焦作煤田冯营煤矿地开石的发现及其研究

一、前言 地开石是一种比较少见的粘土矿物,是含水的层状铝硅酸盐。它与高岭石相同,属于1:1型高岭石族二八面体。但层的堆叠方式不同,各层的位移是1/6a_0 1/2b_0。在扫描电镜下地开石晶体一般比高岭石厚大,堆叠成塔形,即呈假六方板状晶体,一端较小,     

焦作煤田冯营矿地开石的发现

地开石是一种比较少见的粘土矿物。是含水的层状铝硅酸盐,属于1:1型高岭石簇二八面体。与高岭石相同,但层的堆叠方式不同(各层的位移是1/3a₀1/2b₀)。在扫描电镜下,地开石晶体一般比高岭石厚大,成塔形即假六方板状晶体,一端较小,另一端逐渐增大。这种矿物在世界上产出不多,在我国更是屈指可数,目前只有在浙江温州地区发现其产在岩脉里面。是高岭石在高温高压下形成的,并进一步有序化。我们在焦作煤田冯营矿二叠纪山西组二,煤层伪顶和顶板的裂隙中发现了地开石,这对煤系地层来说还是第一次。研究这种地开石的形成条件对于粘土矿物学有着重要意义。      

高岭石-多水高岭石演化系列的热谱特征

高岭石-多水高岭石演化系列共包括四种矿物:结晶良好的高岭石、结晶差的或b轴无序的高岭石、7Å多水高岭石和10Å多水高岭石。我们将结晶良好的高岭石和10Å多水高岭石分别视为这一演化系列的两个端元矿物,其余两种矿物则是演化系列的中间矿物。该系列中的矿物同属于1:1型含水的层状铝硅酸盐矿物,因而它们的化学成分基本相同,主要差别是在晶体结构上由于单位结构层沿c轴彼此堆叠的方式而引起从有序向无序变化,同时层间键力的减弱引起水分子进入,促使层间水的含量逐渐增大。基于以上特征,这一系列中的四种类型矿物受热以后的热效应很灵敏,详细研究它们在加热脱水过程中的变化规律,可以加深对矿物特性的认识和鉴别。     

煤系高岭石的原始晶粒尺寸及结晶度对插层作用的影响

采用SEM、XRF、XRD和IR研究了大同、平朔和淮北煤系高岭石的结构、粒度及其特性,探讨了粒度大小对高岭石插层作用的影响及其机理。研究发现:粒度中等且结晶有序的平朔煤系高岭石插层率最高,其次为晶体粗大但结晶有序的大同高岭石,粒度最小且结晶无序的淮北高岭石插层率最低。研究认为高岭石原始晶粒粒度对高岭石插层作用有重要影响,中等粒度最有利于高岭石插层作用的进行,粒度过大或过小均不利于高岭石插层作用的进行,其原因是由于不同粒度的高岭石插层作用过程中导致的差异弹性变形引起的。结晶有序度对高岭石插层作用也有重要影响,结构无序不利于插层作用的进行。     

甲酰胺在高岭石层间的定向研究

甲酰胺插层作用使高岭石层间距从0．717nm膨胀为1．020nm。其增加值(0．303nm)小于甲酰胺的范得瓦尔分子直径(0．47nm)。DRIFT光谱研究表明插层作用破坏了原高岭石层间氢键，并分别在高岭石Si—O基与甲酰胺NH基和高岭石OH基与甲酰胺C=O基之间形成氢键，甲酰胺HN基还部分嵌入高岭石复三方孔洞。     

高岭石/乙酰胺插层复合物的制备及结构表征

乙酰胺在熔融状态下直接插层高岭石，产物经无水乙醇洗涤，得到纯净的高岭石／乙酰胺插层复合物。XRD结果显示高岭石层间距从0．721nm膨胀到1．102nm。插层作用使得高岭石内表面羟基伸缩振动峰由3651cm^-1。移动至3647cm^-1。处，变形振动峰由911cm^-1移动至907cm^-1处；乙酰胺3211cm^-1和3390cm^-1处NH2基伸缩振动峰消失，并在3478cm^-1处产生一新的振动峰，这些表明原高岭石层问氢键的损失及与乙酰胺分子之间氢键的形成。高岭石内羟基的吸收峰由3616cm^-1移动至3611cm^-1处，以及其硅氧面的骨架振动峰变化表明乙酰胺的甲基中CH嵌入到高岭石的复三方空穴中。进而构建高岭石／乙酰胺插层复合物的结构模型，结果表明该模型的理论计算值与实际测量结果具有很好的一致性。     

插层高岭石层间醋酸钾的作用和取向

利用X粉晶衍射和激光拉曼光谱实验分析高岭石及其醋酸钾插层物的结构。通过实验表明醋酸钾对结晶指数(HI)为0．9的高岭石进行插层．插层率为73％，使高岭石的d(001)由0．72075nm增加到1．42093nm。进入高岭石层间的醋酸根利用其羧基上的两个氧同时和高岭石的面内羟基形成氢键，在高岭石层间直立取向，而对其内羟基基本无影响。当温度升高时，与面内羟基伸缩振动有关的峰(3698cm^-1,3684cm^-1，3672cm^-1等)发生红移，且强度增加；而与内羟基伸缩振动有关的峰(3621cm^-1)则发生蓝移。温度升高到100C以上，开始发生去插层过程；直到250C，插层分子还不能完全从高岭石层间脱去。     

偏高岭石的微观结构与键合反应能力

对450～1050℃下热变高岭石结构，尤其是偏高岭石结构进行了研究。针对晶体高岭石和非晶体偏高岭石的结构特征，采用了XRD、SEM和IR等测试技术手段进行矿物组成和结构分析。采用热重GT测试方法对高岭石的热分解过程进行了研究，通过对矿物化学键合材料强度试验来表征偏高岭石的反应活性。结果发现：偏高岭石中的铝氧层是化学键合反应能力的敏感结构单元，IR谱中表征Al-O键共振的817cm^-1吸收峰与其化学键合反应能力相关联，存在该吸收峰的热变高岭石具有化学键合反应能力，相对吸收率越大，化学键合反     

高岭石层面羟基的硅烷嫁接改性机理

<正>高岭石[Al2Si2O5(OH)4]是一种1∶1型的层状硅酸盐矿物,其结构单元层由一层[SiO4]四面体片和一层[AlO6]八面体片组成,因此高岭石片层具有两种不同性质的表面:硅氧烷底面和羟基底面。高岭石的羟基底面为硅烷嫁接提供了场所,通过八面体片上的羟基与有机硅烷发生缩合形成Al-O-Si共价键,嫁接后的高岭石材料较之     

高岭石性质的尺寸效应

高岭石性质的尺寸效应陈国玺翁克难肖万生（中国科学院广州地球化学研究所，广州５１０６４０）关键词高岭石粒度纳米尺寸性质高岭石的层间距为０．７３ｎｍ。天然高岭石中虽然单颗粒片状晶体的粒径为２μｍ左右，但大部分组成叠片状集合体，几组叠片又可集合在一起组成更...