Волластонит - Wollastonite - Wikipedia

Волластонит
WollastoniteUSGOV.jpg
Жалпы
СанатИносиликат минерал
Формула
(қайталанатын блок)		Кальций силикаты, CaSiO3
Strunz классификациясы9. DG.05
Кристалдық жүйеТриклиника
Моноклиника полип бар
Хрусталь класыПинакоидалы (1)
(бірдей H-M таңбасы )
Ғарыш тобыP1 (1А полипі)
Бірлік ұяшығыa = 7.925Å, b = 7,32 Å,
c = 7,065 Å; α = 90.055 °,
β = 95.217 °, γ = 103.42 °; Z = 6
Сәйкестендіру
Формула массасы116.159 г / моль
ТүсАқ, түссіз немесе сұр
Кристалды әдетКестелік кристалдар ретінде сирек кездеседі - көбінесе пластиналы, сәулеленетін, ықшам және талшықты толтырғыштарда массивті.
ЕгіздеуЖалпы
БөлуЕкі бағытта 90 ° жақын жерде мінсіз
СынуБіркелкі емес бөліну
Мох шкаласы қаттылық4,5-тен 5,0-ге дейін
ЖылтырБөлшектелген беттерге шыны тәрізді немесе күңгірт
ЖолАқ
ДиафанизмМөлдірден мөлдірге
Меншікті ауырлық күші2.86–3.09
Оптикалық қасиеттеріЕкі жақты (-)
Сыну көрсеткішіnα = 1.616–1.640
nβ = 1.628–1.650
nγ = 1.631–1.653
Қателікδ = 0,015 максимум
2В бұрышыӨлшенді: 36 ° -60 °
Еру нүктесі1540 ° C
ЕрігіштікHCl-де ериді, суда ерімейді
Басқа сипаттамаларыҚалыптасу жылуы (@ 298): -89.61кДж
Гиббстің бос энергиясы: 41,78кДж
Әдебиеттер тізімі[1][2][3][4]

Волластонит Бұл кальций иносиликат минерал (CaSiO3құрамында аз мөлшерде болуы мүмкін темір, магний, және марганец кальцийдің орнын басады. Әдетте ол ақ түсті. Ол таза емес кезде пайда болады әктас немесе доломит жоғары температура мен қысымға ұшырайды, ол кейде кремний бар сұйықтықтардың қатысуымен орын алады скарндар[5] немесе байланыста метаморфизмді жыныстар. Ілеспе минералдарға жатады гранаттар, везувианит, диопсид, тремолит, эпидот, плагиоклаз дала шпаты, пироксен және кальцит. Ол ағылшын химигі мен минералогының есімімен аталады Уильям Хайд Вулластон (1766–1828).

Волластонитті соншалықты пайдалы ететін кейбір қасиеттері оның жарықтығы мен ақ түске боялуы, ылғал мен майдың аз сіңірілуі және ұшпа құрамының төмендігі. Волластонит негізінен керамикада, үйкеліс өнімдерінде (тежегіштер мен муфталар), металл өңдеуде, бояу толтырғышта және пластмассаларда қолданылады.

Құрамының спектріне химиялық ұқсастығына қарамастан пироксен минералдар тобы - қайда магний және темір ауыстыру кальций аяқталады диопсид және геденбергит сәйкесінше - бұл құрылымдық жағынан мүлде өзгеше, үшінші SiO4 тетраэдр[6] байланысқан тізбекте (пироксендердегі екеуіне қарағанда).

Өндіріс тенденциялары

Волластонит 2005 жылы шығарылды

Волластонит өндірісінің дүниежүзілік деректері көптеген елдер үшін қол жетімді емес, ал жиі қол жетімді болатындар 2-3 жаста. Волластонит шикізатының дүниежүзілік өндірісі шамамен 700,000 - 720,000 аралығында болды тонна Волластониттің әлемдік қоры 100 миллион тоннадан асады деп бағаланды. Алайда көптеген ірі кен орындары әлі зерттелмеген.

Волластониттің ірі кен орындары анықталған Қытай, Финляндия, Үндістан, Мексика, және АҚШ. Кішігірім, бірақ маңызды депозиттер анықталған Канада, Чили, Кения, Намибия, Оңтүстік Африка, Испания, Судан, Тәжікстан, түйетауық, және Өзбекстан.[7]

2016 жылы негізгі өндірушілер Қытай (425,000 тонна), Үндістан (185,000 т), Америка Құрама Штаттары (ақпарат коммерциялық себептермен жасырылған, бірақ үшінші орында деп көрсетілген), Мексика (67,000 т) және Финляндия (16,000) болды.[7]

Құрама Штаттарда волластонит өндіріледі Уиллсборо, Нью-Йорк және Гуверн, Нью-Йорк. Кен орындары солтүстік-батыста коммерциялық жолмен өндірілген Мексика.[8]

Шикі волластониттің бағасы 2008 жылы елге және ұнтақ бөлшектерінің пішіні мен пішініне байланысты тоннасына 80 АҚШ долларынан 500 АҚШ долларына дейін өзгерді.[8]

Қолданады

Волластонит бүкіл әлемде өндірістік маңызы бар. Ол көптеген салаларда қолданылады, көбінесе оны өнімділіктің көптеген параметрлерін жақсарту үшін керамика өндірісіне енгізген тақтайшалар шығаратын зауыттар қолданады және бұл оның флюстинг қасиеттеріне, ұшпа компоненттерден бос болуына, ақтығы мен бөлшектердің пішіні.[9]

Керамикада волластонит шөгу мен газ эволюциясын төмендетеді ату, жоғарылайды жасыл және атылған беріктігі, атыс кезінде жарықтығын сақтайды, жылдам атысқа мүмкіндік береді, алшақтықты, жарылысты және жылтыр ақауларды азайтады.

Волластонит 2019 жылы жарияланған цементте қолданылады, ол «тұтастығын азайтады көміртектің ізі жылы құрама бетон 70% -ға ».[10]

Металлургиялық қосылыстарда волластонит дәнекерлеу ағыны, кальций оксиді көзі, қож кондиционері және болатты үздіксіз құю кезінде балқытылған металдың бетін қорғау үшін қызмет етеді.

Бояуға қоспа ретінде, ол бояу пленкасының беріктігін жақсартады, а рН буфер, оның атмосфералық әсерге төзімділігін жақсартады, жылтырды азайтады, пигментті тұтынуды азайтады және тегістеу және тоқтата тұру агентінің рөлін атқарады.

Пластмассада волластонит жақсарады созылу және иілу күші, шайыр шығынын азайтады және жоғары температурада термиялық және өлшемдік тұрақтылықты жақсартады. Волластонит пен оған қосылатын полимерлер арасындағы адгезияны жақсарту үшін беттік өңдеу қолданылады.

Волластонит едендік плиткалардағы, үйкелетін бұйымдардағы, оқшаулағыш тақтайшалар мен панельдердегі, бояулардағы, пластмассалардағы және шатыр жабындарындағы асбесттің орнына химиялық шабуылдарға төзімді, инертті, жоғары температурада тұрақты, иілу мен созылудың беріктігін жақсартады.[8] Кейбір салаларда оны қоспалардың әр түрлі пайыздық мөлшерлемелерінде қолданады, мысалы, минералды жүнді оқшаулау фабрикасы немесе сәндік құрылыс материалы ретінде қолдану.[11]

Пластмассалар мен резеңке қосымшалар 2009 жылы АҚШ сатылымының 25% -дан 35% -на дейін, содан кейін 20% -дан 25% -ға дейінгі керамика келеді деп есептелді; бояу, 10% -дан 15% -ға дейін; металлургиялық қосымшалар, 10% -дан 15% -ға дейін; үйкеліс өнімдері, 10% -дан 15% -ға дейін; және әртүрлі, 10% -дан 15% -ға дейін. Керамикалық қосымшалар бүкіл әлем бойынша волластонит сатылымының 30% -дан 40% -ға дейін, содан кейін полимерлер (пластмасса және резеңке) сатудың 30% -дан 35% -на дейін, ал бояу сатудан 10% -дан 15% -ға дейін болуы мүмкін. Қалған сатылымдар құрылыс, үйкеліс өнімдері және металлургиялық қосымшалар болды.

Волластонит көміртегі минералдануы үшін зерттелген Көмір қышқыл газы. Бұл тез әрекет ететін силикаттар қатарына жатады, бірақ көміртекті сақтауға байланысты шығындар жоғары болуы мүмкін.[12]

Ауыстырушылар

Волластониттің ақ ацикулярлы кристалдары (көру аумағы 8 мм) Чехия, Орталық Чехия аймағынан

Көптеген волластонит өнімдерінің ацикулярлық табиғаты оның керамикалық талшық, шыны талшық, болат талшықтары сияқты бірнеше органикалық талшықтармен бәсекеге түсуіне мүмкіндік береді. арамид, полиэтилен, полипропилен, және политетрафторэтилен өлшемдік тұрақтылықты, иілу модулін және жылу ауытқуын жақсарту қажет болатын өнімдерде.

Волластонит сонымен қатар бірнеше талшықты минералдармен немесе жыныстармен бәсекелеседі каолин, слюда, және тальк, бұл иілу күшін арттыру үшін пластмассаға қосылады және барит, кальций карбонаты, гипс және тальк тәрізді минералдар, олар пластмассаларға өлшемдік тұрақтылық береді.

Керамикада волластонит карбонаттармен бәсекелеседі, дала шпаты, әк, және кремний диоксиді кальций мен кремнийдің көзі ретінде. Оны керамикада қолдану керамикалық корпустың формуласы мен күйдіру әдісіне байланысты.[7]

Композиция

Таза CaSiO-да3, әрбір компонент салмағы бойынша минералдың жартысына жуығын құрайды: 48,3% CaO және 51,7% SiO2. Кейбір жағдайларда минерал формуласында аз мөлшерде темір (Fe), марганец (Mn) және аз мөлшерде магний (Mg) кальцийді (Ca) алмастырады (мысалы, родонит ).[11] Волластонит CaSiO жүйесінде қатты ерітінділер қатарын құра алады3-FeSiO3, немесе гидротермиялық синтез MnSiO жүйесіндегі фазалар3-CaSiO3.[9]

Геологиялық пайда болу

Шллар Пороба, Изерские таулары, Төменгі Силезия, Польша маңындағы Станислав шахтасынан диопсид (жасыл), андрадит гранаты (қызыл) және весувианит (қара қоңыр) бар волластонит скарн.

Волластонит, әдетте, термиялық метаморфозаланған таза емес әктастың негізін қалаушы ретінде пайда болады, сонымен қатар кремний жанасқан өзгертілген әктас шөгінділеріндегі метаморфизмге немесе магмалық тау жыныстарының ластануына байланысты болуы мүмкін. Осы көріністердің көпшілігінде бұл кальцит пен кремний диоксиді арасындағы көмірқышқыл газын жоғалту реакциясы нәтижесінде пайда болады:[9]

CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2

Волластонит а-да шығарылуы мүмкін диффузия реакция скарн, ол қашан дамиды әктас ішінде құмтас метаморфизмге ұшырайды шұңқыр, нәтижесінде Ca-ның сыртқы миграциясы нәтижесінде құмтаста волластонит түзіледі.[9]

Құрылым

Триклиникалық волластонит-1А бірлігі жасушасы
Волластонитпен салыстырғанда пироксендердегі тізбектер ішіндегі тетраэдралардың орналасуы

Волластонит кристалданады триклиникалық жылы ғарыш тобы P1 бірге тордың тұрақтылары а = 7.94 Å, б = 7,32 Å, c = 7,07 Å; α = 90,03°, β = 95,37°, γ = 103,43 ° және алты формула бірліктері пер ұяшық.[13] Волластонит бір кездері құрылымдық жағынан пироксендер тобына жатқызылған, өйткені бұл екі топтың да Si: O = 1: 3 қатынасы бар. 1931 жылы Уоррен мен Биско волластониттің кристалдық құрылымы пироксендер тобының минералдарынан ерекшеленетіндігін көрсетті және олар бұл минералды пироксеноидтар деп аталатын топқа жіктеді.[9] Пироксеноидты тізбектер пироксен тобына қарағанда мықтырақ екендігі және олардың қайталанатын қашықтықты көрсететіндігі көрсетілген. Волластонит құрылымында шексіз [SiO тізбектері бар4] тетраэдрлерге ортақ параллельдермен бөлісетін ортақ төбелер б-аксис. Волластониттегі тізбекті мотив үш тетраэдрадан кейін қайталанады, ал пироксендерде тек екеуі қажет. Волластонит тізбектеріндегі қайталанатын қашықтық 7,32 құрайдыÅ және кристаллографияның ұзындығына тең б-аксис.

Балқытылған CaSiO3, SiO тетраэдрін қолдайды4 жергілікті құрылым, температура 2000 temperaturesC дейін.[14] Жақын көрші Ca-O координациясы бөлме температурасындағы шыныдағы 6,0 (2) -ден 1700 ˚C сұйықтықта 5,0 (2) дейін төмендейді, бұл Са-О ұзын көршілерінің көбеюімен сәйкес келеді.[15][16]

Физикалық және оптикалық қасиеттері

Волластонит жүзді кристалды массалар түрінде кездеседі, бір кристалдар ацикулярлы бөлшектердің пішінін көрсете алады және әдетте ол ақ түсті, бірақ кейде кілегей, сұр немесе өте бозғылт жасыл болады.

Волластонит жолағы ақ түсті, оның Мох қаттылығы 4,5-5 құрайды, ал меншікті салмағы 2,87-3,09 құрайды. Ол үшін бірнеше емес, бірнеше бөлуге арналған ұшақтар бар, {100} -де тамаша, {001} -де және {102} және {101} бойынша жетілмеген бөлу. Волластониттің қос осі [010], композициялық жазықтығы (100), сирек жағдайда егіз осі болуы әдеттегідей [001]. Жылтырлығы әдетте меруерт тәрізді шыны тәрізді болады. Волластониттің балқу температурасы шамамен 1540 ˚С құрайды.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

Бұл мақала құрамына кіредікөпшілікке арналған материал бастап Америка Құрама Штаттарының геологиялық қызметі құжат: «Волластонит».

  1. ^ Волластонит, Миндат
  2. ^ Волластонит, Webmineral
  3. ^ Волластонит, Минералогия бойынша анықтамалық
  4. ^ Американдық Минералогист, V. 79, 134-144 б., 1994
  5. ^ Уитли, Шон; Халама, Ральф; Гертиссер, Ральф; Преиз, Кэти; Диган, Фрэнсис М .; Тролл, Валентин Р. (2020-10-18). «Мерапи вулканынан (Индонезия) алынған кальций-силикатты ксенолиттерде жазылған магма-карбонаттық әрекеттесудің магмалық және метасоматикалық әсерлері». Petrology журналы. 61 (4). дои:10.1093 / петрология / egaa048. ISSN  0022-3530.
  6. ^ Уильям Александр Дир; Роберт Эндрю Хауи; Дж.Зуссман (1992). Тау жыныстарын құрайтын минералдармен таныстыру. Longman ғылыми-техникалық. ISBN  978-0-470-21809-9.
  7. ^ а б c Волластонит, USGS минералды шикізатының қысқаша мазмұны 2017
  8. ^ а б c Роберт Л. Вирта Волластонит, USGS 2009 Minerals Yearbook (Қазан 2010)
  9. ^ а б c г. e Бұғы, Хауи және Зусман. Тау жыныстарын құрайтын минералдар; Бір тізбекті силикаттар, Т. 2А, Екінші басылым, Лондон, Геологиялық қоғам, 1997 ж.
  10. ^ Альтер, Ллойд (15 тамыз 2019). «LafargeHolcim құрама темірге арналған СО2 соратын цемент сатады, шығарындыларды 70 пайызға азайтады». TreeHugger. Алынған 2019-08-17.
  11. ^ а б Эндрюс, Р.В. Волластонит. Лондон, Ұлы Мәртебелі Кеңсе Кеңсесі, 1970 ж.
  12. ^ Ұлттық ғылымдар, инжиниринг және медицина академиялары (2019). «6-тарау, СО2 көміртегі минералдануы». Теріс шығарындылар технологиялары және сенімді секвестр: зерттеу күн тәртібі (есеп). Вашингтон, Колумбия окр.: Ұлттық академиялар баспасы. дои:10.17226/25259.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  13. ^ Buerger, J. J. (1961). «Волластонит пен пектолиттің кристалдық құрылымдары». Ұлттық ғылым академиясының материалдары. 47 (12): 1884–1888. Бибкод:1961 PNAS ... 47.1884B. дои:10.1073 / pnas.47.12.1884. JSTOR  71064. PMC  223235. PMID  16578516.
  14. ^ Бенмор, Дж .; т.б. (2010). «Кальций силикат сұйықтықтарындағы температураға тәуелді құрылымдық гетерогенділік». Физ. Аян Б.. 82 (22): 224202. Бибкод:2010PhRvB..82v4202B. дои:10.1103 / PhysRevB.82.224202.
  15. ^ Скиннер, Л.Б .; т.б. (2012). «Балқытылған CaSiO3 құрылымы: аэродинамикалық левитация және молекулярлық динамиканы зерттеу арқылы нейтронды дифракция изотопын алмастыру». J. физ. Хим. B. 116 (45): 13439–13447. дои:10.1021 / jp3066019. PMID  23106223.
  16. ^ Эккерсли, МС .; т.б. (1988). «Кальций силикат әйнегіндегі құрылымдық тапсырыс». Табиғат. 355 (6190): 525–527. Бибкод:1988 ж.335..525E. дои:10.1038 / 335525a0. S2CID  4360261.

Сыртқы сілтемелер