高岭土（Kaolinite）
一、概述
高岭土是一种以高岭石族粘土矿物为主要成分，质地纯净的细粒粘土或粘土岩。高岭石因首先发现于我国江西景德镇的高岭而得名。高岭石族粘土矿物包括高岭石、埃洛石、迪开石、珍珠陶土等。组成高岭土的其他粘土矿物和非粘土矿物主要有：粘土矿物——水云母、蒙脱石和绿泥石；非粘土矿物——石英、长石和云母。此外，还含有少量铝的氧化物和氢氧化物，铁矿物（褐铁矿、磁铁矿、黄铁矿），钛的氧化物、有机质等。
高岭石的理论化学成分为：Al2O3为39.5%,SiO2为46.54%,H2O为13.96%。高岭石一般为无色-白色的细小鳞片，单晶体呈假六方板状或书册状，粒径以0.5～2μm者为多，个别蠕虫状晶体可达数毫米。纯净的高岭土可达到高岭石族矿物的理论组成，一般呈白色或浅灰色，含杂质时，呈黄、玫瑰或灰、黑色等。原矿呈致密块状或疏松土状，质软，有滑腻感，珍珠光泽或无光泽，半透明至不透明，硬度1～2.5，小于指甲，相对密度2.2～2.6。
质纯的高岭土具有白度高，质软易分散悬浮于水中，良好的可塑性和高的粘结性，优良的电绝缘性能。具有良好的抗酸溶性，很低的阳离子交换量，较高的耐火度等理化性能。见表3-27-1。
表3-27-1 高岭土理化性能
二、矿石类型及工业要求
1.矿石类型
自然产出的高岭土矿石，根据其质量、可塑性和砂质（石英、长石、云母等矿物粒径＞50μm）的含量，可划分为硬质高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种工业类型，它们的特征见表3-27-2。
2.矿床类型
表3-27-2 高岭土矿石类型
我国高岭土矿床成因类型较多，以风化型、热液蚀变型和沉积型为主。其中风化型矿床主要分布在广东、四川等地，沉积型高岭土矿床主要分布在山西、河北、河南、山东、福建等地，热液蚀变型矿床主要分布在江西等地。我国北方所产高岭土多属沉积型矿床，南方所产高岭土多属风化残积型及热液蚀变型。此外，在北方、南方都有风化淋滤型及第四纪沉积型高岭土矿床的分布。高岭土矿成矿时代多为中、新生代。河南省的高岭土矿床类型主要为石炭纪—二叠纪含煤建造中的沉积型硬质高岭土。
3.一般工业要求
不同的工业部门对高岭土矿石的质量要求不尽相同，陶瓷工业通常要求高岭土矿石熟料的白度高，Fe、Mn、Ti等着色、电导性元素含量低，焙烧时使制品易熔、起泡的杂质和其他机械混入物少，有较高的耐火度，烧成后不变形；造纸工业要求矿石生料白度高，造浆性能好，颗粒微细、均匀，如用于刮刀涂布原料的应以粒径小于2μm的占80%以上鳞片状高岭石组成的高岭土；橡胶工业也要求粒度小，以产生高度的分散性和吸附性，并极少含Cu、Mn等易使橡胶过早硬化的杂质，Fe、SO3的含量也必须很低，但对白度却无具体要求；耐火材料工业的基本要求是耐火度＞1580℃；白水泥工业要求矿石中Fe2O3＜0.7%，而对SiO2、Al2O3等则无严格要求。为此，在评价高岭土矿石时，应综合考虑各工业部门的相同与不同要求，以最低工业要求作为划分矿与非矿的标准，在此基础上划分出优质矿石，通过矿床技术经济评价合理确定原矿工业指标。一般工业指标可参照如下标准（表3-27-3）。
表3-27-3 高岭土矿床一般工业标准
高岭土矿床一般开采技术条件要求：沉积型硬质高岭土最低可采厚度：露采0.7～1m，地采0.7m；夹石剔除厚度：露采0.3～0.5m，地采0.3m。其他类型高岭土矿最低可采厚度：露采0.7～2m，地采1m；夹石剔除厚度：露采1～2m，地采lm。
高岭土矿床矿石一般测试项目包括：①基本化学分析Al2O3、Fe2O3、TiO2；②组合分析 SiO2、MgO、CaO、Na2O、K2O、TSO3（含硫矸）；③物性测定 粒度组成、白度、可塑性、干燥收缩率、耐火度等。
三、高岭土矿产资源概况
据美国矿业局（1985年）估计，世界已查明的高岭土矿产资源总量为117.94亿t，分布于50多个国家和地区，主要集中在欧洲（54.43亿t）和北美洲（37.19亿t），次为亚洲、大洋洲。其中：美国35.38亿t，原苏联22.68亿t，英国18.14亿t，捷克10亿t，中国约3.3亿t。世界高岭土年产量超过2300万t（1994年），其中：美国约1000万t，英国、朝鲜超过200万t，巴西、德国、中国、捷克等国年产量超过100万t。高岭土价格（1998年）：造纸涂料级100～180美元/t，填料级75～100美元/t，陶瓷级60～120美元/t。
我国高岭土资源丰富，矿床分布广泛，全国有16个省都有产出，但主要分布在东南沿海一带。华东、中南地区探明储量为全国总储量的80%，其中以江苏、浙江、福建、江西、湖南、广东等省为主，四川、贵州、云南、山西、河北、辽宁、山东、河南等省也有分布。全国包括陶瓷粘土在内的高岭土矿床共有200多处，但大型矿床较少，多为中、小型。主要矿床有：江苏苏州，四川叙永，辽宁丹东，浙江温州，广东潮安、茂名、湛江，福建永春、闽清、同安，湖南醴陵、衡阳、衡山，山西大同，江西景德镇，陕西洛南，山东淄博以及西藏羊八井等矿床。
河南省高岭土资源十分丰富，经近年工作证明，储量位居全国前列，但由于历史原因，勘探程度及开发利用程度都很低。主要原因一是因为对我省大范围分布的煤系高岭土认识较晚，以往多作为耐火粘土矿床予以勘探评价和开发利用；二是因为我国高岭土开发以往主要集中于东南沿海一带，已形成较为成熟的开发加工技术流程，该区主要矿床类型为风化残积型，而北方含煤岩系中的硬质高岭土开发加工技术近年才取得突破和应用。
我省高岭土矿床成因类型以含煤建造沉积型为主，其次为热液蚀变型和风化淋滤型。主要矿产地有10余处，如禹县神垕、巩县钟岭、博爱九府坟、宜阳李沟、临汝风穴寺、禹县三峰山、禹县朱屯、鲁山梁洼、郏县东黄道、济源克井、济源郡源、卢氏八宝山、淅川太子庙等。累计探明储量约1000万t（高岭土和陶瓷土）（1998年底），年产量约6万t（1998年）。
含煤建造沉积型高岭土主要赋存于石炭纪—二叠纪沉积岩系中，含矿层位包括：石炭系本溪组、太原组和二叠系下石盒子组。本溪组硬质高岭土矿层，厚度变化较大，一般厚1m～nm，常常与铁矿、铝土矿、耐火粘土矿共生。主要特点：含铁高、富含有机质，灰白色—灰黑色。该层以往多作为耐火粘土矿床评价，根据近年研究，可分层利用，一部分作耐火粘土，另一部分优质矿石可做陶瓷或造纸用高岭土。该矿层自然白度低，煅烧后可达90%以上，高岭石含量一般达90%以上。黄河以北总体质量较好，如博爱九府坟陶瓷粘土矿，矿层位于本溪组地层中，厚0.45～2.78m，一般0.75～1.65m，主要矿物成分为高岭石，主要化学成分：Al2O3为35.63%～38.65%,SiO2为44.05%～45.79%,Fe2O3为0.19%～0.72%,TiO2为0.40%～1.8%，烧失量为7.94%～8.76%，塑性指数为8.43～11.81。济源井本溪组高岭土矿含高岭石达93%～99%，济源邵源芬沟本溪组高岭土矿高岭石含量达95%以上，Al2O3为38.94%,SiO2为45.14%,Fe2O3为0.25%,TiO2为0.38%，矿石质量接近高岭石理论化学成分。
二叠系下石盒子组硬质高岭土矿主要分布在黄河以南，矿层厚度一般较大，几m至十几m不等，位于下石盒子组的下部。主要特点：有机质含量低，自然白度高，一般呈灰色—蓝灰色，含铁高。但可分层利用，含铁高部分作耐火粘土，含铁低部分作陶瓷粘土或造纸用粘土。该矿层之优质部分质量良好，自然白度达85%以上，质纯、细致、高岭石含量高，非常接近纯高岭石岩。对该矿层以往没给予重视，近年随着人们对非金属矿产的重新认识，加强了对此层的研究开发利用。代表性矿山如巩县钟岭陶瓷粘土矿，矿层按质量可分三层：下矿层厚1.28m，局部可作陶瓷原料；中矿层为主矿层，厚1.5～8.5m，一般3～5m，深灰及蓝灰色厚层状，质细密，解理发育，贝壳状断口；上矿层厚1～2.14m，最厚达13m多，为黄褐色薄层铝土质页岩夹高岭土矿。探明储量达165.8万t，主矿层化学组分：Al2O3为39.8%,SiO2为43.51%,Fe2O3＜3%，塑性指数为5.8%～19.97%。鲁山梁洼粘土矿，矿层厚2.1～15.28m，储量800多万t，以往主要用作耐火粘土。近年研究表明，可分出优质矿层，其高岭石含量达90%～98%，自然白度达85%，含铁小于0.8%。郏县东黄道90年代作为高岭土矿进行勘探，提交储量42.44万t，远景储量近百万t，主矿层厚度2.0～2.2m，自然白度76.6%,Al2O3为36.72%～38.79%,SiO2为42.56%～45.11%,Fe2O3为0.37%～0.95%，高岭石含量＞95%，质量优良。另外在焦作、济源一带也发现有优质矿层，其中济源邵源芬沟主矿层厚1.8m，质纯、灰白色，高岭石含量80%～95%,Al2O3为38.08%～38.52%,SiO2为45.20%～45.38%,Fe2O3为0.30%～0.53%。
热液蚀变型高岭土矿床在我省分布不广，代表性矿山为卢氏八宝山陶瓷粘土矿。由钾长花岗斑岩经热液蚀变而形成。矿石分两种类型：高岭土岩及强高岭土化钾长花岗斑岩。白色、块状，高岭石为主，含铁较高（平均1.5%～2.5%），矿石经洗选后可作为陶瓷工业和高碱玻璃原料。探明高岭土储量134万t，高碱玻璃原料储量7100万t。
风化淋滤型高岭土矿床仅在淅川太山庙沟发现。矿层赋存于震旦系白云质灰岩与寒武系硅质岩沉积接触界面及其附近，属风化残余高岭土矿床。矿石类型为伊利石-高岭石（包括迪开石）粘土，可分为优质高岭土和一般高岭土两种，优质高岭土，洁白色，油脂光泽，具滑感，湿后可塑性大，干燥后易碎成粉末状，高岭石含量为主，微量石英及绿泥石，铁含量由无至微量。该处高岭土矿以往一直作耐火材料原料开采。70年代以来部分作陶瓷原料用，主要用于电瓷原料和卫生陶瓷原料。
四、高岭土的主要用途
高岭土的可塑性、粘结性、一定的干燥强度、烧结性及烧后白度等特殊性能，使其成为陶瓷生产的主要原料；洁白、柔软、高度分散性、吸附性及化学惰性等优良工艺性能，使其在造纸工业上得到广泛的应用。此外，高岭土在橡胶、塑料、耐火材料、石油精炼等工业部门以及农业和国防尖端技术领域亦有广泛用、途。见表3-27-4。
表3-27-4 高岭土的主要用途
五、产品的主要工业技术指标
1.产品质量要求
高岭土的应用领域不同，对其质量要求截然不同。在化学成分方面，造纸涂料、无线电瓷、耐火坩埚等要求高岭土Al2O3和SiO2的含量接近高岭石的理论值；日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、白水泥原料、橡胶和塑料的填充剂对高岭土的Al2O3含量要求可适当放低些，SiO2含量可酌情高些。对Fe2O3、TiO2、SO3等有害成分，亦有不同的允许含量，对CaO、MgO、K2O、Na2O的含量允许值，不同用途中也不尽相同。在物理性能方面，各应用领域要求的侧重点更为明显。造纸涂料主要要求高的白度、低的粘浓度及细的粒度；陶瓷工业要求良好的可塑性、成型性能和烧成白度；耐火材料要求高的耐火度；搪瓷工业要求良好的悬浮性等。这就决定了高岭土产品规格、牌号的多样性。
表3-27-5 高岭土通用标准（JC88-82）
2.产品质量标准
我国现行的高岭土产品标准是国家建材局1982年重新修订的。它以化学成分和物理性能作为划分产品等级牌号的依据，制定了高岭土的通用标准（JC88-82），见表3-27-5。同时按用途制定了造纸、搪瓷、橡胶用高岭土3个专用标准，见表3-27-6、表3-27-7、表3-27-8。
表3-27-6 造纸工业用高岭土标准（JC318-82）
表3-27-7 搪瓷工业用高岭土标准（JC319-82）
表3-27-8 橡胶工业用高岭土标准（JC320-82）
六、高岭土选矿方法及工艺流程
1.选矿加工方法
为了分离高岭土中的石英、长石、云母、铁矿物、钛矿物等非粘土矿物及有机物质等，生产出能满足各应用领域需求的高岭土产品。重选、浮选、磁选、化学处理等选矿方法及其他改善高岭土质量的加工方法，都已应用于高岭土选矿加工过程中。针对我省沉积型高岭土矿的特点，有关科研单位经多年研究试验，提出两种选矿加工方案，一是通过焙烧加工除去水分和脱碳以提高白度，二是通过超细粉碎和化学漂白方法来提高白度，以求达到涂料级高岭土的质量标准，这两条技术路线已经成熟和应用。有关高岭土的主要选矿加工方法见表3-27-9。
表3-27-9 高岭土主要选矿加工方法
续表
2.工艺流程
高岭土选矿工艺流程，一般包括：准备、分选和产品处理三部分。准备部分包括破碎、制浆等作业；分选部分包括分选、漂白、剥片等作业；产品处理部分包括浓缩、过滤、干燥和包装等作业。由于矿石类型、产品指标不同，选矿工艺流程各不相同。各种矿石类型的原则工艺流程见表3-27-10。
表3-27-10 高岭土选矿工艺流程
生产高附加值精细高岭土产品的工艺流程关键环节是超细粉碎和精细分级。通过超细粉碎和精细分级（包括剥片工艺），可提高产品中高岭石粉料＜2μm粒径的含量比例（达80%以上），生产出涂布级高岭土精细产品，大大提高纸张的光泽度和不透明度。化学漂白是高岭土工业排除杂色的含铁化合物传统工艺，其目的是去除铁、钛等杂质，提高产品白度。高梯度强磁场磁选法及选择性絮凝法也是去除杂质、提高白度的有效方法。在加工工艺流程选择中应充分考虑矿石类型和组分特点，为生产出高附加值产品，创造较高的经济效益，可多种方法综合使用。
瓷器——高岭土，玻璃——石英砂、石灰、硼砂，铅笔——石墨硫酸——自然硫、黄铁矿印泥——辰砂（朱砂），石灰、干燥剂——石灰石，各种珠宝首饰。
石灰石是以方解石 (矿物)为主要成分的碳酸钙岩。
其主要是在浅海的环境下形成的，它可以直接加工成石料和烧制成生石灰。
碳酸钙是一种化合物，化学式是CaCO3，CAS号 471-34-1， 它是地球上常见物质，可于岩石内找到，动物背壳和蜗牛壳的主要成份。
它以方解石和文石两种矿物存在于自然界，方解石属三方晶系，六角形晶体，纯净的方解石无色透明，一般为白色，含有56%CaO，44%CO2，密度为2.715g/cm3，莫氏硬度为3，性质较脆。
文石属于斜方品系，菱形晶体，呈灰色或白色，密度为2.94g/cm3，莫氏硬度为3.5-4，性质致密。
名称
分子式
晶系
硫砷银矿
AgAsS3
三方
橙红石
HgO
正交
碲金银矿
Ag3AuTe2
立方
辰砂
HgS
六方
溴银盐
AgBr
立方
黑辰砂
HgS
立方
氯银盐
AgCl
立方
硒汞矿
HgTe
立方
辉铜银矿
Ag1.55Cu0.45S-Ⅲ
四方
碲汞矿
HgTe
立方
硫铜银矿
Ag0.93Cu1.07S-Ⅲ
正交
白云石
KAl2[AlSi3O10](OH)2
单斜
硒铜银矿
AgCuSe
正交
锂云母
K2Al3Li2[AlSi7O22](OH)4
单斜
硫铁银矿
AgFe2S3
正交
明矾石
KAl3(SO4)2(OH)6
三方
黄碘银矿
AgI
立方
天然钾霞石
KAlSiO4
六方
碘银矿
AgI
六方
白榴石
KAlSi2O6
四方
辉银矿
Ag2S-Ⅱ
立方
高白榴石
KAlSi2O6
立方
深红硫锑银矿
AgSbS3
三方
铁白榴石
KAlSi2O6
四方
高硒银矿
Ag2Se
立方
微斜长石
KAlSi3O8
三斜
碲银矿
Ag2Te-Ⅲ
单斜
高透长石
KAlSi3O8
单斜
刚玉
Al2O3
三方
正长石
KAlSi3O8
单斜
3·2莫来石
3Al2O3·2SiO2
正交
钾石膏
K2Ca(SO4)2·2H2O
单斜
2·1莫来石
2Al2O3·SiO2
正交
钾盐
KCl
立方
勃姆石
AlO(OH)
正交
羟铁云母
KFe3[AlSi3O10](OH)2
单斜
水铝石
AlO(OH)
正交
铁羟铁云母
KFe3[FeSi3O10](OH)2
单斜
（三）水铝矿
Al(OH)3
单斜
铁透长石
KFeSi3O8
单斜
块磷铝矿
AlPO4
六方
铁微斜长石
KFeSi3O8
三斜
蓝晶石
Al2SiO5
三斜
氟金云母
KMg3[AlSi3O10]F2
单斜
黄玉
Al2(SiO4)(OH)
正交
金云母
KMg3[AlSi3O10](OH)2
单斜
叶蜡石
Al2Si4O10(OH)2
单斜
硝石
KNO3
正交
地开石
Al2Si2O5(OH)4
单斜
单钾芒硝
KS2SO4
正交
高岭石
Al2Si2O5(OH)4
三斜
锂辉石
LiAl(SiO3)2
单斜
珍珠陶土
Al2Si2O5(OH)4
单斜
钙铁辉石
LiAl(SiO3)2
四方
砷华
As2O3
立方
透锂长石
LiAlSi4O10
单斜
白砷石
As2O3
单斜
高堇青石
Mg2Al3(AlSi5O18)
六方
雄黄矿
AsS
单斜
低堇青石
Mg2Al3(AlSi5O18)
正交
雌黄
As2S3
单斜
尖晶石
MgAl2O4
立方
黑铋金矿
Au2Bi
立方
镁铝榴石
Mg3Al2Si3O12
立方
钡长石
BaAl2Si2O8
单斜
菱镁矿
MgCO3
三方
毒重石
BaCO3
正交
氯镁石
MgCl2
三方
菱钡镁石
BaMg(CO3)2
三方
镁铬矿
MgCr2O4
立方
钡钠长石
BaNaAl4Si4O16
正交
氟镁石
MgF2
四方
重晶石
BaSO4
正交
方镁石
MgO
立方
金绿宝石
BeAl2O4
正交
水镁石
Mg(OH)2
六方
铍石
BeO
六方
泻盐矿
MgSO4·7H2O
正交
铋华
α-Bi2O3
单斜
无水钠镁矾
MgSO4·3Na2SO4
单斜
辉铋矿
Bi2S3
正交
斜顽火石
MgSiO3
单斜
碲铋矿
Bi2Te3
三方
原顽火辉石
MgSiO3
正交
珍珠云母
CaAl[Al2Si2O10](OH)2
单斜
高斜顽火石
MgSiO3
三斜
钙长石
CaAl2Si2O8
三斜
镁橄榄石
Mg2SiO4
正交
钙铝黄长石
Ca2Al2SiO7
四方
氟块硅镁石
Mg2SiO4·MgF2
正交
钙铝榴石
Ca3Al2Si3O12
立方
氟硅镁石
3Mg2SiO4·MgF2
正交
硬柱石
CaAl2Si2O7(OH)2·H2O
正交
滑石
Mg3Si4O10(OH)2
单斜
钙柱石
Ca4Al6Si6O24CO3
四方
镁闪石
Mg7[Si8O22](OH)2
单斜
黝帘石
Ca2Al3(SiO4)3OH
正交
直闪石
Mg7[Si8O22](OH)2
正交
斜黝帘石
Ca2Al3(SiO4)3OH
单斜
镁钛矿
MgTiO3
三方
硬硼钙石
CaB3O4(OH)3·H2O
单斜
锰印度石
Mn2Al3(AlSi5O18)
六方
赛黄晶
CaB2Si2O8
正交
锰尖晶石
MnAl2O4
立方
方解石
CaCO3
三方
斜煌岩
Mn2Al2Si3O12
立方
球霰石
CaCO3
六方
菱锰矿
MnCO3
三方
霰石
CaCO3
正交
氯锰矿
MnCl2
三方
铁黄长石
Ca2Fe2SiO7
四方
锰磁铁矿
MnFe2O4
立方
钙铬榴石
Ca3Fe2Si3O12
立方
锰铁橄榄石
MnFeSiO4
正交
萤石
CaF2
立方
锰三斜辉石
MnFe(SiO3)2
三斜
钙铁辉石
CaFe(SiO3)2
单斜
方锰矿
MnO
六方
钙铁榴石
Ca3Fe2Si3O12
立方
软锰矿
MnO2
四方
钙铁橄榄石
CaFeSiO4
正交
方铁锰矿
Mn2O3
立方
铁透闪石
Ca2Fe5[Si8O22](OH)2
单斜
黑锰矿
Mn3O4
四方
钙镁电气石
CaMg4Al5B3Si6O27(OH)4
三方
硫锰矿
MnS
立方
白云石
CaMg(CO3)2
三方
方硫锰矿
MnS2
立方
透辉石
CaMg(SiO3)2
单斜
蔷薇辉石
MnSiO3
三斜
钙镁橄榄石
CaMgSiO4
正交
锰橄榄石
Mn2SiO4
正交
镁黄长石
Ca2MgSi2O7
四方
红钛锰矿
MnTiO3
三方
氟透闪石
Ca2Mg5[Si8O22]F2
单斜
钼华
MoO3
正交
锰钙辉石
CaMn(SiO3)2
单斜
辉钼矿
MoS2
六方
钙蔷薇辉石
CaMn(SiO3)2
三斜
钨锰矿
MnWO4
单斜
钙锰橄榄石
CaMnSiO4
正交
铵矾
(NH4)2SO4
正交
钼钨钙矿
CaMoO4
四方
钠云母
NaAl2[AlSi3O10](OH)2
单斜
针钠钙石
Ca2NaH(SiO3)3
三斜
冰晶石
Na3AlF6
单斜
石灰
CaO
立方
钠明矾石
NaAl3(SO4)2(OH)6
三方
羟钙石
Ca(OH)2
六方
硬玉
NaAl(SiO3)2
单斜
碳酸磷灰石
Ca10(PO4)6CO3·H2O
六方
低霞石
NaAlSiO4
六方
氯磷灰石
Ca5(PO4)3Cl
六方
高三斜霞石
NaAlSiO4
立方
氟磷灰石
Ca5(PO4)3F
六方
低钠长石
NaAlSi3O8
三斜
羟磷灰石
Ca5(PO4)3OH
六方
高钠长石/歪长石
NaAlSi3O8
三斜
陨硫钙石
CaS
立方
钠柱石
Na4Al3Si9O24Cl
四方
硬石膏
CaSO4
正交
方沸石
NaAlSi2O6·H2O
立方
石膏
CaSO4·2H2O
单斜
钠沸石
Na2Al2Si3O10·2H2O
正交
硅灰石
CaSiO3
三斜
硼砂
Na2B4O7·10H2O
单斜
假银星石
CaSiO3
三斜
四水硼砂
Na2B4O7·4H2O
单斜
钙橄榄石
Ca2SiO4
正交
钠铝黄长石
NaCaAlSi2O7
四方
钙钛矿
CaTiO3
正交
碳酸钠钙石
Na2Ca2(CO3)3
正交
榍石
CaTiSiO5
单斜
氟浅闪石
NaCa2Mg5[AlSi7O22]F2
单斜
钙钒榴石
Ca3V2Si3O12
立方
氟碱锰闪石
Na2CaMg5[Si8O22]F
单斜
白钨矿
CaWO4
四方
岩盐
NaCl
立方
锌黄长石
Ca2ZnSiO7
四方
氟盐
NaF
立方
菱镉矿
CdCO3
三方
钠闪石
Na2Fe3Fe2[Si8O22](OH)2
单斜
方镉石
CdO
立方
绿辉石(霓石)
NaFe(SiO3)2
单斜
硫镉矿
CdS
六方
镁电气石
NaMg3Al6B3Si6O27(OH)4
三方
方硫镉矿
CdS
立方
氟镁钠石
NaMgF3
正交
镉硒矿
CdSe
六方
钠硝石
NaNO3
三方
方铈矿
CeO2
立方
镁钠闪石
Na2mg3Fe2[Si8O22](OH)2
单斜
钴方解石
CoCO3
三方
蓝闪石Ⅰ
Na2mg3Fe2[Si8O22](OH)2
单斜
砷钴铁矿
(Co5Fe5)As2
正交
蓝闪石Ⅱ
Na2mg3Fe2[Si8O22](OH)2
单斜
辉砷钴矿
CoAsS
立方
无水芒硝
Na2SO4
正交
铁硫砷钴矿
(Co,Fe)AsS
正交
芒硝
Na2SO4·10H2O
单斜
方硫钴矿
CoS2
立方
红砷镍矿
NiAs
六方
硫钴矿
Co3S4
立方
砷镍矿
NiAs2
正交
方硒钴矿
CoSe2
立方
辉砷镍矿
NiAsS
立方
钴橄榄石
Co2SiO4
正交
镍磁铁矿
NiFe2O4
立方
绿铬矿
Cr2O3
三方
绿镍矿
NiO
立方
绿松石
CuAl6(PO4)4(OH)8·4H2O
三斜
硫铅镍矿
β-Ni3Pb2S2
三方
砷黝铜矿
Cu12As4S13
立方
硫镍矿
Ni3S4
立方
铜盐
CuCl
立方
方硫镍矿
NiS2
立方
黄铜矿
(CuFeS2)CuFeS1.90
四方
镍矾
NiSO4·4H2O
四方
方黄铜矿
CuFe2S3
正交
镍橄榄石
Ni2SiO4
正交
高斑铜矿
Cu5FeS4
立方
碲镍矿
NiTe2
六方
低斑铜矿
Cu5FeS4
四方
白铅矿
PbCO3
正交
透视石
CuH2SiO4
三方
氯铅矿
PbCl2
正交
碘铜矿
CuI
立方
氟氯铅矿
PbFCl
四方
铜硝石
Cu2(NO3)(OH)3
正交
钼铅矿
PbMoO4
四方
黑铜矿
CuO
单斜
正方铅矿
PbO
四方
赤铜矿
Cu2O
立方
铅黄
PbO
正交
褐铜矾
Cu2O(SO4)
单斜
铅丹（红铅）
Pb3O4
四方
孔雀石
Cu2(OH)2CO3
单斜
方铅矿
PbS
立方
蓝铜矿
Cu3(OH)2(CO3)2
单斜
硫酸铅矿
PbSO4
正交
蓝辉铜矿
（富铜）
Cu1.79S
立方
硒铅矿
PbSe
立方
铜蓝矿
CuS
六方
碲铅矿
PbTe
立方
高蓝辉铜矿
Cu2S-Ⅰ
立方
钨铅矿
PbWO4
四方
辉铜矿
Cu2S-Ⅲ
正交
砷铂矿
PtAs2
立方
胆矾
CuSO4·5H2O
三斜
硫铂矿
PtS
四方
黝铜矿
Cu12Sb4S13
立方
硫钌锇矿
RuS2
立方
硒铜矿
Cu2Se
立方
方锑矿
Sb2O3
立方
红硒铜矿
Cu3Se2
四方
锑华
Sb2O3
正交
蓝硒铜矿
CuSe
六方
黄锑矿
Sb2O4
立方
铁印度石
Fe2Al3(AlSi5O18)
六方
辉锑矿
Sb2S3
正交
铁堇青石
Fe2Al3(AlSi5O18)
正交
石膏岩
SeO2
四方
铁尖晶石
FeAl2O4
立方
α-方英石
SiO2
四方
贵榴石
Fe3Al2Si3O12
立方
β-方英石
SiO2
立方
砷铁矿
FeAs2
正交
热液石英
SiO2
四方
菱铁矿
FeCO3
三方
β-鳞石英
SiO2
六方
陨氯铁
FeCl2
三方
锡石
SiO2
四方
陨硫铬铁
FeCrS4
立方
硫锡矿
SnS
正交
黑钨矿
Fe·5Mn·5WO4
单斜
菱锶矿
SrCO3
正交
硫镍铁矿
Fe5.25Ni3.75S8
立方
天青石
SrSO4
正交
硫镍铁矿
Fe4.75Ni5.25S8
立方
付黄碲矿
TeO2
四方
紫硫镍矿
FeNi2S4
立方
方钍石
ThO2
立方
方铁矿
Fe0.953O
立方
钍石
ThSiO4
四方
赤铁矿
Fe2O3
三方
金红石
TiO2
四方
磁铁矿
Fe3O4
立方
锐钛矿
TiO2
四方
硫铁矿
FeS
六方
板钛矿
TiO2
正交
硫铁矿
Fe3S4
立方
沥青铀矿
UO2
立方
黄铁矿
FeS2
立方
水硅铀矿
USiO4
四方
磁黄铁矿
Fe0.98S
六方
硫钨矿
WS2
六方
磁黄铁矿
Fe0.885S
六方
磷钇矿
YPO4
四方
水绿矾
FeSO4·7H2O
单斜
锌尖晶石
ZnAl2O4
立方
硒铁矿
FeSe2
正交
菱锌矿
ZnCO3
三方
斜铁辉石
FeSiO3
单斜
红锌矿
ZnO
六方
正铁辉石
FeSiO3
正交
闪锌矿
ZnS
立方
铁橄榄石
Fe2SiO4
正交
纤锌矿
ZnS
六方
铁滑石
Fe3Si4O10(OH)2
单斜
锌矾
ZnSO4
正交
铁闪石
Fe7[Si8O22](OH)2
单斜
皓矾
ZnSO4·7H2O
正交
碲铁矿
FeTe2
正交
方硒锌矿
ZnSe
立方
钛铁矿
FeTiO3
三方
硅锌矿
Zn2SiO4
三方
钨铁矿
FeWO4
单斜
钨锌矿
ZnWO4
单斜
低二氧化锗
GeO2
四方
斜锆石
ZrO2
单斜
高二氧化锗
GeO2
六方
锆石
ZrSiO4
四方
第二章 碱金属
碱金属包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）
1． 钠
（1） 钠的物理性质
钠是银白色的金属，有良好的导电性和传热性，密度比水的密度小，熔沸点低，硬度很低（能用小刀切开。
（2） 钠的化学性质
①与非金属的反应
常温下： 4Na+O2====2Na2O（白色）
加热：4Na+O2 2Na2O2（淡黄色）
2Na + S ==== Na2S
②钠跟水的反应
2Na + 2H2O ====2NaOH + H2↑
离子方程式：2Na + 2H2O ====2Na+ + OH- + H2↑
现象：概括为“浮、熔、游、响、红”五个字来记忆”
浮：密度比水轻
熔：反应放热，钠熔点低
游：反应产生气体（H2）
响：反应剧烈
红：生成NaOH，酚酞遇碱变红
补充：钠和盐的水溶液反应，钠先和溶液中的溶剂水反应，生成的氢氧化钠再和盐发生复分解反应。如钠和硫酸铜溶液反应时，钠先和水反应，生成的产物再和硫酸铜反应：
2Na + 2H2O ====2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4 ====Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4↑
综合： 2Na + CuSO4 + 2H2O ==== Cu(OH)2↓+ Na2SO4 + H2↑
（3） 钠的保存：保存在煤油里， 而锂保存在石蜡中
（4） 钠的存在：在自然界中以化合态存在，主要以氯化钠的形式存在
（5） 钠的用途：①制取Na2O2等化合物
②钾和钠的合金作原子反应对的导热剂
③作还原剂
④ 利用钠受热发出黄光，制成高压钠灯用在电光源上，其黄光射程远透雾能力强。
2.钠的化合物
（1）比较钠的两种氧化物
Na2O Na2O2
电子式
Na＋[ ]2－Na＋
Na＋[ ]2－Na＋
化学键种类
离子键 离子键、非极性键
:
2:1 1:1
:
2:1 2:1
类 别 碱性氧化物 过氧化物(不属碱性氧化物)
颜 色
状 态 白色
固体 淡黄色
固体
生成条件 4Na＋O2 2Na2O
(空气) 2Na＋O2 Na2O2
(空气或氧气)
与H2O反应 Na2O＋H2O＝2NaOH 2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2
与HCl反应 Na2O＋2HCl＝2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl＝4NaCl＋O2↑＋2H2O
与CO2反应 Na2O＋CO2＝Na2CO3 2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2
Na2O2的用途：①漂白织物、麦秆、羽毛（利用其强的氧化性）
②用在呼吸面具中和潜水艇里作为氧气的来源
(2)比较碳酸钠和碳酸氢钠
Na2CO3 NaHCO3
俗名 纯碱、苏打 小苏打
晶体
成分 Na2CO3•10H2O
(易风化) NaHCO3
溶解性 易溶于水
溶于水
与H＋反应
剧烈程度 CO32－＋2H＋＝CO2↑＋H2O ＜ HCO3－＋H＋＝CO2↑＋H2O
与OH－反应
HCO3－＋OH－＝CO32－＋H2O
热稳定性
很稳定
不稳定
2NaHCO3Na¬2CO3＋H2O＋CO2↑
Na2CO3用途：玻璃、制皂、造纸、纺织等工业中；
还可以用来制造其他钠的化合物。
NaHCO3用途：（1）制发酵粉；（2）治疗胃酸过多症的一种药剂
3.碱金属
（1）在周期表中的位置：第ⅠA族
相同点：最外层电子数相同，都是1
（2）原子结构
不同点：电子层数不同
（3）递变性（按同一主族从上到下的顺序）
①原子半径由小到大②元素的金属性增强③对应的碱碱性增强④单质的熔沸点降低（除钾反常外）
（4）焰色反应：某些金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈特殊颜色的现象。
注意：①焰色反应并不是化学反应而是一种物理现象。
②颜色：钠：黄色 钾：浅紫色（透过蓝色钴玻璃观察）
③每次实验操作之后，都要用稀盐酸洗净金属丝，且使用金属丝时必须在火焰上灼烧至无色。以免对实验现象产生干扰。
④金属丝最好用铂丝，也可以用铁丝或镍、铬、钨丝代替。
第四章 卤素
卤素包括：氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）。
氯的原子结构示意图：+17 2 8 7
1. 氯气（Cl2）
（1） Cl2物理性质
通常情况下，氯气呈黄绿色，、有刺激性气味、比空气重的有毒气体，易液化，能溶于水。
（2） Cl2的化学性质
氯气的化学性质很活泼，是强氧化剂。
①跟金属反应
点 燃
2Na＋Cl2 = 2NaCl（产生白烟）
点 燃
Cu＋Cl2 =CuCl2（产生棕黄色的烟，溶于水溶液呈蓝绿色）
点 燃
2Fe＋3 Cl2=2FeCl3（产生棕色的烟，溶于水溶液呈黄色）
注：常温下干燥的氯气或液氯不能与铁发生反应，所以工业上常把干燥的液氯储存在钢瓶中。
②跟非金属反应
点燃或光照
H2＋Cl2 = 2HCl
点燃：发出苍白色火焰，有白雾（工业制盐酸）
光照：会发生爆炸（故不能用于工业制盐酸
③跟水反应
Cl2＋H2O H+＋Cl－＋HClO
（HClO不稳定，见光易分解）
光照
2HClO=2HCl+O2
氯水的成分：H2O、Cl2、HClO 、H＋、Cl－、ClO－、OH－
氯水保存：密封储存于棕色试剂瓶里。
氯水可以用来杀菌消毒。
液氯、新制氯水、久置氯水比较
液氯新制氯水 久置氯水
颜色、状态 黄绿色 液体
淡黄绿色 液体
变成无色液体
存在
的微粒 Cl2分子
H2O、Cl2、HClO 、H＋、Cl－、ClO－、OH－ H2O、、H＋、Cl－、OH－
物质的类别 纯净物 混合物
混合物
遇干燥的蓝色石蕊试纸 无明显变化
先变红后褪色
变红
④跟碱反应
Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
离子方程式：Cl2＋2OH-＝Cl-＋ClO-＋H2O
常用于 除去多余的氯气
2Cl2＋2Ca(OH)2＝ CaCl2+Ca(ClO)2 ＋2H2O
离子方程式：2Cl2＋4OH-＝2Cl- +2ClO- ＋2H2O
工业上用氯气和石灰乳 制得漂白粉。
漂白粉的主要成分：CaCl2 和Ca(ClO)2；有效成分是Ca(ClO)2
漂白粉的漂白原理是：
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO
或Ca(ClO)2＋2HCl(稀)＝CaCl2＋2HClO
光照
由于上述反应生成2HClO=2HCl+O2↑，
故漂白粉露置在空气中，久置无效。
2. 氯气的实验室制法
△
①原理：MnO2+ 4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O
△
离子方程式：MnO2+ 4H+ + 2Cl-=Mn2+ + Cl2↑+2H2O
注意：稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。
△
②制气类型：“固+液→气”型
③发生装置：分液漏斗、圆底烧瓶、铁架台、酒精灯、石棉网、导气管等
④收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水的方法
⑤除杂：用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸干燥（吸收水）
⑥尾气处理：用强碱溶液吸收多余的Cl2，防止污染环境。
3. 卤素元素
（1） 元素在周期表中的位置：第ⅦA族
（2） 相同点：最外层电子数均为
原子结构 不同点：电子层数不同、原子半径不同
（3） 主要性质的递变性（从氟到碘）：①原子半径和离子半径逐渐增大
②非金属性和单质的氧化性逐渐减弱③与氢气化合或与水反应由易到难
④氢化物的稳定性减弱⑤最高价氧化物的水化物酸性减弱⑥卤离子还原性增强⑦前面元素的单质能把后面元素置换出来⑧单质颜色逐渐加深，熔沸点升高，密度（溴反常外）依次增大。
（4） 卤素单质的特性
① F是最活泼的非金属元素，氧化性最强，无正化合价，无含氧酸；氢氟酸能腐蚀玻璃；AgF溶于水；氟遇到水发生剧烈反应，生成氟化氢和氧气：
2F2+2H2O=4HF+O2
② 朽是深红色液体，很容易挥发，应密封保存，并加少量水，作“水封”，以减少挥发
③ 溴、碘在水中的溶解度较小，但却比较容易溶解在汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中
④ 碘易升华；碘单质遇到淀粉出现蓝色；AgI可以用于人工降雨
（5） 萃取常用的主要仪器：分液漏斗
（6） 卤离子的检验：Cl－、Br－、I－。
用酸化AgNO3溶液生成沉淀颜色来判断：
Cl－+ Ag+=AgCl↓(白)
Br－+ Ag+=AgBr↓(浅黄)
I－+ Ag+=AgI↓(黄)
（7）可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 注意：写化学方程式时要可逆符号
（8）物质的量应用于化学方程式的计算
步骤：
① 根据题意写出化学方程式并配平
② 求出已知物和未知物的摩尔质量（有时也把化学计量数当坐物质量来写）
③ 把以知量和未知量分别写在化学方程式的下面
④ 将有关的四个量，列出比例式，求出要求的量
⑤ 简明的写出答案
注意：①正确书写化学方程式
②不纯的物质的数值要转化成纯净物的数值
③列出物理量时要“上下单位统一”
第六章 氧族元素环境保护
1. 氧族元素包括：氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)
2. 相似性： 氧族元素原子最外层均为 6 个电子，最低化合价为-2 价 ，其他常见化合价为+4，+6（氧除外）；大都有同素异形体如O2和O3；除Po外均能获得2个电子作氧化剂。
递变性：从氧到碲随原子序数递增，电子层数依次增加 ，原子半径依次增大 ，原子得电子能力依次 减弱 ，失电子能力依次增强，金属性依次 增强 ，非金属性依次 减弱 ；单质密度依次 增大 ，熔沸点依次 增大 ；单质与H2化合依次 减弱 （Te通常不能直接与H2化合），氢化物（H2R）的稳定性依次减弱，还原性依次 增强 ； O2、S为非导体，Se为半导体，Te为导体。在元素周期表中，氧族元素位于卤族元素的左边，所以非金属性比同周期卤素的非金属性弱。
3.S物理性质：硫有多种同素异开体。如单斜硫、斜方硫
S不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。因此用物理方法洗去试管壁上的硫，只能用CS2作溶剂
游离态——自然界存在于火山喷口、地壳岩层。人类在远古时代发现并使用硫。
S存在
化合态——存在形式有：FeS2、煤和石油中含少量硫——污染大气物主要来源。
4. S化学性质——硫原子最外层6个电子，较易得电子，表现较强的氧化性。
（1）与金属反应
△
Fe+S= FeS（黑色）
(2)跟非金属的反应
点燃
S + O 2 = SO2（在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰；
在纯氧中剧烈燃烧，发出明亮的紫色火焰）
5. 臭氧（O3）
（1）物理性质： 常温常压下，有特殊臭味的淡蓝色气体 ，比氧气易溶于水。
（2）化学性质：
① 不稳定性：2O3 ＝ 3O2(升高温度分解速率加快)
② 极强的氧化性：6Ag + O3 ＝ 3Ag2O
O3+2KI+H2O=2KOH+I2+O2（能使湿润的KI-淀粉试纸变） 。
③ 漂白和消毒：有些染料受到O3的强烈氧化作用会褪色，还可以杀死细菌，因此，O3是一种很好的脱色剂和消毒剂
（3） 产生方法：空气中高压放电就能产生臭氧
放电
3O2=2O3
（4） 臭氧层保护：高空中的臭氧层可以吸收来自太阳的大部分紫外线，
近年来臭氧层受到氟氯代烷等气体的破坏。
（5） 与氧气互为同素异形体。
6. 过氧化氢
（1）物理性质：无色粘稠液体，水溶液俗称双氧水。
（2）电子式：
（3）化学性质：不稳定性、氧化性、还原性、弱酸性
MnO2
不稳定性 2H2O2=2H2O+O2.
(3)用途：氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂、
实验室制取氧气。
6. 二氧化硫
（1） 物理性质
通常情况下，二氧化硫为无色、有刺激性气味的气体（熔点－76℃ ）；
易液化（沸点－10℃ ）；比空气重、有毒；
易溶于水（常温常压1体积水能溶解40体积二氧化硫）。
（2）化学性质
①具有酸性氧化物的通性
a、和水反应
SO2+ H2O H2 SO3（水溶液呈酸性）
亚硫酸（二元弱酸）
b 、和碱、弱酸盐反应( Ca(OH)2 、NaOH 、 NaHCO3等)
SO2+2NaOH===Na2 SO3+ H2O
c、和碱性氧化物反应 (Na2O CaO等)
SO2 +Na2O =Na2 SO3CaO+ SO2=CaSO3
“固硫”原理： Ca0+S02=CaS03 2CaS03+02=2CaS04
类比CO2
②和氧气反应（显还原性）
催化剂
2SO2+O2 2 SO3
△
常温下，SO3是一种无色的固体，熔沸点都较低，与水反应生成硫酸，同时放出大量的热，
SO3 + H2O= H2SO4
③和还原剂反应（显氧化性）
SO2+2H2S==3S↓+2H2O
④二氧化硫的漂白性
检验二氧化硫气体的方法
通入SO2 加热
品红溶液变为无色 变为红色
漂白性物质小结
物质 HClO、O3、氯水、Na2O2、H2O2 SO2 活性炭
作用原理 氧化作用
化合作用
吸附作用
变化 化学变化
化学变化
物理变化
稳定性 不可逆
可逆
问题：将等物质的量的Cl2与SO2分别通入品红溶液和紫色石蕊试液,会有什么现象?
Cl2 + SO2 + H2O == 2HCl + H2SO4 （没有了漂白性）
(3)二氧化硫的污染(酸雨 pH<5.6)
①形成酸雨的成分：硫的氧化物(S02)、氮的氧化物(N02)．
②来源
a. 化石燃料(煤、石油)的燃烧
b. 含硫矿石的冶炼
c. 硫酸、硝酸、磷酸生产的废气
④ 酸雨的形成
SO2+H2O=H2SO3,2H2SO3+02=2 H2SO4,
4NO2+O2+2H2O=4HNO3.
(所以酸雨里有H2SO3、H2SO4、HNO3)
7. 硫酸
（1）物理性质
纯硫酸是一种无色油状粘稠的液体，98.3%的浓硫酸是一种高沸点、难挥发的强酸，能与水以任意比混溶，溶解时放出大量的热。在纯硫酸中可以认为全部是以分子状态而存在的,
无 H+ 、 SO42-等离子。
注意：稀释浓硫酸的方法
将浓硫酸沿器壁缓慢注入水中，并不断搅拌，使产生的热量迅速地扩散。
规律：两种液体混合时，要把密度大的加到密度小的液体中，如浓硫酸、浓硝酸混酸的配制方法是把浓硫酸沿器壁缓慢注入浓硝酸。
（2） 化学性质
①具有酸的通性：H2SO4＝2H++ SO42-
②．浓硫酸的特性：
A吸水性（吸收水分子的性质，可用作干燥剂）：
能用浓硫酸干燥的气体有：H2，O2，Cl2,CO2,CH4等。
不能用浓硫酸干燥的气体有：碱性气体，如NH3；
还原性气体，如H2S,HBr,HI等
B．脱水性（能将有机物中的氢、氧元素按水的组成脱去的性质）
区别吸水性和脱水性
吸水性吸的是水,原本就有现成的水而脱水性脱的是氢.氧两元素按水的组成形成的水,原本没有水
C．强氧化性：
a、与金属反应
△
Cu+2 H2SO4（浓）= CuSO4+SO2↑+2H2O
b．与非金属反应
△
C+2 H2SO4（浓）= CO2↑+2SO2↑+2H2O
注意：碳和浓硫酸反应生成产物所用的试剂和检验顺序及现象
先用无水CuSO4检验水，CuSO4由无色变为蓝色，接着用酸性KMnO4溶液或溴水检验SO2，溶液褪色，在把气体通入品红溶液中，品红溶液不褪色或颜色变浅，最后把气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊。
在常温下，冷的浓硫酸遇铁、铝因发生“钝化”，所以可以用铁或铝的容器储存冷的浓硫酸。
注意： 发生“钝化”并不等于不发生反应。
（3） 硫酸的用途
硫酸的性质
用途
难挥发性酸 制取易挥发性酸
强电解质 蓄电池
酸性 酸洗锈层、制化肥
吸水性
干燥剂
强氧化性
制炸药
（4）硫酸根离子的检验
正确操作为：
被检液先加足量的盐酸酸化（无现象），再滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则含有硫酸根离子，反之，则无。
注意此处不用硝酸酸化也不能用盐酸酸化的Ba(NO3)2 溶液，以防止SO 被氧化成SO 而造成干扰。
原理：Ba2+ + SO42－ ＝ BaSO4↓
（2）SO32-的检验
步骤：加入盐酸，将产生的气体通入品红溶液中，红色褪去；或加入BaCl2溶液生成白色沉淀，加入稀盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体。
原理：Ba2+ + SO32－ ＝ BaSO3↓
BaSO3 + 2H+ ＝ Ba2+ + SO2↑+ H2O
第七章碳族元素无非金属材料
一.碳族元素包括：碳（C）、硅（S i）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅(Pb) ，这五种元素位于周期表的第 ⅣA 族，最外电子层上有 4个电子，化合价主要有 +2 价 、+4 价 。
二. 主要化合价 C、Si、Ge、Sn的+4价化合物稳定，而 Pb的+2价化合物稳定
三.递变性：从C Pb
(1)原子半径 逐渐增大 。
(2)单质的密度逐渐增大。
(3)单质的熔沸点C Sn逐渐降低，Sn Pb逐渐增大 。
(4)元素非金属性 由强到弱。(5)元素金属性 由弱到强 。
(6)气态氢化物的稳定性由强到弱 。
(7)最高价氧化物的水化物的酸性由弱到更弱 ，碱性由弱到强
四、单质碳的同素异形体：金刚石、石墨、C60、C70
五、硅
1.存在；地壳中含量仅次于 氧 ，居第 二 位，硅元素在自然界全部以 化合态 形式存在。单质硅有晶体硅和无定形硅两种。
2. 硅的原子结构示意图 +14 2 8 4
3.物理性质：晶体硅有金属光泽，熔沸点 很高，硬度很大。 能 导电，是良好的半导体材料。
4.化学性质
△ △
①加热时可与02、C12反应。方程式分别为：Si +O2 = Si02 ，Si+Cl2=SiCl4
②常温下，硅能与 氟气 、氢氟酸 、NaOH溶液反应，
Si + 2NaOH +H2O=Na2SiO3 + 2H2↑
在上面的这个反应中，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，而H2O才是真正的氧化剂。
高温
5.制备： Si02 +2C =Si+2CO↑（工业制Si）
6.用途： 半导体材料
六、二氧化硅
1.俗名： 硅石 的主要成分也是Si02 。
2 . 晶体结构：空间网状结构，原子晶体
6、二氧化硅其化学性质不活泼，不与水、酸反应（除 氢氟酸外），但能与碱性氧化物和强碱反应，分别写出二氧化硅与氧化钙、氢氧化钠反应的化学反应方程式：
Si02 +CaO=CaSiO3
Si02+2NaOH=Na2SiO3+H2O
所以盛放氢氧化钠等碱性的溶液的瓶子要用 橡胶塞 来塞。
7、二氧化硅是 酸 性氧化物，它对应的水化物是 硅酸 ，硅酸不溶于水，是一种弱酸，酸性比碳酸 弱 。
8、石英的主要成分是 Si02 ，就是我们常说的 水晶 。
粘土的主要成分是 铝硅酸盐 ，是制造 陶瓷器 的主要原料。
七、硅酸盐工业
1、以含硅物质 为原料经过加热制成硅酸盐材料,这一制造工业叫做硅酸盐工业，
如制造 玻璃、 水泥 、 陶瓷等产品的工业。
2、以 黏土和 石灰石为主要材料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量的 石膏，并研成细粉就得到普通水泥。普通水泥的主要成分是 硅酸三钙（3CaO•Si02）、硅酸二钙（2CaO•Si02）、 铝酸三钙（3CaO•Al203），水泥具有水硬 性。
水泥沙浆：水泥、沙子和水的混合物。
混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。混凝土常用钢筋做结构，叫钢筋混凝土。
3、制造普通玻璃的原料是 纯碱（Na2CO3） 、 石灰石（CaCO3） 、石英（ Si02 ），生产普通玻璃的主要反应是：
高温 高温
Na2CO3+ Si02= Na2SiO3 +CO2↑ ；CaCO3+ Si02 =CaSiO3+ CO2↑
4、在水泥工业、玻璃工业、炼铁工业上都用得到的原料是石灰石（CaCO3） .
其它：
1、CO2、SiO2都是第ⅣA族的最高价氧化物，它们都是酸酐，CO2与水反应生成碳酸 ，
SiO2不能与水反应生成硅酸。实验室制取硅酸常用的方法是
Na2SiO3 +2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
2.CO2 是 分子晶体，熔点低；SiO2是 原子 晶体，熔点高 。除SiO2外Si、 金刚石 、Si3N4 等都是原子晶体，熔点都很高。
3、在碳族元素的单质和化合物中（用物质名称填空） 干冰常作制冷剂；二氧化硅 是制造光导纤维的重要原料； 硅和 锗 是半导体材料；
一氧化碳 可作气体燃料，也可作冶金工业的还原剂。
4、石墨比金刚石稳定；石墨熔点比金刚石高；金刚石密度比石墨大。
5.硅酸钠俗称“泡花碱”，其水溶液又叫水玻璃，溶液显碱性。离子方程式为：
SiO32- +H2OH2SiO3 +OH-
硅酸钠溶液易吸收空气中的生成硅酸：Na2SiO3+ CO2+ H2O = Na2CO3+ H2SiO3↓，故要将其密封保存，瓶塞要用橡胶塞。
6.硅酸盐的表示方法：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•二氧化硅•水
（1）硅酸钠Na2SiO3 ： （Na2O•SiO2）
（2）高岭石Al（Si2O5）（OH）4 ：Al2O3•SiO2•2H2O
应用赤石脂的方式 有很多种多样，我采用在其中二种方式 来教大伙儿，第一种是赤石脂仙女酒，秘方是赤石脂10克、密陀僧10克、硫磺粉10克、樟脑丸10克、天仙子10克、银杏果10克、樟脑3克、75%乙醇300ml。制作方法是将涂药，粗末，放乙醇中，密封性浸7--10天，常常晃动，开封市取上水酒液，装罐预留。外敷。以脱脂棉球蘸取蜂酒适当，涂擦伤处，每天早中晚各1次。能够 祛毒，消疮，适用痤疮。第二种是口服的方式 叫赤石脂炮姜粥，原材料是赤石脂30克、炮姜10克、梗米60克。制作方法是将赤石脂粉碎，与炮姜下锅，放水300ml，煎至100ml，去渣取汁预留。梗米煮为稀饭，添加药汁，烧开1-2沸，待食。每天早中晚，空肚湿热服用。作用是温中健脾，涩肠止痢。主冶漫性阴虚内热痢疾。此粥对治不好的寒痢，效果明显。
赤石脂有毒吗
赤石脂，恰当应用无毒性，可是我们依然要留意其忌讳，不然会造成内毒素。赤石脂有五种忌讳，一是有寒湿食滞者禁服赤石脂。孕妇慎服赤石脂二是赤石脂，恶黄连，畏芫花。来自《本草经集注》三是赤石脂，恶松脂油。来自《药性论》四是赤石脂，畏柴胡、黄连、官桂。来自《日华子本草》五是火爆暴注者不适合用赤石脂。滞下都是寒湿，于法当忌，自非的受凉邪，下痢，积者不适合用赤石脂。崩中俄当滋阴清热解毒，不能全仗收涩下本属寒湿食滞，法当去暑除积，止涩之药，定非所宜，慎之慎之。来自《本草经疏》。
单质硅是比较活泼的一种非金属元素，它能和96种稳定元素中的64种元素形成化合物。硅的主要用途是取决于它的半导性。
硅材料是当前最重要的半导材料。目前世界年产量约为3×106kg。一个直径75mm的硅片，可集成几万至几十万甚至几百万个元件，形成了微电子学，从而出现了微型计算机、微处理机等。由于当前信息工程的发展，硅主要用于微电子技术。以硅晶闸管为主的电力半导体器件，元件越做越大，与硅晶体管相比集成电路正相反，在直径为75mm的硅片上，只做一个能承受几kA电流和几kV电压的元件，这种元件渗透到电子、电力、控制3个领域就形成了一门新学科——电力电子学。
为适应大规模集成电路的发展、单晶硅正向大直径、高纯度、高均匀性，无缺陷方向发展。最大硅片直径已达150mm，实验室的高纯硅接近理论极限纯度。
目前常用的太阳能电池是硅电池。如果在1平方米面积上铺满硅太阳电池，就可以得到100W电力。单晶硅太阳能电池的性能稳定，转换效率高，体积小，重量轻，很适合作太空航天器上的电源。美国的大型航天器——太空实验室上就安装有4块太阳能电池帆板，它们是由147840块8平方厘米大小的单晶硅太阳能电池排列组成的，发电功率大约为12KW。
晶体硅包括单晶硅和多晶硅，晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si，用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅，单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。硅的单晶体具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999％，甚至达到99.9999999％以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其导电的程度，而形成p型硅半导体；如掺入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高导电程度，形成n型硅半导体。 单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。单晶硅主要用于制作半导体元件。
二、二氧化硅
性质：SiO2又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ～2.66.熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃。不溶于水微溶于酸，微粒时能与熔融和碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。 silicon dioxide CAS号：7631-86-9分子形状：四方晶系 摩尔质量:60.1 g mol-1 化学式SiO2，式量60.08。
也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65％为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，整个晶体又可以看作是一个巨大分子，SiO2是最简式，并不表示单个分子。密度2.32g/cm3，熔点1723±5℃，沸点2230℃。
无定形二氧化硅为白色固体或粉末。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物，不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维，陶瓷等。
二氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸：测其二氧化硅的比表面积，则使用全自动BET比表面积测试仪F-Sorb 2400 。 SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O 二氧化硅与碱性氧化物 SiO2 ＋ CaO =（高温） CaSiO3 二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液： SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O （盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞） 在高温下，二氧化硅能被碳、镁、铝还原： SiO2＋2C=Si＋2CO↑ 二氧化硅结构 在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内，二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。
尽管熔融石英不是长范围有序，但她却表现出短的有序结构，它的结构可认为是4个氧原子位于三角形多面的脚上。多面体中心是一个硅原子。这样，每4个氧原子近似共价键合到硅原子，满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分，则氧的化合价也被满足，结果就成了称为石英的规则的晶体结构。在熔融石英中，某些氧原子，成为氧桥位，与两个硅原子键合。某些氧原子没有氧桥，只和一个硅原子键合。可以认为热生长二氧化硅主要是由人以方向的多面体网络组成的。与无氧桥位相比，有氧桥的部分越大，氧化层的粘合力就越大，而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此，可以认为，SiO2与其说是原子晶体，却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。
二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维和耐火材料的原料。 当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。 物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英（b-石英）。石英块又名硅石， 主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料， 也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。
silicate minerals 一类由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。在自然界分布极广，是构成地壳、上地幔的主要矿物，估计占整个地壳的90％以上；在石陨石和月岩中的含量也很丰富。已知的约有800个矿物种，约占矿物种总数的1／4。许多硅酸盐矿物如石棉、云母、滑石、高岭石、蒙脱石、沸石等是重要的非金属矿物原料和材料。有的是提取金属钾、铝和稀有金属锂、铍、锆、铷、铯等的主要矿石矿物，如霞石、锂云母、绿柱石、锆石、天河石等。还有不少硅酸盐矿物如祖母绿、海蓝宝石、翡翠等都是珍贵的宝石矿物。
化学组成的特点： 组成硅酸盐矿物的元素达40余种。其中除了构成硅酸根所必不可少的Si和O以外，作为金属阳离子存在的主要是惰性气体型离子（如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+等）和部分过渡型离子（如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn3+、Cr3+、Ti3+等）的元素，铜型离子（如Cu+、Zn2+、Pb2+、Sn4+等）的元素较少见 。此外 ，还有 （OH）-、O2-、F-、C1-、[CO3 ]2-、[SO4] 2-等以附加阴离子的形式存在。在硅酸盐矿物的化学组成中广泛存在着类质同象替代，除金属阳离子间的替代非常普遍外，经常有Al3+、同时有Be2+或B3+等替代硅酸根中的Si4+，从而分别形成铝硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐矿物。此外，少数情况下还可能有（OH）-替代硅酸根中的O2-。
目录
1基本信息
2简介
3分类
▪ 活性白土
▪ 天然漂白土
▪ 有机膨润土
▪ 膨润土矿
▪ 钙基和钠基区别
4性质
▪ 简述
▪ 吸附性
▪ 膨胀性
▪ 造浆性
▪ 应用
▪ 组成
5发展现状
6制备应用
7技术简介
▪ 国外技术
▪ 国内技术
8如何识别
9工业指标
1基本信息编辑
英文名：
bentonite
别名：
膨土岩；皂土；斑脱岩
组成：
(Na,Ca)0.33(Al,Mg,Fe)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O(蒙脱石)；分析值：Al2O3：16.54%、FeO：0.26%、SiO2：50.95%、Fe2O3：1.36%、MgO：4.65%、CaO：2.26%、K2O：0.47%、H2O：23.29%。
CAS号： 1302-78-9[1]
密度：2~3g/cm3
沸点：381.8°C at 760 mmHg
闪点：184.7°C
蒸气压：4.93E-06mmHg at 25°C
RTECS号：CT9450000
风险术语：R20/22:R8:R20/22 :R8 :
安全术语：22-2425S22:S24/25:S22S24/25S22 :S24/25 :
危险类别：20/22-8
毒理学数据：1302-78-9(Hazardous Substances Data)
毒性：ADI未作规定(FAO/WHO，2001)。GRAS(FDA，§184.1155，2000)。[2]
2简介编辑
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体
膨润土
组成的2：1型晶体结构[3] ，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24个领域100多个部门中应用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。
膨润土也叫斑脱岩，皂土或膨土岩。我国开发使用膨润土的历史悠久，原来只是做为一种洗涤剂。(四川仁寿地区数百年前就有露天矿，当地人称膨润土为土粉)。真正被广泛使用却只有百来年历史。美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石的性质和它的化学成分和内部结构有关。
3分类编辑
膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，层间阳离子为Na+时称钠基膨润土；层间阳离子为Ca2+时称钙基膨润土；层间阳离子为H+时称氢基膨润土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)；层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。
活性白土
活性白土是用粘土（主要是膨润土）为原料，经无机酸化处理，再经水漂洗、干燥制成的吸附剂，外观为乳白色粉末，无臭，无味，无毒，吸附性能很强，能吸附有色物质、有机物质。在空气中易吸潮，放置过久会降低吸附性能。但是，加热至300摄氏度以上便开始失去结晶水，使结构发生变化，影响褪色效果。活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中，几乎完全溶于热烧碱和盐酸中，相对密度2．3～2．5，在水及油中膨润极小。
天然漂白土
即天然产出的本身就具有漂白性能的白土，是以蒙脱石、钠长石、石英为主要组分的白色、白灰色粘土，是膨润土的一种。
主要是玻璃质火山岩分解后的产物，它吸水后不膨胀、悬浮液的pH值为弱酸性与碱性膨润土相区别；其漂白性能比活性白土差。颜色一般有淡黄色、绿白色、灰色、檄榄色、褐色、奶白色、桃红色、蓝色等。纯白色的很少。密度2．7-2．9g/cm。视密度由于多孔性关系而常常较低。化学成分和普通粘土差不多，主要化学成分是三氧化二铝、二氧化硅、水及少量铁、镁、钙等。无可塑性，有较高吸附性。因含大量含水硅酸，对石蕊呈酸性。水中易裂解，含水量很大。一般细度越细则脱色力越高。
在勘探阶段进行质量评价时，需测定其漂白性能、酸度、过滤性能、吸油量等项目[4]
有机膨润土
有机膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性，在涂料工业中有重要的应用价值。在油漆油墨、航空、冶金、化纤、石油等工业中也有广泛的应用。
膨润土矿
膨润土矿是一种多种用途的矿产，其质量和应用领域主要取决于其中蒙脱石含量和属性类型及其晶体化学特性。因而，其开发利用必须因矿而异，因作用而异。如生产活性白土，钙基转钠基，供石油钻探用的钻井注浆，代替淀粉用于纺纱、印染的浆料，建材上用内外墙涂料,制备有机膨润土,用膨润土合成4A沸石、生产白炭黑等等。
钙基和钠基区别
膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，层间阳离子为Na+时称钠基膨润土层间阳离子为Ca+时称钙基膨润土.钠质蒙脱石（或钠膨润土）的性质比钙质的好。但世界上钙质土的分布远广于钠质土，因此除了加强寻找钠质土外就是要对钙质土进行改性，使它成为钠质土。[5]
4性质编辑
简述
膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土岩、常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等；一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等；具蜡状、土状或油脂光泽；膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。蒙脱石矿物属单斜晶系，通常呈土状块体，白色，有时带浅红、浅绿、淡黄等色。光泽暗淡。硬度1～2，密度2～3g/cm3。按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土)，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、能变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土（活性白土、天然漂白土-酸性白土）能吸附有色离子。
膨润土
膨润土具有很强的吸湿性，能吸附相当于自身体积8一20倍的水而膨胀至30倍在水介质中能分散呈胶体悬浮液，并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，它和泥沙等的掺和物具有可塑性和粘结性，有较强的阳离子交换能力和吸附能力。
吸附性
吸附是所有固体物质存在的自然现象。我们将某些分子聚集在膨润土表面的现象，称为膨润土的吸附作用。这种吸附作用在工业上得到了广泛应用。如钻井泥浆经常利用膨润土矿物的吸附特性来调整不同使用目的的泥浆参数，如添加降滤失剂，就是通过高分子聚合物一端吸附在膨润土颗粒表面，另一端溶于水使膨润土颗粒和水分子之间产生了一种间接的联系。形成了一种桥联作用，减少了泥浆中的自由水，改变了泥浆的性能参数，达到降低滤失率的目的。
膨润土吸附可以分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。
l）物理吸附。物理吸附是靠吸附剂与吸附质之间分子间引力产生的，即我们常说的范德华力产生的。物理吸附是一种可逆的吸附过程，吸附速度与脱附速度在一定条件下呈动态平衡。产生物理吸附的主要原因是膨润土表面分子其有表面能。由于膨润土在水中高度分散，物理吸附现象十分明显。
2）化学吸附。化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力而产生的，化学吸附作用一般不可逆。在钻井泥浆中应用化学处理剂就是化学吸附作用的典型例子，如铁铬木质素磺酸盐加入到膨润土泥浆中就是利用铬离子在膨润土晶体的边缘上发生整合吸附。这种化学吸附作用明显比物理吸附作用要稳定。因此用铁铬木质素磺酸盐处理的膨润土泥浆具有较高的抗温能力，可作为地热和超深井的抗高温泥浆体系。
3）离子交换吸附。膨润土矿物晶体一般带负电荷，因此在膨润土颗粒表面要吸附等当量的相反电荷的阳离子。吸附的阳离子可以和溶液中的阳离子发生交换作用，这种作用称为离子交换吸附。离子交换吸附的特点是：同号离子相互交换，等电量相互交换。离子交换吸附的反应是可逆的，吸附和脱附的速度受离子浓度的影响，这种影响符合质量作用定律。
影响膨润土矿物吸附作用的因素是：
1）膨润土类型的影响。钠质膨润土的吸附能力明显比钙质等其他类型的膨润土矿物吸附能力强。
2）膨润土颗粒粉碎粒度大小的影响。根据固体吸附的理论，进行粉碎的膨润土矿物的吸附能力明显提高，粉碎矿物越细，吸附作用越强。
3）溶液介质的影响。根据双电层理论，膨润土矿物晶体带负电，在形成双电层时会进行离子交换。如果溶液中离子浓度过高会压缩膨润土颗粒双电层，抑制膨润土的分散和扩散，甚至使膨润土产生凝聚和聚结。
膨胀性
膨润土遇水就膨胀，这种自然现象产生的主要原因是膨润土矿物晶层间距加大，水分子进入了矿物的晶层，另外引起膨润土膨胀的原因还有膨润土矿物的阳离子交换作用。膨胀性与膨润土的属性和蒙脱石含量关系极大，钠质膨润土的膨胀性明显比钙质膨润土要强，另外纯度较高、蒙脱石含量高的膨润土的膨胀性要强。因此，在实际应用时，如果我们主要想利用膨润土矿物的膨胀性，那么我们在考虑膨润土矿物的种类时首先要选择钠质膨润土矿，其次要考虑蒙脱石含量高的钠质膨润土。在机械铸造和铁矿球团工作中，对膨胀性要求较高。大量的钙质膨润土质，达不到使用要求，因此在使用前需要对钙质膨润土进行改性处理。
钠质膨润土的分散程度较钙质膨润土高，钠质膨润土的吸水率高、膨胀倍数大。钠质膨润土和钙质膨润上吸水膨胀产生不同结果的原因是：
1）阳离子可以将膨润土颗粒联结在起，制约了膨润土颗粒的分散。多价离子比一价离子电荷密度大，颗粒之间产生较强的静电引力，使膨润土颗粒联结的能力强，因此钙质膨润土的分散能力比钠质膨润土要弱。
2）蒙脱石晶格置换产生的负电荷要吸附电性相反的离子来平衡溶液的电性。这些电性相反的离子是以水化离子形式存在于溶液当中，带负电荷的蒙脱石颗粒吸附水化阳离子形成双电层。双电层的厚度与反离子价数的两次方成反比，即阳离子价高，水化膜薄，膨胀倍数低；而阳离子价效低，水化膜厚，膨胀倍数高。
3）钠质膨润土晶层吸附水的厚度是三层，钙质膨润土晶层吸附水的厚度是四层。在极性水分子的作用下，由于静电引力较小，钠质膨润土晶层之间可以产生较大的晶层间距，而钙质膨润土由于晶层间的朴电引力较大，极性水分子不易进入晶层之间，因此，钙质膨润土晶层间产生的距离明显比钠质膨润土小，表现在钙质膨润土比钠质膨润土难于在水中分散、膨胀倍数低。实质上，蒙脱石的膨胀性受其化学成分控制，含钠离子多的蒙脱石可以待续不断地膨胀，直至成为一种凝胶状态。含钙离子多的蒙脱石只能从干操状态到含水状态膨胀是有限度的。我们在了解了影响膨润上膨胀性的深层次的原因后，可以人为有效地控制膨润土矿物的膨胀性能，使之达到最佳使用效果。
造浆性
造浆率是膨润土颗粒在水中分散形成悬浮液，并且这种悬浮液的表观粘度为15*10-3Ps·s时每吨膨润土造浆的立方数是衡量膨润土质量的一项重要指标，一般钠质膨润土的造浆性能比钙质膨润土要好。计其选浆率公式是：
造桨率（m3/t）=水的体积（mL）/土的质量（g）+1/土的密度一般在测试表观粘度时配制表观粘度在10~25(*10-3 Pa·s）范围内三杯泥浆，经过搅拌静止放置16h，再搅拌，测试粘度，然后在单对数坐标纸上标出三点的位置，进行连线，在坐标上求出表观粘度为15*10-3 Pa·s时的加土量。
应用
[6] 蒙脱石的性质和层间的交换性阳离子种类有很大关系。根据层间主要交换性阳离子的种类，通常蒙脱石分为钙蒙脱石和钠蒙脱石。
蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理；由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性，因此用于钻井泥浆、阻燃（悬浮灭火）；还可在造纸工业中做填料，可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的粘结力，可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮，又不起毛，桨后还不发出异味，真是一举双得。
总的说，钠质蒙脱石（或钠膨润土）的性质比钙质的好。
膨润土（蒙脱石）由于有良好的物理化学性能，可做净化脱色剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂、稳定剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域，所以蒙脱石是一种用途广泛的天然矿物材料。
膨润土可用来作防水材料，如膨润土防水毯、膨润土防水板及其配套材料，釆用机械固定法铺设。应用于PH值为4到10的地下环境，含盐量较高的环境应采用经过改性处理的膨润土，并应检测合格后使用。
组成
1898年美国地质学者Knighl在美国怀俄明州落基山河附近发现了一种绿黄色吸水膨胀的粘土物质，由于产地为:“ Fort Beton ”，因而取名膨润土(Betonite)。膨润土也叫斑脱岩或膨土岩,膨润土的主要矿物功效成分是蒙脱石，高品位的含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。
蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去石油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理。
5发展现状编辑
勘探研究表明，我国膨润土的储量世界第一位，种类齐全，分布广，遍布26个省市，产量和出口均居世界前列。据不完全统计，目前我国膨润土年产量已超过350万吨，而总储量占世界总量的60%。到目前为止已累计探明储量50．87亿吨以上，保有储量大于70亿吨。
现已探明的100多个膨润土矿产地主要集中分布于新疆、广西、内蒙以及东北三省，其中新疆和布克赛尔蒙古自治县境内的膨润土矿储量已突破23亿吨，是目前已探明储量的全国最大膨润土矿区。据新疆地矿部门证实，和布克赛尔蒙古自治县境内有7处膨润土矿床，其中有4处大型矿床(乌兰英格、日月雷、德仑山南和德仑山西南)。乌兰英格矿区膨润土矿地质储量为5．728亿吨，其中表内C—D级膨润土矿储量22948万吨，表外D级储量248万吨，占全国同级膨润土储量的13．74%。日月雷矿区膨润土矿地质储量8亿吨，德仑山南及德仑山西南膨润土矿地质储量分别为2．1亿吨及O．8亿吨。
专家估计，乌兰英格地区膨润土矿藏远景储量可望超过50亿吨。广西产地有宁明、田东、崇左、桂平、横县等处，蕴藏量最大的是宁明，达6．4亿吨，其次是田东，达4000万吨，总储量超过ll亿吨。内蒙古的宁城、兴和、霍林、固阳等地都有十分丰富的膨润土矿，储量最大是赤峰宁城，达10亿吨以上。其余分布于江苏、四川（南充）河北、湖北、山东、安徽、浙江、江西、河南、陕西和甘肃等省(区)。可见，膨润土矿资源高度集中，这有利于组建大型企业集团，建立大型生产基地，向专业化、规模化、集约化发展。
据预测，我国膨润土矿资源量已超过80亿吨，为新产品的开发和研究、市场的开拓、竞争力的提高等奠定了资源基础。但是我国膨润土开发利用的程度很低，累计开采量不足已探明储量的1%。在国际市场上是一种“低出高进”的局面，即出口低级产品（原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等），进口高级产品（洗衣粉柔顺剂、高档有机土等）。
据不完全统计，中国膨润土产品年产销量约600万吨。行业特点是企业规模小（年产万吨以上的企业屈指可数）、技术水平低、由于是资源型行业而竞争不是很剧烈、产销量与价格均逐年上升。
6制备应用编辑
方法与工艺
1、半湿法生产高效活性白土方法
2、催化酸处理海泡石、膨润土的工艺
3、防污膨润土制备方法4、废白土渣综合利用的新方法
4、复方中草药膨润土饲料添加剂
5、改善蒙脱石粘土的抗污染性的方法
6、改性膨润土及其应用8、改性膨润土组合物
7、干法生产有机膨润土的方法
8、含脱氮剂和废油的废白土处理方法
9、航煤脱色用颗粒白土的再生工艺方法
10、合成二八面体蒙脱石粘土
11、活性白土的制备方法
12、活性白土生产方法
13、活性白土生产方法2
14、活性白土生产方法3
15、碱法活化膨润土生产P型洗涤用沸石的工艺方法
16、接枝膨润土高吸水材料及其制造方法
17、锂膨润土悬浮剂的制造方法
18、锂膨润土的生产方法
（二）设备选型
1、分级式冲击磨，该设备粉碎膨润土粒度可调，产量大等优点；
2、环磨机，该设备适合集约化生产线，粉碎膨润土粒度可调范围很广，产量大等优点。
7技术简介编辑
国外技术
美国在世界膨润土的研究一直处于领先，国内膨润土产品的标准制定很多也是以美国标准为蓝本。欧洲一些国家、日本、韩国也在部分产品上有较先进的技术。相对于国外，国内产品和市场开发相对缓慢，产品以常规产品为主。这与国内环境、政策以及资源现状都有很大关系。
国内技术
早期国内膨润土的研发主要集中在浙江，国内相对高档的产品也集中此生产，企业以浙江华特、浙江丰虹为代表。近几年，国内很多高校、科研院所在膨润土研究也取得了很大的发展，拥有一系列膨润土深加工技术。比较有代表性的有武汉理工大学、中国矿业大学、中国地质大学、苏州非矿院、郑州院。
中国非金属矿工业公司战略矿种为膨润土，在新疆、湖北、北京均有膨润土企业，产品涵盖冶金、钢铁、钻井、建筑防水等多领域。其技术中心以旗下企业为基础进行新产品开拓，在环保、新型防水、提纯等技术上大批科研成果和自主知识产权，并利用品牌优势与北京高校、科研院所、企业形成了较好的联合体，以其特有的优势和技术特长在华北地区形成了新的研发基地。
8如何识别编辑
肉眼鉴定中，优质膨润土呈纯白色，一般也有灰色或没黄白色的，常因吸水或含有杂质而呈淡绿、淡青、玫瑰红等颜色。风干后仍为纯白色、灰色或浅黄白色。用手掰开后断面不平整，而呈冻胶状。有油脂光泽，手触有滑感。能吸水膨胀，好的可成为胶体状。若经长期风干水分散失后，又可变成松散状。膨润土因有强烈的离子交换力，所以能吸附或吸收各种颜色。把它与油脂混合，可使油脂更加滑润。它的微细粉末加水的悬浮液，分散（散度）很好，不容易沉淀。天然膨润土类型，主要是按蒙脱石的阳离子的种类相对含量分为钙、钠、氢、锂蒙脱石等，其中以钙蒙脱石为主的粘土称为钙基膨润土。我国大部分膨润土矿以生产钙基膨润土为主，钙基膨润土比钠基膨润土便宜，而且容易到手，所以我们在肉鸡和蛋鸡试验上，都用的是钙基土。用膨润土添加料喂鸡，因为适口性好，鸡爱吃。
但只靠上面介绍的肉眼等感官鉴定是不够准确的。我国尚无统一的鉴定膨润土的国家标准。多数矿山执行一机部关于“铸造用膨润土、粘土的部颁标准”（1997）和企业标准。主要测定吸兰量、水分、胶质介、通过率、湿压强度、膨胀系数、pH值等，测定方法和标准这里就从略了。
全国县为以上膨润土矿厂有20余个，社队办膨润土矿厂有100多个，绝大数省（自治区）都有。全国大部分县（市）的建筑材料公司或物资商场都有膨润土。乡村集镇地方搞翻砂的小厂一般都是用膨润土，用量少的可与他们联系，但一定要注意质量。[7]
9工业指标编辑
膨润土矿石质量的一般工业要求以矿石中蒙脱石含量来衡量:
边界品位:≥40%
工业平均品位:≥50%o
蒙脱石含量一般是用吸蓝量换算.即:
M=B/K’100
式中M—膨润土矿石中蒙脱石相对含量，%:
B—吸蓝量，毫克当量/100克样:
K—换算系数，150。
可采厚度:1-2m
夹石剔除厚度:≥1m。[8]
氟硅聚合物材料结合了有机硅与有机氟聚合物的优点，具有较低的表面能，优异的抗溶剂性、热稳定性和耐磨性等，因此它作为消泡剂、脱模剂、润滑剂以及涂层和其它助剂方面都显示了许多优越性。目前利用阴离子聚合、阳离子聚合和自由基聚合等制备技术，已合成了部分氟硅聚合物，但绝大多数都属于疏水型，且含有机溶剂，不符合绿色环保要求。本论文在制备了一系列水性有机硅聚合物的基础上，通过硅氢加成法制备了一系列的水性氟硅聚合物及含有功能型基团偶联剂链段的水性氟硅聚合物，此方法在环保及应用等方面都有较高的意义。
本论文分水性有机硅和氟硅聚合物二大部分工作，主要研究内容和结果如下：
1、功能型水性有机硅的合成及性能研究。采用水溶性有机硅油(Si-204)，硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)及异氰酸酯(TDI、HDI、IPDI)等为原材料，根据高分子反应接枝共聚原理，合成了一系列含反应活性的有机硅胶团溶液、微乳液及乳状液型聚合物水分散物。并对所得到的聚合物进行了结构表征，对其水分散物的透光率、表面张力、粘度及粒子粒径进行了测定，并且对其应用性能也进行了研究。结果表明：
(1)通过控制204水溶性有机硅油中引入硅烷偶联剂的量，无需在表面活性剂存在下，通过水相和油相之间的相反即可制备得到聚合物的胶团溶液，微乳液及乳状液，能根据不同状态所具有的性能特性与应用目标结合，发挥其最佳应用效果。
(2)含功能基水性有机硅具有与基材发生交联反应的特性，根据功能基含量的不同，其水分散物质量分数为1％时，水的表面张力降低至20～25 N/m；原木浆纤维对其最高吸附率能达到62.5％。
(3)通过TDI、IPDI和HDI制备的防水剂性能没有明显的差别，但从原料成本等方面来考虑，选用TDI制备方法更为经济。
2、功能型水性有机氟硅聚合物的合成及性能研究。本部分通过硅氢加成法，在本体聚合条件下，合成和研究了两种双亲性聚合物：其一，含长链烷基酯的水性有机硅聚合物，其以丙烯酸长链烷基酯及聚硅氧烷为疏水性链段，以聚醚为亲水性链段；其二，功能型水性有机氟硅聚合物，其以甲基丙烯酸氟化烷基酯及聚硅氧烷为疏水性链段，以聚醚为亲水性链段。通过高速剪切乳化法可制得两种不同双亲性聚合物的水分散物。采用FTIR、1HNMR、19FNMR和TEM等对有关产物和乳液进行了表征，并进一步系统研究了他们的水分散物粘度、表面张力、流变性等性能，比较了两者的性能差异。结果表明：
(1)两种水性聚合物均具有良好的疏水缔合性；其透光率、流变性、表面张力等性能与亲水链段和疏水链段的含量及侧链疏水链段长短等因素都有关系。
(2)质量分数均为2.0％的含长链烷基酯的水性有机硅聚合物和水性氟硅聚合物水分散物对水的表面张力分别降低至25.00～27.00 N/m，22.00～26.00N/m，两者均显示出独特的表面活性，并且聚合物中引入相同质量疏水基团时，后者的疏水性要强于前者。粘度随着剪切速率的增大有剪切变稠现象发生，且不同质量投料比时，其粒子粒径大小及形状也有较大差别。
(3)通过比较，发现可以使用长链烷基酯来代替一部分氟化烷基酯来制备水性氟硅聚合物，可以在保证其氟硅聚合物优异性的同时，降低成本。
矿区大地构造位置上处于扬子板块与华北板块的碰撞造山折返带——苏鲁大别造山带威海折返带上。该矿床由山东省第三地质矿产勘查院于1998～2009年在矿区开展勘查工作，由于处于山东省AAA级旅游风景区，勘查工作受限，经详查工作后，目前为一小型铍矿床，但不应忽视其成矿意义。
3.3.1.1 矿区地质
矿区岩性：主要出露中生代宁津所超单元和槎山超单元一套正长岩-正长花岗岩，及少量脉岩（图3.49）。其中槎山超单元院夼单元中粗粒正长花岗岩，较富MgO、CaO、K2O，Be含量较高（6×10-6）。本区铍矿即赋存于其中的构造蚀变带中。脉岩主要发育花岗斑岩，沿断裂呈脉状展布。
图3.49 大疃刘家铍矿矿区地质略图
（据山东省第三地质矿产勘查院，2009）
1—粗粒正长花岗岩；2—中粗粒正长花岗岩；3—斑状中粒含黑云辉石正长岩；4—中细粒含角闪正长岩；5—花岗斑岩；6—碎裂岩；7—蚀变带及编号；8—矿体及编号；9—地质界线；10—压扭性断裂编号及产状；11—张性断裂编号及产状；12—探槽位置；13—见矿/不见矿钻孔位置；14—基线、勘探线及编号
矿区构造：主要发育8条北西向压扭性断裂或张性断裂，均不同程度发生矿化蚀变，控制了铍矿体的形成与定位。其中，F6为张性断裂，区内出露长约2000m，宽25～50m，走向290°～330°，倾向NE，倾角75°～85°，局部地段直立或反倾；带内由角砾岩、碎裂岩等组成，发育绢云母化、高岭土化、碳酸盐化等蚀变；断裂带两侧发育次级断裂，多充填有碳酸盐细脉；该断裂及其次级断裂分别控制着Ⅰ和Ⅱ蚀变带铍矿体的分布，是区内主要控矿断裂。其他7条均为压扭性断裂，呈斜列分布，沿断裂两侧见发育宽0.05～0.01m的石英细脉或花岗斑岩脉。其中F2、F8、F5分别控制着Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ蚀变带。研究发现，两断裂带间距越窄，蚀变越强，矿化越明显，形成矿体的可能性就越大。有时两断裂间距增宽、延长，而矿体和矿化带则逐渐减弱或消失，一般在两断裂之间，可能形成矿体或矿化带。
3.3.1.2 矿床地质
（1）蚀变带特征
矿区5条蚀变带，均严格受断裂构造控制，走向285°～330°，倾向NE为主，倾角55°～78°；不同断裂控制蚀变带规模不一，总体上长80～1800m不等，宽约0.5～30m；带内岩石由发育绢云母化、高岭土化、碳酸盐化、硅化、滑石化的正长花岗岩组成，局部见有硅质细脉沿裂隙充填；局部绢云母化、高岭土化强烈地段矿化强烈形成矿体。
（2）矿体特征
矿体呈透镜状、脉状产于正长花岗岩内蚀变带中，分支复合现象较明显（图3.50、3.51）；长60～353m，倾斜延深36～138m，平均厚1.03～7.79m，厚度较稳定；品位平均0.0320%～0.1468%，有用组分分布均匀；以绢云母化、高岭土化、碳酸盐化、硅化、滑石化蚀变为标志。
图3.50 大疃刘家矿区200线地质剖面图
（据刘玉潭等，2008）
1—第四系；2—正长花岗岩；3—黑云正长岩；4—碎裂状花岗岩；5—高岭土化正长花岗岩；6—铍矿体及其编号
图3.51 大疃刘家矿区76线地质剖面图
（据山东省第三地质矿产勘查院，2009）
（3）矿石特征
矿区含矿岩性为蚀变正长花岗岩及蚀变岩：褐铁矿（少）-石英（少）碳酸岩（少）-绢云母岩，包括全风化和半风化矿石；前者主要分布在地表，强烈风化呈土黄色、灰土黄色、灰绿土黄色、褐土黄色，粉末状、土状、土块状，滑腻感较强，具丝绢光泽，白色划痕；后者分布在钻孔中，呈灰绿色，变余结构，块状构造，锤敲易碎，手掰易断。
矿石自然类型为羟硅铍石绢云母型铍矿石（图版Ⅷ-1～图版Ⅷ-4）。以鳞片变晶结构为主，其次为鳞片花岗变晶结构、自形晶结构、交代结构、轻微碎裂结构，呈土状、粉末状构造，其次是蜂窝状和空洞状构造、块状构造、角砾状构造（图版Ⅷ-5～图版Ⅷ-12）。矿石中主要矿物为绢云母（85%～90%）、方解石（3%～7%）、石英、钾长石、斜长石、高岭石，以及少量重晶石、磷铝铈石、褐铁矿（3%）等。其中有用矿物羟硅铍石（化学式Be4[Si2O7]（OH）2），矿物颗粒细小，无色、白色，主要呈针柱状、长柱状细小晶体散布于绢云母中，部分晶体沿横断面发生断裂、晶体弯曲、波状消光，少数分布于绢云母、硅化石英粒间或被石英包裹，其次与褐铁矿、方解石、重晶石连生于绢云母中，可穿插褐铁矿、方解石、重晶石，有时可见针柱状自形晶分布于方解石、重晶石单晶中，呈包裹连晶。与国内其他地区铍矿相比，矿物组合显示低温特征，有用矿物颗粒明显细小，表明该矿床成矿温度较低。
矿石化学成分以SiO2为主，其次是Al2O3、K2O等。有用元素BeO含量平均为0.099%。其中以羟硅铍石单矿物存在的BeO占79.45%；少部分BeO呈分散状态分散在其他矿物中（占20.55%），以赤铁矿、褐铁矿中BeO含量较高，其次是绢云母、重晶石等。矿石中Au、Ag、Ce、Rb等元素含量均有异常显示，后二者与围岩具有较高含量相对应，说明围岩可能即为其母岩。
（4）矿体围岩及蚀变
矿体围岩为正长花岗岩或正长岩（少量），主要发育绢云母化、绢英岩化、高岭土化、碳酸盐化、硅化、滑石化等蚀变，其中铍矿化与绢云母化密切相关，绢云母化强烈地段，矿化程度高。暗示成矿Be元素可能主要来自于围岩，而不是外来热液。
（5）矿物生成顺序及矿化阶段划分
矿床成矿划分为3个矿化阶段，即①绢英岩化阶段：热液活动早期，围岩花岗岩钾长石发生交代作用，形成大量的绢云母、石英，及少量方解石、重晶石、黄铁矿等中-低温度矿物，其中绢云母以细鳞片状集合体为主，石英呈粒状与绢云母共生，可能随交代作用的进行，有较多的SiO2进入热液被带出，充填断裂边界裂隙形成是石英细脉；②绢云母、羟硅铍石-重晶石-黄铁矿化阶段：热液活动中晚期，随着有用矿物组分的升高以及物理化学条件的变化，伴随着绢云母蚀变的继续，陆续结晶出了羟硅铍石、黄铁矿，并有少量重晶石、高岭石等低温矿物生成，其中绢云母呈粒状或放射状集合体与碳酸盐分布在一起；③表生氧化阶段：主要是发生风化作用，生成褐铁矿、赤铁矿，以及少量高岭土等矿物。
3.3.1.3 流体包裹体特征
由于矿石中矿物结晶温度低，石英流体包裹体极为细小，故选取对矿石方解石中的流体包裹体进行了研究。
（1）包裹体岩相学特征
所研究包裹体主要为气液两相包裹体；室温下由水溶液相（ ）及气泡（ ）两相组成；多呈圆形、椭圆形及不规则状，大小为4～6μm，气液比为10%。
（2）均一温度和盐度、密度
本次研究仅获得6 组方解石包裹体测温数据，测试结果显示（表3.18），包裹体的冰点温度（Ti）范围为-9.2～-6.6℃，根据Potter等（1978）成矿盐度公式计算得出包裹体盐度（NaCleq）范围为9.99%～13.11%（图3.52a），平均11.23%；包裹体的均一温度值在134.8～176℃之间，主要在152～164℃之间（图3.52b）；根据盐水溶液包裹体温度-密度关系方程（Shepherd et al.，1985）估算得出，流体包裹体密度为0.97～1.02g/cm3（图3.52c），平均0.99g/cm3。总的来看，大疃刘家铍矿成矿流体为偏低温、中低盐度、低密度流体。
（3）成矿压力及深度
采用邵洁莲（1990）经验公式，计算出大疃刘家铍矿成矿流体的压力范围为15.33～18.47MPa，平均值为16.88MPa，表明铍矿成矿压力较小。利用孙丰月等（2000）提出的成矿压力与成矿深度关系式，计算得出矿床成矿深度范围为1.53～1.85km，表明为浅成。
表3.18 大疃刘家铍矿流体包裹体测试结果
图3.52 大疃刘家铍矿成矿流体的均一温度、盐度、密度直方图
综上，大疃刘家铍矿床成矿流体为偏低温（134.8～176℃）、中低盐度（9.99%～13.11%）、低密度（0.97～1.02g/cm3）的流体，成矿深度为浅成（1.53～1.85km），明显区别于国内其他地区的铍矿床（张国成，2007）。
3.3.1.4 矿床成因及找矿标志
（1）矿床成因及成矿机制
目前，世界上已发现、开发的铍矿主要与花岗伟晶岩、花岗岩、火山岩有关；主要包括绿柱石型、金绿宝石型（[BeAl2O4]，Chrysobryl，湖南郴州）、香花石型（[Ca3Li2Be3Si3O12（F，OH）2]，湖南香花岭）、日光榴石型（[Mn8（BeSiO4）6S2]，Helvine，广东潮州、江西安远）、羟硅铍石型等；以绿柱石型和羟硅铍石型矿床为主，前者如俄罗斯科拉半岛、乌拉尔山脉、Transbakyl和西伯利亚地区矿床，巴西Cerra州的Casavel-Cristais和Quixeramobim-Cachoeira矿床，中国新疆的可可托海3号脉（花岗伟晶岩型大型稀有金属锂、铍、铌、钽、铷、铯矿床，铍矿石3608万t）、云南香格里拉钨铍矿中伴生铍矿等；后者包括美国的犹他州斯波山的霍格斯拜克和托帕兹，加拿大托尔西北地区（Thor）湖地区的5个羟硅铍石矿（品位高，含BeO0.85%，1.6Mt矿石，含钽、铌、稀土元素、锆、镓和铍），中国新疆白杨河地区与早二叠世火山岩有关的铍-铀矿床，等（张国成，2007）。从矿床成因上看，主要包括花岗岩型、花岗伟晶岩型、气-热交代型和热液脉型等（程永长等，1996）。
大疃刘家铍矿床，赋存于碱性花岗岩中，以有用矿物为单一的羟硅铍石而区别于新疆白杨河地区Be-U矿床，以矿石矿物颗粒细小且主要包裹于蚀变绢云母中而区别于其他地区羟硅铍石矿床（郑元泽等，2012），为国内外所独有。但与其他已知热液型铍矿床对比来看（表3.19），也存在着一定的统一性，表现为：①铍矿形成与富碱质岩浆活动有关，碱性正长岩类、钙碱性正长花岗岩具成矿专属性；②稀有、稀土共伴生金属元素明显高于同类岩石丰度值，且岩石中所含放射性元素U、Th及总量高于平均丰度值；③矿化带均受断裂构造控制。分析认为，大疃刘家铍矿应属于中低温岩浆热液脉型矿床，成矿物质来源推测为围岩。
表3.19 国内主要铍矿床类型特征对比
注：大疃刘家铍矿特征据本书；其他类型矿床特征据程永长等，1996整理。
研究表明，Be属两性元素，在岩浆作用的不同阶段，其含量随基性岩（玄武岩）向酸性岩的演化过程不断升高，并且在花岗岩中由早到晚含量不断增加，在岩浆分异作用晚期阶段的碱性岩浆中得以富集。在结晶之前的硅酸盐熔体中，由于富Na、K，介质是碱性，Be2+以铍酸根的形式[BeO4]6-存在，同时岩浆中具有较丰富的高价阳离子 Ti4+，Zr4+，REE3+等，有利于发生[BeO4]6-对[SiO4]4-的置换，从而进入长石、辉石等矿物晶格（韩吟文等，2003）：
在长石中：
在辉石中：
伴随构造运动，岩浆演化后期富含Be的残余岩浆沿裂隙上升迁移过程中，涌入构造破碎带，与大量的富含CO2的大气水相混合，酸性流体的加入改变了早先的碱性环境，破坏了晶格平衡，析出大量的Be，破碎的未固结的碱性花岗岩也逆反发生置换作用，共同发生沉淀、富集，以羟硅铍石（化学式Be4[Si2O7]（OH）2）的形式包裹于绢云母等其他蚀变矿物中，或与绢云母、方解石、重晶石、黄铁矿等其他矿物连生，形成铍矿体，同时伴生稀土元素的富集。
（2）成矿时代
热液脉型矿床成矿时代，主要受限于晚期热液的侵入交代活动。成矿母岩槎山花岗岩成岩年龄为205.7±1.4Ma（郭敬辉等，2005），限定了成矿时代的上限。从矿区成矿阶段流体包裹体测试结果来看，流体偏低温、中低盐度、低密度，应继承了少量岩浆热液的成分，故推测，成矿热液主要来源于被加热的地下水，可能部分来源于母岩浆晚期热液。初步认为该矿床的形成大约在印支晚期—燕山早期。
