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珍珠巖
來源:互聯網

珍珠巖(英文名稱:Perlite)是由酸性玻璃質火山噴出巖冷卻形成的天然玻璃巖石,因其具有珍珠裂隙結構而得名。珍珠巖礦石呈黃白、肉紅、暗綠、灰、褐棕、黑灰等色,以灰白-淺灰為主;斷口呈參差、貝殼、裂片狀,條痕白色,碎片及薄的邊緣部分透明或半透明。以礦物組成、礦石特征和含水量的不同分為黑耀巖、珍珠巖、松脂巖等。珍珠巖礦石在經過破碎、分級、烘干等預處理后,可在高溫下急速焙燒制得膨脹珍珠巖。膨脹珍珠巖質輕且內部具有蜂窩狀多孔結構,良好的熱穩定性與化學穩定性。

珍珠巖主要用以配制砂漿或混凝土等,作為建筑及工業設備的聲熱絕緣材料,農業上可用于改良土壤,增強保水能力,還可在鑄造、釀造、制藥等工業中作為輔助材料。

主要特性

礦物組成

珍珠巖是酸性玻璃質火山噴出巖,基質是由酸性火山玻璃質組成,含有不等量的透長石石英斑晶、微晶和各種形態的雛晶以及隱晶質礦物,星點狀磁鐵礦等。當珍珠巖作為建筑材料使用時,其中,SiO2作為玻璃質組成,是引起原料膨脹的基礎條件,而玻璃質中的結晶水是引起原料膨脹的內在原因,而鐵質是引起原料膨脹的不利因素。

珍珠巖礦石的一般化學成分為SiO268%~74%,Al2O311%~14%,Fe2O30.5%~3.6%,CaO0.7%~1.0%,K2O2%~3%,Na2O4%~5%,MgO0.3%左右,H2O2.3%~6.4%。另有鋁、鉀、鈉和少量的鐵、鎂、鈣等氧化物

理化性質

珍珠巖礦石呈黃白、肉紅、暗綠、灰、褐棕、黑灰等色,以灰白-淺灰為主,主要由含有色素離子(Fe2+,Fe3+,Ti4+,Mn3+)引起的;斷口呈參差、貝殼、裂片狀,條痕白色,碎片及薄的邊緣部分透明或半透明;莫氏硬度為5.5~7;密度為2.2~2.4g/cm3;耐火度為1300~1380℃;折射率為1.483~1.506。

珍珠巖礦的主要特性是能在瞬時高溫條件下膨脹,膨脹倍數為4~25倍,其膨脹原理是焙燒時因突然受熱達到軟化程度,玻璃質中結合水汽化產出很大壓力,體積迅速膨脹所致,當其高含水量、低含鐵量、高玻璃質純凈度時,其膨脹倍數較大。膨脹珍珠巖質輕且內部具有蜂窩狀多孔結構,吸濕性小、吸音性能好,具有防火、隔熱、保溫、吸音等特性,化學穩定性強、良好的熱穩定性,珍珠巖具有惰性,用于園藝或建筑時不會釋放有害物質或污染物,被廣泛用于化工、冶金、建材、農業等領域。

形成原因

珍珠巖是酸性巖漿噴出時因與環境溫度相差懸殊,熾熱巖漿驟冷導致體積收縮,形成具有特殊珍珠裂隙結構的玻璃質體。組成礦石的酸性火山玻璃有性脆、裂隙較為發育、化學性質不穩定等特點。鏡下觀察,基質部分有極明顯的圓弧形裂開,構成珍珠結構,并具有流紋構造。

分布區域

據美國USGS統計,世界珍珠巖儲量約為7.7億t。珍珠巖礦儲量較豐富的國家有中國、希臘、美國、土耳其日本匈牙利墨西哥等,而主要消費國有美國、日本、韓國德國、意大利、西班牙、比利時等。中國所開采的珍珠巖礦主要用于中國消費,如2017年中國國內珍珠巖原礦產量達到328萬t,需求量為341萬t;而珍珠巖產品產量達到327.50萬t,需求量為310.34萬t,基本滿足自產自銷。

中國珍珠巖礦多產生在中生代的侏羅紀白堊紀地層中,礦帶北起黑龍江省,南至南海海濱和海南島,長約3000 km,寬約300~800 km。此礦帶進一步劃分為三個亞帶:一是大興安嶺和燕山亞帶;二是東北北部和山東亞帶;三是東南沿海亞帶。中國已在遼寧省、吉林省、黑龍江、河北省、河南省山東省山西省、江西省、內蒙古自治區、浙江省、江蘇省、廣東省廣西壯族自治區、安徽、福建省、湖北及新疆等17個省(自治區)發現礦床,共40余處礦區,查明儲量約4億t,其中產于山西的儲量最大。已開發的較大的礦床有:河南信陽上天梯、河南羅山、遼寧建平、浙江縉云、吉林九臺、山西靈丘等處。

應用領域

建筑領域

珍珠巖可以用作水泥混凝土和建筑瀝青混凝土的骨料,以滿足承重輕、隔熱、隔音要求。珍珠巖水泥混凝土的隔熱性能相當于普通混凝土的20倍,因此它在平臺式屋頂,多層建筑中的樓板、幕墻噴涂襯底等處應用。珍珠巖混凝土的重量較輕,這就大大節約鋼結構和高層建筑基礎的成本。還可以用作防火屋面和輕質防凍、防震、防火、防輻射等高層建筑工程墻體的填料、砂漿等建筑材料;各種工業設備、管道絕熱層;各種深冷、冷庫工程的內壁;低沸點液體、氣體的貯罐內壁和運輸工具的內壁等。

助濾劑領域

珍珠巖助濾劑是以膨脹珍珠巖作為原料,經粉碎、分級而得的制品。其主要成分為SiO2。通常,膨脹珍珠巖具有白色的光滑的球片狀表面,大小為1毫米至數毫米,是一種較好的助濾劑原料。可以制作合成沸石,過濾劑,去污劑;用于釀酒、制作果汁、飲料、果露、糖、醋等食品加工制造業過濾微細顆粒、藻類、細菌等;凈化各種液體;凈化水可達到對人畜無害的程度;化工工業塑料、噴漆業去毒、凈化廢油、石油脫蠟、分餾烷烴;作為顏料糖瓷、釉、塑料、樹脂和橡膠業的充填劑;化學反應中的催化劑,以及油井灌漿混合劑。

硅藻土相比,珍珠巖質輕、價格便宜,但珍珠巖的表面構造單純光滑,不象硅藻土那樣具有多孔及復雜的表面;質地纖細脆弱,強度不如硅藻土。因此,珍珠巖助留劑的耐壓與澄清作用不如硅藻土助濾劑,也不耐強堿性濾漿的腐蝕。

農林園藝領域

珍珠巖可以作為育苗基質使用,其粒徑以1.6~6毫米為宜。珍珠巖能保持超過自身重量3~4倍的水分,水分是吸附在珍珠巖表面而不是被珍珠巖吸收,所以將珍珠巖與其他基質混合,可以增加基質的透氣性和保持良好的通氣狀況,也是一種較好的基質材料。珍珠巖作育苗基質使用時,用量不宜過大,一是因其含有氧化鈉,二是因其澆水易浮起。珍珠巖易于破碎,使用時粉塵較多,需要淋濕后混合。農業上可用于改良土壤,增強保水能力。

其他領域

珍珠巖還可以用于作各種隔熱、保溫玻璃、礦棉、陶瓷等制品的配料。精致物品及污染物品的包裝材料,寶石、彩石、玻璃制品的磨料,炸藥密度調節劑、污水處理。在醫藥方面,可用珍珠巖吸提尿及其它液體中的尿激酶。珍珠巖還可以添加到化妝品中用于去角質。

分類

礦石的礦物組成、礦石特征和含水量的不同,可將珍珠巖分為三種礦石類型,即珍珠巖、松脂巖和黑曜巖。

珍珠巖:主要成分為塊狀、多孔狀、浮石狀珍珠巖,含少量透長石石英斑晶、微晶及各種形態的雛晶,隱晶質礦物。圓弧形裂紋,斷口呈參差狀珍珠光澤,風化后為油脂光澤,條痕白色。流動構造發育,含水量為2%~6%。

松脂巖:主要成分是松脂巖、水解松脂巖和水化松脂巖,含少量透長石和白色凝灰物質,呈不規則分布。斷口呈貝殼狀,松脂光澤,條痕白色。流動構造發育,含水量為6%~10%。

黑曜巖:主要成分為黑耀巖、黑耀斑巖和水化黑耀巖,含少量石英、長石斑晶,極少量磁鐵礦、剛玉等。斷口貝殼狀或平坦狀、部分參差狀,玻璃光澤,風化后為油脂光澤,條痕白色。流動構造發育,含水量為<2%。

礦石有無脫?;懊摬;潭鹊牟煌?,可將珍珠巖分為三種礦石類型,即未脫玻化珍珠巖、脫?;渲閹r和強脫?;渲閹r。

生產工藝

珍珠巖礦砂

由于珍珠巖礦石的選礦目的是將入選原礦加工成粒度、水分等指標均達到工業要求的產品,即珍珠巖礦砂,因而決定了珍珠巖的選礦工藝非常簡單,通常為破碎→分級→干燥。一般破碎篩分的工藝流程為:原礦→粗碎→篩分→中碎→篩分→粗礦砂→篩分→細礦砂(尾礦)。

膨脹珍珠巖

生產膨脹珍珠巖的生產工藝主要是破碎、預熱和焙燒三個工序,其工藝流程是:礦石→破碎→篩分→預熱→焙燒→旋風分離→料倉。大部分工廠的來料是礦砂,在礦山就已經將礦石破碎、篩分成一定粒度的礦砂。

人工優化

珍珠巖原礦經細粉碎和超細粉碎和表面化學處理后,成為具有一定功能的礦物填料,可用于橡膠和塑料行業。珍珠巖粉體表面化學改性的工藝為:珍珠巖粉加熱攪拌→改性助劑→加熱干燥→硅烷偶聯劑→篩分除?!男哉渲閹r粉。憎水膨脹珍珠巖的生產工藝與膨脹珍珠巖類似, 它是在珍珠巖砂隨氣流一起進入膨脹區的同時,利用其余熱直接向膨脹珍珠巖顆粒噴射防水劑,然后進入分離器和料倉,經熟化成膜而成。

歷史

1822年李丹特氏將玻璃狀火山巖礦物稱為珍珠巖。1925年德國首先發現酸性玻璃熔巖的膨脹性能,并用膨脹黑耀巖作為研磨材料。20世紀30年代,蘇聯開始研究珍珠巖,并指出在低壓和迅速加熱時,火山玻璃會急劇膨脹。直到1940年美國才開始在市場上銷售膨脹珍珠巖,并將其廣泛用于建筑業中。天然珍珠巖屬流紋巖類,是一種火山噴出的酸性玻璃質容巖。

名稱來源

珍珠巖類是因火山噴發后吸酸的(SiO2含量高)熔漿逐漸冷凝而成的巖石,由于在冷凝過程中因收縮而使其內部形成圓弧形裂紋,猶如珍珠一樣的結構,故冠以“珍珠巖”美名。

安全事宜

珍珠巖會刺激眼睛、皮膚、喉嚨、上呼吸系統。

美國職業安全與健康管理局(OSHA)將工作場所珍珠巖接觸的法定限度(允許接觸限度)定為8小時工作日總接觸量為15 mg/m3,呼吸系統接觸量為 5 mg/m3。美國國家職業安全與健康研究所規定在8小時工作日中總接觸量為10 mg/m3,呼吸系統接觸量為5 mg/m3。

參考資料 >

我國珍珠巖礦產綜合利用及其發展戰略.《礦產保護與利用》編輯部.2023-11-11

礦物和巖石也能變成能“爆米花”?.新華網.2023-11-11

Molecular Weight.NIOSH.2023-11-21

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