|
|
|
|
Министерство образования Республики Беларусь Белорусский Государственный Университет Транспорта
Кафедра' Строительные конструкции, основания и фундаменты '
Научная конференция на тему:
'Искусственные минералы'
Выполнили
Студенты гр. ПК-21
Власов Ю.А.
Махвиеня С.О.
Искусственные минералы.
Искусственное получение минералов представляет известный интерес. С одной стороны, это позволяет исследовать процессы минералообразования, с другой - даёт возможность получать нужные для практики минеральные вещества, что широко используется в технологии строительных материалов.
Искусственным путем (методом синтеза) можно получать минералы, которые встречаются в природных условиях (алмаз, корунд, кварц и др.), и минералы, которые в природных условиях самостоятельно не встречаются (алит, белит и др.), а входят в состав различных технических продуктов, таких как цементы, огнеупоры и т.д.
Искусственно полученные естественные минералы путем синтеза из исходных веществ выгодно отличаются от своих аналогов, образованных в природных условиях, так как в них отсутствуют химические и механические примеси. В настоящие время в промышленных целях получен ряд минералов, которые редко встречаются в природе, но обладают ценными свойствами (флюорит, корунд и др.). В 1961 в СССР синтезированы искусственные алмазы, прочность которых была в 40% выше естественных. В таблице 1 приведены некоторые минералы полученные искусственно.
Некоторые естественные минералы, полученные искусственно
Минералы
Формула
Минералы
Формула
Сфалерит
ZnS
Самородная
Корунд . .
А1203
сера ....
S
Галенит . .
PbS
Ангидрит . .
CaSO4
Барит ....
BaSO4
Энстатит . . .
MR (Si206)
Магнетит
FeFe2O4
Малахит . . .
CuCOCu(OH)2
Оливин . .
(Fe, Mg)2(Si04)
Шпинель . .
A12 Mg04
Полевые шпаты
-
Кварц ....
SiO2
Самородная
Галит ....
NaCl
медь . . .
Cu
Асбест . . .
-
Карбонаты . .
-
Слюды ....
- .
Алмаз . . .
С
Пирофиллит .
-
Методы синтеза естественных минералов можно разделить на две группы:
1) синтез проводимый в условиях нормального давления.
2) синтез осуществляемый при повышенных давлениях.
В настоящие время получение искусственных минералов сводится к следующим процессам :
1) кристаллизация расплава;
2) реакции, в которых участвуют газовые компоненты;
3) получение минералов в присутствие водных растворов;
4) получение минералов путем реакции в твердой среде.
Методы синтеза минералов требуют специальной аппаратуры, длительны по времени и весьма трудоёмки. В целом задача синтеза минералов еще далеко не решена.
Однако в настоящие время многим исследователям стран СНГ удалось получить целый ряд ценных минералов, которые перестали быть достоянием лабораторий и освоились промышленностью.
Ниже дается краткое описание искусственных минералов, которые встречаются в технических продуктах (цементы, огнеупоры и т.д.), и некоторых высокопрочных кристаллов. Многие из этих минералов входят в состав различных технических продуктов. В связи с этим их описание даётся по группам минералов, выделенных по химическому составу (табл.2).
Искусственные минералы технических продуктов и высокопрочные кристаллы(таб.2)
Группа
Минералы
Химическая формула
Силикаты кальция
А ЛИТ
Белит
Волластоипт Псевдоволластонит Ранкинит
3CaOSiO2 2CaOSiO ?-CaO-SiO2 ? -CaOSiO2 3CaO-2Si02
Алюминаты кальция
Трехкальциевый алюминат Пятикальциевый трех-алюминат Однокальциевый алюминат Однокальциевый двухалюминат
ЗСаОА12О3 5CaO3Al2O3
CaOAl203 CaO2Al2O3
Алюмосиликат кальция
Геленит
2CaOAl2OSiO2
Алюмосиликат
Муллит
3Al2O3-SiO2
Силикаты кальция и магния
Окерманит Монтигеллит
2CaO-MgO-2SiO2 CaO-MgO-2SiO2
Алюмоферрит кальция
Целит
От CaO-Fe2O3 до 8CaO-3 Al2O3-Fe2O3
Ферриты кальция
Однокальциевый феррит Двухкалышевый феррит
CaO-Fe2O3 2CaO-Fe2O3
Группа
Минералы
Химическая формула
Окислы и гидроокислы
Окислы и гидроксилы
Известь (свободная окис
Известь (свободная окись кальция) Портлаидит (гидрат окиси кальция)
Периклаз (окись магния) Кремнезем Тридимит Кристобалит
СаО
СаО
Са (ОН)2
MgO
SiO2 Si02 Si02
Гипс и продукты его обезвоживания
Гипс ?-полугидрат ?-полугидрат Ангидрит
CaS04.2H20 CaSO4-0,5H20 CaSO4-0,5H2O CaSO4
Прочие соединения кальция
Ольдгамит Перовскит
CaS CaOTiO2
Высокопрочные кристаллы
Карбиды вольфрама Карбиды молибдена Нитрид ниобия Карбид бора Карбид кремния
WC и W2C Mo2C и МоС Nb3N5 B4C SiC
Искусственные минералы технических продуктов.
Силикаты кальция.
Алит (трехкальцевый силикат) 3CaOSiO2 представляет собой бесцветные мелкие кристаллы в виде гексагональных табличек или призм (иногда игловидных) с неясно выраженной спайностью по одному направлению (рис. 1). Сингония тригональная. Кристаллы нередко обнаруживают зональную структуру, особенно хорошо видную при изучении препаратов в отраженном свете. Погасание прямое или под небольшим углом. Однослойный, показатели преломления Ng=1,772, Np=1,718, двойное лучеприломление малое: Ng- Np=0.004. Оптический знак кристалла отрицателен.
Твердость алита по шкале Мооса колеблется между 5 и 6, удельный вес 3,2. Является главным минералом портландцементного клинкера, входит также в доломитовые огнеупоры. Легко может гидратироваться и разлагаться соляной кислотой, способен твердеть под водой.
Белит (двухкальциевый силикат) 2СаО 5SiO2 в трех видах: ?-, ?- и ?-формы, причем по оптическим данным ?и? между собою весьма сходны, а переход в ?-форму сопровождается резким изменением свойств ?- и ?-фор-мы образуют правильные округлые зерна, часто призматического облика, со спайностью