海泡石的沉積作用形成或由蛇紋巖蝕變而成的。
海泡石本身是無害的,但是由于海泡石礦是由蛇紋巖蝕變而來,而蛇紋巖又是石棉的主要成分,因此很難將海泡石與石棉分離,一般的海泡石都會含有少量的石棉成分,比例大約在5%~30%左右。海泡石主要被用來制作煙斗。中國江西樂平、湖南瀏陽等地有產(chǎn)出。江西樂平牯牛嶺是我國海泡石的發(fā)現(xiàn)地。海泡石粘土的地質(zhì)調(diào)查始于章人駿,1947年,他依據(jù)化學(xué)分析及脫色效果將“耐火白土”定名為海泡石,并討論了礦床的成因。
海泡石的特殊結(jié)構(gòu)決定了它擁有包括貫穿整個結(jié)構(gòu)的沸石。水通道和孔洞以及大的表面積,它具有截面積為0.36nm×1.06nm的管狀貫穿通道及高達900的理論表面積。在通道和孔洞中可以吸附大量的水或極性物質(zhì),包括低極性物質(zhì),因此海泡石具有很強的吸附能力。強吸附性以及可處理改善的大比表面,使之具備作催化劑載體的良好條件。海泡石的一些表面性質(zhì)(如表面酸性弱、鎂離子易被其它離子取代等),使其本身也可用作某些反應(yīng)的催化劑。故海泡石不僅是一種很好的吸附劑,而且是一種良好的催化劑和催化劑載體。海泡石的晶體結(jié)構(gòu)具有連續(xù)的硅氧四面體層。其中,每一個硅氧四面體都共用二個角頂同相鄰的三個四面體相連。四面體中活性氧指向沿b軸周期性的倒轉(zhuǎn),因此形成了大小固定井平行于鏈的開口通道,這些通道中含有沸石水。在八面體邊緣有兩個水分子與鎂離子結(jié)合,參與八面體配位。
海泡石的物理性質(zhì)如下:
(1)外觀:顏色多變,有白色、淺黃、淺灰、黑綠,條呈白色,不透明,觸感光滑且粘舌。
(2)硬度:2-2.5
(3)比重:1-2.3
(4)耐高溫:在350度的高溫下,結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化,耐高溫性能達1500-1700度
(5)吸咐性:吸收大于自身重量150%的水
(6)吸水率:160~200%。
(7)飽和鹽水吸附率:180一260%。
(8)熱穩(wěn)定性:1300度失濕存水,沸石水;
200~600度失結(jié)品水,結(jié)構(gòu)無太人變化;
600~700度失結(jié)構(gòu)水;
820度生成新相一頑火石。
(9)相轉(zhuǎn)變:20一80MPa,22~76小時;500度以上,600度以下為蒙脫石一綠泥石混合物。
(10)懸浮性:海泡石易分散于水或其它強中等的極性溶劑里并形成網(wǎng)絡(luò),且?guī)缀醪皇茈娊赓|(zhì)的影響。
(11)溶液酸堿性:海泡石w=10%懸浮液pH值約為9。
以海泡石礦物為主要成分的纖維,稱為海泡石礦物纖維,海泡是一種富鎂硅酸鹽纖維礦物,其理化學(xué)式為Mgo[Si12O30](OH)4 12 H2O,水分子中有4個為結(jié)晶水,其余為沸石水,并常含有少量錳、鉻等元素。顏色多變一般60%為白色,淺灰色、淺紅、淡黃、褐色等。
海泡石纖維是一種天然礦物纖維,是海泡石礦物的纖維狀變種,稱之為α-海泡石。據(jù)介紹,海泡石作為一種層鏈狀的硅酸鹽礦物,結(jié)構(gòu)中兩層硅氧四面體中間夾一層鎂氧八面體,形成2∶1 型的層狀結(jié)構(gòu)單元。其四面體層是連續(xù)的,層中活性氧的指向周期性的發(fā)生倒轉(zhuǎn)。八面體層形成上下層相間排列的通道。通道的取向與纖維軸一致,允許水分子、金屬陽離子、有機小分子等進入其中。海泡石具有較好的耐熱性,海泡石還有良好離子交換和催化特性,及耐腐蝕、抗輻射、絕緣、隔熱等特性,尤其是其結(jié)構(gòu)中的Si-OH能與有機物直接反應(yīng)生成有機礦物衍生物。
在其結(jié)構(gòu)單元中,硅氧四面體與鎂氧八面體相互交替,具有層狀和鏈狀的過渡特征。海泡石具有特的理化性能,它的比表面積高(可達800-900m/g)、孔隙率大,擁有很強的吸附與催化能力。
海泡石的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛,而經(jīng)過提純、超細加工、改性等一系列處理的海泡石,可作為吸附劑、凈化劑、除臭劑、補強劑、懸浮劑、觸變劑、填充劑等應(yīng)用于水處理、催化、橡膠、涂料、化肥、飼料等工業(yè)方面。除此之外,海泡石較好的抗鹽性能和耐高溫性能使其作為鉆井泥漿原料應(yīng)用于石油鉆井、地?zé)徙@井等方面。
海泡石具有較好的吸附,脫色、熱穩(wěn)定、抗腐蝕、抗輻射、隔熱絕緣、抗摩擦、防滲透等性能,廣泛用于鉆井、石油、醫(yī)藥、釀造、建材、農(nóng)藥、化肥、橡膠制品、制動等方面。
黏土是一種的非金屬礦物,包括高嶺石族,蒙脫石族,伊利石族等,種類繁多。粘土的結(jié)構(gòu)特點為:由Si—O結(jié)構(gòu)層狀骨骼,按夾在它們之間的離子種類形成各種層狀結(jié)構(gòu),并沿C軸重疊,具有的殘缺表面,層間結(jié)合力弱,并存在著層內(nèi)結(jié)構(gòu)不飽和填充與扭曲等。粘土的這些結(jié)構(gòu)層次之間存在著密切的聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的可能,尤為重要的是粘土表面存在大量 一OH斷鍵,為粘土表面改性提供了條件。通過物理和化學(xué)方法對黏土的物理和化學(xué)性質(zhì)進行改良,使其擁有特定的改良特性。
改性粘土在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用可分為吸附水中的重金屬離子, 空氣污染的治理, 處理水中的離子型化合物,治理赤潮,處理水中的有機污染物等。在其他領(lǐng)域中也有作用,改性黏土可作用于建筑材料,橡膠工業(yè),藥物開發(fā),石棉替代品,節(jié)能方面的應(yīng)用。