礦物性質和礦物材料-習題集

1、礦物性質與礦物材料習題集1、體積電阻和體積電阻系數(shù)電流通過絕緣體所碰到的阻力稱作體積電阻。體積電阻系數(shù)等于電流通過邊長為1cm的正方形絕緣體的相對應的兩面所產(chǎn)生的電阻。一般固體和液體絕緣材料的體積電阻系數(shù)約為1081010·cm至10161018·cm。體積電阻越大，材料的絕緣性能越好。2、簡述礦物材料研究內(nèi)容以研究非金屬礦物與巖石為對象，以研究礦物本身的應用為目的，以礦物的本質-化學成分和晶體結構為依據(jù)，研究礦物的物化性質及其與成分、結構的關系和產(chǎn)生機理，探討礦物性能的應用和優(yōu)化，擴大應用領域，使礦物得到充分開發(fā)和應用。3、電擊穿，電擊穿強度和擊穿電壓當外施電壓增高并達到

2、某一極限值時，電介質即喪失其絕緣性能，這一現(xiàn)象稱作電擊穿。絕緣材料被擊穿瞬間所施加的最高電壓稱為擊穿電壓(U0)。絕緣材料抵抗電擊穿的能力稱作電擊穿強度(或介電強度)(E0)，單位為kVmm。4、表面電阻和表面電阻系數(shù)5、介電常數(shù)(電容率)介電常數(shù)表征電容器(兩極板間)在有電介質時的電容（）與在真空狀態(tài)(無電介質)下的電容（0）的比（r）。表征不導電礦物（電介質）或導電性弱的礦物在外加電場中產(chǎn)生感應電荷的特點。6、金剛石的結構特點、金剛石的晶體結構屬等軸晶系，a0=3.56A，Z8；、碳原子占據(jù)晶胞的角頂、面心和相間的1/8晶胞的小立方體的中心，為四面體配位；、每個碳原子與相鄰的四個碳原子形成

3、共價鍵結合；、鍵長：C-C=1.542A；鍵角：C-C-C=109°28。7、金剛石分類金剛石根據(jù)其含氮量、紅外和紫外吸收光譜特征，劃分為I型、型和混合型三大類。I型金剛石：含有一定量的氮（1024原子/m3），對波長330 nm的紫外輻射、710m的紅外輻射強烈吸收；Ia型：含氮較多(0.10.23)，是天然金剛石中最常見類型，約占天然金剛石總量的98。它又可分為IaA和IaB型。IaA型：所含的氮以雙原子氮為主，還有聚合形式的氮，個別含單原子氮。其特征為：紅外光譜出現(xiàn)由雙原氮引起的1282cm-1吸收譜帶，紫外為270nm次吸收邊，及N5N8系。IaA型是最常見的金剛石類型，我國

4、此型數(shù)量最多。IaB型：所含的氮為多原子氮、片晶氮和三原子氮，以多原子氮為主，還含有數(shù)量不等的雙原子氮，但無單原子氮。其特征為：多原子氮所引起的1175cm-1紅外吸收，片晶氮引起的1370cm-1紅外吸收，紫外N9系、N3系及260280nm的線系。IaB也是較常見的金剛石類型。Ib型：含有少量的氮，且主要是單原子氮。氮代碳出現(xiàn)一個未成對的電子，旋轉于氮碳之間，產(chǎn)生順磁共振效應。因此，Ib型金剛石的特征是順磁共振譜為單氮訊號，紅外光譜為1130cm-1吸收帶，紫外為400nm的吸收邊。型金剛石：幾乎不含氮（0.001，或1024原子/m3，透過紫外輻射至225 nm，對710m的紅外輻射不吸

5、收。分a型和b型。a型：含氮極少。有良好的導熱性。其特征是：紅外光譜在14001100cm-1范圍內(nèi)幾乎無吸收，紫外光譜為230nm的基吸收邊。b型：比a 型含氮更低，幾乎不含氮。它含微量硼（受主心），故為P型半導體?；旌闲停阂粋€金剛石晶體內(nèi)，存在兩種以上金剛石類型分區(qū)共存，而且在形貌圖象上可見兩者分區(qū)分布，這種金剛石稱為混合型。8、石墨晶體結構特點層狀結構：碳原子組成六方網(wǎng)層，根據(jù)層的疊置層序和重復周期分為兩種類型：2H型：兩層為一個重復周期，即ABAB重復，a0=2.462A，c0=6.70A；3R型：三層為一個重復周期，即ABCABC 重復，a0=2.46A，c0=10.06A。層內(nèi)原子

6、間距1.42A，層間距3.35A。層內(nèi)原子作六方環(huán)狀排列，碳原子為三配位，碳原子的外層電子構型為s2p2，雜化作sp3，每個碳原子以一個s電子和兩個p電子與其周圍的三個碳原子形成共價鍵，而另一個具有活動性的p電子則形成大鍵，從而使晶體具有一定的金屬性。層內(nèi)具有極強的結合力，層間巨大的間距形成弱鍵合作用，由此構成了石墨結構突出的特點，并決定了石墨許多特殊的性能。9、石墨的分類石墨的結晶狀態(tài)影響到它的工藝性能。因此，工業(yè)上首先根據(jù)石墨的結晶程度將其分為兩類：一類為晶質石墨，呈鱗片狀或塊狀，晶體0.001 mm(1m)，可用肉眼或顯微鏡辨識其晶形；一類為隱晶質石墨，晶體細小，顯微鏡下難以辨識其晶形，

7、又稱無定形石墨或土狀石墨。10、敘述石墨的主要性質和用途1）石墨的物化性能巨大的層間距及弱鍵導致了石墨的片狀形態(tài)和0001極完全解理、低硬度12(但垂直解理為35)、潤滑、可塑、低密度(2.12.3gcm3)；晶格的金屬性使石墨呈金屬色(鐵黑鋼灰)、金屬光澤、不透明、良導電性和導熱性；成分和堅強的結構層使石墨具有化學穩(wěn)定性和耐高溫等等。下面就石墨的幾個主要工藝性能作一些具體說明。耐高溫性：石墨系碳的高溫變體。它是目前已知的最耐高溫的材料之一。它的熔點高達3850，于4500才氣化。7000的超高溫電弧下加熱10秒鐘，石墨的重量損失為0.8，剛玉為6.913.7，而極耐高溫的金屬12.9。在25

8、00時石墨的強度反而比室溫時提高一倍。導電和導熱性能：石墨的導電性約為一般非金屬的100倍，碳素鋼的2倍，鋁的33.5倍。若將石墨定向排列，加溫、加壓而制成定向石墨，其順導電性約為反向導電性的1000倍，據(jù)此可制成各種半導體材料和高導電性材料。石墨的導熱性能超過了鋼、鐵、鋁，且具異常導熱性，即導熱率隨溫度的升高而降低，在極高的溫度下則趨于絕熱。穩(wěn)定性：石墨在常溫下表現(xiàn)出良好的化學穩(wěn)定性，它不受任何強酸、強堿和有機溶劑的腐蝕。但在500時開始氧化，700時水蒸氣可對其產(chǎn)生侵蝕，900時CO2也能對其產(chǎn)生侵蝕作用。石墨的熱穩(wěn)定性也好，膨脹系數(shù)小(1.2×10-6)，故在高溫下能經(jīng)受溫度的

9、劇烈變化而不破壞，其體積變化也不大，不會產(chǎn)生裂紋。潤滑性：石墨具有良好的潤滑性能，其摩擦系數(shù)在潤滑介質中小于0.1。鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好?？伤苄裕菏烧钩杀≈?.2m的透光透氣薄片；而高強度石墨甚至連金剛石刀具都難以加工。吸熱性和散熱性：石墨有良好的吸熱性能，每kg可以吸收(2.969.211)×107J的熱量，而金屬材料每kg的吸熱量為4.061×107J；石墨的散熱性能則幾乎與金屬一樣好。涂敷性：石墨可涂抹固體，形成薄膜，當其顆粒小到510m時粘附力更強。此外，石墨在原子反應堆中還有良好的中子減速性能。2）應用冶金工業(yè)：冶金工業(yè)是石墨的最大消費領域。主

10、要用于石墨坩堝，鑄造模面和耐火磚，也用來做煉鋼的增碳劑。其中前兩者各約占石墨總用量的1/3。在機械工業(yè)中：一般的潤滑油不能適應高速，高溫和高壓的要求，而石墨作潤滑劑可以在-2002000的溫度和極高的滑動速度的環(huán)境下使用。石墨潤滑劑可為水劑膠體、油劑膠體或粉劑。化學工業(yè)：利用石墨具抗酸、堿和有機溶劑的腐蝕性能，制作器皿、管件、閥門和襯砌材料(如熱交換器、反應槽、凝縮器、酸洗槽等，可耐各種腐蝕性氣體和液體的腐蝕) ，廣泛用于石油、化工、濕法冶金等部門電氣工業(yè)：石墨主要用于制作電極、電刷，電池及電影機、探照燈發(fā)光用的電碳棒與焊接發(fā)熱用的碳精棒、電爐用的碳管等；在電器工業(yè)中，廣泛采用石墨作電極、電刷

11、、電棒、炭管以及電視機顯像管和真空管的涂料(膠體石墨乳)等。輕工業(yè)：利用石墨作玻璃、造紙的拋光劑；油漆、油墨、橡膠、塑料的填料、導電填料和補強填料等；鉛筆芯；金屬防腐涂料；密封材料(用柔性(膨脹)石墨作離心泵、水輪機、汽輪機和輸送腐蝕介質的設備的活塞環(huán)墊圈、密封圈、轎車的汽缸墊等。國防工業(yè)：高碳石墨(高純度，高密度)在人造衛(wèi)星、火箭、飛機、潛艇、導致輸電線路短路的石墨炸彈等方面均得到應用，是國防工業(yè)的重要材料。防輻射材料：在核反應堆中，中子和原子反應堆的減速劑；防原子輻射和核輻射的外殼以及火箭的噴嘴、導彈的鼻錐、宇航設備零件、隔熱材料、防射線材料等。柔性石墨制品：柔性石墨又稱膨脹石墨，是一種新

12、的石墨制品。美國研究成功柔性石墨密封材料，解決了原子能閥門泄漏問題，隨后德、日、法也開始研制生產(chǎn)。柔性石墨除具有天然石墨所具有的特性外，還具有特殊的柔性和彈性，是一種理想的密封材料。石墨取代銅：20世紀60年代，銅作為電極材料被廣泛應用，使用率約占90，石墨僅有10左右；21世紀，越來越多的用戶開始選擇石墨作為電極材料。在歐洲，超過90以上的電極材料是石墨。石墨烯：2008年8月報道:科學家最近研究發(fā)現(xiàn)，石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。11、剛玉的化學組成剛玉的化學式：A12O3；剛玉中常含微量雜質主要有：Cr、Ti、Fe、Fe、Mn

13、、V等雜質元素，以類質同象形式代替A1，或以機械混入物的形式存在于剛玉晶體中。12、剛玉晶體結構剛玉晶體結構是O2-作六方最緊密堆積；A13+充填在2/3的八面體空隙，AlO6八面體共棱聯(lián)結，形成垂直三次軸的層；平行c軸方向，二個實心八面體與一個空心八面體交互排列13、石英的化學組成純凈的石英SiO2通常近于100%。石英中常見有：Fe、Mg、Al、Ca、Li、Na、K、Ge、B等雜質元素，多以類質同象的形式代替Si。Al3+代Si4+引起電荷不平衡，導致半徑較小的Li+或Na+進入結構空隙，以平衡電荷。14、石英晶體結構特點石英基本結構單元為硅氧四面體，SiO4四面體以4個角頂與相鄰四面體聯(lián)

14、結，形成架狀結構。鍵角：Si-O-Si=144°、鍵長：Si-O1.579A和1.617A，O-O2.504A和2.640A。石英在結構上有左形和右形之分。結構上的左形和右形，相當于形態(tài)、物性上所指的右形與左形，這兩種形態(tài)的概念是相反的。15、試述石英的性質與用途1)石英的性質 顏色：石英一般透明無，由于石英中含有大量微細空洞或氣泡等缺陷，導致對光產(chǎn)生散射作用，使石英常呈白色、乳白色、灰白色等；石英中含有其他元素時可呈紫色、黃色、玫瑰色、茶色、煙色或黑色等。光澤：玻璃光澤。折射率：在常光下N0=l.544，在非常光下Ne=1.553。對光的透過性：石英對一切可見光都具有高度的透光度，

15、石英在紫外光下比大多數(shù)結晶物質、玻璃、液體等更透明；水晶對由紅外紫外光波都有良好的透過率。沿光軸方向，對1000550nm光波波段，每厘米厚的透過率約為90以上，在550250nm光波波段的透過率約為8590，250220nm，約在5080。因此它是制造紫外光譜儀棱鏡和透鏡的理想材料。密度：2649 kg/m3，莫氏硬度：7，貝殼狀斷口，一般很難看到解理，玻璃光澤。熔點：1713。熱膨脹系數(shù)：石英線膨脹系數(shù)具有各向異性，垂直c軸方向比平行c軸方向的膨脹系數(shù)大。 導熱系數(shù)：明顯的各向異性，平行c軸方向的導熱系數(shù)遠大于垂直c軸方向的導熱導電性： 石英具有很高的的電阻率（.cm) ，是一種絕緣材料。

16、壓電性：石英在一定方向受機械應力作用時，在其表面上能夠產(chǎn)生電荷的特性。熱電性：溫度改變時，在石英表面能夠產(chǎn)生產(chǎn)生負電荷的性質。溶解性：石英不溶于HCl、HNO3、H2SO4；能立即被HF或溫熱的NH4HF溶解；在常溫下能被堿溶液慢慢侵蝕；在升高溫度和壓力，并置于密閉的容器中，可被NaOH、K2CO3、Na2SO4或Na2B4O7等堿性溶液強烈侵蝕。2)石英的用途壓電石英廣泛地應用于電子技術和超聲波技術上。制造諧振器、濾波器和回聲探測器、壓電傳感器等儀器。光學水晶主要用于制造石英折射儀、紅外線分析儀器、光譜儀、攝譜儀等。熔煉水晶主要是用于生產(chǎn)特種透明石英玻璃的原料。硅質原料廣泛用于冶金、化工、建

17、材、磨料、耐火材料等部門，其中玻璃業(yè)消費量最大，鑄造業(yè)次之。玻璃工業(yè)：在玻璃工業(yè)中，石英砂是制造玻璃的主要原料。鑄造業(yè)： 在鑄造工業(yè)中，石英砂主要用于配制鑄鋼件用的型砂，由于其耐火度高達1713，能經(jīng)受長期高溫，適用于大型鑄件。耐火材料：硅質原料用來制硅磚，硅磚廣泛應用于冶金、玻璃、煉焦業(yè)的砌爐材料。冶金工業(yè)：用硅質原料作熔劑，制硅鋁和硅鐵。其它：利用其耐酸性，作硫酸塔的充填物；過濾砂用于自來水過濾、磨料用砂、陶瓷釉藥用砂、水泥用砂等。做橡膠、塑料、油漆涂料填料，做電子、電器絕緣材料等光導纖維、石英玻璃、人造水晶等。16、白云母的化學組成白云母化分式：KAl2AlSi3O10(OH)2；理論成

18、分（）：K2O 11.8、Al2O338.5、SiO245.2、H2O 4.5；云母中常見的混入物有：Ba、Na、Rb、Fe、Cr、V、Mg、Li、Ca、F等，大多數(shù)是以類質同象代替，形成云母變種。17、云母的晶體結構特點云母的結構是由呈八面體配位的陽離子層夾在兩個（Si，Al）O4四面體網(wǎng)層組成的基本結構單元層（2：1型結構）。（Si，Al）O4四面體共三個角頂連成六方網(wǎng)狀，四面體活性氧朝向一邊，OH位于六方網(wǎng)層的中央，與活性氧位于同一平面上。兩層六方網(wǎng)層活性氧的指向相對，并沿100方向位移a/3（約1.7A），使兩層的活性氧和OH呈最緊密堆積，其間形成的空隙為Al、Mg、Fe等離子充填。六

19、方網(wǎng)層中的Si有1/4為Al代替，結構層內(nèi)出現(xiàn)剩余電荷，由結構層之間的較大的陽離子（如K）來平衡電荷。白云母是2M1型，即相鄰云母結構層為120°和240°，120°和60°兩種位移方式，重復層數(shù)均為2，都屬單斜對稱；白云母晶體結構中的平均原子間距為：K-O(12)=3.10A、Al-(O，OH)（6）=1.95A、Si-O（4）=1.65A。18、硅灰石的化學組成化學式：CaSiO3（或Ca3Si3O9），理論化學組成為：CaO 48.3，SiO2 51.7。硅灰石中常有少量的Fe2+、Mn2+、Mg2+(偶見K+、Na+)代Ca2+、A13+、Fe3

20、+，偶見Ti4+代Si4+。19、硅灰石晶體結構特點硅灰石是一單鏈結構，其結構特點如：在-CaSiO3中，鈣為六次配位與氧形成鈣氧八面體CaO6，鈣氧八面體共邊形成鏈，三個鈣氧八面體鏈形成帶。硅以四次配位與氧形成硅氧四面體SiO4，硅氧四面體共頂形成鏈，鏈結構是以兩個對頂連接的硅氧四面體基團Si2O7與一個硅氧四面體組成，兩個鏈形成帶。硅氧帶中的硅氧四面體SiO4與鈣氧帶中的鈣氧八面體CaO6以棱相連；或鈣氧八面體帶和硅氧四面體帶的延長方向都平行b軸，相鄰的鈣氧八面體CaO6和硅氧四面體SiO4沿b軸方向錯動b/4，沿c軸方向錯動0.11c，因此產(chǎn)生了具有三斜對稱的Tc型硅灰石結構。鍵長：Si

21、-O=1.521.64A，Ca-O=2.322.40A。鈣氧八面體CaO6的棱長：3.7A，硅氧雙四面體Si2O7當Si-O-Si為一直線時，高約4.14.2A。由2個CaO6八面體和3個SiO4四面體組成-CaSiO3的基本結構單元。在鈣氧八面體鏈與硅氧四面體鏈的結合中，為了使3個SiO4四面體與2個CaO6八面體相適應，Si2O7雙四面Si-O-Si產(chǎn)生彎曲。20、高嶺石理論化學組成理論化學式為：Al4Si2O5(OH)4，理論化學成分為：SiO2 46.54%、Al2O3 39.50%、H2O 13.96%；高嶺石族礦物的化學成分比較簡單。只有少量的Mg、Fe、Cr、Cu代替八面體中的A

22、l；偶爾有A1、Fe代替Si。21、高嶺石結構特點結構單元層：由一個SiO4“硅氧四面體片”與一個Al（O、OH）“鋁氫氧八面體片”連接構成高嶺石的基本結構單元層；層堆垛形式：由高嶺石結構單元層堆垛而成，兩層之間錯動a/3；層間物：高嶺石層間無水分子或陽離子充填；鍵性：高嶺石為多鍵型礦物，Si-O為共價鍵，邊緣為氧原子；Al-O，Al-OH為離子鍵，邊緣為氫氧基團；層內(nèi)的鍵力較強，層間鍵力較弱，層間具有可剝分性。22、高嶺石燒結性燒結是指當物體被加熱到一定溫度后，由易熔物所產(chǎn)生的液相充填在未熔顆粒之間的空隙中，靠其表面張力使氣孔率下降、密度提高、體積收縮，從而變成致密、堅硬的性能。當氣孔率下降

23、到最低值、密度達到最大值時的狀態(tài)稱為燒結狀態(tài)，此時對應的溫度稱為燒結溫度。23、高嶺土合成分子篩的基本步驟將高嶺土細磨至粒度在3m以下；經(jīng)600700下焙燒2小時；高嶺土按固液比1：2與NaOH溶液混合均勻；經(jīng)50預處理24小時，再升溫至8090攪拌處理10小時左右；過濾、洗滌至pH=810，110烘干后即得4A型沸石分子篩。24、敘述高嶺土的主要性質和用途1）物化性質顏色：高嶺石純者為白色，含雜質可染成其他不同顏色；光澤：集合體光澤暗淡或呈蠟狀光澤；硬度：2.02.5；密度：2.602.63gcm3；高嶺石的致密塊(狀集合)體，具粗糙感；干燥具吸水性，濕態(tài)具可塑性，加水不膨脹；陽離子交換僅發(fā)

24、生在顆粒邊緣，交換容量僅為110 mmol/100g。高嶺石的粒度在0.25m左右，高嶺石粒度大小與結晶程度有關，結晶好的高嶺石粒度較大?？伤苄裕阂话愀邘X土具有中、低可塑性，比蒙脫石的可塑性低。高嶺土的燒結性是制造陶瓷產(chǎn)品必須具備的重要工藝指標之一。高嶺土具有較高的耐火度，一般可達1750以上，屬耐火粘土。高嶺土具有良好的電絕緣性，可做高頻瓷、電絕緣用瓷的原料。高嶺土具有較強的化學穩(wěn)定性和一定的耐堿能力，這是用作填料主要的性能指標。高嶺石可與許多極性有機分子（如：甲酰胺HCONH2、乙酰胺CH3CONH2、尿素NH2CONH2等）相互作用，產(chǎn)生高嶺石極性有機分子嵌混合復合體。有機分子可進入層間

25、域，以氫鍵的形式與結構層兩表面相連結。使高嶺石的結構單元層厚度增大；改變了高嶺石的表面性質(如親水性)。2）高嶺土的應用高嶺土由于具有多種優(yōu)良的物化性能，自古以來就被應用于陶瓷工業(yè)，發(fā)展到今天它已成為人類日常生活到尖端技術領域不可缺少的礦物材料。隨著新技術的開發(fā)，高嶺土正在不斷開拓新的應用領域，向高、精、尖領域滲透，如新型的切削刀具、鉆頭、陶瓷軸承、陶瓷金屬復合材料、人工合成分子篩、原子反應堆的陶瓷部件、噴氣飛機和火箭燃燒室的噴嘴、電子材料、航天飛機外表用的耐高溫陶瓷片等。在陶瓷工業(yè)中的應用：高嶺土在陶瓷工業(yè)中的消耗量約占其產(chǎn)量的50以上，居各工業(yè)部門之首。在造紙工業(yè)中的應用：從國外高嶺土的消

26、費結構來看，造紙工業(yè)用量已遠遠超出陶瓷工業(yè)的用量。主要用于制造各種印刷紙、硬板紙、新聞紙等的填料和涂布顏料。在橡膠工業(yè)中的應用：在橡膠工業(yè)中，高嶺土被用作填料和補強劑，可明顯改善橡膠的拉伸強度、抗折強度、耐磨性、耐腐蝕性、剛性(彈性)等性能。在塑料工業(yè)中的應用：高嶺土作塑料的填充劑，使塑料制品具有平滑的表面、美觀的外表、穩(wěn)定的尺寸，能夠改善制品的絕緣性、耐磨性、耐化學腐蝕性，提高制品的硬度等優(yōu)點。合成分子篩及其應用：以高嶺土為原料，經(jīng)一定工藝處理可以人工合成4A型分子篩。4A型分子篩在石油、化學、冶金、環(huán)保及電子工藝等領域，廣泛用作分子篩、陽離子交換劑、選擇性吸附劑、催化劑載體、污水處理劑、冰

27、箱除臭劑、干燥劑等。在冶金工業(yè)中的應用：高嶺土具有高的耐火度，制作冶金工業(yè)、玻璃工業(yè)等高溫作業(yè)的熔煉爐和熱風爐的爐襯砌體，如各種形狀的耐火磚、高鎂鋁磚、絕緣磚、硅質磚等。在其它部門的應用：玻璃纖維工業(yè)：高嶺土是玻璃纖維工業(yè)的主要原料之一。在粘合劑領域：可用來制作油灰、嵌封料及密封料的填料。在涂料領域：高嶺石化學性質穩(wěn)定、覆蓋能力強、流變性好、白度高，是油漆、涂料工業(yè)的重要礦物原料。在農(nóng)業(yè)領域：被用作肥料、農(nóng)藥或殺蟲劑的增量劑、稀釋劑。在輕工業(yè)領域：還用以制造香粉、胭脂、牙粉、各種藥膏、軟膏等，還可用作生產(chǎn)肥皂、鉛筆蕊、顏料等制品的填料。在高科技領域：制造高溫結構陶瓷，用于原子反應堆、噴氣飛機和

28、火箭燃料室噴嘴的耐高溫部件；制造功能陶瓷，即制造具有壓敏、光敏、熱敏、氣敏、磁敏等性能及具有記憶能力、快離子傳導能力的功能陶瓷等等。優(yōu)質高嶺土可制造各種高級光學玻璃、有機玻璃、水晶等的熔煉坩堝；拔制玻璃纖維的各種拉絲坩堝，以代替價格昂貴的鉑、鎳等貴金屬坩堝。25、蒙脫石晶體化學式Ex(H2O)n(Al2-xMgx)2(Si，A1)4O10(OH)2E為層間可交換的陽離子，主要為Ca2+、Na+，其次是K+、Li+等，根據(jù)層間陽離子的種類，蒙脫石被分為鈣基蒙脫石、鈉基蒙脫石、鎂基土、鋰基土等；x是E為一價陽離子時單位化學式的層電荷數(shù)，一般在0.20.6之間；H2O為層間水分子，其含量主要取決于層

29、間陽離子種類、環(huán)境溫度和濕度。層間水分子是以層的形式存在于結構層之間，最多可達四層，一般前一層未充滿時，不形成新的水分子層。n為分子式中水分子的個數(shù)。26、蒙脫石晶體結構特點四面體中：Si4+可被Al3+、Fe、Ti等代替，Al3+代替Si4+的量一般不超過15；八面體中：Al3+可被Mg2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Li+、Ni、Cr等代替。層間低價陽離子代替高價陽離子引起電荷不平衡，產(chǎn)生層間負電荷。蒙脫石的層間負電荷主要來自八面體中異價陽離子之間的代替，部分來自四面體中的A13+代替Si4+。四面體片和八面體片中的陽離子置換引起的電荷不平衡，主要由層間陽離子(多為Na+、Ca2+)來

30、補償，即層間陽離子稱為可交換性陽離子。結構層之間的層間域能吸附水分子和吸附有機分子。27、蒙脫石X射線衍射特征蒙脫石的X-射線衍射譜，通常底面反射d001=1215A。d001=12A者是含1個水分子層的鈉蒙脫石，d001=15A為含2個水分子層的鈣蒙脫石。底面間距d001隨層間水分子層的厚度、可交換陽離子及有機分子的種類而變化。28、蒙脫石熱分析曲線特征蒙脫石的熱分析曲線存在3個吸熱谷。在80250：脫去層間水和吸附水；在600760：脫去結構水(OH)；在800935：由于晶格完全破壞所致。在第三個吸熱谷之后(1180)緊接著有一放熱峰，是非晶相的結晶作用所引起。29、蒙脫石的表面電性蒙脫

31、石的表面電性來自以下三方面：層電荷：四面體片和八面體片中的陽離子置換所引起的，每個晶胞的層電荷最高可達0.6個。電荷的密度不受所在介質的pH值的影響，是蒙脫石表面負電性的主要原因；破鍵電荷：產(chǎn)生于四面體片的基面和四面體片、八面體片的端面，系Si-O破鍵和A1-O(OH)破鍵的水解作用所致。當pH7時，破鍵吸引H+，帶正電；pH7時帶負電；八面體片中離子離解形成的電荷：在酸性介質中，OH-或AlO3-3離解占優(yōu)勢，端面荷正電；在堿性介質中，A13+離解占優(yōu)勢，端面荷負電；pH=9.1為等電點。30、蒙脫石膨脹性蒙脫石吸水或吸附有機物質后，晶層底面間距c0增大，使體積膨脹。在單位化學式中：含H2O

32、時，c012.4A；有2H2O時，c015.4A；高水化狀態(tài)時，c0可達18.421.4A；吸附有機分子時，c0最大可達48A左右。層間含二價陽離子的蒙脫石，處在塑性體流體的過渡階段時，較含一價陽離子水化能高，吸水速度快，吸水量大，膨脹性也大；進入分散狀態(tài)成為流體時，吸水膨脹性能受晶胞的離解程度制約，較含一價層間陽離子的離解程度低，吸水量小，最終吸水率低。因此，鈣蒙脫石在水介質中的最終吸水率和膨脹倍數(shù)大大低于鈉蒙脫石。鈉蒙脫石的膨脹倍數(shù)高達2030倍，鈣蒙脫石的膨脹倍數(shù)僅幾倍十幾倍。31、陽離子交換性和吸附性天然蒙脫石在pH值為7的水介質中的陽離子交換容量為70140mmol100g(相當于每

33、個晶胞帶0.51個靜電荷)。交換性：蒙脫石的離子交換是層間陽離子的交換；晶體端面所吸附的離子也具有可交換性。交換能力：蒙脫石的陽離子交換能力與層間陽離子的類型有關，也受蒙脫石的粒度、結晶程度、介質性質等因素的影響。陽離子電價和水化能越高，交換性能越強，被交換性越差。32、試述蒙脫土的性質與用途1）蒙脫土的性質蒙脫土基本物性顏色：蒙脫土多呈白色，有時為淺灰、粉紅、淺綠等；密度：為22.7gcm3；晶形：由于蒙脫土顆粒細小，在一般光學顯微鏡下難于觀察其形態(tài)特征。在電子顯微鏡下，蒙脫土多呈他形鱗片狀、片條狀，有時有半自形、自形片狀，集合體為云霧狀、球狀、海綿狀及片狀等。蒙脫土的表面電性蒙脫土的表面電

34、性來自以下三方面：層電荷；破鍵電荷；八面體片中離子離解形成的電荷。蒙脫土膨脹性蒙脫土吸水或吸附有機物質后，晶層底面間距c0增大，使體積膨脹。鈉蒙脫土的膨脹倍數(shù)高達2030倍，鈣蒙脫土的膨脹倍數(shù)僅幾倍十幾倍。蒙脫土膠體分散體質在堿性分散液中，在分散液中添加大量金屬陽離子將降低蒙脫土晶層面上的電動電位，產(chǎn)生面面型聚集；在酸性分散液中，若外來金屬陽離子干擾少或沒有干擾時，蒙脫土晶體帶正電荷的端面與晶層面組成面端型絮凝；在中性分散液中，端面沒有雙電層，產(chǎn)生端端絮凝。陽離子交換性和吸附性天然蒙脫土在pH值為7的水介質中的陽離子交換容量為70140mmol100g(相當于每個晶胞帶0.51個靜電荷)。2）蒙脫土粘土的應用膨潤土作為粘結劑、吸附劑、催化劑、增稠劑、觸變劑、脫色劑等廣泛應用于冶金球團、鑄造、鉆井、化工、食品等24個領域100多個部門。主要消費領域是鑄造型砂、鐵礦球團、鉆井泥漿，消費量約占總產(chǎn)量的75%。粘結劑：鐵礦球團粘合劑；鑄造型砂粘結劑。蒙脫土懸浮液：用于鉆井泥漿、阻燃物、藥物的懸浮介質、煤的懸浮分離等。 滅火劑：蒙脫土制成的懸