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浅谈长石及其应用

浅谈长石及其应用

  • 分类:行业资讯
  • 作者:文懿
  • 来源:清远市博尔纤维有限公司
  • 发布时间:2013-04-01
  • 访问量:0

浅谈长石及其应用

【概要描述】摘要:长石是一种常见的矿物,在地壳中比例高达60%。同时,因其硬度高,在摩擦材料行业中常用来做增摩填料,增摩效果显著。

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  摘要:长石是一种常见的矿物,在地壳中比例高达60%。同时,因其硬度高,在摩擦材料行业中常用来做增摩填料,增摩效果显著。

  关键词:长石、来源、分类、特性、应用、摩擦材料、填料

  Talk About Feldspar And Its Application

  Wen Yi

  (Qing Yuan Boer Fibre Co.,Ltd. 511533)

  Abstract: Feldspar is a common mineral in the earth’s crust, and with a high percentage which up to 60%. Meanwhile, because of its high hardness, it has been used as filling which can increase friction and also made a significant effect in the friction material industry.

  Key Words: feldspar, source, classification, characteristic, application, friction material, filling

  一.矿物名称:长石(Feldspar)

  1.名称来源:英文中的长石——Feldspar源于德语Feld, "field", and Spath, 构词意义是"岩石不包含矿物"。

  2.标准定义:长石是一种造岩矿物,它差不多占地壳矿物组成的60%。长石是钾,纳,钙,钡硅酸盐混熔结晶物质,故种类繁多。

  3.化学通式:M[T4O8]。其中,M为Na、Ca、K、Ba及少量的Li、Rb、Cs、Sr等;T为Si、Al及少量B、Fe、Ge等。

  4.来源:

  目前工业上应用最广的长石原料,基本上来源于与花岗岩活动有关的伟晶岩、碱性岩及少量酸岩及少量酸性岩脉。因此,长石的成因范围很小,工业类型比较简单。

  广泛分布在沉积岩和变质岩中的长石,几乎是无法分离应有的。绝大多数纯净的长石或长石与石英的混合体,主要来源于岩浆的分异产物,如花岗岩、伟晶岩、碱性正长石、霞长石岩等火成岩中。

  火成岩中所含矿物的相对数量及矿物共生关系与沉积岩不同,它不是任意聚集的,而是遵循着硅酸盐岩浆熔液物理化学分异规律决定的。如:在富含二氧化硅的岩浆中,有霞石存在即生成钠长石,有白榴石存在即生成钾长石,并由此决定了自然界石英和霞石,石英和白榴石绝不共生的规律,其反应式如下:

img

  岩浆是一种复杂的熔融体,岩浆矿物的形成是随着岩浆温度的降低逐渐变化的。在岩浆熔体的冷却过程中的不同温度阶段,相应地分异结晶出不同的矿物组合。

  5.矿床特点:按其分布量来说,本应属于取之不尽用之不竭的原料,只是由于大多数长石粒度小,伴生杂质矿物较多。所以作为工业原料的长石资源,究竟是有限的。长石经风化作用或热液蚀变易转变为高岭石、绢云母、沸石、方柱石、黝帘石、葡萄石、方解石等。

  二.矿石类型及特性:

  1.混熔形式:四种简单长石分子混熔组合形式,概括长石矿物在自然界存在的复杂多变状态为:

  2.长石的成分范围:长石族是由钾长石K[Alsi3O8]、简写Or、熔点(纯)1200℃;钠长石Na[Alsi3O8]、简写Ab、熔点(纯)1100℃;钙长石Ca[Alsi3O8]、简写An、熔点(纯)1000℃一起组成的三元体系混溶相图(Or-Ab-An体系),如图1所示。

图1 Or–Ab–An体系三元体系混溶相图

(据Wenk et al.,2004)

  3分类:在自然界中,单分子的纯长石很少,常见的以钾纳长石(正长石)和斜长石分布最广。

  3.1鉴于长石是成分不定的混熔物,所以一般都根据化学组成和混熔系列进行分类(见表1)。

表1  长石分类简表

 

矿物名称

分子式

化学组成

钾钠长石类

钾系(钾大于纳)

透长石

冰长石

正长石

微斜长石

(K,Na)AlSi3O8

(K,Na)AlSi3O8

(K,Na)AlSi3O8

(K,Na)AlSi3O8

KAlSi3O8占50%以上,NaAlSi3O8占50%以下

KAlSi3O8占80%以上,NaAlSi3O8占20%以下

KAlSi3O8占80%以上,NaAlSi3O8占20%以下

KAlSi3O8占80%以上,NaAlSi3O8占20%以下

纳系(钠大于钾)

歪长石

单斜钠长石

安钠长石

(Na,K)AlSi3O8

(Na,K)AlSi3O8

(Na,K)AlSi3O8

KAlSi3O8占50%以下,NaAlSi3O8占50%以上

KAlSi3O8占50%以下,NaAlSi3O8占50%以上

KAlSi3O8占10%以下,NaAlSi3O8占90%以上

斜长石类

酸性斜长石

 

中性斜长石

 

基性斜长石

钠长石

更长石

中长石

拉长石

培长石

钙长石

(Na,Ca)AlSi3O8

(Na,Ca)AlSi3O8

(Na,Ca)AlSi3O8

(Na,Ca)AlSi3O8

(Na,Ca)AlSi3O8

(Na,Ca)AlSi3O8

Ab100An0—Ab90An10

Ab90An10—Ab70An30

Ab70An30—Ab50An50

Ab50An50—Ab30An70

Ab30An70—Ab10An30

Ab10An90—Ab0An100

条纹长石

 

正条纹长石

微斜条纹长石

反条纹长石

(K,Na,Ca)AlSi3O8

(K,Na,Ca)AlSi3O8

(K,Na,Ca)AlSi3O8

正长石含钠长石,更长石嵌晶

微斜长石含钠长石,更长石嵌晶

斜长石含正长石嵌晶

 

  3.2可按碱性长石、斜长石和似长石分类。

  3.2.1碱性长石:(K,Na)[Alsi3O8],碱性岩分钾系和钠系两大类。钾系碱性岩在成因上与酸性岩浆源有关,它包括碱性花岗岩,碱性正长岩、霞石正长岩、碱性正长伟晶岩及碱性岩脉,成分以正长石、微斜长石为主,适于提取工业钾长石;钠系碱性岩在成因上则可能与基性岩浆源有关,成分以钠长石为主,适于提取钠长石。

  理论上应该为钾长石(Or)K[AlSi3O8]---钠长石(Ab)Na[AlSi3O8]系列,但通常只包括富K端员的的钾长石,也包括以钠长石为主的歪长石。钠长石习惯上归之于斜长石亚族。因此,习惯上将碱性长石系列(除歪长石外)统称钾长石。钾钠长石在风化和热液蚀变后,最容易变成高岭石。其次是变成绢云母和沸石。 纯钾长石矿脉不很多,分布零散,储量不大。

  钾长石(Or)K[AlSi3O8]根据不同结构状态(有序度)可分为:透长石,正长石,微斜长石。如图2所示Ab-Or体系二元相图随着温度的由高到低:Or端员依次形成透长石、正长石、微斜长石;Ab端员则依次形成高钠长石、中钠长石和低钠长石。

img

 

图2 Ab–Or体系的成分–温度图

(据Smith,1947)

  M-单斜,T-三斜。虚线-性质和严格位置存疑的相界线

  3.2.2斜长石:

  斜长石亚族是由钠长石和钙长石两个端员组份组成的类质同像系列,即NaAlSi3O8—CaAl2Si2O8,但常温下在某些区间内并不能相互混溶,形成两相长石的显微连生体,但通常仍不正确地把它看作是完全类质同象系列。本亚族人为地划分成6种:钠长石、奥(更)长石、中长石、拉长石、培长石、钙长石。详见图3 Ab-An体系二元相图。

img

图3 Ab-An体系的成分-温度图

(据Smith,1974)

  P-晕长石(Peristerite)连生区; B-Boggild连生区; H-Huttenlocher连生区;

  斜长石的次生变比较复杂,一般情况最易变成绢云母粘土矿物,经热液作用后常蚀变成钠长石,碳酸盐化,方柱石化和绢云母化。基性长石比酸性长石易于变化,其中钙长石的分子容易分解成黝帘石,钠长石,方解石和绢云母的细粒混合物,地质学中叫钠黝帘石化,并常与辉石化,纤闪石化伴生。

  3.2.3似长石

  具架状骨干硅盐矿物还有霞石族、白榴石族、方钠石族、日光榴石族和方柱石族等,它们一般统称为似长石(Feldspqthoids)矿物,因为它们与长石矿物相似,同为不含水的架状结构硅酸盐。

  具有下列特点:① K或Na与Si+Al含量比,霞石中为1∶2,白榴石中约为1∶3,而长石中为1∶4。故似长石矿物多是在富碱贫硅的介质中形成的,一般不与石英共生。② 结构开阔并较松弛,具有较大的空洞,易于容纳半径大的K+、Na+、Ca2+、Li+、Cs+等阳离子。③ 与长石族矿物比较,似长石矿物的相对密度较低,一般在2.3~2.6;硬度较小:5~6.5;

  似长石包括有:霞石、白榴石、方沸石、铯沸石、副钡长石和赛黄晶、锂透长石等。其中以霞石和白榴石最为重要。

  四.长石族矿物的物理化学性能。参见表2 长石族矿物的主要性质。

  表2 长石族矿物的主要性质

img

 

  五.长石的主要应用领域:

  1.玻璃、陶瓷行业:长石族矿石(包括霞石)主要应用于玻璃和陶瓷工业。长石在硅酸盐制品中的重要作用之一,是作为降低烧成温度的熔剂。因为长石矿物中存在的碱金属和碱士金属氧化物,可使硅酸盐多相混熔系统出现液相的温度大大降低。例如,纯高岭石的熔点在1770℃以上,纯石英的熔点在1713℃以上,如在Al2O3-SiO2系统中加入长石,坯体则在985℃士20℃开始出现液相,长石含量越多,熔融温度越低。

  2.其他行业参见表3。而霞石还用于玻璃纤维、涂料、橡胶工业、生产铝矾土、碱金属玻璃盐和波兰特水泥等。

 

  表3 长石的要用途

  3.摩擦材料行业:常用来做增摩填料,因其硬度高,增摩效果显著,但其用量过大或粒径过大时,摩擦系数可高达0.6,制动噪音大,这在使用中特别注意。

  六.结论:

  1.长石种类繁多,摩擦密封行业相关工程技术行业有必要做了解;

  2.可根据配方化学成分要求选用合适的长石种类;

  3.若摩擦行业选用长石作为增摩填料,则要关注颗粒细度,基本上要选用63μm(250目)或以上的粒度。

 

 

参考文献:

1.《工业矿物与岩石》马鸿文 主编 化学工业出版社。

2.《非金属矿加工与应用》郑水林 编著 化学工业出版社。

3.《矿物复合摩擦材料》高惠民 编著 化学工业出版社。

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