采(cai)用天然礦物(wu)高溫固相反應合成堇青石(shi)(shi)的(de)原料有很多種，其中廣泛(fan)使用的(de)天然礦物(wu)原料有滑(hua)石(shi)(shi)、黏土、高嶺土、煤矸(gan)石(shi)(shi)、紅柱石(shi)(shi)、藍晶(jing)石(shi)(shi)和硅線石(shi)(shi)等，本(ben)節將重點(dian)介紹本(ben)文所用的(de)主要原料。

　　(1)滑石

　　滑(hua)石(shi)化學組(zu)成(cheng)為3MgO·4SiO2·H2O，晶體屬三(san)斜晶系層狀(zhuang)(zhuang)結構(gou)的(de)硅酸(suan)鹽(yan)礦(kuang)物(wu)。假六方(fang)片狀(zhuang)(zhuang)單(dan)晶少(shao)(shao)見，一般為致密塊狀(zhuang)(zhuang)、葉片狀(zhuang)(zhuang)、纖維狀(zhuang)(zhuang)或(huo)放射狀(zhuang)(zhuang)集合體。摩氏(shi)硬度為1，比(bi)(bi)重(zhong)為2.6-2.8。有滑(hua)感，其絕熱(re)及絕緣性(xing)強。純(chun)凈的(de)滑(hua)石(shi)礦(kuang)很少(shao)(shao)，通常(chang)有其他(ta)礦(kuang)物(wu)伴生，例如綠(lv)泥(ni)石(shi)、菱鎂礦(kuang)、透閃石(shi)、菱鐵礦(kuang)、白云(yun)石(shi)、石(shi)英(ying)、黃鐵礦(kuang)等。這(zhe)些(xie)礦(kuang)物(wu)改(gai)變了礦(kuang)石(shi)的(de)化學組(zu)成(cheng)，使礦(kuang)石(shi)帶(dai)色(se)。并在(zai)較小(xiao)壓力下可以變形，并能長久保持原狀(zhuang)(zhuang)，同(tong)時(shi)比(bi)(bi)表(biao)面積大(da)，顆粒上(shang)帶(dai)有負(fu)電性(xing)，因(yin)此有很好的(de)物(wu)理吸附性(xing)和(he)表(biao)面化學活(huo)性(xing)，具有與其他(ta)陽(yang)離子交換的(de)能力。

　　(2)粘土

　　黏土是由[SiO4]四面體和[AlO6]八面體結(jie)合形成的(de)二維(wei)層(ceng)狀(zhuang)結(jie)構，層(ceng)與層(ceng)之(zhi)間為弱(ruo)的(de)分子鍵，當有(you)雜質取代(dai)Si(A1)和Al(Mg)時，其(qi)它的(de)離(li)子，如(ru)Ca，可填(tian)充在層(ceng)間，以維(wei)持電荷(he)的(de)平衡，這樣(yang)的(de)結(jie)構給予黏土礦物如(ru)下一系列的(de)特征：

　　1、層間(jian)(jian)距離的(de)可膨脹(zhang)性(xing)：黏土礦(kuang)物的(de)層與層之間(jian)(jian)以弱的(de)分子(zi)鍵(jian)相結合(he)，Na-O、K-O鍵(jian)的(de)結合(he)力也遠(yuan)小于Si-O或Al-O的(de)鍵(jian)強，水分子(zi)可以進入層間(jian)(jian)，并使層間(jian)(jian)距離有可變性(xing)，這一特性(xing)同(tong)樣可為滲入的(de)其它分子(zi)或離子(zi)所(suo)利用。

　　2、層(ceng)間離(li)(li)(li)子可交(jiao)(jiao)換(huan)性：層(ceng)間弱鍵合(he)的(de)離(li)(li)(li)子可被其它離(li)(li)(li)子所取(qu)(qu)代(dai)(dai)，黏土礦(kuang)物(wu)層(ceng)間可取(qu)(qu)代(dai)(dai)離(li)(li)(li)子的(de)數量稱(cheng)為(wei)離(li)(li)(li)子交(jiao)(jiao)換(huan)容量，顯然，離(li)(li)(li)子交(jiao)(jiao)換(huan)容量愈大，黏土層(ceng)間距離(li)(li)(li)可調節的(de)范(fan)圍也愈廣。

　　3、吸附(fu)性(xing)：黏土礦物的(de)顆(ke)粒(li)一般比(bi)較細小(xiao)，層與(yu)層之間有(you)一定的(de)空隙，因此比(bi)表面積(ji)大，對其它物質有(you)吸附(fu)性(xing)。

　　4、顆粒的(de)納(na)米屬性：黏土礦物(wu)片狀(zhuang)單位構(gou)層的(de)厚度約l-1.5μm，單層片的(de)厚度也在l0nm左右，因此(ci)就有可能將它剝離分散成(cheng)納(na)米級的(de)薄(bo)片。

　　工(gong)業用黏土(tu)(tu)(tu)礦有(you)高(gao)(gao)嶺土(tu)(tu)(tu)、膨(peng)潤(run)土(tu)(tu)(tu)(主要組成為蒙脫石)、活(huo)性(xing)白土(tu)(tu)(tu)等(deng)。高(gao)(gao)嶺土(tu)(tu)(tu)最早是(shi)在(zai)江西高(gao)(gao)嶺村開(kai)采的，用來制(zhi)造陶瓷。膨(peng)潤(run)土(tu)(tu)(tu)于1888年(nian)在(zai)美(mei)懷俄(e)明州開(kai)始開(kai)采，活(huo)性(xing)白土(tu)(tu)(tu)是(shi)于1906年(nian)在(zai)美(mei)國(guo)得克薩斯(si)州進行(xing)首(shou)次開(kai)采。

　　(3)藍晶石

　　藍(lan)晶(jing)石(shi)(shi)是島(dao)狀結(jie)構(gou)硅酸鹽礦物，成(cheng)(cheng)分為(wei)Al2O3·SiO2，屬于(yu)(yu)三斜晶(jing)系(xi)(xi)，與紅(hong)柱(zhu)石(shi)(shi)、硅線(xian)(xian)石(shi)(shi)成(cheng)(cheng)同質多象。在結(jie)晶(jing)片巖和片麻(ma)巖中出(chu)現，其(qi)知名產地有(you)瑞(rui)士(shi)、奧地利。藍(lan)晶(jing)石(shi)(shi)、紅(hong)柱(zhu)石(shi)(shi)、硅線(xian)(xian)石(shi)(shi)為(wei)硅線(xian)(xian)石(shi)(shi)系(xi)(xi)的(de)(de)三個同質異相(xiang)體，理論組(zu)成(cheng)(cheng)均為(wei)62.93wt.%Al2O3和37.07wt.%SiO2。“三石(shi)(shi)”的(de)(de)共同特(te)點是：呈針(zhen)狀、柱(zhu)狀，在組(zu)織結(jie)構(gou)上(shang)有(you)助(zhu)(zhu)于(yu)(yu)交織作用而(er)使其(qi)強化，相(xiang)變(bian)(bian)后生成(cheng)(cheng)A3S2，但仍保持原料形態;相(xiang)變(bian)(bian)時體積變(bian)(bian)化較(jiao)大(da)(da).一般情況(kuang)不(bu)利于(yu)(yu)耐急冷急熱性，但可(ke)借助(zhu)(zhu)于(yu)(yu)它的(de)(de)膨脹應力來抵抗變(bian)(bian)形或收縮(suo);相(xiang)變(bian)(bian)前(qian)熱膨脹系(xi)(xi)數為(wei)(4.5-5.5)×10-6/℃，對窯具的(de)(de)總體膨脹有(you)一定(ding)的(de)(de)影響(xiang)但無大(da)(da)害(hai)。

　　藍(lan)晶石特點(dian)是(shi)具有很高(gao)的耐火性(xing)(xing)和(he)體積(ji)(ji)穩定性(xing)(xing)，對(dui)酸堿甚(shen)至氫氟酸具有惰性(xing)(xing)，抗(kang)化學腐蝕，不溶于酸，機械強度(du)在重負(fu)荷下(xia)抗(kang)高(gao)溫(wen)、抗(kang)溫(wen)度(du)急(ji)變和(he)抗(kang)渣性(xing)(xing)良好，耐火度(du)大于1810℃，體積(ji)(ji)膨(peng)脹(zhang)率約(yue)為16.18%。根據有關文獻報(bao)道，藍(lan)晶石顆粒越大，體積(ji)(ji)膨(peng)脹(zhang)也越大，反之則(ze)越小，同時隨著Al2O3含量增(zeng)高(gao)，其膨(peng)脹(zhang)率也增(zeng)高(gao)。

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