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透辉石是辉石中常见的一种,属单斜晶系,它属于硅酸盐矿物,是钙和镁的硅酸盐。

基本介绍

透辉石,英文名称为diopside,是辉石中常见的一种,属于单斜晶系,它属于硅酸盐矿物,是硅酸盐。透辉石是一种天
透辉石

透辉石

然的钙镁硅酸盐,透辉石外观呈灰白色,烧后呈洁白色,是一种非常接近理论成分,有害杂质和烧失量极低的优质透辉石。常见颜色主要为蓝绿色至黄绿色、褐色、黄色、紫色、无色至白色,长柱体、粒状或片状。光泽为玻璃光泽。透明美丽的透辉石也被视为宝石。在透辉石当中如果含有的话,矿物会带有绿色,因此透辉石的宝石也常常与其它宝石混淆,例如黄绿色的橄榄石、(绿色)碧玺、金绿宝石等,当然,这就必须倚靠矿物间其它的物理性质的差异,才能将它们分辨出来。透辉石是陶瓷常用原料,辉石应用于日用瓷釉中,综合了滑石和方解石的优点,不仅可以提高釉面的光泽度,半透明性和平整度。而且可降低瓷釉的烧成温度,扩大烧成范围。
有的透辉石也可能具备有猫眼的现象;这样的宝石,例如石英、绿柱石、金绿石等,如果将它们琢磨出适当
透辉石2

透辉石2

的凸圆面,在圆面的中央会有线状的光线聚集处,形成一条白色亮带,于是整个宝石看起来就像是猫的眼睛一般,所以称为猫眼。许多矿物都可能出现猫眼的现象,猫眼现象的成因在于:这些矿物当中都含有许多平行排列的针状或管状内含物,当有凸圆面的宝石其底部与这些线状内含物所在的平面平行时,这些内含物会将光线反射并聚集在宝石的圆顶,产生亮带、形成猫眼。如果幸运的话,有的透辉石宝石还会有两条互相垂直的猫眼--十字星彩,据说,星彩透辉石是七月四日的诞生石。
中国人喜爱的翡翠当中也含有部分透辉石。翡翠在矿物学上属于硬玉,它是一种辉石类矿物的集合体,其中透辉石的出现带来了白色、浅绿色,钙铁辉石、霓辉石分别呈现出墨绿色、黑绿色,而外来的氧化铁沉淀则点缀了红色,这些矿物的组合共同造就了翡翠的美丽颜色。其实,翡翠名称的由来,就是因为它是由许多不同颜色的矿物颗粒所组成,有时在浅色的基调上缀有红色和绿色的色团,颜色之美仿如古代具有赤色羽毛的翡鸟与绿色羽毛的翠鸟,因此称之。
李商隐《锦瑟》中的诗句:“沧海月明珠有泪,蓝田日暖玉生烟”,人人皆耳熟能详,但是你可能不知道,这名闻遐迩的蓝田美玉是由蛇纹石化的透辉石矿物所组成的。蓝田产于陜西省的蓝田县,因此而得
透辉石3

透辉石3

名,玉通常为不透明的黄色或浅绿色,其开采的历史相当悠久,汉书中就有相关记载,然而由于产量不多,所以汉代以后就渐渐被和阗玉所取代了。
透辉石与萤石、磷灰石方解石矿物一样,属于荧光矿物-都可能会发出荧光,也就是说:如果我们利用紫外光、X光等高能量的电磁波光源照射矿物或是加热矿物,矿物内部的某些微量元素会吸收这些光线、能量,然后又再把这些能量释放出来,如果恰好释放出的是可见光的话,当然就会被我们人类的眼睛看到,这就是荧光现象;例如白色的方解石经紫外线照射后,会发出红光。不过,并不是每一个透辉石都一定会发荧光,如果你家里有透辉石的标本或宝石,不妨用紫外线照一照它,看看它是不是会“变脸”。

基本性质

1、成分:钙镁硅酸盐CaMg(SiO 32为辉石族CaMg(SiO 32--CaFe(SiO 32类质同象系列;CaMg--caFé中间成员有次透辉石、铁次透辉石,其中富含Cr的透辉石也称铬透辉石(变种)。CaMg(SiO 32CaFe(SiO 32透辉石、次透辉石、铁次透辉石、钙铁辉石成分中Mg与Fe成完全类质同象代替,随着铁的含量多而颜色由浅至深。
2、结晶特点:单斜晶系,晶体发育完好时呈柱状、粗短柱状,也有晶体碎块、水蚀卵石
3、颜色:无色、灰色、淡绿、深绿、褐色和黑色。
4、品种:a铬透辉石:为鲜艳的绿色,颜色由铬所致;b星光透辉石:黑色,为四射不对称星光;c青透辉
透辉石

透辉石

石:晶体细小,颜色为深紫色、蓝色,极少见。
5、力学性质:H5SG3.30(3.26-3.32)星光可为3.35,两组明显解理以近90o相交。
6、光学性质:二轴(+)RI1.67-1.70DR0.025,低色散(0.013)多色性弱到中等,铬透辉石具有明显的黄色和绿色的多色性。玻璃光泽,透明到不透明。
7、光谱:铬透辉石显示铬谱,红区有一双线(690nm)、635、655和670nm处有三条弱吸收带,蓝绿区508、505有吸收线,490nm有一吸收带。其它品种光谱不典型。
8、.光学效应:猫眼和星光效应。星光是由定向拉长状磁铁矿包体所造成,具有磁性
9、发光性:SW紫外光下发出蓝或乳白色和橙黄色荧光;LW紫外光下有时发出浅紫色光。
10、产状产地:产于富含Ca的变质岩中和金伯利岩中(铬透辉石);产地有巴西、意大利、缅甸南非、西伯利亚、巴基斯坦印度等地。

结构形态

理论组成(wB%):CaO25.9,MgO18.5,SiO255.6。次要组分Al2O3一般为1~3%,可高达8%;Al3+可替代Mg2+和Fe2+,也可替代Si,若替代Si超过7%,称铝透辉石;富含Cr2O3者称为铬透辉石,是金伯利岩的特征矿物之一。Ni和Ti含量一般小于1%,但Al2O3高时,TiO2含量可达2~3%。这种富铝钛的透辉石中,存在着Mg2+Si4+=Ti4+Al3+的异价类质同像代替。Fe3+和Mn可少量存在,Na可少量代替Ca。如果NaAl[Si2O6]或NaFe[Si2O6]组分超过10%而小于20%时,分别称为含硬玉、含霓石的透辉石;如果大于20%小于50%,则称为硬玉-透辉石、霓石-透辉石。
单斜晶系,a0=0.9746~0.9845nm,b0=0.8899~0.9024nm,c0=0.5251~0.5245nm,β=105。38'~104。44';Z=4。[SiO4]四面体以两角顶相连成单链,平行c轴延伸,链间由中小阳离子M1(Mg、Fe,六次配位)
透辉石4

透辉石4

和较大阳离子M2(Ca,有时有少量Na,8次配位)构成的较规则的M1-O八面体和不规则的M2-O多面体共棱组成的链联结。在空间上,[SiO4]链和阳离子配位多面体链皆沿c轴延伸,在a轴方向上作周期堆垛。在富铝的辉石中,6次配位的Al将使晶格常数a0、b0减小,4次配位的Al将使晶格常数增大。
斜方柱晶类,C2h-2/m(L2PC)。常呈柱状晶体。常见单形平行双面{100}、{010}及斜方柱{110}、{111}等。晶体横断面呈正方形或八边形。常见依(100)、(001)成简单双晶聚片双晶

物理特性

白色、灰绿、浅绿至翠绿、绿色。条痕无色至浅绿。解理{110}完全,解理夹角87;具{100}和[010]裂开。硬度5.5~6。相对密度3.22~3.56。
偏光镜下:无色至黄绿色。二轴晶(+),2V=50~62。Ng=1.694~1.757,Nm=1.672~1.730,Np=1.664~1.732(折射率除Nm=1.730外,均为合成端员的数据)。透辉石物性变化与成分具有明显的依赖关系。颜色随着Mg被Fe2+代替量的增大,由无色逐渐变为绿色,多色性亦增强,折射率随Fe2+量的增大而增大,且Fe3+、Al的代替亦使折射率增高,Ng和相对密度亦随Fe2+量的增高而增大。

矿物组成

透辉石广泛分布于基性与超基性岩中,在夕卡岩中与石榴石、符山石、硅灰石、方解石等共生。天然透辉
透辉石

透辉石

石主要为热液及岩浆成团,它也是含硅的碳酸盐原岩变质的特征矿物,在中国分布很广。按纯度和共生矿物天然透辉石可分为六大类。各类天然透辉石矿在陶瓷工业中都能找到合适的用途。
第一类为高纯透辉石矿,仅含少量的方解石杂质矿物,偶尔可见石英和透闪石。它可以作为无线电陶瓷(高频瓷)、电子陶瓷(高铝瓷)、高压电瓷、陶瓷颜料、釉料及稳定性好的结构陶瓷的原料。
第二类为透辉石和石英共生矿,透辉石含量在一半以上,杂质矿物除石英外还有方解石,它可以作为高压电瓷、釉料及热稳定性好的结构陶瓷原料。
第三类和第四类为矿物组成最为复杂的矿石,它们含有波动范围极大的硅灰石、方解石和石英。按各种矿物的比例将它们称为硅灰石-方解石-透辉石和硅灰石-透辉石。这两类矿物还可能含有透闪石、长石、方柱石、黑云母、木石、花岗岩等矿物。从化学成分看,熔剂氧化物含量很高,同时着色氧化物的含量也不低,所以,它们主要作为彩陶釉面砖和铸石的原料。
第四类为含有磷灰石的透辉石矿,矿石中还常含有方解石,可作地面砖和铸石的原料。
第五类为石英-透辉石矿,石英的含量常高于透辉石的含量,有时还含有少量的方解石和硅灰石,可作为工业玻璃和硅酸盐耐火砖的原料。
第六类为方解石-透辉石矿,这类矿物的透辉石含量较低,透辉石可看方解石矿的杂质矿物,主要用作胶凝材料的原料。

熔剂性能

透辉石开始变形温度1170℃,软化温度1280℃,熔融温度1390℃,软化范围110℃,熔化范围10℃。由
透辉石6

透辉石6

于透辉石中CaO、MgO为44.4%。在坯体中引入大量的CaO、MgO降低了坯体的酸度、熔融温度和玻璃相的粘度,它易润湿Al2O3、SiO2颗粒,能迅速促进坯体的烧结,起到了强矿化剂的作用。使用透辉石的釉面砖素烧温度比叶腊石质坯体降低120℃,比硅灰石质坯体降低80℃,烧成周期比叶腊石质、硅灰石质坯体力劳动缩短8小时以上;釉烧温度比叶腊石质釉面砖降低80℃,比硅灰石质降低40℃,烧成周期比叶腊石质釉面砖缩短7小时,比硅灰石质釉面砖缩短2小时。这表明透辉石的熔剂性能比叶腊石硅灰石的更好。
透辉石在1000~1100℃范围内,急剧熔解于碱金属的铝硅酸盐熔剂。一方面可析出新的钙长石晶体,另一方面促进了坯料中游离石英的熔解。最终素中的残余石英量减少,机械强度和热稳定性提高,素坯的烧结温度可降低到釉烧温度1100℃。

工艺性能

透辉石为柱状、针状晶体,无吸附水,层间水,烧失量很低仅为0.22%~1.4%,而粘土的烧失量高达17%
透辉石7

透辉石7

左右。透辉石坯体吸水率低,它属于瘠性材料,能有效减少陶瓷坯体的收缩。透辉石与粘土等组成坯料,由于粘土颗粒很细并有很强的可塑性和粘合能力,而透辉石颗粒较粗且为针状或柱状晶体,粗细堆积均匀,坯体内部存在很小的空隙,构成了排水通道,它就赋于泥浆压滤脱水和泥饼干燥较快的特性,可以实现快速干燥。使用透辉石的坯料成型性能好,坯料干燥强度大,不易产生夹层等缺陷的优良性能。
透辉石釉面砖坯体烧成后生成钙长石、菫青石、方石英等矿物所产生放热效应较普通釉面砖烧成后生成的钙长石、莫来石、方石英的热效应小,反应比较平稳。同时透辉石釉面砖中石英加入量比普通面砖少,可以快速预热和冷却,并能大大减小釉面砖冷却收缩。由于透辉石釉面砖膨胀系数小,可以快速冷却,这可防止釉面析晶和坯体内Fe2+再氧化成Fe3+,从而提高釉面砖的光泽度和白度。透辉石矿物构成网状结构,玻璃分布骨架之间,这种网状空隙有利于釉层的渗透,使坯、釉较好结合。因此,透辉石釉面砖的机械强度收缩率、产品格率皆优于其它材质的釉面砖。

鉴别特征

颜色:绿色、黄褐色、黑色
RI:1.67-1.70DR0.025二轴(+)
SG:3.30(3.26-3.32)
多色性:明显
内含物:放大观察可见双影象,晶体包体,星光透辉石可见黑色的拉长状磁铁矿。
光谱:铬透辉石显示铬谱

功能应用

透辉石于70年代在国外首先被使用,主要原因是国外陶瓷工业面临三大问题:一是拥有优质高岭土的国家
透辉石9

透辉石9

所产的高岭土主要用于造工业而使陶瓷工业的原料日渐枯竭;二是陶瓷工业本身面临能源问题,需要寻找节能原料;三是用于陶瓷工业的长石原料不足,而且价格较贵,虽然人们也找到了硅灰石作为其代用品,并能实现低温快烧,但硅灰石也不能满足需要,因此透辉石才开始被利用。直到80年代末90年代初,中国才在陶瓷工业使用透辉石。透辉石是一种新型的陶瓷工业矿产资源,以致中国近两年出版的有关矿产资源的大型专著都未涉及透辉石。

建筑陶瓷

透辉石是具有独特功能和广阔应用前景的多功能材料。在升温过程中,透辉石无晶型转变,无烧失,热膨胀性能好,能迅速促进坯体的烧结,起到了强矿化剂的作用。透辉石能实现陶瓷的低温快烧,提高陶瓷的性能,广泛应用于电瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷工业,是一种很好的新型节能添加剂和陶瓷原料。在建筑陶瓷工业中,透辉石的综合性能比硅灰石好;对于高频瓷,透辉石瓷比滑石更优良。人们应进一步对透辉石进行开发和研究,以拓宽其应用范围,更好地利用这一自然界非再生的、重要的矿产资源。
采用透辉石一高岭石一石英系列配方研制低温二次快烧釉面砖,素烧温度1080~1120℃,素烧时间80min,釉烧温度1040~1080℃,釉烧时间80min,所研制的透辉石釉面砖各项性能指标都达到GB4100-83《白色陶质釉面砖》标准要求。与粘土-叶腊石配方相比,素坯烧成温度降低70~90℃,釉烧时间相比于
透辉石

透辉石

多孔窑减少16~18h,素烧相比于倒焰窑减少约70h,节能效益明显。加入40%透辉石的釉面砖素烧周期12h,釉烧周期8h,素烧温1080℃,釉烧渡1040℃,比传统的长石质釉面砖烧成周期缩短3至5倍,烧成温度降低100~200℃,具有较强的抗折强度、热膨胀系数低、收缩小等优良特性,其经济效益是十分可观的。
在具有80年代国际先进水平、年产100万平方米的高级釉面砖生产线上的试产阶段,原配方烧成过程经常出现风惊,产量还不到设计能力,同时产品湿膨胀较大,后龟裂严重,质量难以提高。新配方以红粘土和30%的透辉石为主要原料,解决了试产阶段遇到的难题,提高了产品质量,降低了坯体素烧温度和单位产量煤耗,缩短了素烧、釉烧时间,产品抗压强度提高,超过原设计能力20%,创下了年产120万平方米的新记录,并使产品打入了国际市场,企业获得了明显的经济效益和社会效益
在瓷质砖生产中,加入7%~15%的透辉石,坯体瓷化温度低,烧成范围宽(1160~1180℃),坯釉结合性能好,坯体尺寸规整不变形。由于透辉石为粒状,不含结晶水和发挥物,具有良好的热膨胀特性和助熔效果,其有利于快速升温和成瓷后的快速冷却,可显著缩短烧成周期,降低成本,更易干加工和粉碎,缩短坯料球磨时间,减少原料加工过程中的能耗。
应用劣质透辉石制釉面砖。烧成温度在1030~1100℃范围内,比传统粘土质釉面砖烧成温度低200℃
透辉石11

透辉石11

左右,生产周期60~120分钟,吸水率19%~21%。具有机械强度高,热稳定性好,吸湿膨胀低等优良特点,大大节省能源,使釉面砖成本大幅度降低,综合经济效益十分可观。
透辉石是釉面砖卫生陶瓷低温快烧的好原料,用于釉面砖的熔块的较少。如在釉面砖熔块用透辉石代替方解石、滑石和部分石英有利于熔块熔制,降低釉烧温度和釉的膨胀系数,有利于降低釉料成本。透辉石低温低膨胀乳浊釉的釉烧温度1040~1080℃,釉烧时间90~120min,釉面白度78~79,釉面光泽度90%~100%,热膨胀系数7.14×10-6/℃,无色差,对透辉石素坯有良好的适应性,热稳定性好。
在主要含石英、伊利石高岭石赤铁矿的红黄粘土外墙配料中,引入10%的透辉石,组成中CaO、
透辉石12

透辉石12

MgO含量显著上升,Al2O3含量下降,原配方中主要以K2O--Na2O-Fe3O4形成低共熔物,新配方中主要以CaO-MgO--K2O--Na2O--Fe2O3形成低共熔物,其助熔效果明显加强,烧成温度由1130℃下降到1100℃,烧成周期45min,由于透辉石烧失量小,无多晶转变,晶体呈柱状,可使配料脱水快,喷雾产量提高,生坯料易成型和干燥,整个过程的合格率提高。透辉石的引入,使砖致密、强化、产品的吸水率由8.15%下降到5.93%,抗弯强度由27.82MPa提高到29.97MPa,从而改善了产品质量。
以质量百分比:透辉石30~40、叶蜡石10~20、长石5~15、软质粘土20~30、砂石5~10制成的无釉瓷质砖,烧成温度1170℃±10℃,烧成周期48min。其吸水率:0.1%~0.2%;抗折强度:45~50MPa;总收缩率:5%~6%,热稳定性:经20~30次急冷急热循环未出现炸裂或裂纹。因此,透辉石的引入,降低生产成本,节约能源;缩短烧成周期;热稳定性好,提高机械强度[16]。

日用瓷器

透辉石既能应用于建筑卫生陶瓷的工业中,也能应用于日用陶瓷的工业中
陶瓷

陶瓷

。在高岭石、瓷石中加入5%~15%的透辉石,SiO2/Al2O3控制在4.23以下,在1240~1280℃的烧成范围内,制品达到日用细瓷的标准。坯料在低温还原烧成制定下烧成的大型扁平制品,具有较高的透明度,釉面白中泛青,具有景德镇的传统风味。烧成温度降低到1260℃左右,在节能与提高窑具使用寿面方面,将具有显著的经济效益。

工业电瓷

由于透辉石是一种熔剂性矿物,对高压电瓷坯料的成瓷过程和瓷体性能产生
电瓷

电瓷

较好的作用。在高压电瓷坯料中加入3%~5%的透辉石,就可降低100℃的烧成温度。若加入10%~20%的透辉石,作为电瓷坯料主要原料之一时,在降低烧成温度的同时还可改观电瓷的介电损耗、体积电阻率、工频电强度等电气性能,使瓷体强度提高16%~74%。
用线度较高(>90wt%)的透辉石矿可代替滑石作为高频瓷的主要原料,生产工艺和设备无需改变,烧成温度降低50℃左右,各项性能指标均能符合技术要求。适当降低配料中碳酸钡的用量和增加透辉石原料用量,可以增大熔体的温度粘度,从而将坯体烧结范围拓宽到30~40℃。透辉石瓷比滑石瓷的优点还在于它不存在老化问题,大大提高了瓷件的可靠性和使用寿命。透辉石瓷优良介电性能和较好的机械性能,这归结于晶相的稳定和细长的针晶特征。

药用功能

透辉石1

透辉石1

透辉石又被戏称为“哭泣石”,因为水晶医疗学者认为透辉石具有催人泪下的功能,从而达到治疗精神创伤的效果。透辉石能给予配戴者以创造力。透辉石还常与爱情和承诺等字眼联系在一起。水晶医疗学者还称,如将透辉石配戴靠胸的地方(如镶入项坠里),将有益于人的心、肺及循环系统。一些人还认为透辉石有益于健康、和睦、舒解精神压力。所以透辉石往往被用来收藏。

石矿

透辉石-种新型的节能矿物原料,主要应用于陶瓷工业,釉面砖生产具低温快烧的特点,对发展建材工业-定意义。
浙江省已探明储量的透辉石矿产仅德清方山-处,探明资源储量74万吨,其中C级39.7万吨,余杭鸬鸟-带也有一些矿点。
透辉石矿产于震旦系统灯影碳酸盐岩,矿体形态简单,成矿与燕山期仙童坞隐伏花岗岩体有关,属于热变质层控型方解石、透辉石矿床。有工业矿体2个。一号矿体长520米,延深150米-240米,平均厚3.77米。二号矿体长720米,延深60米~170米,平均厚2.85米。探明资源储量74万吨,远景储量775吨,矿石益组分透辉石,次透闪石,其两者总含量56.5%.害组分Fe2O3含量0.26%~1.07%。
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