1.石灰岩(Limestone)

2.硅藻土(Diatomite)

3.任务掌握自然非金属元素类矿物的主要特征

石灰岩(Limestone)

黑龙江矿物导热油价格_矿物油导热系数

一、概述

石灰岩是碳酸盐岩的主要岩石类型,在地壳中分布广泛,约占沉积岩总面积的20%,并且在各时代底层均有产出。许多金属、非金属矿床和石油、天然气的产出均与石灰岩等碳酸盐岩有关。在建筑、冶金、化工、轻工、食品、石油、农业等诸多领域中,具有广泛的用途,是水泥工业的重要原料。

二、矿物性质

石灰岩的化学分子式为 CaCO3,化学成分以 CaO 为主,一般为45%~55%;次为 MgO、SiO2、Al2O3,Fe2O3、K2O、Na2O等,但含量很少,化学分析中烧失量可达35%~50%。

石灰岩不溶于水,遇稀盐酸剧烈起泡,放出 CO2。石灰岩煅烧至900℃以上时分解转化为石灰(CaO),放出CO2。生石灰遇水潮解,立即形成熟石灰[Ca(OH)2],熟石灰溶于水后可调浆,在空气中易硬化。

石灰岩的矿物成分主要为方解石,伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物,此外还含有石髓、蛋白石、粘土矿物、黄铁矿、海绿石、石膏、硬石膏、磷酸盐矿物等,个别类型的石灰岩中还有煤、沥青等有机质、碱金属化合物及锶、钡、锰、钛、氟等化合物,但含量很低。颜色为无色、白色、灰色、灰白色,含有杂质时变为灰黄、浅红或蓝绿色。条痕无色,玻璃光泽。断口呈参差状,硬度3,密度2.6~2.8g/cm3。石灰具有导热性、坚固性、吸水性、不透气性、隔音性、磨光性、很好的胶结性能、可加工性等优良的性能。

三、用途

石灰岩广泛用于建材、冶金、化工、建筑工程等多个工业部门,既可直接利用原矿,也可深加工应用。

1)水泥原料。石灰岩是生产硅酸盐水泥的主要原料,石灰岩与粘土质原料、硅质原料、铁粉等配合,可煅烧成水泥熟料,其用量为一般水泥原料的80%左右。

2)制造生石灰。石灰岩经煅烧后生成CaO,即生石灰,再经水解生成Ca(OH)2,即熟石灰,是一种硬性的胶凝材料,广泛用于建筑业。

3)冶金熔剂。主要用作冶炼生铁、钢和有色金属的熔剂。

4)化工工业。在化工工业中用于制碱、制造电石、制造氮肥与磷肥。

5)质纯的石灰岩经粉碎后,可作为填料广泛用于油漆、塑料、造纸、涂料、橡胶、建筑密封剂等方面。

6)用于制糖、玻璃、陶瓷、印刷等工业领域。

7)加工成石材,用于建筑装饰。

四、地质特征

岩浆岩中的方解石是碳酸岩的主要矿物成分,热液脉中的方解石是常见的脉石矿物。碳酸钙质沉积主要是生物和生物化学的沉积作用,发生在温暖气候条件下海盆边缘的浅海环境和水体清洁的海域。

一般石灰岩矿床分为以下类型。

1)化学沉积矿床。是最主要的石灰岩矿床类型,按其岩性又可分为泥晶石灰岩矿床和鲕状石灰岩矿床两种。泥晶石灰岩矿床的成矿时代与分布范围广泛,几乎各主要赋矿地层中均有产出。典型矿床有河北邯郸峰峰、四川峨眉山、安徽铜陵伞形山等水泥石灰岩矿床。此类型矿床矿体形态一般较简单,呈层状或似层状,走向延伸可达几千米,厚度几米至几十米甚至上百米,矿床规模以大、中型为主。矿石一般呈灰—深灰色,泥晶结构,块状构造。化学成分纯净,杂质含量少,是优质水泥的石灰质原料。鲕粒石灰岩的形成与波浪水流作用有关,常具大型交错层理。这种矿床矿体形态以层状为主,层位较稳定,厚度几米至几十米,矿床规模以大、中型为主。矿石颜色从浅至暗色均有,粒屑结构,亮晶胶结为主,块状构造。

2)机械碎屑沉积矿床。主要分布于中国北方上寒武统和下奥陶统,南方上泥盆统和下三叠统也有产出。一般是在海水进退频繁、振荡运动强烈和沉积环境常常变化的条件下,由于潮汐波浪对碳酸盐沉积物反复剥蚀、搬运、沉积的结果,在潮上带或潮间带成矿。岩性以砾屑、砂屑、粉屑石灰岩为主,常夹有泥晶石灰岩和鲕粒石灰岩。山西大同七峰山、山东青州明祖山、广西柳江劳稿山等水泥石灰岩矿床均属于此类型。矿体形态呈层状、似层状,厚几米至十几米,矿床规模为小到大型。矿石呈浅灰、灰褐或灰**,粒屑结构,薄层状构造,泥晶或亮晶胶结,泥质、铁质含量较高,常见生物碎屑如腕足类、三叶虫、介形虫、棘皮屑等,化学成分变化较大,CaO含量一般较低,由于沉积环境蒸发作用较强烈,易形成高镁卤水,使石灰岩发生白云岩化,MgO含量往往偏高。

3)生物化学沉积矿床。常以富含生物碎屑为标志,在南方和北方都有分布,尤其是南方地区的上古生界中最发育。例如,浙江、江苏、安徽、江西等地石炭系中统的黄龙灰岩是以 科化石和海百合化石为主的生物碎屑石灰岩,其上的上石炭统船山灰岩是以核形石及其他生物碎屑为主的生物碎屑石灰岩;广西、贵州、云南等地泥盆系中上统藻球粒石灰岩和陕西、四川、云南等地二叠系生物碎屑石灰岩;辽宁前寒武系、河北蓟县中—新元古界叠层石灰岩及藻灰岩等,所构成的水泥石灰岩矿床均属于此类型。矿体常呈层状产出,形态较稳定,厚度几米至几十米甚至几百米,矿床规模以大、中型为主。矿石呈灰—黑色,粉屑结构,块状构造,含有的生物碎屑种类多,如有孔虫、介形虫、腕足类、腹足类、层孔虫等,常夹有泥晶、粉晶石灰岩。由生物骨骼堆积而成的生物碎屑石灰岩矿石中,CaO含量一般在50%以上,MgO含量低,是优良的水泥石灰质原料。

4)重结晶矿床。由于岩浆侵入和区域变质作用,石灰岩经重结晶后而形成的。黑龙江、新疆、辽宁、内蒙古等地的水泥大理岩矿床均属于此类型,例如,黑龙江阿城新明、新疆和静热呼等水泥大理岩矿床。石灰岩经重结晶后成为结晶灰岩或大理岩,矿石密度较大,硬度高。矿体形态一般较复杂,有层状、似层状、透镜状、巢状等,矿床规模以中、小型为主。大理岩的化学成分较稳定,CaO含量一般大于52%,MgO含量低。该类矿床常因硅化作用而影响矿石的质量,同时岩脉发育,影响开利用。

五、矿床分布

我国是世界上石灰岩矿丰富的国家之一,石灰岩分布范围广、储量大、质量优,地表石灰岩远景储量十分巨大。石灰岩矿产在每个地质时代都有沉积,各个地质构造发展阶段都有分布,但质量好、规模大的石灰岩矿床往往赋存于一定的层位中。

古元古代石灰岩主要分布在内蒙古、黑龙江、吉林中部和河南信阳、南阳一带,以大理岩为主。

中、新元古代石灰岩主要分布在辽东半岛、天津、北京、江苏北部、甘肃、青海、福建等地,主要岩性为硅质灰岩、燧石灰岩等。

寒武纪石灰岩分布在山西、北京、河北、山东、安徽、江苏、浙江、河南、湖北、贵州、云南、新疆、青海、宁夏、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江等地,以鲕状灰岩、纯灰岩、竹叶状灰岩、薄层白云质灰岩为主。

奥陶纪石灰岩分布在黑龙江、内蒙古、吉林、辽宁、北京、河北、山西、河南、陕西、甘肃、青海、新疆、四川、贵州、湖北、安徽、江苏、江西等地,主要岩性为薄层、厚层纯灰岩、白云质灰岩,斑状灰岩、砾状灰岩等。

志留纪石灰岩主要分布在新疆托克逊、青海格尔木、甘肃、内蒙古等地,主要岩性为泥质灰岩、硅质灰岩、结晶灰岩等。

泥盆纪石灰岩主要分布在广西、湖南、贵州、云南、广东、黑龙江、新疆、陕西、四川等地,主要岩性为厚层纯灰岩、白云质灰岩、结晶灰岩、薄层灰岩、泥质灰岩等。

石炭纪石灰岩主要分布在江苏、浙江、安徽、江西、福建、广西、广东、四川、湖北、河南、湖南、陕西、新疆、甘肃、青海、云南、贵州、内蒙古、吉林、黑龙江等地,主要岩性为厚层纯灰岩、厚层灰岩夹砂页岩、白云质灰岩、大理岩、结晶灰岩等。

二叠纪石灰岩主要分布在四川、云南、广西、广东、福建、浙江、江西、安徽、江苏、湖北、湖南、陕西、甘肃、青海、内蒙古、黑龙江、吉林等地,主要岩性为厚层灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩、白云岩化灰岩、大理岩等。

三叠纪石灰岩主要分布在广西、云南、贵州、四川、广东、江西、福建、甘肃、青海、浙江、江苏、安徽、湖南、湖北、陕西等地,主要岩性为泥质灰岩、厚层灰岩、薄层灰岩等。

侏罗纪石灰岩主要分布在四川自贡地区,以内陆湖相沉积石灰岩为主。

古近-新近纪石灰岩主要分布在河南新乡、郑州地区,以泥灰岩、松散碳酸钙为主。

六、可供

我国石灰岩按用途可划分为水泥用石灰岩、冶金用石灰岩、石灰用石灰岩、化工用石灰岩、建筑用石灰岩、饰面用石灰岩等。截止2005年底,我国查明石灰岩矿产地2050处,其中水泥用石灰岩1554处,建筑和饰面用石灰岩矿产地65处,其余矿产地431处。建筑用石灰岩查明储量13116×104m3,饰面用灰岩查明储量 11040.77×104m3,其余矿产查明储量914.62×108t。

我国主要石灰岩矿点查明储量分布见表2-52-1、表2-52-2和表2-52-3。

表2-52-1 中国主要石灰岩矿点查明储量的情况

(据国土部《全国矿产储量通报》,2005)

表2-52-2 中国建筑用石灰岩主要矿点储量的分布

(据国土部《全国矿产储量报告》,2005)

表2-52-3 中国饰面用石灰岩主要矿点储量的分布

(据国土部《全国矿产储量通报》,2005)

硅藻土(Diatomite)

一、概述

硅藻土俗称山粉、化石粉或放射虫粉,是一种生物成因的硅质沉积岩,主要由硅藻和其他微生物的硅质遗骸所组成。英文译名较多,见诸于报刊的有:Tripoli、Tripolite、TripoliEarth、Tripoli-Powder、Diatomite。

二、矿物性质

硅藻土的主要化学成分为硅酸盐。SiO2的含量是硅藻土矿石中硅藻含量的量度标志之一,SiO2高则质优。我国主要产地硅藻土的化学成分见表2-49-1。硅藻土含水1%~5%,胶体水失水温度110~250℃。

表2-49-1 中国硅藻土的化学成分(wB/%)

硅藻土一般呈白色土状,含杂质时常被铁的氧化物或有机质污染而成灰、白、黄、绿至黑色。大多数硅藻土质轻,易破碎,硬度1~1.5(硅藻骨架4.5~5)。硅藻土孔隙度和表面积大,密度很小,仅0.4~0.9g/cm3,能浮于水面。折射率1.40~1.46,熔融煅烧后可达1.49。质纯硅藻土熔点一般1400~1650℃。硅藻土对液体吸附能力强,摩擦性能适中。除溶于HF外,不溶于其他酸类,易溶于碱类。对声、热、电的传导性极低。硅藻土矿物质组分主要为硅藻,其次为水云母、高岭石、蒙脱石等粘土矿物,常混入石英、长石、黑云母等碎屑矿物。也常含有有害组分有机质及盐类。硅藻土具有颗粒孔结构。该结构与硅藻密切相关。硅藻个体很小,一般1~100μm。硅藻壳种类繁多,形态各异,有圆盘状、椭圆状、筛管状、舟状、针状、棒状、堤状等。由于壳体上微孔密集,堆密度小,比表面积大,硅藻具有较强的吸附力和过滤性能,能吸附大量微细的胶体颗粒,滤除0.1~0.2μm以上的粒子和细菌。各地硅藻土孔结构的分布见表2-49-2。

表2-49-2 中国硅藻土孔结构的分布情况

硅藻土作为固体酸,显微弱的酸性,可与弱碱发生反应。硅藻土表面为大量硅羟基所覆盖,并有氢键存在,OH基团也在硅藻土细孔内表面分布。这些OH基团是使硅藻土具有表面活性、吸附性和酸性的本质原因。硅藻土表面有自由水和束缚水。单分子水与单个SiOH键合,红外谱带位于1627 cm-1处,为自由水;由氢键而形成的水分子簇与孔表面SiOH基团以氢键键合形成网状结构,这种水位于红外谱带3400 cm-1处,为束缚水。自由水与SiOH结合较弱,温度较低即可除去;束缚水与SiOH形成网状结构,键合力强,高温才能除去。硅藻土经热处理后,孔体积增大,小孔因熔结而失去孔性质。400℃时比表面积最大,温度大于600℃开始有熔结现象。温度继续升高至900~1250℃结构发生变化,无定形SiO2失水结晶为方石英。当用γ射线辐射以后,原子发生重排,有新的强度线出现。

三、用途

硅藻土具特殊的结构和化学稳定性,适用于很多领域。不同生物种属组成的硅藻土和用途有一定的关系。硅藻土经选矿加工的终端产品称硅藻土粉、精土、焙烧级硅藻土及熔剂焙烧级硅藻土,各有一定的技术指标,用途十分广泛,产品达500余种之多。

1)助滤剂。硅藻土具有独特的微孔结构和颗粒分布特征,可形成高度渗透性的过滤层,从而能够截留各种杂质微粒,滤除最细小的悬浮固体,甚至可以滤除1~0.1μm大小的微粒杂质,使滤液达到高度洁净。所以,硅藻土是一种理想的过滤介质,将它作为助滤剂已成为其应用的新的发展方向。目前,硅藻土助滤剂广泛应用于许多工业部门的固液分离和液体净化。例如,用于酒类、饮料、酱油、醋、酶制剂、糖、糖浆等食品及饮料的过滤;用于润滑油、动物油、植物油、切削油、变压器油等油类的过滤;用于油漆、染料、甲醇、酸类、电镀液、胶液、溶剂等化工产品的过滤;用于医药、注射液、链霉素、四环索等医药产品的过滤;用于处理污水、工业废水、饮用水、游泳池水等水的过滤。用低酸并添加活化剂工艺,能将硅藻土制成高效活性白土,可用于工业脱色过滤等。

2)功能填料。硅藻土的第二大用途是作功能填料。硅藻土的独特硅藻结构、低密度、高吸附能力、大的比表面积、较低的磨蚀性,使之可用于涂料、油漆、纸张、橡胶、塑料、医药、牙膏、化学剂等制品的填充剂,隔热材料、农药、催化剂载体,色谱固定剂、抛光剂、磨料、增光剂等,例如作结构填料可以调节涂层的光泽度和辉度;作磨料可以在银抛光粉中使用,抛光金属表面,在国民经济中有相当重要的作用。

3)隔热保温原料。硅藻土多孔、重量轻,是制造优质隔热保温材料的良好原料。利用硅藻土制成隔热产品的导热系数几乎比粘土质和高铝质制品低一半。而且,工艺简单,不需要复杂的设备,耗能量少,价格较低。硅藻土隔热制品中氧化硅含量高,可耐1000℃左右的高温,能满足工业窑炉中隔热材料的耐高温要求,因而被广泛用于冶金、化工、建材,电力、石油化工等部门。以硅藻土为原料生产的硅酸钙板是极好的隔热保温材料,可经受650~1000℃的高温,在高层建筑等工程中使用量很大。

4)催化剂载体。天然硅藻土的多孔结构,使其具有较好的比表面积、孔隙体积、孔径分布等特性,从而成为生产硫酸用的钒催化剂优良载体,使活性加大、热稳定性好,能提高强度和延长使用寿命。硅藻土还是一种不可缺少的水泥混合材料,将硅藻土粉在800~1000℃温度下焙烧,与硅酸盐水泥按重量以4∶1相混合,即成耐热混合材料。用硅藻土制成的特种水泥,可供石油钻井用作低比重水泥,或供在裂隙与多孔洞的地层中使用,以防止水泥浆漏失和避免水泥浆过重而堵塞低压油气层。

5)吸附剂。它还可作吸附剂,吸附相当于自身重量2.5倍的水。经特殊加工的硅藻土粉甚至在加入本身重量50%的水后仍然似乎是“干”的。

6)改性材料。将硅藻土作为改性材料,加入沥青路面混合料中,可改善沥青路面混合料的强度、黏性、热压缩致密性等性能,造价低,施工工艺与普通沥青路面的施工完全相同,混合料的动稳定度较大,水稳性能得到大幅度提高,抗裂性有了明显改善,能提高沥青路面的抗老化和疲劳性能。

几种主要硅藻土产品对硅藻土质量的要求见表2-49-3。

表2-49-3 主要硅藻土产品对硅藻土质量的要求

四、地质特征

我国硅藻土矿经常与粘土矿共生,优质矿较少。粘土可以单独成层,也可与硅藻土相杂,形成粘土质硅藻土或硅藻质粘土。一般说粘土是有害组分,但在某些用途中则是有益组分。硅藻土矿与褐煤、泥炭层共生,云南先锋矿区最为典型。

中国硅藻土矿皆为陆相湖泊沉积类型。湖盆可归纳为3种,即火山盆地(如吉林长白、山东临朐、浙江嵊县等)、断陷盆地(如云南昆明)及山间盆地(如四川米易)。含矿地层沉积类型属淡水湖生物化学沉积型,特点是有较多的动、植物化石,与炭质碎屑粉砂层、粉砂质粘土层及硅藻粘土层共生。硅藻土矿层理发育,岩性、岩相变化不大。矿体呈层状、似层状、透镜状、扁豆状,产状平缓,并由四周向盆地中心倾斜。硅藻种属为淡水型,例如颗粒直链藻、中国小环藻、冰岛直链藻等。此外,广东雷州半岛发现了半咸水型硅藻土矿床,表明除淡水湖相沉积矿床外,还有沼泽相和深湖相沉积类型。

根据SiO2来源的不同,可分成2个亚类。一是火山物源硅藻土矿床,二是陆源沉积硅藻土矿床。①火山物源硅藻土矿床,SiO2主要来自火山,硅藻形成于玄武质火山喷发间歇期的湖盆中,以含矿岩系中夹有玄武岩层为特征。吉林长白、敦化,山东临朐,浙江嵊县等中国东部的一系列矿床均属此亚类。②陆源沉积硅藻土矿床,SiO2主要是由岩石风化分解、搬运提供的。矿床内含矿岩系没有玄武岩层,但周围常有时代较早的玄武岩层,它们是SiO2的物源岩石。例如云南寻甸、四川米易等地的硅藻土矿床。

据矿物组分含量的不同,把矿石分为如下3种类型:①硅藻土:硅藻含量大于90%,粘土矿物含量小于5%,矿物碎屑1%左右,属于优质矿石。②含粘土硅藻土:硅藻含量75%~90%,粘土矿物5%~25%,矿物碎屑2%左右。矿石质量较差。③硅藻粘土:硅藻含量30%~40%,粘土矿物量大于50%,矿物碎屑3%~10%。这种类型为硅藻土与粘土的过渡类型,经选矿后方可为工业利用。

表2-49-4 中国硅藻土矿分布一览表

五、矿床分布

我国硅藻土矿分布较广,仅次于美国,查明储量的11个省区,主要分布在我国东部地区和云南、四川一带,其中吉林和云南矿床(点)最多,储量最丰富,其次是浙江、河北、广东、四川、内蒙古、福建、黑龙江、江西、山东。在辽宁、陕西、山西、河南、海南、湖南、贵州等地也有分布(图2-49-1)。

图2-49-1 中国硅藻土矿床分布示意图

硅藻土矿成矿时间分布很局限,硅藻的最老记录仅在侏罗纪早期,但含工业意义的大矿床则限于古近纪和新近纪。硅藻土矿在空间上分布很广泛,除寒冷的南极洲外,其他各大洲均有硅藻土矿床。硅藻种属十分多,约有12 000~16 000种。几乎各种水域都有硅藻分布。现存硅藻可生长在海草上形成凝胶状薄膜,也可附于某些种属的腹部,既可栖息于海水的浮冰块上,也可以生活于湿土壤及热泉中,因此,可以在十分广泛的空间堆积成矿。

中国主要硅藻土矿集中形成于中新世至更新世,其中以中新世为主导。云南寻甸和吉林长白大型硅藻土矿皆属中新世矿床。矿床分布受新生代断陷盆地的控制。

六、可供

我国查明51个硅藻土矿床,储量42.16×108t。其中,大型矿床(储量大于等于1 000×104t) 30个,中型矿床[储量(200~1 000)×104t]15个,小型矿床6个。

我国30个大型矿床查明储量41.40×108t,占98.19%。其中以吉林长白西大坡矿规模最大,详查区及普查区合计储量15.87×108t;其次是云南寻甸先锋矿,储量7.67×108t。保证程度较高。

任务掌握自然非金属元素类矿物的主要特征

金刚石 Diamond C

[化学组成]无色透明的金刚石质纯,带色和不透明的常含N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn等元素。

[晶体结构]在金刚石的晶体结构中C分布于立方晶胞的8个角顶和6个面中心,在将晶胞平均分为8个小立方体时,其中的4个相间的小立方体中心分布有C(图3-4-1A)。金刚石结构中的C以共价键与周围的另外4个C相连,键角109°28'16″,形成四面体配位(图3-4-1B)。

图3-4-1 金刚石的晶体结构

[结晶形态]自然界中金刚石大多数呈单晶产出 (图3-4-2,图3-4-3),常见圆粒状或碎粒。其单形主要是八面体,菱形十二面体及它们的聚形。少数为八面体、菱形十二面体与立方体、四六面体的聚形。由于熔蚀作用常见晶体呈浑圆状,晶面弯曲,并出现蚀像,不同的单形有不同的蚀像,如八面体晶面出现三角形,立方体晶面出现四边形熔蚀坑。

图3-4-2 金刚石的晶形

图3-4-3 呈八面体晶形的金刚石单晶体

[物理性质]成分较纯的金刚石为无色透明,由于微量元素的混入而呈不同的颜色;常常带深浅不同的**色调,也有呈乳白色、浅绿色、天蓝色、褐色和黑色等;典型的金刚石光泽,断口油脂光泽。解理中等。硬度10。相对密度3.51~3.52。性脆。纯净金刚石导热性良好,室温下其导热率几乎是铜的5倍。具发光性。

[成因产状]金刚石仅形成于高温高压的条件下,为岩浆作用的产物,目前仅见于超基性岩的金伯利岩 (角砾云母橄榄岩)、钾镁煌斑岩及高级变质岩榴辉岩中。

当含金刚石的岩石遭受风化后,可以形成金刚石砂矿。

世界上著名金刚石产地有南非、刚果 (金)、俄罗斯雅库特等。我国山东、辽宁、贵州等地相继发现金刚石的原生矿床。山东发现一颗158.786克拉的金刚石。

[鉴定特征]极高的硬度,标准金刚光泽,晶形轮廓常呈浑圆状。

[主要用途]根据用途不同可分为宝石金刚石和工业金刚石。前者主要利用其光彩诱人的色泽和极高的硬度,金刚石经人工琢磨成各种多面体后就成为“钻石”,钻石至今仍然是最紧俏、最名贵的宝石,质优粒大者价格更为昂贵,如大于1g的优质钻石价格可达5000美元/克拉以上。后者主要利用其各种特性,如利用金刚石的高硬度制作仪表轴承、玻璃刀、表镶钻头、固体微波器及激光器件折散热片;利用其优良的红外线穿透性制造卫星窗口和高功率激光器的红外窗口;利用其半导体性能制作整流器、三极管等。随着科学技术的迅速发展,金刚石的用途越来越广泛。

石墨 Graphite C

[化学组成]成分纯净者极少,往往含10%~20%各种杂质如黏土、沥青及SiO2、Al2O3、FeO等各类氧化物混入物。

[晶体结构]六方晶系;石墨具典型的层状结构 (见图2-2-5):C成层排列,每个C与相邻的3个C之间以等距相连,每一层中的C按六方环状排列,上下相邻层的C六方环通过平行网面方向相互位移后再叠置形成层状结构,位移的方位和距离不同就导致不同的多型结构。上下两层中的C之间的距离比同一层内的C之间的距离要大得多 (层内C—C间距为0.142nm,层间C—C间距为0.340nm)。石墨是一种多键型的晶体,层内主要为共价键,也有部分金属键,而层间则为分子键。这种化学键的差异造成石墨的物性具明显的异向性,并具导电性。

[结晶形态]单晶体呈片状或板状,但完整的却极少见。通常为鳞片状、块状或土状集合体(图3-4-4)。

图3-4-4 石墨土状集合体

[物理性质]颜色和条痕均为钢灰色至铁黑色;半金属至金属光泽;隐晶质的则暗淡。一组解理极完全。硬度1~2。相对密度2.21~2.26。解理片具挠性。有滑感,易污手。具导电性。

[成因产状]石墨是高温变质作用的产物。主要由煤层或炭质沉积岩经区域变质作用而成。此外也可产于岩浆岩中,炭来源于含碳的围岩。

我国石墨产地很多,其中以黑龙江鸡西市柳毛为最大的产地。

[鉴定特征]以铁黑色、亮灰黑色条痕、硬度低,相对密度小,有滑感为特征。如果将硫酸铜溶液润湿的锌粒放在石墨上,则可析出金属铜的斑点,在与石墨相似的辉钼矿上则无此种反应。

[主要用途]石墨由于其熔点高,抗腐蚀,不溶于酸等特性,用于制作冶炼用的高温坩埚;具滑感,作为机械工业的润滑剂;导电性良好,又可制作电极等。成分纯净的所谓高碳石墨可做原子能反应堆中的中子减速剂及供国防工业应用。3R型石墨用于人工合成金刚石的原料,因它容易转化为金刚石。

自然硫 Sulphur S 8

[化学组成]成分一般不纯净。火山喷气作用形成的自然硫往往含有少量Se、As、Te和Tl。而作为生物化学作用沉积的产物则夹杂有泥质、有机质、沥青等混入物。

[晶体结构]晶体结构为分子型:8个S以共价键组成硫分子,原子上下交错排列在两平面上呈环状 (图3-4-5A)。

[结晶形态]晶形常呈双锥状或厚板状 (图3-4-5B)。通常呈块状、粒状、土状、球状、粉末状、钟乳状等集合体产出。

[物理性质]带有各种不同色调 (红、绿、灰、黑)的**;晶面呈金刚光泽,而断面显油脂光泽。透明至半透明。不完全解理;贝壳状断口。硬度1~2。相对密度2.05~2.08。性脆。不导电,摩擦带负电。熔点低,为119℃;燃点也很低,为270℃。

[成因产状]主要形成于生物化学沉积作用和火山喷气作用过程中。

[鉴定特征]以**、油脂光泽、低硬度、性脆、硫臭味和易燃易熔为特征。

[主要用途]主要用于制造硫酸。此外用于化肥、造纸、、橡胶生产。

图3-4-5 自然硫的结构与形态

斜方双锥:p{111},s{113};斜方柱:n{011};平行双面:c{001},b{010}