可以改进陶瓷器皿的机械性能,减少弯曲和开裂,产品具较高的强度和较好的压制性能。

同时,硅灰石的针状晶体可以为水分的快速通过提供通道,有利加速干燥的速率,因而可以供陶瓷快速烧成、节约燃料。

此外,硅灰石中不含化合水和碳酸,可供陶瓷材料放出的气体降到最少,从而减少裂缝和条纹,提高产品质量。

试验证明,在日用陶瓷中加入15%硅灰石,烧成温度由1230-1280℃降至1120-1150℃,并生培强度增加2千克/厘米2,破损减少,合格率达90%以上,同时烧成收缩减少,产品白度增加。

用硅灰石原料生产釉面砖具有成品收缩变形小、强度大、缩短烧成时间,降低烧成温度,节省燃料等优点。

在油漆生产中,硅灰石粉可部分代替钛白粉生产油漆和浅色涂料。

冶金工业中,硅灰石用作生产颗粒板坯连铸、模铸保护渣和无炭保护渣,在钢锭烧铸中保护钢锭表面,使铸坯无缺陷、表面光洁。

在电焊条工业中,硅灰石用作生产电焊条、药皮配料,它有助熔剂和造渣添加剂作用,抑制焊接时放电,减少飞溅提高熔渣流动性,使焊缝成型整洁美观,增强机械强度。

硅灰石具有优良的绝缘性能,高抗热性和化学稳定性,可在热塑料和合成橡胶中作为填料,在环氧树脂化合物中加入硅灰石,可以减少收缩,改善抗热冲击性能,增加稳定性。

各类工业对硅灰石质量要求如下:

1、建筑陶瓷(釉面砖)用硅灰石矿石质量要求:

硅灰石含量≥60%,SiO238-58%,CaO36-55%矿石中伴生矿物石英是陶瓷生产的有益矿物,但要限量,要求石英≤20%,超过限量将使烧成温度难以控制。

伴生矿物方介石在焙烧时产生CO2,降低产品强度和增大吸水率,为有害矿物,要求方解石≤13%。

Fe2O3含量过高会降低培体的白度,甚至发红,釉面砖用硅灰石要求Fe2O3≤1.7%,如采用白度高的釉料覆盖或烧纸某些彩色面砖时,则Fe2O3含量可以放宽或不做要求。

2、油漆用硅灰石矿石要求:

SiO2≥49%,CaO≥45%,Fe2O3≤0.2%吸油量20-25%水溶物≤0.5%,水萃取PH值7-9,325目矿粉白度≥90%

3、电焊条用硅灰石矿石要求:

SiO245-55%,CaO≥35-45%,MgO≤8%,S≤0.03%,P≤0.03%。

4、硅灰石矿床工业指标:

项目

可手选矿床

机选矿石矿床

含矿系数(%)

硅灰石含量(%)

露采

坑采

过界品位

≥20-30

≥25-35

≥30-40

≥40

≥45

≥50

可采厚度:

露采≥1-2米,坑采≥1米

夹石剔除厚度:

全世界硅灰石拥有量约为5亿吨,已探明储量为1.6亿吨,年产矿石量15万吨,美国占一半,主要消耗地是北美和西欧,欧洲每年消费量为2.5万吨,其中60%用于陶瓷工业。

硅灰石最主要生产国是美国(8万吨/年)、芬兰、墨西哥、肯尼亚、印度、苏联、新西兰、苏丹、南非、和西南非、澳大利亚等国。

我国硅灰石矿床发现较晚,但资源丰富,预测储量居世界第二位,已知的产地有湖北大冶小箕卜、吉林盘石石咀子、长崴子及梨树县大顶山、河北迁西、江西上饶、浙江长兴、安徽怀宁、湖南常宁、云南腾冲等。

硅灰石的价格受其质量和品级制约。

芬兰产硅灰石粉300目英国仓库交货价185英镑/吨,美国工厂交货针状<

200目车载214美元/吨,200-325目车载110-135美元/短吨,200-325目散装工厂离岸价92-137美元/短吨,325-400月车载140-160美元/短吨。

5.滑石

滑石是一种含水的硅酸镁,属层状构造硅酸盐矿物。

分子式为Mg3[Si4O10](OH)2,各氧化物的理论含量是MgO31.88%,SiO263.37%,H2O4.75%,常含量铁、铝、镍等杂志。

滑石一般呈白色,因含杂志常呈浅绿、浅黄、浅褐色等。

条痕白-绿色,玻璃光泽,解理面珍珠光泽,硬度1,{001}解理完全,薄片具挠性,比重2.7-2.8,熔点1400℃,具滑感,柔韧性和耐火性,绝缘性,化学性质稳定。

由于滑石具有一系列优良性,在工业上有广泛的用途。

工业上所有滑石有两种状态,一为块滑石,一为滑石粉。

块滑石主要用于制造块滑石瓷,它是一种高频电磁绝缘材料,广泛用于无线电接收机、电视、雷达、遥控等工程。

还用作炉衬或窑衬,电绝缘电盘,亦可雕刻成工艺品等。

滑石粉用于陶瓷、油漆、油毡、造纸、纺织、橡胶、电缆等部分。

在陶瓷工业中,滑石中的MgO用作熔剂,并可降低培体的膨胀率,减少斥裂性。

在釉面砖的培体中加入滑石可以减少釉的斥裂,降低烧成温度和达到速烧,减少收缩率,提高烧成白度,并使釉十分光亮。

造纸工业用滑石粉作为填光料,能使纸面光滑,坚固,并增强对油墨的吸附能力。

纺织工业用滑石粉作充填剂和漂白剂,以增强织物的密度和抗热、抗酸碱性能并起漂白作用。

在橡胶工业中,滑石粉用作填充料及绝缘材料,能提高橡胶的坚固性和电绝缘性能。

此外在农药、化妆品、医药等方面也均需用滑石粉。

滑石是典型的水热变质矿物,富含镁的白云岩,超基性岩经热水溶液的蚀变均可变为滑石。

在区域变质作用中,富含镁的岩石也可形成滑石。

在自然界滑石常伴生有蛇纹石、绿泥石、菱镁矿、白云石、方介石以及透丙石、透辉石、石英等矿物。

我国滑石资源十分丰富,储量亿吨,主要产地有辽宁的海域、营口、山东的莱州、海阳、广西的上林、环口、龙胜、吉林的潭江、陕西的宁陕等地。

此外,河北、山西、湖北、广东、浙江、福建、台湾和甘肃、新疆等地也均有产出,其中以辽宁海域所产质量最佳。

世界滑石总储量46亿吨,其中美国15亿吨。

世界年贸易量70-80万吨。

主要出口国美国、法国、奥地利、意大利、挪威;

主要进口国家有日本、德国、苏联和英国。

滑石的国际贸易价格:

造纸级175美元/吨,陶瓷级210美元/吨,化妆品级250美元/吨,油漆级243美元/吨,塑料级243美元/吨。

6.叶腊石

叶腊石:

化学式AL2[Si4O10](OH)2,理论化学组成:

Al2O328.30%SiO266.70%H2O5%。

属2:

1型层状硅酸盐矿物,既在两层硅氧四面体中间夹一层八面体层,因四面体中的Si4+和八面体中Al3+未被其他阳离子置换,不易吸收水分和吸附阳离子。

晶体外形多呈片状,颜色白、浅黄或浅灰{001}解理完全,旦容易滑动,故有滑感,并易裂成挠性薄片,比重2.66—2.90,硬度1—2,玻璃光泽,块状者具腊状光泽,片状集合体可现珍珠状晕彩,性柔。

熔点1700℃,加热到1000℃时失去化合水,加热到1150℃,过渡为富铝红柱石和方英石。

叶腊石多由酸性火山岩和凝灰岩经水热变质而成,也产于富铝的结晶片岩中。

根据叶腊石的特征和用途可分为两大类,一为工业叶腊石,一为工艺叶腊石。

在工业上,叶腊石广泛用于耐火材料,陶瓷、玻璃、橡胶、造纸、糖果、油漆、医药、农药、化工、机械等各方面。

叶腊石加入耐火材料中,可保持永久的线膨胀,低的可逆性热膨胀,低的密度,传导率,再热的安全性和优良的负荷性。

高铝叶腊石用作人造金刚石的载体,低铝叶腊石可作衬砖,高炉出铁槽衬料。

叶腊石含较少结晶水,加热至500-800℃脱水缓慢,总收缩率不大,线膨胀系数小,适宜配制快速烧成的陶瓷坯体。

在面砖坯料中,以叶腊石取代石英和长石,可使坯体热膨胀下降,减少坯体和釉因热震和湿膨胀引起的斥裂,并能拓宽烧火范围,减少热裂及收缩率以及弯曲和模型内的裂耗等。

在玻璃工业中,用叶腊石生产的玻璃钢具有强度大,耐高温,耐腐蚀,质轻等特性,能代钢、代木,广泛用于机械、化工及宇航等部门。

含铁低,白度高的叶腊石是生产白水泥的优质原料。

在橡胶、造纸、糖果、油漆、医药、农药等部门叶腊石主要用作填充料。

工艺叶腊石要求颜色美观,结构细腻(一般为隐晶质)和光泽好(腊状光泽),早在1000多年前,我国福建的寿山石即被用于工艺雕刻品。

现在工艺叶腊石主要用作装饰品、工艺品、印章石雕刻原料和观赏石。

我国著名的品种有寿山石、青田石、鸡血石、冻石等。

鸡血石是因其含有鲜红色辰砂(朱砂)而得名。

我国不仅是世界上最早发现和利用叶腊石的国家而且储量丰富。

矿床主要分布于浙江、福建沿海北东向中生代火山岩带内。

主要产地有浙江的上虞、青田、福建的福州、福清、闽清、罗源、长乐。

福建省已探明储量1853.3万吨,其中工业储量617.5万吨,预测全省叶腊石总储量在7000万吨以上。

主要的矿床有福州寿山和峨眉山(大型)福清东仔(特大型)

和闽清清珠中(中型)。

此外,在北京、河北、内蒙、广东、青海、四川也有叶腊石矿分布。

世界上叶腊石的主要分布产地有日本、韩国、澳大利亚、美国、加拿大、印度、苏联。

总储量约3亿吨。

年生产量160万吨,其中日本年产量在100万吨以上,是世界上主要的叶腊石生产国和消费国,每年约需要150万吨,用于耐火和陶瓷工业,但国内可供作耐火材料的矿石很少,尚需大量进口。

美国叶腊石年产量为10万吨,韩国35万吨。

工业用于叶腊石矿石标准如下:

1、矿床工业指标:

Al2O3≥16%SiO2

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