Wollastonite - Wollastonite

Wollastonit
WollastoniteUSGOV.jpg
Generel
Kategori Inosilikat mineral
Formel
(gentagende enhed) 		Calciummetasilikat, CaSiO 3
Strunz klassificering 9.DG.05
Krystal system Triklinisk
monoklinisk polytype findes
Krystal klasse Pinacoidal ( 1 )
(samme HM -symbol )
Rumgruppe P 1 (1A polytype)
Enhedscelle a = 7,925  Å , b = 7,32 Å,
c = 7,065 Å; a = 90,055 °,
β = 95,217 °, y = 103,42 °; Z = 6
Identifikation
Formelmasse 116,159  g/mol
Farve Hvid, farveløs eller grå
Krystal vane Sjælden som krystaller i tabelform - almindeligvis massiv i lamellære, udstrålende, kompakte og fibrøse aggregater.
Venskab almindelige
Spaltning Perfekt i to retninger i nærheden af ​​90 °
Knoglebrud Splint til ujævnt
Mohs skala hårdhed 4,5 til 5,0
Glans Glasagtig eller kedelig til perle på spaltningsflader
Streak hvid
Diaphaneity Gennemsigtig til gennemsigtig
Specifik tyngdekraft 2,86–3,09
Optiske egenskaber Biaxial (-)
Brydningsindeks n α = 1.616–1.640
n β = 1.628–1.650
n γ = 1.631–1.653
Birefringence δ = 0,015 maks
2V vinkel Målt: 36 ° til 60 °
Smeltepunkt 1540 ° C
Opløselighed Opløseligt i HCl, uopløseligt i vand
Andre egenskaber Formationsvarme (@298): -89,61kJ
Gibbs fri energi: 41,78kJ
Referencer

Wollastonit er en calcium inosilicate mineral ( Ca Si O 3 ), der kan indeholde små mængder af jern , magnesium og mangan substituerende for calcium. Det er normalt hvidt. Det dannes, når uren kalksten eller dolomit udsættes for høj temperatur og tryk, som undertiden forekommer i nærværelse af silica-bærende væsker som i skarns eller i kontakt med metamorfe sten . Tilhørende mineraler omfatter granater , vesuvianit , diopsid , tremolit , epidote , plagioclase feltspat , pyroxen og calcit . Det er opkaldt efter den engelske kemiker og mineralog William Hyde Wollaston (1766–1828).

Nogle af de egenskaber, der gør wollastonit så nyttig, er dens høje lysstyrke og hvide farve, lave fugt- og olieoptagelse og lave flygtige indhold. Wollastonit bruges primært i keramik, friktionsprodukter (bremser og koblinger), metalfremstilling, maling og plast.

Trods dets kemiske lighed med det kompositionelle spektret af pyroxen gruppe af mineraler-hvor magnesium og jern substitution for calcium enderne med diopside og hedenbergite respektive-det er strukturelt meget forskellige, med en tredje SiO 4 tetraeder i leddelt kæde (i modsætning til to i pyroxenerne).

Produktionstendenser

Wollastonit -produktion i 2005

Verdensproduktionsdata for wollastonit er ikke tilgængelige i mange lande, og dem, der ofte er tilgængelige, er 2 til 3 år gamle. Anslået verdensproduktion af rå wollastonitmalm lå i området 700.000 til 720.000 tons i 2016. Verdensreserver af wollastonit blev anslået til at overstige 100 millioner tons. Mange store indlån er dog ikke undersøgt endnu.

Store forekomster af wollastonit er blevet identificeret i Kina , Finland , Indien , Mexico og USA . Mindre, men betydelige, indskud er blevet identificeret i Canada , Chile , Kenya , Namibia , Sydafrika , Spanien , Sudan , Tadsjikistan , Tyrkiet og Usbekistan .

I 2016 var de største producenter Kina (425.000 tons), Indien (185.000 t), USA (oplysninger tilbageholdt af kommercielle årsager, men angives at være på tredjepladsen), Mexico (67.000 t) og Finland (16.000).

I USA udvindes wollastonit i Willsboro, New York og Gouverneur, New York . Indskud er også blevet udvundet kommercielt i det nordvestlige Mexico .

Prisen på rå wollastonit varierede i 2008 mellem US $ 80 og US $ 500 pr. Ton afhængigt af land og størrelse og form af pulverpartiklerne.

Anvendelser

Wollastonite har industriel betydning på verdensplan. Det bruges i mange industrier, for det meste af flisefabrikker, der har indarbejdet det i fremstilling af keramik for at forbedre mange præstationsparametre, og det skyldes dets fluxende egenskaber, frihed for flygtige bestanddele, hvidhed og acicular partikelform.

I keramik reducerer wollastonit krympning og gasudvikling under brænding , øger den grønne og fyrede styrke, bevarer lysstyrken under brænding, tillader hurtig fyring og reducerer revner, revner og glasurfejl.

Wollastonit bruges i en cement, der blev annonceret i 2019, og som "reducerer det samlede CO2 -fodaftryk i beton med 70%."

I metallurgiske applikationer fungerer wollastonit som en flux til svejsning, en kilde til calciumoxid, en slagge -balsam og til at beskytte overfladen af ​​smeltet metal under kontinuerlig støbning af stål.

Som tilsætningsstof i maling forbedrer det malingfilmens holdbarhed, fungerer som en pH -buffer, forbedrer dets modstandsdygtighed over for forvitring, reducerer glans, reducerer pigmentforbruget og fungerer som et flade- og suspenderingsmiddel.

I plast forbedrer wollastonit træk- og bøjningsstyrke , reducerer harpiksforbrug og forbedrer termisk og dimensionel stabilitet ved forhøjede temperaturer. Overfladebehandlinger bruges til at forbedre vedhæftningen mellem wollastonitten og de polymerer, hvortil den tilsættes.

Som erstatning for asbest i gulvfliser, friktionsprodukter, isoleringsplader og paneler, maling, plast og tagprodukter er wollastonit resistent over for kemiske angreb, inert, stabil ved høje temperaturer og forbedrer bøjnings- og trækstyrke. I nogle brancher bruges det i forskellige procentdele af urenheder, såsom dets anvendelse som fabrikatør af mineraluldsisolering eller som et dekorativt byggemateriale.

Ansøgninger om plast og gummi blev anslået til at tegne sig for 25% til 35% af salget i USA i 2009, efterfulgt af keramik med 20% til 25%; maling, 10% til 15%; metallurgiske anvendelser, 10% til 15%; friktionsprodukter, 10% til 15%; og diverse, 10% til 15%. Keramiske applikationer tegner sig sandsynligvis for 30% til 40% af salget af wollastonit på verdensplan, efterfulgt af polymerer (plast og gummi) med 30% til 35% af salget og maling med 10% til 15% af salget. Det resterende salg var til byggeri, friktionsprodukter og metallurgiske applikationer.

Wollastonit er blevet undersøgt for kulmineralisering til opbevaring af kuldioxid . Det er blandt de hurtigst reagerende silikater, men kan have høje omkostninger forbundet med kulstoflagring.

Vikarer

Hvide acikulære krystaller af wollastonit (synsfelt 8 mm) fra Central Bohemia Region, Tjekkiet

Mange wollastonitprodukter gør det i stand til at konkurrere med andre acikulære materialer, såsom keramiske fibre, glasfiber, stålfibre og flere organiske fibre, såsom aramid , polyethylen , polypropylen og polytetrafluorethylen i produkter, hvor forbedringer i dimensionsstabilitet, bøjningsmodul og varmeafbøjning søges.

Wollastonit konkurrerer også med flere ikke -fibrøse mineraler eller sten, såsom kaolin , glimmer og talkum , som tilsættes plast for at øge bøjningsstyrken, og sådanne mineraler som barit, calciumcarbonat, gips og talkum, som giver plast dimensionel stabilitet.

I keramik konkurrerer wollastonit med carbonater, feltspat , kalk og silica som kilde til calcium og silicium. Dets anvendelse i keramik afhænger af formuleringen af ​​det keramiske legeme og affyringsmetoden.

Sammensætning

I en ren Casio 3 , der hver bestanddel udgør næsten halvdelen af mineralet efter vægt: 48,3% CaO og 51,7% af SiO 2 . I nogle tilfælde erstatter små mængder jern (Fe) og mangan (Mn) og mindre mængder magnesium (Mg) calcium (Ca) i mineralformlen ( f.eks . Rhodonit ). Wollastonit kan danne en række faste opløsninger i systemet CaSiO 3 -FeSiO 3 eller hydrotermisk syntese af faser i systemet MnSiO 3 -CaSiO 3 .

Geologisk forekomst

Wollastonitskarn med diopsid (grøn), andraditgranat (rød) og vesuvianit (mørkebrun) fra Stanisław -minen nær Szklarska Poręba, Izerskie -bjergene, Nedre Schlesien, Polen.

Wollastonit forekommer normalt som en almindelig bestanddel af en termisk metamorfoseret uren kalksten, det kan også forekomme, når silicium skyldes metamorfisme i kontaktændrede kalkholdige sedimenter eller kontaminering i den invaderende vulkanske sten. I de fleste af disse forekomster er det resultatet af følgende reaktion mellem calcit og silica med tab af kuldioxid:

CaCO 3 + SiO 2 → CaSiO 3 + CO 2

Wollastonit kan også produceres i en diffusionsreaktion i skarn , det udvikler sig, når kalksten i en sandsten metamorferes af et dig , hvilket resulterer i dannelsen af ​​wollastonit i sandstenen som følge af udadgående migration af Ca.

Struktur

Enhedscelle af triklinisk wollastonit-1A
Tetrahedra -arrangement inden for kæderne i pyroxener sammenlignet med wollastonit

Wollastonit krystalliserer triklinisk i rumgruppe P 1 med gitterkonstanterne a  = 7,94  Å , b  = 7,32 Å, c = 7,07 Å; α  = 90,03 °, β  = 95,37 °, γ  = 103,43 ° og seks formelenheder pr . celleenhed . Wollastonit blev engang klassificeret strukturelt blandt pyroxengruppen, fordi begge disse grupper har et forhold på Si: O = 1: 3. I 1931 viste Warren og Biscoe, at krystalstrukturen af ​​wollastonit adskiller sig fra mineraler fra pyroxengruppen, og de klassificerede dette mineral inden for en gruppe kendt som pyroxenoiderne. Det har vist sig, at pyroxenoidkæderne er mere bøjede end pyroxengruppens og viser længere gentagelsesafstand. Wollastonits struktur indeholder uendelige kæder af [SiO 4 ] tetraeder, der deler fælles hjørner, der løber parallelt med b -aksen. Kædemotivet i wollastonit gentager sig efter tre tetraeder, hvorimod der kun er behov for to i pyroxener. Gentagelsesafstanden i wollastonitkæderne er 7,32  Å og svarer til længden af ​​den krystallografiske b -akse.

Smeltet Casio 3 opretholder en tetraedrisk SiO 4 lokal struktur, ved temperaturer op til 2000 C. Den nærmeste nabo-Ca-O-koordination falder fra 6,0 (2) i stuetemperaturglas til 5,0 (2) i 1700 liquidC-væsken, hvilket falder sammen med et stigende antal længere Ca-O-naboer.

Fysiske og optiske egenskaber

Wollastonit forekommer som bladede krystalmasser, enkeltkrystaller kan vise en acicular partikelform og normalt udviser den en hvid farve, men nogle gange creme, grå eller meget lysegrøn.

Streaken af ​​wollastonit er hvid, dens Mohs -hårdhed er 4,5–5 og tyngdekraften er 2,87–3,09. Der er mere end ét spaltningsplan til det, der er en perfekt spaltning på {100}, gode spaltninger på {001} og { 1 02} og en ufuldkommen spaltning på {101}. Det er almindeligt, at wollastonit har en tvillingakse [010], et sammensætningsplan (100) og sjældent har en tvillingakse [001]. Glansen er normalt glasagtig til perlemor. Wollastonits smeltepunkt er omkring 1540 ˚C.

Se også

Referencer

Public Domain Denne artikel indeholder  materiale fra det offentlige domæne fra United States Geological Survey -dokumentet: "Wollastonite" .

eksterne links