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阳光创译:白云石矿物特性、经济用途及相关研究

编辑:Suntrans¦发表时间:2018-08-12

白云石晶体属三方晶系的碳酸盐矿物1。化学成分为CaMg(CO3)2。常有铁、锰等类质同象(代替镁)。当铁或锰原子数超过镁时,称为铁白云石或锰白云石。三方晶系,晶体呈菱面体,晶面常弯曲成马鞍状,聚片双晶常见。集合体通常呈粒状。纯者为白色;含铁时呈灰色;风化后呈褐色。玻璃光泽。是组成白云岩的主要矿物。海相沉积成因的白云岩常与菱铁矿层、石灰岩层成互层产出。在湖相沉积物中,白云石与石膏、硬石膏、石盐、 钾石盐等共生。






  1基本介绍

  拼音

  Báiyún shí

  英文名称

  dolomite

  矿物名称

  白云石

  简介

  白云石是碳酸盐矿物,分别有铁白云石和锰白云石。它的晶体结构像方解石,常呈菱面体。遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。有的白云石在阴极射线照射下发橘红色光。白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。白云石可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。主要用作碱性耐火材料和高炉炼铁的熔剂;生产钙镁磷肥和制取硫酸镁;以及生产玻璃和陶瓷的配料。

  各种品质的白云石系列产品:白云石矿石,白云石砂6-10目,10-20目,20-40目,40-80目,80-120目,白云石粉10目通过,白云石超细粉140目,325目,600目,1000目,1600目。

  化学成分

  CaMg(CO3)2;可含有Fe、Mn、Pb、Zn等元素。结晶状态:晶质体或晶质集合体。

  2理论化学成分

CaO 30.4%[1]

  MgO 21.7%[1]

  CO_247.9%[1]

  烧失量

  44.5-47.0[1]

  晶系

  三方晶系。

  晶体习性

  菱面体,常呈块状集合体。

  常见颜色

  无色、白、带黄色或褐色色调。

  光泽

  玻璃光泽至珍珠光泽。

  解理

  白云石具三组完全解理。

  摩氏硬度

  3 ~4 。

  密度

  2.86g/cm3~3.20g/cm3。

  光性特征

  白云石为一轴晶,负光性;常为非均质集合体。

  多色性

  无至弱,集合体无。

  折射率

  1.505 ~1.743 。

  双折射率

  0.179 ~0.184 ,集合体不可测。

  紫外荧光

  橙、蓝、绿、绿白。

  吸收光谱

  不特征。

  放大检查

  可见三组完全解理。特殊性质

  遇冷稀盐酸起泡。

  优化处理

  未知。

  出石的范围

  山东烟台莱州地区、辽宁宽甸地区。

  3矿物特性

  Dolomite一词主要用来纪念法国一位化学家DOLOMIEU(1750~1843)。白云石为三方晶系,化学成份为CaMg(CO3)2,主要是由碳酸钙与碳酸镁所组成的矿物(CaCO3与MgCO3的比例大致为1:1),具有完整的解理以及菱面结晶。颜色多为白色、灰色、肉色、无色、绿色、棕色、黑色、暗粉红色等,透明到半透明,具有玻璃光泽,硬度3.5-4,比重2.85-2.9。记得大学时代到花莲出野外,在海滩上总是搞不清楚如何分辨白云石与大理石。如果身旁有一罐冷的稀盐酸就可以搞定了。块状的白云石遇到冷的稀盐酸不容易起泡泡,而大理岩却马上会冒出许多细小泡泡。

  4成因与产地

成因

  根据台湾省矿物局(1996)《台湾主要矿物与岩石》中提到,白云石存在于结晶石灰岩以及其它富含镁的变质岩中,部分产于热液矿脉和碳酸盐岩石的孔穴内,偶尔作为各种沉积岩的胶结物,为碳酸盐岩中最常见的一种造岩矿物。台湾白云石之造成系镁质交换石灰岩之钙质而成,主要赋存于先第三纪大南澳片岩下部之结晶石灰岩带,呈凸镜体、层状或不规则矿囊。

  产地

  白云石主要产在台湾东部宜兰县大浊水,花莲县清昌山、和平、和仁、万荣与木瓜山等地。白云石世界其它产地有瑞士提罗尔南部及滨南索、意大利皮蒙特的雀佛斯拉、北英格兰及墨西哥的瓜纳华拖。美国产于密苏里州加普林区,于沉积岩内形成块状或在岩石裂缝中呈现粉红色鞍形结晶。

  5经济用途

白云石可以作为炼钢时用的转化炉的耐火内层、造渣剂、水泥原料、玻璃熔剂、窑业、肥料、建筑与装饰用石材、油漆、杀虫剂与医药等各种用途。可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。

  6特点研究

     有关于白云石的矿产报告可以在台湾省矿物局《台湾东部白云石大理石矿调查探勘报告》中详细记载。刘新福(1980)在国立成功大学矿冶及材料科学研究所硕士论文_研究《台湾东部白云石之潜变性质》。梁建铨(1980)在国立成功大学矿冶及材料科学研究所硕士论文研究《花莲县清昌山白云石矿地下开采法设计》。台大地质科学系邓茂华副教授在台湾大学地质研究所硕士论文中研究《台湾东部和平至太鲁阁地区大理岩稳定碳氧同位素及矿物化学》,文中提到分析方解石大理岩碳氧同位素外,并利用白云石与方解石共生标本,分别分析白云石与方解石同位素值,用以推断二者平衡条件。

  7区别与保护

白云石的主要成分为碳酸镁钙,摩氏硬度值(MOH)在3.5到4之间。

  白云石矿主要成分为碳酸钙和碳酸镁。这种石材在外观上看来非常接近石灰石,事实上,在发现石灰石沉积物的地区,也会经常发现白云石。大多数白云石的沉积物含有一定比例的石灰石。区别白云石的重要依据是岩石中白云石矿物质的含量不少于50%。另外,白云石是多孔性石材。因构成白云石的化学成分对酸性物质不敏感,白云石具有更佳的耐候性。

  一般说来,人们通常用硬度测试法和酸性测试法这两种方法来区别石灰石和白云石。

  摩氏硬度测试法(MOH)是一种简单的机械测试法,即用另外一种已知硬度的金属来刮擦这种石材。由此测得白云石的硬度值介于3到4之间。而酸性测试法则是将稀释后的盐酸涂布到石材表面,石灰石反应强烈,而白云石反应不太明显,表面会形成粉状物。如果以上测试效果不明显,则需要做实验室分析。若能知道石材的来源矿,则矿物质种类和成分就会一清二楚了。

  总的来讲,大理石、石灰石和白云石这三种石材可以作为建筑材料交替使用。但即使是属于同一类别的石材,其物理属性也各不相同。在决定哪一种石材最适合使用前,要将石材的吸收性、密度和结构上的完整性等因素全部考虑在内。可以借鉴其他建筑物的石材使用情况。比如,一座有100年历史的建筑物的外墙就可以作为外墙工程的参考。

  石灰石的吸收性较强,鉴于这一特点,在用石灰石铺设地面等区域时,要将乱涂乱写等日后易出现的污染考虑在内。在易受环境损坏、受重压的区域要使用密度大且吸收性小的石材。

  从历史上的建筑物来看,白云石用作外墙表面,经受风化或侵蚀的能力比大理石和石灰石要强。因为其方解石含量少,所以对大气的污染(主要以酸为主)耐候性较强。

  总的来说,大理石、白云石和石灰石都属于材质较软的石材。因此在施工过程中以及日后的使用过程中都极易受到外界的污染,暴露出其耐污性差的弱点,如易受雨水、污垢等污染。较花岗石而言,这三种石材透水性高,更容易受到污染。为解决这一问题,最好的办法就是对其进行防护处理。

  国际上普遍使用的是石材专用渗透性防护剂,其防护原理是防护剂渗透到天然石材的内部,沉积于石材毛细孔内部的微小颗粒之间,或附着于石材表面下的个体矿物分子上,以此来阻止水、油和污物进入石材。渗透性防护剂可为水性和溶剂型,并且通常都含有硅、矽利康、甲基矽酸盐或其他类似的硅化合物。渗透性防护剂也可分为两类:防水型和防油型。防水型主要用来阻挡水和水剂的化学物品,像果汁饮料、咖啡、茶和苏打水等。而防油型渗透性防护剂用来阻止水和油基液体渗入石材,如食用油、油脂和其它油类。防油型的渗透性防护剂同时具有防水功能,但防水性的产品则不一定能够防止油性污染。

  在用渗透性防护剂作防护处理时,需要考虑的一个因素是适选用了何种石材及其铺设的位置。针对大理石、石灰石和白云石不同的性质特点,我们应根据情况采用不同的处理方法。比如说,日常使用的厨房大理石地面,选择的防护剂一定要具有防油特性。而对于繁忙的酒店大堂地面,来往行人会留下许多脚印,很容易摩擦地面,这时为了保护表面的光泽度,除了需使用渗透性防护剂处理外,必要时还需涂布一层表面型的保护剂,甚至用抛光产品进行地面的抛光。

  此外,另一个需考虑的因素则是保养方式。如果白云石或大理石地面每日擦洗,受酸性化学物质腐蚀损坏的可能性就较大。如果忽略了对地面的保养,污垢就会堵塞在石材的毛细孔中。若石材本身具有很高的亮度则光泽度有可能受到磨损。这样,不管石材表面的防护处理效果多好,表面也会变脏、变暗。举例来说,较繁忙的酒店大厅地面每天都定期打扫灰尘并用水擦洗,也许只需用一种可以被清除掉的表面型保护剂来处理即可。但如换成家中的客厅,则完全不需每天用清洗剂清洗,用防水性较好的渗透性防护剂作防护就可以了。

  最后需要强调的是任何一种渗透性防护剂都不能在石材的最表面形成防护层,所以渗透性防护剂防护过的石材最好再进行一次表面防护处理,即需要使用表面性保护剂,这样石材才可真正算得上是得到了"双层保护"。因为任何一种石材的优秀养护方式是不需要打蜡的,蜡质层既不透气,又容易发黏,容易使石材表面颜色变黄,而使用透气性且不含蜡性物质的表面型保护剂,即可使石材和防护层得到进一步保护,又使石材保持天然的亮丽色泽,真可谓一举三得。

  在选择石材前,其天然的亮丽表面也是一个不可忽视的因素。但是,一定要确保石材的物理属性才是其使用的最大价值所在。只有将石材的全部特性考虑周全,您选择的石材才能最大限度地发挥它们的装饰实用性和美观性。

  8常用产物

        白云石砖由煅烧过的白云石砂制成的耐火材料制品。通常含氧化钙(CaO)40%以上,氧化镁(MgO)35%以上,还含有少量的氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、三氧化二铁(Fe2O3)等杂质。天然白云石的CaO/MgO比波动较大,若砖中的CaO/MgO比小于1.39,则称为镁质白云石砖。白云石砖按生产工艺可分为:焦油(沥青)结合不烧砖、轻烧油浸砖和烧成油浸砖。白云石砖含游离CaO,在空气中易于水化崩裂,不宜长期存放。

  原料白云石是碳酸钙和碳酸镁的复盐,分子式为CaCO3·MgCO3,六方晶系,比重2.80~2.99,莫氏硬度3.5~4.5,理论组成为CaO30.41%、MgO21.87%、CO247.72%,CaO/MgO比为1.39。中国白云石资源丰富,品质优良,其成分见表1。21世纪以来,除采用天然白云石砂作制砖原料外,还用海水和石灰乳制得的合成镁质白云石砂,制造优质镁白云石砖。

  中国转炉炉衬主要使用焦油结合的白云石砖和焦油结合的镁质白云石砖,有些工厂在易损部位使用轻烧油浸和烧成油浸镁质白云石砖。西欧和日本等国转炉主要使用焦油结合热处理的和烧成油浸的白云石砖和镁质白云石砖。此外,烧成油浸镁质白云石砖还用作某些炉外精炼炉的内衬。

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