海泡石
一、海泡石概述 海泡石为含水富镁硅酸盐天然矿物,化学式为Mg8(OH2)4[Si6O15]2(OH)4·8H2O。海泡石成分变化主要发生在八面体空隙中,并形成不同的海泡石变种,如富镁海泡石、富铝海泡石、富钠海泡石等。在八面体中主要由Al、Fe 、Ca、Na 等代替 Mg,在四面体中由Al、Fe 代替 Si。属斜方晶系或单斜晶系的层链状结构,由晶体内平行于C 轴的硅氧四面体双链所组成,各个链之间通过氧原子连接。它的化学成分理论上是SiO2 和MgO及H2O,但一般都含有杂质,如湖南、江西的海泡石中有Al2O3、Fe2O3 和 Na2O 等。
海泡石原矿一般呈块状、土状或纤维状集合体。颜色呈白色、浅灰色、暗灰、黄褐色、玫瑰红色、浅蓝绿色。新鲜面为珍珠光泽,风化后为土状光泽。莫氏硬度2~2.5,密度1~ 2.2 g/cm3。具有滑感和涩感,粘舌。干燥状态下性脆。收缩率低,可塑性好,比表面大。干 燥时能溶于水,部分溶于盐酸、质轻。海泡石还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射及热稳定等性能。主要产于海相沉积-风化改造型矿床中,亦出现于热液矿脉中。
海泡石具有极强的吸附、脱色和分散等性能,亦有极高的热稳定性,耐高温性可达1500~1700℃,造型性、绝缘性、抗盐度优良。
海泡石与其它层状硅酸盐矿物的不同之处在于其含有四种不同形式的水。除了吸附水和结构水(OH)外,还有与通道壁上Mg 离子配位的水分子(配位水,以 OH2 表示)以及进入通道的水分子(沸石水 H2O)。
二、海泡石种类
海泡石种类从成因角度分为热液型海泡石和沉积型海泡石,通常也将热液型海泡石称为α-海泡石,沉积型海泡石称为β-海泡石。α-海泡石呈大束的纤维状晶体,通常称为纤维状海泡石,主要分布在河南、河北等地;β-海泡石呈土状,是由非常细且短的纤维及纤维状集合体组成,主要分布在湖南、江西等地。
湘潭海泡石属后者,即沉积型海泡石。矿石呈粘土状,但在电镜下观察仍呈纤维状,但纤维较短,长度多在1.5μm以下。海相沉积型海泡石矿产为原岩型风化而成,呈灰白、浅灰、黑褐、紫灰等色,为土状,具弱丝绢光泽,质细腻,黏性强,可塑性好,密度较小,极易碎裂,结构疏松,胶结程度差,易水解。
湘潭海泡石属于海相沉积型粘土状海泡石,目前已探明储量2204万吨,占中国海泡石储量的80%,世界海泡石储量的30%以上;湘潭海泡石主要分布在湘潭县,拥有长达16公里的海泡石矿带,是全国最大的海泡石矿集区。
湘潭海泡石呈褐色或灰色,提纯产品白度在35-60%左右;湘潭海泡石原矿中海泡石含量在5%—40%之间,大部分品位在25%左右,极少部分矿体品位接近40%;湘潭海泡石在进行产品开发前,首先需要进行选矿提纯。
湘潭海泡石原矿是海泡石与方解石、石英及滑石等矿物混合物,它们在颗粒直径和密度上存在差异,因此可利用这一特性通过捣浆 - 离心分离法将海泡石与各脉石矿物加以分离。
三、海泡石的应用
由于海泡石具有独特的孔隙结构和优越的物理化学性能,广泛应用于吸附剂、环境除臭剂、脱色剂、净化剂、催化剂载体、土壤改良、塑料填料及化妆品等,如作为饲料添加剂、土壤调理剂、农药载体、增稠剂、触变剂、过滤剂等。
1、吸附剂
海泡石的吸附能力大于任何其他黏土,这种特性连同它甚至在浸透状态下也不至于崩解的力学抗性,使得各种粒级海泡石均可作为水或油的吸附剂。
海泡石原矿可作为吸附剂使用,也可加热至200-300℃,脱去其吸附水和沸石水,不明显降低其表面积而增加其吸附性能。
2、环境除臭剂
海泡石对臭气的分子具有很强的吸附能力。业已证实,按40g海泡石/立方米的比例,能使氨的环境浓度从最初始的100ppm降到18ppm。因此,海泡石适用于动物集中的饲养场,来控制氨的污染程度。
3、制药
由于海泡石具有大活性表面,可以保持活性产物,又因其表面的低交换性能与三价铁的含量低,可用作制药的赋形剂,能使药品耐氧化退变。
同样,因其良好的吸附性能,海泡石在治疗腹泻中可用作毒素、细菌和液体的肠胃吸附剂,以及海泡石具有控制pH值的性能,在治疗胃酸症中可用作抗酸药品。
4、动物饲料
海泡石可用作动物生长促进剂,用海泡石作饲料粘合剂,比用木质硫酸盐一类,可以得到更佳的饲料功效。这种饲料功效的改进,可能由于海泡石形成一种胶体,使饲料较缓慢地流经动物肠道,增强了蛋白质消化的缘故。海泡石因其吸附性能,可以控制氨的污染程度,因而能防止氨中毒或慢性疾病。同样,海泡石能控制由毒素或特种氨引起的腹泻。
对海泡石、膨润土、木质硫酸盐以及其他粘合剂的研究得出结论,海泡石粘合剂较其他产品为佳。海泡石可以制成小丸来饲养鱼、家禽及羔羊,并可配制各种饲料,从富脂肪的猪饲料到富纤维的兔饲料。由海泡石制成的小丸的耐用率可达95%。海泡石粘土的流动性能,使其与其他粘合剂比较,具有可在较低温度和压力下加工配制的优点,防止了维生素、蛋白质之类在高温下的水解作用,同时在生产过程中节约了能源。
5.农药载体
海泡石能同时应用于耕作、播种和施肥中,在相当长的时间内缓慢地释放出有毒的化学药剂。农药载体要求的最重要的特性之一,是必须保证药剂的稳定性。通常,农药失效是由于所用载体表面催化活性引起的。表面上的强酸区包括在此种活性中。
6、土壤改良
利用海泡石的吸附性能及其形成稳定悬胶液的能力,其能应用于土壤改良,土壤必须要有良好的透气性,这取决于土壤的大孔隙度。土壤也必须能够保持水份、离子、养份、肥料等等,这一能力也和土壤组成颗粒的大孔隙度直接有关。用粒度为6-15、30-60目的海泡石和土壤拌匀,可使土壤达到所需的孔隙度,从而改进土壤的导液性和透气性。海泡石中存在高的大孔隙率,能保持大量水份和养份来供给植物。海泡石的脱水产物,能提高在水中或压力下的抗分解能力和改进吸附性能。
7、塑料填料
聚合物/黏土复合材料因其优异的力学性能以及成本低、易加工的特点,一直是材料研究领域的一大热点。大多数文献报道的纳米黏土都是指层状的硅酸盐类,如蒙托土、累托石等;而海泡石则是一种富镁纤维状层链型硅酸盐黏土矿物,具有较高的长径比,比表面积理论值高达900m2/g,热稳定性好,对聚合物的填充改性具有良好的应用前景。
8、脱色剂
黏土广泛应用于石蜡、油脂、矿物油和植物油的脱色。脱色的显著作用在于:在过滤或者渗滤过程中保留有色质点,有色物质的吸附,有色化合物向无色或易被吸附的化合物的催化转化。
9、抗结剂
由于海泡石具有发生吸附或半吸附作用的大比表面积,故能保持高比例的各种溶液,可作为一种抗结剂和流动剂来控制混合物的湿度,或者用作流体化产品的表面涂层。
10、化妆品
海泡石用作化妆品的增稠剂和触变剂,可使油脂与软膏具有适宜的粘度。海泡石也能用作颜料悬浮剂,甚至能吸附油污和细菌。
利用海泡石的产品有乳液、面友、牙膏、油膏、干型香波等。
