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矿物简介
长石是有硅氧四面体组成的架状构造的钾、钠、钙铝硅酸盐矿物,是自然界最主要的造岩矿物,约占地壳质量的50%,体积的60%。化学通式为M[T4O8],其中M为Na、Ca、K、Ba及少量Li、Rb、Cs、Sr等。T为Si、Al及少量B、Fe、Ge等。长石的理论化学组成为:钾长石SiO264.7%,Al2O318.4%,K2O16.9%;钠长石SiO268.7%,Al2O319.5%,Na2O11.8%;钙长石SiO243.2%,Al2O336.7%,CaO20.1%。
长石大致分三大系列,一是由钾、钠两长石相互混熔而形成的碱性长石系列,它包括正长石、微斜长石、透长石、冰长石及歪长石五种。二是由钠、钙长石两种组分相互混熔而形成的斜长石系列。目前习惯上只按钠、钙组分含量比例的不同而将斜长石分为六种,见1。斜长石成分中所含钙长石(An)的百分数称为斜长石的“牌号”。三是钡长石系列,包括钡长石、副钡长石、锶长石。
表1 斜长石矿物分类
名称 |
钠长石 |
更长石 |
中长石 |
拉长石 |
培长石 |
钙长石 |
钠长石(Ab)分子含量,% |
100~90 |
90~70 |
70~50 |
50~30 |
30~10 |
10~0 |
钙长石(An)分子含量,% |
0~10 |
10~30 |
30~50 |
50~70 |
70~90 |
90~100 |
中国长石资源较为丰富,已查明的长石矿床有数十个。规模较大的有湖南衡山、山西闻喜、山东新泰等。主要成矿时代在各地不同,北方多为加里东期和海西期,南方多为燕山期。目前,各长石矿产品主要供应陶瓷工业,在玻璃工业领域的销量不多。国内总需求量业不大,现今长石产量能满足市场需要。
性质结构
长石(Feldspar)是钾、钠、钙及钡等碱金属和碱土金属的铝硅酸岩矿物,其主要化学成分为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO,是重要的造岩矿物。表2是按化学成分分类的长石族矿物的主要性质。
碱性长石呈褐红、肉红、白、灰白等色。斜长石为灰白色、深灰色。冰长石无色透明,绿色变种天河石,加热至270℃开始腿色。玻璃光泽。长石的硬度6-6.5,相对密度2.56-2.57 kg/m3。两组解理完全。
钾长石熔点1290℃,钠长石熔点1215℃,钡长石熔点1715℃。天然长石常为固溶体,故熔点较单一成分的长石熔点低。熔融间隔较宽是长石良好的工艺性能之一,如在1200℃时开始,1350℃全部转变成液相,熔体透明、粘度大。工艺性能最好; 钠长石熔融间隔小, 熔体粘度低,烧成过程中易变形。
碱性长石具有良好的助熔作用。如高岭石的熔点为1770℃,石英的熔点为1713℃,如果在Al2O3-SiO2体系中加入长石,则在985℃±20℃即开始出现液相,且长石的含量越高,初熔温度越低。相同温度下,钠长石的助熔作用大于钾长石。
表2 长石族矿物的主要性质
矿物名称及化学式 |
化学成分,% |
密度 g/cm3 |
莫氏硬度 |
晶系 |
比导电度 |
颜色 |
SiO2 |
Al2O3 |
K2O |
Na2O |
CaO |
BaO |
钾长石
K2O.Al2O3.6 SiO2 |
64.7 |
18.3 |
16.7 |
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2.56 |
6 |
单斜 |
2.67 |
白、红、乳白 |
钠长石
Na2O.Al2O3.6 SiO2 |
68.8 |
19.5 |
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11.8 |
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2.61 |
6 |
三斜 |
2.33 |
白、蓝、灰色或无色 |
钙长石
CaO.Al2O3.2 SiO2 |
43.2 |
36.7 |
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20.1 |
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2.77 |
6 |
三斜 |
1.78 |
灰、白、红色 |
钡长石
BaO.Al2O3.2 SiO2 |
32 |
27.1 |
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40.9 |
3.45 |
6 |
单斜 |
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蓝色或无色 |
理想化长石的晶体结构如图1所示。
图1 理想化长石的晶体结构图
长石晶形有单斜晶系和三斜晶系两种。常见的长石结晶形态如图2所示。
图2 常见的长石结晶习性
长石双晶常见,它已成为鉴定长石的主要特征。按照双晶结合面和双晶轴的相互关系,可将其分为三类:即正交双晶、平行双晶和混合双晶。常见的双晶有:钠长石双晶、卡式双晶、肖式双晶、阿克林双晶等。
用途作用
长石被用于制作玻璃及作陶瓷坯釉料的助熔剂,可降低烧成温度。钾长石玻璃的化学稳定性良好,除高浓度硫酸、氢氟酸以外,不受其他酸、碱的腐蚀。
富钾长石的岩石可作为提取钾盐的原料。
钾长石玻璃的化学稳定性良好,除高浓度硫酸、氢氟酸以外,不受其他酸、碱的腐蚀。
在搪瓷原料工业上用长石和其他矿物原料可配制珐琅。
钾长石对酸有较强的化学稳定性,可作为塑料、造纸、涂料等工业中的填充剂。
此外,长石还可以用于磨料工业。蓝绿色的微斜长石,即天河石含Rb、Cs,可作工艺矿石及综合回收Rb、Cs的原料,透明长石——月光石可作为宝石原料。利用钾长石粉体可水热合成13X沸石分子筛、制备白炭黑等。长石的主要用途见表3。
表3 长石的主要用途
应用领域 |
主要用途 |
质量要求 |
玻璃及玻璃制品 |
碱长石作为平板玻璃及各种玻璃制品的原料。可降低玻璃熔化温度,节省纯碱;钠长石作为玻璃纤维原料可改善其质量及取代叶蜡石等 |
Al2O3 >18%
Fe2O3 <0.6%
K2O+Na2O>10% |
陶瓷 |
各种陶瓷、搪瓷、电磁坯料(配入20%-40%)和釉料(配入20%-70%)的主要原料 |
Fe2O3 <0.3-1.0% |
水泥 |
白水泥的主要原料 |
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化工 |
钾长石是生产钾肥的原料之一;乳胶、涂料、氨基甲酸乙酯、丙烯类物质的填充料 |
做填料时可含较多的游离石英;做护肤品,要求2-8um的碱长石 |
其他 |
造纸、涂料、电焊条等的填料;磨料磨具及耐火材料原料等 |
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