Искусственные минералы

или куч¬ные скопления с ясно выраженной спайностью по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Кристаллы оптически изотропны. Их показатель преломления N=1,836. В шлифах отличается грубым рельефом. СаО присутствует в клинкере портландцемента (до 10%) обыч¬но в виде мелких зернышек, которые иногда наблюдают¬ся внутри кристаллов ЗСаО∙А12О3, а также в мартенов¬ских шлаках и т. д. В отраженном свете СаО определяет¬ся методом травления поверхности шлифов (микрохими¬ческие реакции).

Портландит (гидрат окиси кальция) Са(ОН)2. Обра¬зует бесцветные шестиугольные кристаллы гексагональ¬ной сингонии с совершенной спайностью. Показатели преломления: Ng=1,574, Np=1,545, Ng — Np = 0,029. Оптический знак отрицательный. Удельный вес 2,23. Вхо¬дит в состав строительных растворов, различных вяжу¬щих, силикатного кирпича, динаса.

Периклаз (окись магния) МgО встречается в виде ок¬руглых октаэдрических или кубических кристаллов незначительных размеров. Спайность по плоскостям куба. Чистый периклаз бесцветен, при частичном раст¬ворении в нем окислов железа приобретает желтоватую окраску. Минерал изотропный, показатель преломления N=1,734—1,737. В прозрачном шлифе распознается с трудом. Определяется при травлении поверхности шлифа в силу своей большой отражающей способности. Удель¬ный вес 3,58. Периклаз — наиболее важная составная часть магнезитовых и доломитовых огнеупоров, входит также в клинкер портландцемента, в шлаки и т. д. Иног¬да в кристаллах периклаза, например в спекшемся маг¬незите, наблюдаются темные точечные выделения магне-зиоферрита.

Кремнезем 5SiO2 в технических продуктах встречается в виде различных полиморфных форм, из которых глав¬ными являются кварц, тридимит, кристобалит, а также кремнеземистое стекло. Минерал кварц, представляющий собой низкотемпературную форму SiO2 (образуется ниже 573°С).Остановимся на характеристике других форм.

Тридимит — умеренная температурная форма SiO2. Кварц в тридимит превращается при температуре выше 870° С. Кристаллы бесцветные или светло-серые, имеют форму пластинок или удлиненных табличек, часто с ха¬рактерным образованием копьевидных двойников. Раз¬мер зерен может достигать 3—4 мм. Сингония ромбиче¬ская, удельный вес 2,27, Ng=1,473, Np = 1,469,. Ng-Np = 0,004.

В динасе содержание трндимита достигает 50—70%. Переход SiO2 в тридимитовую форму сопровождается значительным увеличением объема. Встречается также в шлаках.

Кристобалит — высокотемпературная фаза SiO2 (об¬разуется при температуре выше 1470°С). Дает правиль¬ные октаэдры, зернис¬тые скопления и чешуй¬чатые сростки, иногда с полисинтетическим двошшкованием слож¬ной сотовидной струк¬туры (рис. 5). Крис¬таллы бесцветные, ре¬же молочного цвета. Удельный вес 2,32. Ng=1,487, Np=1,484, Ng — Np = 0,003. Вхо¬дит в состав динаса.

Рис. 5. Кристобалит

Кремнеземистое стекло возникает при достаточно быстром охлаждении кремнезе¬мистого расплава. Оно может быть бесцветным или молочной окраски, последняя обусловлена воздуш¬ными пузырьками. Стекло изотропно. N= 1,459, удельный вес 2,203. Устойчиво в кислотах (кроме плавиковой и фос¬форной). Кремнеземистое стекло широко применяется как изоляционный, кислотоупорный, огнеупорный и электроизоляционный материал.

Гипс и продукты его обезвоживания

Гипс СаSО4∙Н2О и ангидрит СаSO4 — при¬родные образования.Среди продуктов обезвоживания гипса выделяются кристаллические вещества: α-полугидрат (СаSО4∙ 0,5Н2О), β-полугидрат (СаSО4∙0,5Н2О), γ-обезвоженный полугидрат, β-обезвоженный полугидрат, α- ангид¬рит (СаSО4), β-ангидрит и γ-нерастворимый ангид¬рит.

α-Полугидрат СаSO4∙0,5Н2О получается при на¬гревании гипса под давлением 120—125 атм. При этом образуются бесцветные кристаллы в виде удлиненных игл или шестиугольных призм с поперечными полосками (рис. 6). Сингония моноклинная. Показатели преломле¬ния при обезвоживании возрастают: Ng=1,584, Np=1,559. Двупреломление высокое: Ng — Np = 0,025.

Рис. 6. Продукт обжига α-полугидрата при 150° (150Х)

Удельный вес 2,72—2,73. Главная составная часть высо¬котемпературного гипса.

β-Полу гидрат СаSО4∙0,5Н2О образуется при на¬гревании гипса на воздухе до 120° С и потере воды в виде газообразной фазы. Дает мелкозернистую или волокни¬стую массу бесцветных кристаллов. Ng=1,556, .Np = 1,550, Ng — Nр = 0,006. Удельный вес 2,67—2,68. β-Полугидрат менее устойчив, чем α-полугидрат. Главная составная часть варочного гипса.

Ангидрит СаSО4 — искусственный минерал, так назы¬ваемый растворимый ангидрит, образующийся при обез¬воживании полугидратов при температуре выше 220° С. Встречается в двух модификациях — αиβ. Отличается по своим свойствам от природного растворимого ангидри¬та. Растворимый ангидрит имеет форму призм с прямым погасанием и положительным удлинением. Показатели преломления для α-ангидрита: Ng=1,570, Np=1,554, для β-ангидрита: Ng=1,570, Nр = 1,546. Растворимые ангид¬риты на воздухе быстро гидратируются.

Гипс и продукты его обезвоживания широко применя¬ются в качестве вяжущего, формовочного материала и т.д.

Прочие соединения кальция

Ольдгамит (сульфид) СаS образуется в соста¬ве основного доменного шлака в присутствии значитель¬ного количества серы. Кристаллизуется в виде очень мел¬ких округлых изотропных зерен кубической сингонии с очень высоким светопреломлением (N = 2,90). Зерна бес¬цветны, водянопрозрачны. Мелкие зерна ольдгамита труд¬но различимы даже при больших увеличениях микроско¬па. Удельный вес 2,71. Входит в состав шлаков и цементов.

Перовскит СаО ∙ ТiO2 кристаллизуется в форме окта¬эдров псевдокубической сингонии с ясно различимой спайностью. Окраска светло-бурая. Показатель прелом¬ления N = 2,36. Входит в состав доменных шлаков.

Искусственные высокопрочные кристаллы

Высокопрочные искусственные кристаллы при¬меняются в технике как режущий и абразивный матери¬ал. Таких кристаллов уже известно более 40. Это различ¬ные карбиды, нитриды, гидриды и бориды. Твердость их по шкале Мооса превышает 7.

Карбид бора — твердый раствор бора, В4С. Облик кристаллов ромбоэдрический с усечением призматически¬ми и пирамидальными формами. Сингония гексагональ¬ная. Удельный вес 2,48—2,52. Твердость по шкале Мооса около 9. Под микроскопом в отраженном свете карбид бора имеет белый цвет, высокую отражательную способ¬ность, высокий рельеф.

Карбид кремния (карборунд) 51С кристаллизуется в зависимости от температуры в кубическую (1650— 2000° С) или гексагональную (свыше 2000° С) сингонии. Структуры карбида кремния относятся к слоистым и со¬стоят из чередующихся пачек слоев тетраэдров [814С] и [С514] двоякой ориентации. Удельный вес кубического карбида кремния 3,216, а гексагонального – 3,217, Ng=2.697, Np=2.654 , Ng-Np=0.043. В проходящем свете – зеленый, синий, реже бесцветный или дымчатый. В отраженном свете кристаллы светло-серые, почти белые, имеют высокую отражательную способность и высокий рельеф. Твердость по шкале Мооса более 9.

Нитрид ниобия Nb3N5 образуется восстановлением трехокиси ниобия сажей в атмосфере азота при 1200 ˚C. Это кристалл с плотной гексагональной решеткой. Удельный вес 8,4. Твердость по шкале Мооса 8 – 9.

Карбиды вольфрама WC и W2C получают расплавлением вольфрамового ангидрида WO3 c сажей в пламени вольтовой дуги. Оба карбида относятся к гексагональной сингонии. Твердость по шкале Мооса у WC=9, W2C =9 – 10.

Карбиды молибдена Мо2С и МоС получают расплавлением смеси молибденового ангидрида с карбидом кальция и углем в вольтовой дуге или плавлением шихты, содержащей уголь и МоО2. Кристаллы гексагональной сингонии. Твердость по шкале Мооса 7 – 9.

Список используемой литературы:

1)Инжинерная геология. Минск 2001г.

2)Искуственые минералы, их свойства и строение. Москва1989г.

3)А так же по средствам Интернета, (рисунки).