石(Sphene)是属
单斜晶系的岛状结构硅酸盐矿物。常含和。单斜晶系,晶形多以单晶体出现,呈扁平的楔形(信封状),横断面为
菱形,底面特别发育时,呈板状。蜜黄、褐、绿、黑、玫瑰等颜色。
简介
概述
钛和钙的硅酸盐矿物,在很多岩石(火成岩)中都有它的成分。榍石往往以单个的
晶体出现,晶体呈片状。榍石具有玻璃光泽,颜色有黄、褐、绿、黑、红等色调。榍石可以提炼出钛,也可以被当作宝石。
化学组成
成分为CaTiSiO4O,晶体属
单斜晶系的岛状结构硅酸盐矿物。成分中经常有类质同象混入物而形成变种,如(Y,Ge)O含量达12%的称钇榍石,MnO含量达3%的称红榍石。榍石多以单晶体出现,晶形呈扁平的楔形(信封状)。
物理性质
3.解理两组明显,可有双晶引起的裂理
4.断口贝壳状
5.硬度5-6
6.比重3.3-3.6
9.双折射率0.130,10×放大镜下可见到刻面棱双影现象
10.光性二轴晶正光性
11.光泽玻璃光泽
12.透明度透明到半透明
13.色散高,约0.051,切磨优良的宝石会有明显的火彩
14.颜色黄色、绿色和褐色,深褐色宝石经热处理可变成
橙色或红褐色
15.多色性明显,因体色而变化
鉴定要点
1.强光泽,因折射率高RI1.89-2.02,表面的反射能力强;折射仪上表现为负读数;
2.高色散,色散值0.051,成品榍石中可见火彩;
3.强双折射,DR0.130,肉眼可见双影象,刻面棱双影线距离较宽;
4.特征稀土光谱等为主要区分依据。
成因
榍石是酸性和中性岩浆岩中最常见到的副矿物之一,大
晶体产出,在富含钛,的碱性
钡长石及有关的
伟晶岩中特富有。而且晶体有时较大,当含有榍石的岩石遭受风化坏后,由于榍石化学性质稳定性较强而富集
砂矿中,当榍石遭受到含
碳酸热水作用,可分解成
方解石,
石英和
金红石。
主要产地
合成方法
在榍石固化处理高放射性废物的研究中,对于固化基材榍石的制备,主要是通过液相法进行制备。其中,液相法制备榍石主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法和液相燃烧法3种。通过这些方法制备榍石,首先是通过一定的化学反应得到无定型的粉体,再将粉体进行煅烧,得到以榍石为主要矿相,包括一些杂质矿相
钙钛矿、
二氧化钛和
白硅石的固化基材。
共沉淀
共沉淀法在共沉淀法制备榍石的过程中,利用
氨水滴加含有硝酸钙、氧
氯化钛和
六氟环氧丙烷硅酸的
水溶液沉淀出
氢氧化物。TiOCl 通过冷冻条件下将TiCl 稀释到HCl 中制备得到。六环氧丙硅酸通过将
碘化钠硅酸溶于最低浓度为5%的水合HF中得到。Muthuraman M 等人通过向包含有等物质量的硝酸钙、TiOCl、六氟环氧丙烷硅酸( 其物质的量为0.2
摩尔) 的溶液中滴加氨水得到共沉淀物。共沉淀物用蒸馏水进行冲洗以除去其含有的过量的氨水,然后空气气氛中在100 ℃干燥12 h 得到。被干燥的
氢化物粉体(sphene- I)在700 ℃预煅烧2 h 以除去吸附水,然后在更高的温度下进行煅烧得到榍石。
凝胶合成
溶胶-凝胶合成。溶胶-凝胶法是以硝酸钙、四
乙基原硅酸(TEOS,Si(OCH))和n-
丁基钛酸盐(Ti(OBun))为原料制备榍石。Muthuraman M 等人将化学计量的TEOS的
乙醇溶液与Ti (OBun)的乙醇溶液的混合溶液搅拌30 min 得到透明溶液。为了避免不透明的富钛酸盐沉淀物的形成以保持Ti(OBun)的乙醇溶液的透明, Ti (OBun)的乙醇溶液在与TEOS 混合之前加入HNO( 每
摩尔Ti(OBun) 配0.2mol HNO)。
醇盐/ 乙醇的物质的量比维持在大约1:100。醇盐
混合物的
水解通过加入生成榍石化学计量的硝酸钙的
水溶液得以进行,醇盐/ 水的比率保持在1:20。将得到透明的溶液搅拌1 h,在水浴环境下形成凝胶。将形成的凝胶在100 ℃空气气氛下干燥12 h得到sphene- II。干燥后的凝胶(sphene- II)在700 ℃预煅烧2 h,以除去
有机化合物和
硝酸盐。
溶液燃烧法
溶液燃烧法。Muthuraman M 等人通过以一定化学计量的硝酸钙、
硝酸钛氧、
碘化钠硅酸和
碳酰肼(HNCONH) 组成的氧化还原水溶液体系
混合物的燃烧制备出sphene- III。硝酸钛氧利用
氯化钛制备得到。浓硅酸( 比表面积为200 m/g)作为Si 的来源,并且其被分散在氧化还原混合物体系中。燃烧反应在450 ℃预加热的马弗炉中进行。将该非均匀氧化还原混合物快速脱水得到类凝胶物质。类凝胶物质发泡、起泡,燃烧生成一种白色的透明物质。用于燃烧合成榍石的原料比例的实例如下:6 g 硝酸钙、4.77 g
硝酸钛氧、1.29 g
碘化钠硅酸、5.72 gHNCONH。
参考资料
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