Однокальциевый двухалюминат СаО • 2А12Оз образует моноклинные сильно вытянутые игольчатые или призматические кристаллы иногда длиной в несколько миллиметров. Бесцветен. Имеет большой угол погасания (до 31°), благодаря чему легко распознается. Показатели преломления: Ng=1,654, Np = 1,617, двуиреломление высокое— 0,035. Оптически положителен. Присутствует в клинкере глиноземистого цемента.
Алюмосиликат кальция [pic]
Геленит 2СаО • А12Оз • 51О2 кристаллизуется в квадратной сингонии и дает прозрачные бесцветные таблички или призмы ,с ясно различимой спайностью, расположенной поперек его удлиненных кристаллов. Иногда образует кре -
стообразные скелетные формы роста. Показатели
преломления: Ng=1,669, Nр = 1,658. Двупреломление умеренное:Ng—Nр= 0,011. Цвета интерференции беловато-желтые.Оптический знак отрицательный. Одноосный.
Разлагается в солянойкислоте. В глиноземистых
цементах геленит размещается между кристаллами однокальциевого алюмината или прорастает их. По свойствам относится к инертной части цемента. Типичный минерал доменныхшлаков (рис. 3).
Алюмосиликат
Муллит ЗА12О3 • 5Ю2 образует игловидные, призматические или волокнистые кристаллы с ясно различимой совершенной спайностью. Сингония ромбическая. В чистом виде бесцветен, но от примесей Ре2Оз и 5Ю2 часто получает розовую или синеватую окраску.
Эти примеси ведут к повышению светопреломления до Ng=1,682, Np=1,661 и
Ng — Np=0,021, в то время как у чистых муллитовых кристаллов Ng=1,654,
Np = 1,642, а Ng — Np = 0,012. Оптически положительный. Минерал может давать сростки и скопления (рис. 4). Примеси Fе2О3 и SiO2 вызывают появление плеохроизма в желтоватых и голубоватых тонах. Удельный вес муллита 3,03. Размер кристаллов муллита разнообразен: от 2 до 5 мк в шамоте до 10 мм по длине в муллитовых изделиях. Входит также в состав фарфора.
Силикаты кальция и магния Окерманит 2СаО •МgО-2SiO2 встречается в природе и образуется искусственно в виде бесцветных квадратных коротких призм или табличек с показателями преломления: Ng=1,638, Nр=1,631. Двупреломление слабое: Ng — Np = 0,007. Оптический знак положительный. Одноосный. Окерманит во всех отношениях смешивается с геленитом, образуя серию геленитокерманитов (мелилиты), оптические свойства которых варьируют вместе с составом. Форма таких кристаллов сходна с геленитом. Их сингония тетрагональная. Удельный вес 3,18. Входят в состав магнезиальных цементов, огнеупоров, шлаков.
Монтичеллит СаО • МgО • 2SiO2 кристаллизуется в ромбической системе и дает в природе и в технических продуктах бесцветные призматические зерна со слабой неясной спайностью. Сингония ромбическая. Удельный вес 3,2. Оптические свойства изучены недостаточно. Показатели преломления при содержании его в виде 10%-ного твердого раствора 2MgO?5SiO2 имеют следующие величины: Ng= 1,655—1,651, Np=1,638—11,640, Ng—Nр = = 0,015, оптический знак положительный. Встречается в различных шлаках.
Алюмоферрит кальция
Целит (алюмоферрит кальция) представляет собой кристаллы, состав которых может варьировать от 8СаО • ЗА12О3 • Fе2О3 до СаО • Fе2О3. Кристаллы целита в портландцементном клинкере заполняют промежутки между алитом и белитом, иногда создавая тончайшие прорастания с другими второстепенными минералами. Они имеют призматическую или округлую форму, сингония ромбическая, цвет от светло-бурого до темно-бурого. В шлифах ясно выражен плеохроизм от светло-желтых до темно-бурых оттенков, угол погасания весьма мал. В отраженном свете целит имеет большую отражательную способность, в силу чего кажется светлоокрашенным.
По данным Н. А. Торопова (1950), в клинкере с повышенным содержанием окиси железа состав целита приближается к 2СаО ? Fе2О3 в нормальных клинкерах — к 4СаО ? А12О3 ? Ре2О3 и 8СаО ? ЗА12О3 ?Ре2О3.
Показатели преломления для 4СаО?А12О3?Fе2О3 (разновидности, называемой браунмиллеритом): Ng = 2,08, Np=1,98, Ng — Np = 0,10. От содержания в нем 1—2% МgО (периклаза) светопреломление несколько снижается, а клинкер приобретает характерную зелено-серую окраску. Удельный вес 3,77. Присутствие браунмиллерита снижает экзотермический эффект твердения портландцемента. Встречается также в шлаках.
Ферриты кальция
В эту группу входят два минерала: однокаль-циевый феррит СаО?Fе2О3 и двухкальциевый феррит 2СаО?Fе2О3. Оба они играют роль минерализаторов в различных огнеупорах и некоторых видах портландцемента.
Однокальциевый феррит СаО?Fе2О3 представляет собой длинные игольчатые кристаллы, слабо прозрачные под микроскопом. Сингония квадратная или гексагональная. Окраска черная, а в порошке интенсивно красная. Показатели преломления: Ng = 2,465, Np = 2,345, двупре-ломление высокое: Ng — Np = 0,120. Феррит в твердом состоянии может растворять в себе до 10% СаО?А12О3 и тогда показатели преломления снижаются: Ng = 2,25, Np = 2,13, а двупреломление Ng — Np = 0,12. Растворяется в кислотах. Встречается в составе клинкера глиноземистого цемента.
Двухкальциевый феррит 2СаО?Fе2О3 кристаллизуется в виде черных кристаллов, которые в шлифах имеют желтовато-бурую окраску. Спайность отсутствует Ng = 2,29, Np = 2,20, Ng — Np = 0,090. Оптически положительный. Растворяется в соляной кислоте.
Двухкальциевый феррит при гидратации твердения не дает. Образуется в доломитовых огнеупорах, в портландцементе и шлаках. В магнезитовых огнеупорных массах применяется как ускоритель спекания периклаза.
Окислы и гидроокислы
Известь СаО (свободная окись кальция) представляет собой бесцветные кристаллы кубической сингонии. Форма зерен округлая. Встречаются кубики или кучные скопления с ясно выраженной спайностью по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Кристаллы оптически изотропны. Их показатель преломления N=1,836. В шлифах отличается грубым рельефом. СаО присутствует в клинкере портландцемента (до 10%) обычно в виде мелких зернышек, которые иногда наблюдаются внутри кристаллов ЗСаО?А12О3, а также в мартеновских шлаках и т. д. В отраженном свете СаО определяется методом травления поверхности шлифов (микрохимические реакции).
Портландит (гидрат окиси кальция) Са(ОН)2. Образует бесцветные шестиугольные кристаллы гексагональной сингонии с совершенной спайностью. Показатели преломления: Ng=1,574, Np=1,545, Ng — Np = 0,029. Оптический знак отрицательный. Удельный вес 2,23. Входит в состав строительных растворов, различных вяжущих, силикатного кирпича, динаса.
Периклаз (окись магния) МgО встречается в виде округлых октаэдрических или кубических кристаллов незначительных размеров. Спайность по плоскостям куба. Чистый периклаз бесцветен, при частичном растворении в нем окислов железа приобретает желтоватую окраску. Минерал изотропный, показатель преломления N=1,734—1,737. В прозрачном шлифе распознается с трудом. Определяется при травлении поверхности шлифа в силу своей большой отражающей способности. Удельный вес 3,58. Периклаз — наиболее важная составная часть магнезитовых и доломитовых огнеупоров, входит также в клинкер портландцемента, в шлаки и т. д. Иногда в кристаллах периклаза, например в спекшемся магнезите, наблюдаются темные точечные выделения магне- зиоферрита.
Кремнезем 5SiO2 в технических продуктах встречается в виде различных полиморфных форм, из которых главными являются кварц, тридимит, кристобалит, а также кремнеземистое стекло. Минерал кварц, представляющий собой низкотемпературную форму SiO2 (образуется ниже 573°С).Остановимся на характеристике других форм.
Тридимит — умеренная температурная форма SiO2. Кварц в тридимит превращается при температуре выше 870° С. Кристаллы бесцветные или светло- серые, имеют форму пластинок или удлиненных табличек, часто с характерным образованием копьевидных двойников. Размер зерен может достигать 3—4 мм. Сингония ромбическая, удельный вес 2,27, Ng=1,473, Np = 1,469,. Ng-Np = 0,004. [pic]
В динасе содержание трндимита достигает 50—70%. Переход SiO2 в тридимитовую форму сопровождается значительным увеличением объема. Встречается также в шлаках.
Кристобалит — высокотемпературная фаза SiO2 (образуется при температуре выше 1470°С). Дает правильные октаэдры, зернистые скопления и чешуйчатые сростки, иногда с полисинтетическим двошшкованием сложной сотовидной структуры (рис. 5). Кристаллы бесцветные, реже молочного цвета. Удельный вес 2,32. Ng=1,487, Np=1,484, Ng — Np = 0,003. Входит в состав динаса. Рис. 5. Кристобалит
Кремнеземистое стекло возникает при достаточно быстром охлаждении кремнеземистого расплава. Оно может быть бесцветным или молочной окраски, последняя обусловлена воздушными пузырьками. Стекло изотропно. N= 1,459, удельный вес 2,203. Устойчиво в кислотах (кроме плавиковой и фосфорной). Кремнеземистое стекло широко применяется как изоляционный, кислотоупорный, огнеупорный и электроизоляционный материал.
Гипс и продукты его обезвоживания
Гипс СаSО4?Н2О и ангидрит СаSO4 — природные образования.Среди продуктов обезвоживания гипса выделяются кристаллические вещества: ?- полугидрат (СаSО4? 0,5Н2О), ?-полугидрат (СаSО4?0,5Н2О), ?- обезвоженный полугидрат, ?-обезвоженный полугидрат, ?- ангидрит (СаSО4), ?- ангидрит и ?-нерастворимый ангидрит.
?-Полугидрат СаSO4?0,5Н2О получается при нагревании гипса под давлением 120—125 атм. При этом образуются бесцветные кристаллы в виде удлиненных игл или шестиугольных призм с поперечными полосками (рис. 6). Сингония моноклинная. Показатели преломления при обезвоживании возрастают: Ng=1,584, Np=1,559. Двупреломление высокое: Ng — Np = 0,025.
[pic]
Рис. 6. Продукт обжига ?-полугидрата при 150° (150Х)
Удельный вес 2,72—2,73. Главная составная часть высокотемпературного гипса.
?-Полу гидрат СаSО4?0,5Н2О образуется при нагревании гипса на воздухе до
120° С и потере воды в виде газообразной фазы. Дает мелкозернистую или волокнистую массу бесцветных кристаллов. Ng=1,556, .Np = 1,550, Ng — Nр = 0,006. Удельный вес 2,67—2,68. ?-Полугидрат менее устойчив, чем ?- полугидрат. Главная составная часть варочного гипса. Ангидрит СаSО4 — искусственный минерал, так называемый растворимый ангидрит, образующийся при обезвоживании полугидратов при температуре выше 220° С. Встречается в двух модификациях — ?и?. Отличается по своим свойствам от природного растворимого ангидрита. Растворимый ангидрит имеет форму призм с прямым погасанием и положительным удлинением. Показатели преломления для ?-ангидрита: Ng=1,570, Np=1,554, для ?-ангидрита: Ng=1,570, Nр = 1,546. Растворимые ангидриты на воздухе быстро гидратируются.
Гипс и продукты его обезвоживания широко применяются в качестве вяжущего, формовочного материала и т.д.
Прочие соединения кальция
Ольдгамит (сульфид) СаS образуется в составе основного доменного шлака в присутствии значительного количества серы. Кристаллизуется в виде очень мелких округлых изотропных зерен кубической сингонии с очень высоким светопреломлением (N = 2,90). Зерна бесцветны, водянопрозрачны. Мелкие зерна ольдгамита трудно различимы даже при больших увеличениях микроскопа. Удельный вес 2,71. Входит в состав шлаков и цементов.
Перовскит СаО ? ТiO2 кристаллизуется в форме октаэдров псевдокубической сингонии с ясно различимой спайностью. Окраска светло-бурая. Показатель преломления N = 2,36. Входит в состав доменных шлаков.
Искусственные высокопрочные кристаллы
Высокопрочные искусственные кристаллы применяются в технике как режущий и абразивный материал. Таких кристаллов уже известно более 40. Это различные карбиды, нитриды, гидриды и бориды. Твердость их по шкале Мооса превышает 7.
Карбид бора — твердый раствор бора, В4С. Облик кристаллов ромбоэдрический с усечением призматическими и пирамидальными формами. Сингония гексагональная. Удельный вес 2,48—2,52. Твердость по шкале Мооса около 9. Под микроскопом в отраженном свете карбид бора имеет белый цвет, высокую отражательную способность, высокий рельеф.
Карбид кремния (карборунд) 51С кристаллизуется в зависимости от температуры в кубическую (1650— 2000° С) или гексагональную (свыше 2000° С) сингонии. Структуры карбида кремния относятся к слоистым и состоят из чередующихся пачек слоев тетраэдров [814С] и [С514] двоякой ориентации. Удельный вес кубического карбида кремния 3,216, а гексагонального – 3,217, Ng=2.697, Np=2.654 , Ng-Np=0.043. В проходящем свете – зеленый, синий, реже бесцветный или дымчатый. В отраженном свете кристаллы светло-серые, почти белые, имеют высокую отражательную способность и высокий рельеф. Твердость по шкале Мооса более 9.
Нитрид ниобия Nb3N5 образуется восстановлением трехокиси ниобия сажей в атмосфере азота при 1200 ?C. Это кристалл с плотной гексагональной решеткой. Удельный вес 8,4. Твердость по шкале Мооса 8 – 9.
Карбиды вольфрама WC и W2C получают расплавлением вольфрамового ангидрида WO3 c сажей в пламени вольтовой дуги. Оба карбида относятся к гексагональной сингонии. Твердость по шкале Мооса у WC=9, W2C =9 – 10.
Карбиды молибдена Мо2С и МоС получают расплавлением смеси молибденового ангидрида с карбидом кальция и углем в вольтовой дуге или плавлением шихты, содержащей уголь и МоО2. Кристаллы гексагональной сингонии. Твердость по шкале Мооса 7 – 9.
Список используемой литературы:
1)Инжинерная геология. Минск 2001г.
2)Искуственые минералы, их свойства и строение. Москва1989г.
3)А так же по средствам Интернета, (рисунки).
Страницы: 1, 2
