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礦物簡介
礦物成分以累托石為主或含有一定比例累托石的粘土,稱為累托石粘土。累托石礦物是一種規則的類云母層和類蒙脫石層以相等的比例組成的規則間層的礦物。1981年,AIPEA命名委員會最終將累托石定義為:“累托石是二八面體云母和二八面體蒙脫石1:1規則間層礦物”,并指出,不需要進一步劃分變種,只用前綴詞Na-、K-或Ca-指明其主要層間陽離子即可。
累托石粘土是國內外罕見的非金屬礦產。到目前為止,世界上探明的累托石產地約40余處,主要分布在亞洲、歐洲和北美洲。大部分產地的累托石與其他粘土礦伴生,品位較低;只有少數產地,累托石在粘土中含量較為集中,形成礦化或礦點。能形成工業礦床很少,國外僅只有日木櫪木縣船生礦山、匈牙利托考伊山脈基拉伊海杰什礦山,以及美國猶他州中北部的礦床。
我國已在多處發現累托石礦物和累托石粘土巖。湖南來陽上堡、廣西德保、湖北、湖南、貴州、北京等地都有累托石發現。其中湖北鐘祥二疊系巖石中發現的累托石具有較大規模,探明儲量達670萬噸,累托石品位達40~50%,礦石儲量和品位均為國內外僅見,是目前全球最具工業價值的累托石礦床。
對累托石的開發利用在我國得到了重視。累托石的盛產地湖北省組建了湖北名流累托石開發有限公司,利用累托石制備催化劑、環保材料、納米材料、醫藥保健材料、特種鉆井泥漿等新產品。
性質結構
累托石(Rectorite)是二八面體云母和二八面體蒙脫石1:1規則間層粘土礦物。它與高嶺石有許多相似之處。累托石結構單元層中有兩個2:1層(TM-OM-TM-IM+Ts-Os-Ts-Is)。云母層單元的2:1層的層間陽離子IM可以是Na+、K+、Ca2+;而蒙脫石層單元的2:1層間是可交換的水化陽離子Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+等(Is)。兩類層中的八面體晶片大部分被Al3+占據,只占據三分之二的八面體,即二八面體亞類。
累托石的晶體化學通式為:Kx(H2O){Al2[AlxSi4-xO10](OH)2}。因累托石的晶體結構中含有膨脹性的蒙脫石晶層,晶體結構式可分為云母層和蒙脫石層二部分。累托石粒度細,一般<5μm。累托石多為細鱗片狀,也可見到板條狀、纖維針狀晶體。累托石呈灰白、灰綠、黃褐色,密度2.8g/cm3,硬度<1,塑性指數37。
累托石可分為鈉累托石、鉀累托石和鈣累托石三種。累托石多呈土狀、細片狀、席草狀,有滑感,質地疏松,遇水膨脹,解離成泥糊狀。一般粒度細小,小于5mm居多,少數結晶好的可達0.01~0.1㎜;一般色淺,有灰白、灰綠、褐黃色等;具珍珠—油脂光澤;密度隨含水量變化,無水時為2.8g/cm3,含水多時可低到1.3g/cm3;硬度小于1。不同產地的累托石外觀性質變化大。累托石具有耐高溫(耐火度達1660°C)以及粘性、塑性、分散性、膨脹性、吸附性、水化性、陽離子交換性、膠體雙層與電動電位等性質。
用途作用
累托石具有高溫穩定性(耐火度達到1650℃,并在500℃下保持穩定)、吸附和陽離子交換性、阻隔紫外線性能、高分散性和高塑性、結構層分離性以及層間孔徑可變性等一系列特點。利用這些特點,累托石主要用作鉆井泥漿、催化劑載體、涂料懸浮劑、型砂粘結劑和用于制備有機插層累托石、吸附處理廢水、醫藥保健等行業。
鉆井泥漿 累托石粘土造漿率高、失水量小,易形成泥餅,且璧薄,熱穩定性能好,在180℃高溫下流變性小,適用于深井鉆井。
作石油裂解催化劑載體 累托石粘土具有不膨脹的云母層和膨脹的蒙脫石層的特別結構,作為催化劑載體時,比其它粘土礦物的孔徑大,比表面積大,吸附性好,熱穩定性能良好,轉化率也高。
作涂料懸浮劑與型砂粘結劑 用鈉基累托石作鑄型涂料比鈉基膨潤土好。1)懸浮性好;烘干和澆注時涂層不開裂;2)涂料的膠體性能和高溫穩定性能好,使鑄件能形成很好的抗剝削層。生產鋁合金鑄件,用鈉基累托石作懸浮劑效果極好。1)懸浮性和涂敷性好,使鑄件表面光滑;2)涂層附著強度高,耐用性好;3)潤滑性好,有利于抽芯和鑄件出型。
累托石/塑料納米復合材料 累托石間層結構由類云母和類蒙脫石層組成,利用其晶體結構的特殊性,將一些有機物通過插層的辦法制備高分散、有機化的累托石,作為塑料的填充劑,其綜合性能優于常規的復合材料。
醫藥保健材料 利用累托石易于水化分散成膜性能好,具有強吸附能力和離子交換性,可應用于相關領域作顆粒載體。利用累托石塑性好、造漿后收縮性好的特點,可用于泥浴。經過泥浴,可以使人的皮膚收縮,從而顯得更加年輕。
環保材料 利用累托石的吸附性能,制備成多孔陶瓷,可以處理廢氣,制備成多孔粉體材料,可以處理一些特殊的廢水。
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