蛭石化学式为Mgx(H2O){Mg3~x〔AlSiO3O10〕(OH)2},是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物,外形似云母,通常由黑(金)云母经热液蚀变作用或风化而成。因其受热失水膨胀时呈挠曲状,形态酷似水蛭,故称蛭石。
一、矿物性质
(一)物理性质
蛭石具有隔热、耐冻、抗菌、防火、吸水、吸声等优异性能,在800~1000℃下焙烧0.5~1.0分钟,体积可迅速增大8~15倍,最高达30倍。颜色变为金黄或银白色,生成一种质地疏松的膨胀蛭石,但不耐酸,其介电特性也较差。
蛭石的主要物理性质见表1。
表1 蛭石的主要物理性能
| 外观 |
光泽 |
颜色 |
密度g/cm3 |
硬度 |
松散
密度kg/m3 |
熔点 ℃ |
抗压强度MPa |
折射极限 |
含水量 % |
吸湿率① % |
抗冻性② % |
抗菌性 |
耐腐蚀性 |
| 鳞片状、片状或单斜晶系的假晶体,鳞片重叠,在2.54cm厚度内可叠一百万片 |
珍珠光泽油脂光泽无光泽表面暗淡呈多种光泽 |
金黄色褐色褐绿色暗绿色黑色及杂色,条痕白色 |
2.2~2.8 |
1~1.5 |
1100~1200 |
1320~1350 |
100~150 |
Ng=1.525~1.561
Np=1.545~1.581 |
7 |
<2 |
好 |
好 |
耐碱 |
①相对湿度100%,24h。
②-20℃时,经15次冻融,其粒度组成不变。
(二)化学成分
蛭石属化学成分复杂的含水铝硅酸盐矿物,由于其变化不定,用单一的化学式表示是困难的。一般来说,蛭石的化学分子式为:(Mg,Ca)0.7(Mg,Fe3+,Al)6.0〔(Al,Si)8.0O20〕(OH4·H2O)。通常,SiO237~42%、Al2O39~17%、Fe2O35~18%、MgO11~23%、H2O5~11%,Ca、Na、K含量不定。但因水化程度不同,氧化作用不一,即使同为蛭石,其化学成分也难相同。世界部分产地的蛭石化学成分见表2。
表2 世界部分国家的蛭石化学成分,%
| 国别 |
SiO2 |
MgO |
Al2O3 |
Fe2O3 |
Co2O3 |
K2O |
CaO |
P2O5 |
S |
Mn3O4 |
Cl |
H2O |
| 中国 |
32.45 |
7.85 |
15.53 |
22.73 |
|
2.25 |
2.28 |
|
|
|
|
10.10 |
| 日本 |
38.64 |
22.68 |
14.94 |
9.29 |
0.29 |
7.84 |
1.23 |
微 |
微 |
0.11 |
0.28 |
5.29 |
| 美国 |
38.99 |
20.26 |
14.46 |
9.99 |
0.01 |
4.70 |
1.83 |
0.04 |
0.03 |
0.13 |
0.02 |
9.59 |
| 南非 |
39.57 |
23.37 |
12.08 |
5.45 |
|
2.46 |
1.46 |
0.15 |
0.18 |
|
|
11.20 |
我国部分蛭石矿及加工厂的蛭石化学成分见表3。
表3 我国部分蛭石矿及加工厂的蛭石化学成分,%
| 企业名称 |
SiO2 |
Al2O3 |
MgO |
CaO |
Fe2O3 |
H2O |
烧失量 |
| 武汉玻璃钢制品厂 |
37.97 |
8.36 |
12.19 |
1.64 |
28.79 |
|
5 |
| 山东省莱阳 |
43.27 |
18.31 |
18.78 |
2.55 |
6.49 |
|
5.67 |
| 河南省灵宝 |
38.76 |
15.24 |
20.26 |
3.44 |
13.73 |
6.83 |
|
| 湖北省枣阳 |
38.41 |
14.51 |
11.15 |
0.89 |
23.42 |
|
5.67 |
| 鞍山市红砖厂 |
35.63 |
25.49 |
9.35 |
1.35 |
12.54 |
|
12.1 |
| 辽宁省清源 |
49.10 |
6.37 |
16.8 |
2.36 |
18.03 |
|
|
| 陕西省潼关 |
37.68~39.14 |
10.91~12.23 |
19.87~22.68 |
2.51~2.64 |
10.44~12.95 |
|
3.32~4.15 |
| 内蒙包头 |
42.23 |
17.59 |
21.61 |
2.78 |
3.47 |
|
12.15 |
| 新疆32团 |
41.20 |
12.68 |
24.22 |
0.93 |
4.06 |
3.00 |
6.71 |
| 新疆尉犁县蛭石矿 |
41.20 |
12.68 |
24.22 |
0.96 |
4.06 |
3.00 |
6.71 |
二、矿石特征
我国部分地区蛭石的矿石特征见表4。
表4 我国部分地区蛭石的矿石特征
| 矿区名称 |
矿 石 特 征 |
颜 色 |
| 内蒙固阳县文圪 |
与磷灰石、磁铁矿共生 |
|
| 内蒙梢林沟 |
矿床中分透辉石脉、方解石脉、金云母脉等 |
|
| 河北省干家沟 |
分布于角闪岩中
分布于片麻岩中(有长石、石英等) |
绿色、片大淡灰绿色 |
| 陕西省潼关东部 |
蛭石产于黑云母斜长片麻岩、长石、石英岩及蛇纹石化大理岩中 |
银色、古铜色、褐色、暗绿色 |
| 河南省灵宝县阳平乡大湖谷 |
以蛭石和磷灰犬国主,其次含有阳起石、方解石、绿帘石、石英及长石等 |
金黄、浅褐黄、黑绿、褐绿 |
三、主要用途
蛭石经高温焙烧后,其体积能迅速膨胀数倍至数十倍,膨胀后的蛭石平均容重为100~130kg/m3,具有细小的空气间隔层,因而是一种优良的保温、隔热、吸音、耐冻蚀建筑材料、工业填料、涂料及耐火材料。膨胀蛭石广泛用于建筑、冶金、化工、轻工、机械、电力、石油、环保及交通运输等部门,国外主要用在建筑、绝缘、填料和农业、园艺等方面。
(一)主要用途
膨胀后的蛭石用途十分广泛,但其主要用途仍是作建筑材料。美国1986年消费结构中,用作灰浆和水泥预混合料及轻质混凝土骨料的膨胀蛭石占52%;英国用作混凝土、涂墙泥、水泥混凝剂的占40%。
蛭石的主要用途见表5。
表5 蛭石的主要用途
应 用 领 域 |
主 要 用 途 |
| 建筑 |
轻质材料 |
轻质混凝土骨料(轻质墙粉料、轻质砂浆) |
| 耐热材料 |
壁面材料、防火板、防火砂浆、耐火砖 |
| 保温、隔热吸声材料 |
地下管道、温室管道保温材料,室内和隧道内装、公共场所的墙壁和天花板 |
| 冶金 |
钢架包覆材、制铁、铸造除渣 |
高层建筑钢架的包覆材料、蛭石散料 |
| 农林、园地 |
园艺方面 |
高尔夫球场草坪,种子保存剂、土壤调节剂、湿润剂、植物生长剂、饲料添加剂 |
| 海洋捕鱼业 |
钓铒 |
其他方面 |
吸附剂、助滤剂、化学制品和化肥的活性载体、污水处理、海水油污吸附、香烟过滤嘴,炸药密度调节剂 |
(二)不同片径蛭石的应用
片径大小不同的蛭石有不同的用途,表6列出了几种片径蛭石的应用情况。
表6 不同片径蛭石的应用
| +20目 |
20~40目 |
40~120目 |
120~270目 |
-270目 |
| 房屋绝缘器材、家用冷藏器、汽车减音器、隔音灰泥、保险箱和地窖衬里管道、锅炉的护热衣、炼铁厂的长柄勺、耐火砖绝缘水泥 |
汽车绝缘器材、飞机绝缘器材、冷藏库绝缘器材、客车绝缘器材、墙板水冷却塔、钢材退火、灭火器、过滤器、冷藏库 |
油地毡、屋顶板、檐板、介电闸板 |
糊墙纸印刷、户外广告、油漆,增加油漆的粘度,照相软木板用的防火卡片纸 |
金黄色和古铜色油墨、油漆的外补充剂 |
|