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3.蒙脫石含量(或吸藍(lán)量)與塑造工藝性能的關(guān)系,。中國鑄造業(yè)把山西膨潤土作為鑄造型砂粘結(jié)劑研究、應(yīng)用的很多,,在制陶業(yè)應(yīng)用的也很多,,其質(zhì)量指標(biāo)主要反映在濕態(tài)抗壓強(qiáng)度(濕壓強(qiáng)度)。至于熱濕拉強(qiáng)度,,一般作為劃分濕壓強(qiáng)度品級時的配套指標(biāo),,各勘查礦區(qū)工業(yè)指標(biāo)中,往往也只提濕壓強(qiáng)度,。因此,,這里研究的也僅是蒙脫石含量與濕壓強(qiáng)度的關(guān)系。據(jù)有關(guān)部門對9個礦區(qū)吸藍(lán)量與濕壓強(qiáng)度相關(guān)性的數(shù)量統(tǒng)計(表2-6),,兩者正相關(guān)性很好,。其中廣東和平上陵礦區(qū)屬鋁(氫)基土,由于屬性關(guān)系,,其粘結(jié)性能差,,不受蒙脫石含量的影響,故基本上不相關(guān),,也不宜作鑄造用土,。一、蒙脫石的化學(xué)組成蒙脫石的一般結(jié)構(gòu)式為 Nax+(H2O)4{(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2}山西膨潤土的顏色有白色,、乳酪色,、淺灰色,、淡綠黃色、淺紅色,、肉紅色,、磚紅色、褐紅色,、黑色,、斑雜色等;具油脂光澤,、蠟狀光澤或土狀光澤,,貝殼狀或鋸齒狀斷口;地表一般松散如土,,深部較為致密堅硬,。山西膨潤土的結(jié)構(gòu)類型較多,有泥質(zhì),、粉砂-細(xì)砂,、角礫凝灰,、變余火山碎屑等結(jié)構(gòu),。構(gòu)造類型主要有微層紋狀、角礫狀,、斑雜狀,、致密塊狀、土狀等構(gòu)造,。擊之,,聲音發(fā)啞。山西膨潤土吸濕性強(qiáng),,放入水中出現(xiàn)迅速或緩慢的膨潤土,、崩解,,**吸水量為其體積的8~ 15倍,。膨潤土倍數(shù)從數(shù)倍到30余倍。有較好的粘結(jié)性,,在陽光下曬干后干裂成碎塊,。密度一般在2g/cm3左右,。山西膨潤土的主要礦物成分是二八面體蒙脫石—貝得石系列礦物。次要粘土礦物包括伊利石,、高嶺石,、埃洛石、綠泥石,、水鋁英石等,。其中伊利石,、綠泥石和高嶺石等可與蒙脫石機(jī)械混合,也可以構(gòu)成規(guī)則或不規(guī)則的間層礦物,。非粘土礦物有斜發(fā)沸石,、方沸石,α 方石英,、鱗石英,、石英、蛋白石,、長石,、黃鐵礦、石膏,、方解石,、凹凸棒石,鐵的氧化物以及火山巖屑,、晶屑,、陸源碎屑及一些硝酸鹽、氯化物等,。二,、蒙脫石的基本特性 1.晶格置換。晶格內(nèi)的異價類質(zhì)同象置換是蒙脫石*基本,、*重要的構(gòu)造特性,。蒙脫石的硅氧四面體和(或)鋁氧八面體中的硅、鋁離子被其他不等價陽離子(Fe3+,、Fe2+,、Zn2+、 Mn2+Li+等)所置換,,其結(jié)果是:①不同的置換離子,、置換位置、置換量構(gòu)成了一系列亞族礦物及化學(xué)成分的復(fù)雜形式,;②形成層間負(fù)電荷,。晶格置換前,蒙脫石電荷分配理論式如晶格置換產(chǎn)生了電荷差,,使晶片內(nèi)和晶層的化學(xué)鍵更偏于離子鍵,,使晶層具有吸附陽離子的能力。 2.電負(fù)性,。蒙脫石的電負(fù)性主要來自三方面,。(1)晶格置換連同內(nèi)部的補(bǔ)償置換(一晶片中的電荷不平衡可由這晶片所在晶胞的另一晶片抵消一部分)形成晶格靜電荷,每個晶胞的晶格靜電荷約0.66靜電單位,。這種電荷的密度不受所在介質(zhì)的pH值影響,,是蒙脫石電負(fù)性的主要方面,。如Na蒙脫石,分子式可寫成 Si8(Al3.34Mg0.66)O20(OH)4 ↓ Na0.66 晶胞相對分子質(zhì)量約為734,,每摩爾有6.02×1023個晶胞,,每克 Na蒙脫石的總面積為 750m2,每個Na+所占的表面積約1.38nm2,,每平方厘米晶體表面上的電荷量是3.5×104靜電單位(11.7μC),。(2)破鍵產(chǎn)生的電負(fù)性。蒙脫石的Si—O和Al—(O,,OH)化學(xué)鍵在水介質(zhì)中會發(fā)生斷裂,,造成端面破鍵。當(dāng)pH<7時,,因破鍵吸附H+,,使端面帶正電荷;若pH>7時端面則帶負(fù)電荷,;中性介質(zhì)中為等電點,。(3)八面體片離解形成的電負(fù)性。即蒙脫石八面體片中的Al3+和OH-(或Al03- 3 )的離出而產(chǎn)生的端面電荷,。在酸性介質(zhì)中OH-(或Al03- 3 )離解占優(yōu)勢,,端面為正電荷;在堿性介質(zhì)中Al3+離解占優(yōu)勢,,端面為負(fù)電荷,;pH值9.1左右為等電點,。蒙脫石的端面電荷在總電荷中所占的比例雖很小,,但它們對蒙脫石的膠體性質(zhì)和流變性能影響卻很大。 3.離子交換性能,。蒙脫石晶層間所吸附的離子是可交換的,,它們能與溶液中的離子進(jìn)行等物質(zhì)的量交換,如 Na蒙脫石 +NH4 幑幐+ NH4蒙脫石 +Na+ 離子交換是同電性離子之間的等電量的交換作用,,屬化學(xué)計量反應(yīng),,符合質(zhì)量守恒定律,交換和吸附是可逆的,。蒙脫石的離子交換主要是陽離子交換,,天然蒙脫石在pH為7的水介質(zhì)中的陽離子交換容量(CEC)為0.7~1.4mmol/g(相當(dāng)于每個晶胞帶0.5~1個靜電荷)。此外,,蒙脫石晶體端面所吸附的離子也具有可交換性并隨顆粒變細(xì)而增大,,但在總交換容量中所占比例則極小。對交換量高低的影響主要有以下幾種情況:①蒙脫石濃度大,,交換量高,;②結(jié)合能低,、電離率高的比結(jié)合能高、電離率低的要高,;③堿性介質(zhì)中的交換量比酸性介質(zhì)中的要高,,這主要與蒙脫石端面電荷和蒙脫石的溶解狀態(tài)有關(guān):④Al3+、Fe2O3,、呈水化狀態(tài)的FeO和硫化物等占據(jù)交換位置時可造成陽離子交換能力的降低,;⑤樣品研磨顆粒變細(xì),端面破鍵增多,,陽離子交換量稍顯增加,,但長時間的研磨易引起晶格損壞,使交換量減少直至交換作用消失,,成為無定形凝膠狀物質(zhì),;⑥溫度對交換量有一定影響,適當(dāng)?shù)臏囟瓤杉哟髷U(kuò)散系數(shù),,加快交換作用,,但溫度過高蒙脫石的溶解度增加,交換量反而會降低,。工業(yè)上蒙脫石的陽離子交換通常是在常溫或稍高一點的溫度下進(jìn)行的,。陽離子交換的選擇和平衡的重要控制因素是陽離子濃度。一般情況下,,加大代換陽離子濃度即可提高交換量,,其交換式為 式中(Na)吸為蒙脫石吸附的陽離子量(0.1mmol/g),(Ca)溶為代換液中的陽離子濃度(mol/L),,K為平衡常數(shù),,Ca蒙脫石K=1.2,NaCa蒙脫石K=1.0,。陽離子電價和水化能越高代換性能越大,,被代換性也就越差;幾種常見陽離子在濃度相同條件下交換能力順序是Li+
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