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礦物簡(jiǎn)介
海泡石是一種富鎂硅酸鹽粘土礦物。其理論化學(xué)式為Mg8[Si2O30](OH)4·12H2O，水分子中有4個(gè)為結晶水：其余為沸石水。SiO2含量54~60％，MgO 21~25％，并常含有少量鐵、錳等元素。外觀(guān)有兩種，一為土狀海泡石，一為纖維狀海泡石。硬度2~2.5，密度2.2g／cm3。干燥者可浮于水。顏色多變，一般為白、淺灰色，常見(jiàn)的還有淺紅、淡黃，褐色等。
根據其產(chǎn)出形態(tài)特征，大體可分為土狀海泡石（或稱(chēng)之為海泡石粘土）和塊狀海泡石。改礦物在自然界中分布不甚廣，常與凹凸棒石、蒙脫石、滑石等共生。
海泡石的礦物結構與凹凸棒石大體相同，都屬鏈狀結構的含水鋁鎂硅酸鹽礦物。在鏈狀結構中也含有層狀結構的小單元，屬2：1層型，所不同的是這種單元層與單元層之間的孔道不同。海泡石的單元層孔洞可加寬到3.8～9.8Å，最大者可達5.6～11.0Å，即可容納更多的水分子（沸石水），使海泡石具有比凹凸棒石更優(yōu)越的物理、化學(xué)性能和工藝性能。這就是海泡石成為該族礦物中具有最佳性能和廣泛用途的關(guān)鍵所在。同時(shí)，又因它的三維立體鍵結構和Si－O－Si鍵將細鏈拉在一起，使其具有一向延長(cháng)的特殊晶型，故顆粒呈棒狀，微細顆粒則呈纖維狀。結構中的開(kāi)式溝樞與晶體長(cháng)軸平行，因而這種溝樞的吸附能力極強。
中國海泡石粘土礦床是80年代初才開(kāi)始進(jìn)行系統地質(zhì)工作的。已發(fā)現的54個(gè)礦床、礦化點(diǎn)，分布在14個(gè)省、自治區內。黃河以北僅在河北、甘肅和內蒙古發(fā)現不少礦化點(diǎn)。但大部分礦床(點(diǎn))集中在江蘇、江西、湖南三省，占全國沉積海泡石粘土礦的86％。產(chǎn)出時(shí)代以二疊紀為主，其次為第三紀。
性質(zhì)結構
海泡石屬斜方晶系或單斜晶系，  ；a0=1.34nm，b0=2.68nm，c0=0.528nm，β＝90°；Z=2。存在一維結構通道，通道橫截面積0.37×1.64nm2，因而含較多的沸石水，晶體結構可見(jiàn)圖1。加熱后會(huì )失水，伴隨著(zhù)加熱失水，海泡石的結構將產(chǎn)生折疊作用，即四面體片在轉折部位彎曲，并縮小通道的體積，從而使其吸附性降低。顏色多變，一般呈淡白或灰白色；具絲絹光澤，有時(shí)呈臘狀光澤；條痕呈白色，不透明，觸感光滑且粘舌；莫氏硬度一般在2～2.5之間；體質(zhì)輕，密度為1～2.2g/cm3，收縮率低，可塑性好，溶與鹽酸。
海泡石的化學(xué)成分較為簡(jiǎn)單，主要為硅(Si)和鎂(Mg)，其化學(xué)式為Mg8(H2O)4[Si6O16]2(OH)4·8H2O，其中SiO2含量一般在54～60%之間，MgO含量多在21～25%范圍內，并有少量置換陽(yáng)離子，如Mg2+、可為Fe2+或Fe3+、Mn2+等置換。其電荷主要由四面包體中的Al3+和Fe3+對Si4+的類(lèi)質(zhì)同象置換所產(chǎn)生，故能產(chǎn)生變種海泡石。
由于海泡石具有特殊的孔道結構，因而比表面積和孔體積很大（理論總表面積可達900㎡/ g，孔體積0.385ml/g），故有極強的吸附、脫色和分散等性能。在常溫常壓下，海泡石吸附的水比其本身重量大2～3倍。
海泡石的熱穩定性好，在400°C以下結構穩定，400～800°C脫水為無(wú)水海泡石，800°C以上才開(kāi)始轉化為頑火輝石和a方英石；耐高溫性能可達1500～1700°C，造型性及絕緣性好，抗鹽度高于其它粘土礦物。
由于海泡石的針狀顆粒易在水中或其它極性溶劑中分解而形成雜亂的包含該介質(zhì)的格架。這種懸浮液具有非牛頓流體特性。這種特性與海泡石的濃度、剪切應力、pH值等多種因素有關(guān)。
 圖1 海泡石的晶體結構
用途作用
海泡石具有良好的吸附性能，在水中易于分散也易于分離，部分海泡石為纖維狀，用途十分廣泛。應用領(lǐng)域及主要用途有：油脂石油精練、吸附劑、脫色劑、過(guò)濾劑、釀造、化工、分子篩、醫藥、離子交換劑、陶瓷琺瑯原料及特種陶瓷、鑄造、建筑保溫隔熱材料、塑料橡膠填料、電焊條、制煙、特殊紙張、催化劑載體和農藥載體、鉆井泥漿等等。
纖維狀海泡石主要用作石棉代用品、助濾劑、脫色劑、吸附劑、催化劑載體、增稠劑、涂料等等，而土狀海泡石主要應用于膠凝劑、粘結劑以及鉆井泥漿等領(lǐng)域。
石棉替代材料 脈狀海泡石由于其針狀晶型和顆粒的纖維狀外形，可用于代替石棉而廣泛應用于高檔涂料、摩擦材料、屋面材料等領(lǐng)域。用海泡石制成的涂敷性保溫材料具有導熱性低、保溫性能好、強度高等特點(diǎn)，且具有無(wú)毒、無(wú)污染、耐油、耐堿、耐腐蝕、防火、附著(zhù)力強、不易裂縫等性能。此外，海泡石保溫材料還具有用量少、涂料薄，對管道可直接涂敷，不用捆扎的特點(diǎn)，因而施工方便，且降低成本，節省能耗。此外，脈狀海泡石應用于涂料可以起到一定的增稠和提高強度的作用。目前，很多保溫、密封材料廠(chǎng)都注重了海泡石在特殊保溫節能方面的應用。在摩擦材料中加入海泡石膠體代替石棉作增強基料，可使其具有韌性好、抗拉和抗彎強度大、沖擊強度高、抗高溫老化性好、磨損小、特別是高溫磨損小的特點(diǎn)。此外，制品的密度比石棉摩擦片小，剎車(chē)無(wú)噪音、無(wú)致癌物、無(wú)污染，且能降低成本，提高質(zhì)量。（杜高翔等，2004）
吸附材料 由于海泡石具有很強的吸附能力，所以是一種常用的吸附劑。用作高檔吸附材料的一般是經(jīng)過(guò)提純的脈狀海泡石，這種海泡石具有容易在水介質(zhì)中分散，同時(shí)也容易分離的優(yōu)點(diǎn)。利用海泡石的吸附性能制備的產(chǎn)品有貓砂、干燥劑等。
催化劑載體 單獨的天然海泡石用作催化劑的例子很少，大都是利用改性海泡石作催化劑。由于海泡石具備作催化劑載體的良好條件，工業(yè)上常用它作為活性組分Zn、Cu、Mo、W、Fe、Ca和Ni的載體，用于脫金屬、瀝青以及加氫脫硫或加氫裂化等過(guò)程。而且也可通過(guò)海泡石的改性使之適用于各類(lèi)催化反應。由于用作催化材料對海泡石的純度有較高的要求，一般使用脈狀海泡石，且對其微量元素含量有較嚴格的要求。近年來(lái)國內外有不少學(xué)者以海泡石為材料,研究了其在加氫、氧化、裂解、異構、聚合等催化反應中的作用。
塑料、溶膠、聚酯、油漆、油脂增稠劑等 海泡石具有流變性和高粘度的懸浮性，改善它的表面性質(zhì)可在非極性溶劑中形成穩定的懸浮液。因此，海泡石適用于做塑料溶膠中的增稠劑。用表面活性劑改善海泡石的表面性質(zhì)，使其與聚酯相適應。作為增稠劑和觸變劑用在液態(tài)聚酯樹(shù)脂中，可防止顏料沉淀和克服應用后期聚酯樹(shù)脂均質(zhì)差等缺點(diǎn)。在油漆中加入一定量的海泡石，可使其在儲存期間避免顏料沉淀。由于其粘度特性，易于使用刷子、滾筒、空氣式真空噴涂設備，它產(chǎn)生的遮蔽力可使制品具有良好的光澤和去污性、抗摩擦性、抗彎曲性、抗流淌性、平滑性和熱穩定性，而且霉菌不易生長(cháng)；粘性也不會(huì )因硬水和溫度的影響而改變。此外，活化改性海泡石可作為具有有機載體油漆的增稠劑和觸變劑。海泡石用于礦物油脂中，能充分分散以提高油脂的粘度，經(jīng)表面活性劑處理后，在ｗ=1.5%青酮和礦物酮與ｗ=50%聚丁烯的混合物中,也能分散形成高粘度的油脂。
洗滌及漂洗劑、脫色劑、助濾劑、抗膠凝劑等 用海泡石取代高達30%的脂肪酸制成肥皂，可提高肥皂的洗滌率。與蒙脫石和高嶺土相比，不僅提高清洗的質(zhì)量和去污垢的能力，而且可以吸附細菌，使紡織物上或洗滌水中的細菌達到極低的程度。脈狀海泡石還具有優(yōu)良的脫色特性，在石蠟、油脂、礦物油和植物油脫色過(guò)程中，常被用作脫色劑、中和劑、除臭劑和脫水劑。海泡石經(jīng)過(guò)提高比表面積處理后，能滯流各種流體，作抗膠凝劑和自流劑，可控制混合物的濕度或覆蓋液化制品的表面。在葡萄糖的產(chǎn)生過(guò)程中,作脫色劑的同時(shí),又可作為澄清劑。
香煙過(guò)濾咀、飼料添加劑、粘結劑 煙草的煙霧是由大量的微液滴組成的，它以懸浮氣態(tài)存在?；钚蕴坎牧蠟V咀，能不加選擇地吸附煙的氣態(tài)物。若用海泡石和活性炭作香煙濾咀，就能有選擇地吸附香煙中的氣態(tài)物，即優(yōu)先吸附有害氣態(tài)物，對香煙草味的弱極性氣體吸附得很少，從而使香煙的香味更濃。
深海鉆井泥漿 國外在石油鉆井中早已把海泡石用作抗鹽粘土，并在A(yíng)PI標準中為該類(lèi)產(chǎn)品制定了質(zhì)量指標和試驗規范。
中國海泡石粘土礦床是80年代初才開(kāi)始進(jìn)行系統地質(zhì)工作的。已發(fā)現的54個(gè)礦床、礦化點(diǎn)，分布在14個(gè)省、自治區內。黃河以北僅在河北、甘肅和內蒙古發(fā)現不少礦化點(diǎn)。但大部分礦床(點(diǎn))集中在江蘇、江西、湖南三省，占全國沉積海泡石粘土礦的86％。產(chǎn)出時(shí)代以二疊紀為主，其次為第三紀。
我國的海泡石礦開(kāi)發(fā)利用較晚，加工應用能力還比較弱。河北省靈壽縣佳信礦產(chǎn)品加工廠(chǎng)生產(chǎn)海泡石絨和海泡石粉產(chǎn)品。國家非金屬礦深加工技術(shù)工程中心完成了江西樂(lè )平海泡石的生產(chǎn)線(xiàn)和湖南省瀏陽(yáng)海泡石加工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)的技術(shù)改造。生產(chǎn)海泡石產(chǎn)品的主要企業(yè)還有：陜西省秦興海泡石開(kāi)發(fā)公司、河南省南陽(yáng)市保溫材料廠(chǎng)、石家莊天源石棉廠(chǎng)、河北省易縣宏利海泡石絨有限公司。估計我國現在每年可生產(chǎn)各種海泡石產(chǎn)品5萬(wàn)噸左右。產(chǎn)品主要用于吸附材料、填料、保溫材料等領(lǐng)域。
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