富镁与贫镁坡缕石在热处理下的结构变化研究.pdf

第32 卷 第4 期 矿 物 学 报 Vol. 32, No.4 2012 年12 月 ACTA MIERALOGICA SINICA Dec., 2012 文章编号：1000-4734(2012)04-0475-06 富镁与贫镁坡缕石在热处理下的结构变化研究 1,2 1 1* 1 1 3 1,2 颜文昌 ，吴大清 ，袁鹏 ，陈鸣 ，刘冬 ，詹建华 ，谭道永 (1. 中国科学院 广州地球化学研究所，广东 广州 510640 ；2. 中国科学院 研究生院，北京 100049 ； 3. 中国建筑材料工业地质勘查中心 安徽总队，安徽 合肥 230001) 摘要：研究了安徽明光富镁坡缕石和江苏盱眙贫镁坡缕石热处理后的结构变化，结果表明：富镁坡缕石八面 体片对称性好，晶体结构稳定性高，结晶度高，热稳定性好；贫镁坡缕石八面体片中存在连续八面体空位， 对称性差，晶体结构稳定性低，结晶度差，热稳定性差。在脱除结晶水和羟基过程中，富镁坡缕石由正交晶 系转变为单斜晶系，层间距变小，孔道变形、塌陷但一直保持链层结构，显示晶质特性；而贫镁坡缕石的晶 体结构发生折叠，链层结构逐步破坏，700 ℃煅烧后部分四面体片遭到破坏，虽然显示多晶特性为主，但开 始出现非晶化现象。 关键词：坡缕石；热处理；热稳定性；结晶度；晶体结构 中图分类号：P578.964; P579 ; X781 文献标识码：A 作者简介：颜文昌，男，1974 年生，博士研究生，主要从事粘土矿物表界面物理化学方面的研究. E-mail ： yanwenchang@gig.ac.cn 坡缕石(工业上也称作凹凸棒石)是一种含 响很大。 水的2 ∶1 型链层状镁铝硅酸盐矿物，其理想结 为此，本研究采用X 射线荧光(XRF)成分分 构的晶体化学式为 Mg Al Si O (OH) (OH ) • 析、热重分析(TG)、X 射线衍射分析(XRD)和透 2 2 8 20 2 2 4 4H O [1] 。它与蒙脱石等2 ∶1 型层状硅酸盐矿物 射电镜(TEM)等方法，比较了我国典型的富镁与 2 的主要结构差异在于，其四面体片角顶的朝向并 贫镁坡缕石晶体结构的差异，以及在热处理条件 非同一方向，而是每隔一定的周期沿a 轴方向呈 下的结构和形貌变化，以期揭示富镁与贫镁坡缕 180 度翻转，从而构成一系列平行于c 轴的微孔 石晶体结构(如八面体中阳离子占位)与热稳定性 孔道，孔径尺寸约为0.37 nm×0.64 nm [2] 。由于坡 之间的关系。 缕石具有纳微米尺度的纤维状形貌、特殊的一维 [3] 1 实验及分析方法 微孔孔道结构和巨大的比表面积 ，它在吸附、 [4-8] 催化、钻探、填料等领域有着非常广泛的应用 。 2个样品分别采自安徽明光官山与江苏盱眙 坡缕石的特殊孔道结构及其结构中的羟基 龙王山，均为沉积型土状坡缕石。样品粉磨后， 种类(结晶水或结构羟基等) 是其应用的重要基 采用物理沉降法对其进行提纯，方法如下：将50 础。在热处理条件下，孔道结构和羟基种类均会 g 坡缕石粉末和15 g六偏磷酸钠加入5 L水中电 发生变化；如随着煅烧温度的升高，依次发生脱