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...     

沉积岩中地开石-高岭石混层矿物的发现及成因探讨

1979年夏,笔者在河北省曲阳县灵山镇附近的石炭纪地层中,发现一种晶体巨大的高岭石族矿物,最大的晶粒沿C轴长度可达2厘米,(001)面的直径可达0.5毫米。由于晶粒巨大,易于挑选,引起了我们对其单矿物进行研究的兴趣。用多种手段对该矿物进行了矿物学研究,发现它既有高岭石的特征,又兼有地开石的特征,但它既不是简单的高岭石,又不是简单的地开石,而是一种地开石-高岭石的混层矿物。     

基于X射线衍射评价高岭石结构有序度

对采自江苏、福建、江西、云南、广西等地7个高岭石样品进行X射线衍射分析，并利用Hinckley指数(HI)、随机缺陷密度(R₂)、八面体C位空隙含量(W_C)、Aparicio-Galan-Ferrell指数(AGFI)对高岭石样品的结构有序度进行综合评价。HI是经验参数，仅能定性的反映高岭石的结构有序度，且不适用低结构有序度高岭石。AGFI容易受到杂质矿物的影响，且分峰处理过程容易引进操作者主观误差，最终影响高岭石结构有序度的准确判断。R₂和W_C是从晶体结构上反应高岭石的结构有序度，且在计算上受杂质矿物和操作者主观影响较小。R₂指数仅适用于结构有序度较高的高岭石，而八面体C位空隙含量对于高结构有序度和低结构有序度的高岭石均适用，是一种准确性高且操作简单的评判高岭石结构有序度的方法。     

大青山巨厚煤层夹矸中高岭石的显微特征及其成因意义

本文采用多种电子显微技术,研究了内蒙古大青山煤田晚古生代巨厚煤层平矸－隐晶质高岭石泥岩。透射电镜下,晶体程序不一、形态复杂多变的玻屑状高岭石和盘旋状埃洛石;扫描电镜下,泥粒状高岭石和蠕虫状高岭石及及二者所构成的斑状结构等许多具成因意义的微有（０．１～１０－μｍ）显微特征,充分证明该夹矸层为火山灰蚀变成因（ｔｏｎｓｔｅｉｎ）。     

醋酸钾/偏高岭石插层复合材料的制备及机理研究

采用机械研磨法,成功制备了醋酸钾/偏高岭石插层复合材料.通过XRD、FTIR和TEM研究了插层前后偏高岭石结构的变化,提出了该复合材料的插层机理和结构模型:首先醋酸钾与水分子以配位键结合,然后通过机械研磨作用进入偏高岭石层间,并将偏高岭石片层撑开.当进行热处理时,水的挥发也会对偏高岭石片层起到撑开作用.最终导致偏高岭石被撑开、剥离.在插层复合材料中,醋酸根与偏高岭石的铝氧层通过水分子桥接方式连接,钾离子水合物为保持电中性,位于带负电的硅氧层附近.     

高岭石的结晶有序度及其对纸张涂布粘浓度的影响

粘浓度是纸张涂布的一项重要指标,测定的变化范围从46.4—72％。用Hinckley方法测定了高岭石的结晶度指数,从0.57变化至1.40。当粘浓度>67％时,结晶度指数>1。粘浓度<67％,结晶度指数<1,有序高岭石有利于粘浓度提高。随着结构无序化,晶粒变小,晶片变薄,比表面增加,晶体边缘和角易破损,使粘浓度降低。结构无序化破坏了颗粒的均匀性,使颗粒长/厚比增加,粘浓度降低。高岭石八面体中Fe~(3+)的存在一定程度上影响了有序度。     

高岭石/醋酸钾插层复合物的制备及其影响因素

利用浸泡法制备了高岭石/醋酸钾插层复合物,进行X射线衍射分析,探讨了影响插层的因素。结果表明,醋酸钾对高岭石的插层作用与高岭石的结晶度、插层剂浓度、pH值密切相关。高岭石结晶度越高,越有利于插层作用的进行;高浓度的插层剂(≥30%)可以在较短的时间(12 h)内完成插层作用,而低浓度的插层溶液则需要非常长的时间(≥144 h)才能完成,且获得的插层率较低;pH=10的弱碱性条件最有利于插层的进行;温度对高岭石的插层作用影响不大,在室温就可获得较好的插层效果。     

鲁西南煤夹矸的矿物学特征研究及应用前景

对鲁西南上石炭统11层煤和7层煤夹矸的化学成分和矿物学特征进行了研究，结果表明，这两层煤夹矸属于硬质高岭土，成分接近于纯净的高岭石，伴生有石英、黄铁矿、少量长石及微量锆石和磷灰石等矿物。光学及扫描电子显微镜、X射线衍射分析和红外分析等系统性研究的结果表明，高岭石主要有两种存在形式，一种呈蠕虫状集晶，另一种是隐晶质或胶状高岭石，测得其结晶指数分别为0．54—0．74和0．47—0．53，说明其有序度偏高；化学分析结果表明，其化学成分接近于高岭石的理论值，A1203含量达35％—37％，Si02含量为47％—48％，碱金属、碱土金属及其他氧化物含量很低。高岭石泥岩夹矸的矿物、化学成分及工艺物理性能表明：它是一种开采成本低、利用价值高的高岭土资源之一，不仅可作为优质陶瓷原料用来生产长石质瓷，也可用于生产聚合铝及4A分子筛，并且在矿物填料和其他工业部门也有广阔的开发应用前景。     

1,4-丁二醇插层高岭石的实验研究

以二甲亚砜为前驱物,1,4-丁二醇为插层剂,采用二步插层法制备1,4-丁二醇与高岭石的复合材料。实验研究了温度、时问对插层效果的影响及该复合物在水中的稳定性。采用XRD和IR法对试样进行分析表征。结果表明,在140℃,180℃条件下插层一定时间,均可获得1,4-丁二醇插层高岭石,在180（、条件下反应16h以上,同时高岭石的层间距增大到1．157nm,制备的1,4-丁二醇插层高岭石结构稳定,180℃反应32h可导致高岭石层间1,4-丁二醇转变为其他物质,形成稳定的有机插层高岭石。     

东营凹陷沙河街组砂岩储层高岭石类型、特征及其成因

高岭石是东营凹陷沙河街组砂岩储层中常见的黏土矿物,对储层物性具有重要的影响,但目前对其特征及成因的研究较少。本文利用薄片分析、阴极发光、扫描电镜、X射线能谱等多种技术手段,结合东营凹陷构造演化、流体活动历史与成岩序列研究了东营凹陷高岭石的类型、特征及其成因。研究结果表明:东营凹陷沙河街组砂岩储层主要发育两类高岭石,第一类高岭石晶形发育良好,单偏光下呈鳞片-蠕虫状,扫描电镜下单晶呈假六方片状,晶体排列紧密,集合体呈蠕虫状或书页状,成分纯;第二类高岭石晶形发育不及第一期,单偏光下呈鳞片状,扫描电镜下可见晶层卷曲,晶体排列疏松,集合体呈手风琴状,其成分中除了Al、Si、O还含有少量Fe、Ca元素。高岭石主要为自生高岭石,是长石在有机质演化过程中产生的酸性流体作用下发生溶蚀作用的产物。但是,两类高岭石具有不同的形成时期、成因和形成环境,其中,第一类高岭石主要形成于东营末期,是沙四段上部烃源岩生烃和油气成藏时生成的有机酸溶蚀长石的产物;而第二类高岭石形成于馆陶期末和明化镇组大规模油气充注时期,此时,处于晚成岩A期,大量的蒙脱石向伊利石转化,酸性流体中含有较多的Fe2+、Ca2+等。     

鸡西盆地下白垩统城子河组-穆棱组露头砂岩中的黏土矿物成因探讨

对鸡西盆地下白垩统城子河组—穆棱组露头砂岩中的黏土矿物进行了X-衍射分析。研究结果表明,黏土矿物主要由伊利石,高岭石和伊/蒙混层组成,组合可分为高岭石型与伊/蒙混层和伊利石型两种,根据黏土矿物组合判断露头砂岩处于中成岩阶段A期。下白垩统城子河组—穆棱组煤系地层和泥岩成岩过程中析出的有机酸是高岭石型黏土矿物组合发育的重要原因,而沉积相带水动力条件弱导致砂岩渗滤条件的变差则是伊/蒙混层和伊利石型黏土矿物组合形成的原因。