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特种非金属矿物冰洲石的检测

Release date:2017-04-12  source:选矿技术网  Browse times:2379

   作者:上海地矿珠宝玉石检测中心 胡家燕

   1、特种非属矿物-冰洲石

    冰洲石、压电水晶由于具有特殊的物理性能,被称为特种非金属矿物,广泛应用于现代科学技术领域。 

    六十年代由于国防工业的需要,原地质部决定在成矿有利省区组建了专业地质队寻找冰洲石、压电水晶,开展了全国范围的地质普查工作,找到了一批矿点、矿床,部分矿床进行了试采,获得了一批产品。在对冰洲石的寻找过程中按产品所需的质量要求,相应的建立质量规范和检测技术方法。 

    目前冰洲石至今尚无人工合成晶体,压电水晶己能人工合成一定尺寸晶体。由于冰洲石在应用中具有其它物质不可替代的因素,因此全靠自然采集。 

    八十年代由于国际市场对冰洲石需求猛增,在国内新疆、甘肃、云南、四川、广西、湖南、贵州等省区掀起了一股冰洲石开采、加工、检测、销售的浪潮,通过香港渠道,当时1Kg 60×60×60mm合格冰洲石价值达二万元,高额的回报导致无序开采,一大批冰洲石矿山毁于一旦,矿产资源严重破坏,少数人致富,多数人破产,当时很多想致富的人并不知道冰洲石质量要求的严格性,一般检测合格率仅1%。

   2、冰洲石的地质产出状态

    我国碳酸盐岩发育的地区,在有利的地质构造条件下,都是冰洲石形成有利地区。在地质时代上主要分布在石炭纪、二迭纪、三迭纪的厚层石灰岩层中。 

    按产出状态分为层状矿(板矿)、晶体堆积矿(个矿)。层状矿一般产在层间脱空构造、裂隙中,易获得高品质冰洲石,晶体堆积矿常形成于构造交会处,有的形成溶蚀洞穴中,由无数个矿体堆积,冰洲石品质较差。冰洲石矿形成后若受应力作用冰洲石产生变形,极易形成裂纹、双晶、荧光。 

    冰洲石是次生填充型矿床,形成于十分稳定的成矿环境,有充足的成矿溶液的补给。石灰岩在风化作用下水解形成重碳酸钙Ca(HCO3)2进入溶液中运移,随着CO2的逸出CaCO3产生结晶。

   3、冰洲石(ICELAND SPAR)特性

    目前自然界己发现矿物共二千五百余种,其中重折率值最高的为冰洲石(方解石)达0.1720,这一物理特性被应用于现代科技领域。 

    冰洲石化学成分:CaCO3,质纯近似理论值CaO 56.03%、CO2 43.97%;

    晶系:三方晶系;

    形状:菱面体;[next]

    颜色:无色透明、紫色透明、浅黄色透明、金黄色透明、茶色透明、绿色透明;

    光性:一轴晶(―);

    折光率:Ne=1.4864、No=1.6584(λ=589nm);

    重折率:0.1720;

    解理:菱面体解理{1011};

    双晶:聚片双晶{0112};

    荧光:无、乳黄;

    摩氏硬度:3;

    密度:2.715g/cm3

   4、检测设备

    激光仪:激光检测冰洲石晶体中各种微细状解理裂开、裂纹、各种包体、结瘤、棉雾、蓝针、蓝尘的存在。 

    偏光显微镜、实体显微镜:检测双晶、解理、裂纹、各种包体。 

    双变折射仪:检测折光率。 

    摩氐硬度计:检测硬度。 

    紫外荧光仪: 检测荧光性。 

    红外紫外分光光度仪: 检测透过率。 

    1‰天平及辅助设备:检测密度。 

    切片机、磨块机、抛光机:加工成品、半成品及检测样品。 

    特殊各种规格宰刀:刀口锋利,切割各种尺寸样品。 

    恒温马弗炉及辅助设备材料:褪色处理冰洲石。[next]

   5、检测项目

    冰洲石检测项目包括下列内容:

    晶体尺寸、颜色、密度、硬度、折光率、解理、裂纹、双晶、蓝针、蓝尘包体(气体、液体、固体包体,管状、哑铃状、层状包体)、紫外透过率、红外透过率。

   6、有关检测项目解释

    存在下列缺陷之一,冰洲石判为不合格,不能应用。 

    解理不能有微裂开,在冰洲石人为加工过程中最易产生,尤其在晶体锐角、钝角薄弱区。 

    有裂纹冰洲石为不合格,尤其要注意显微裂纹。原生裂纹,形成于地质构造变动中。次生裂纹,形成于开采、加工过程。 

    聚片双晶的冰洲石不能应用。冰洲石受定向地质应力作用冰洲石晶体结构产生重新排列形成聚片双晶。 

    结瘤是冰洲石晶体中局部点、团块产生无序结晶,与整个晶体的结晶轴、光学轴产生错位,微小结瘤很难观察,必须使用激光检查,有结瘤的冰洲石不能应用。 

    蓝针、蓝尘是冰洲石晶体中特有蓝色针状及质点状包体,十分微细,常聚集分布,必须使用激光配合放大镜仔细检查,有蓝针、蓝尘的冰洲石不能应用。 

    棉雾在冰洲石中成絮状物,有的絮状物用肉眼或放大镜可以判断,轻微的必须使用激光检查。 

    包体(气体、液体、固体包体,管状、哑铃状、层状包体)在冰洲石中可形成串珠状及单个稀散分布或局部密集,气体、液体包体一般微小,外形多呈圆形、椭圆形,管状、哑铃状、层状包体一般较大,分布密集。合格冰洲石中可有少量包体分布,其部位应在晶棱边部及角顶端,微细包体必须使用激光检测。 

    荧光性:冰洲石在紫外光(长波、短波)照射下发出乳黄色荧光,具荧光性冰洲石不能应用。在确定冰洲石矿山能否开采前,首先应在矿体上分别取样,了解荧光在冰洲石上分布区域,决定开采与否。 

    紫外透过率、红外透过率:冰洲石的紫外透过率为280nm=或>80%、红外透过率为850nm=或>80%、有的样品需测试可见光部分,如日光>90%以上。[next]

   7、冰洲石检测报告实例

    颜色:无色透明; 

    晶体尺寸:70×70×45mm;

    紫外荧光性:无 ;

    密度:2.7152g /Cm2; 

    CaCO3(%): 99.912 ;

    折光率:No'1.6543 ;

    结瘤:无 ; 

    蓝针、蓝尘:无 ; 

    双晶:无 ;

    摩氐硬度:3; 

    棉雾:无 ; 

    包体:有针状包体稀散分布于晶体边部; 

    解理裂开:在晶体锐角顶端微少; 

    透过率:280nm=81.7%,850nm=89.3% ;

    结论:合格。[next]

 8、冰洲石的褪色试验

   自然界的冰洲石呈浅茶色的占70%以上,实际作为商品应用冰洲石绝大部分为无色透明,彩色冰洲石作为观赏宝石类供人们收藏,浅茶色透明冰洲石经褪色后可变为无色透明冰洲石。 

    试验证明冰洲石加热至900℃时CaCO3开始分解,冰洲石褪色的理想温度为600 ℃。

    试验步骤首先将半成品冰洲石置于有"保护粉末"的陶瓷容器中,"保护粉末"应将冰洲石全部埋藏,恒温马弗炉徐徐升温,一小时后炉温达600℃,恒温二小时后切断电源,自然缓缓降温试验结束。

    9、冰洲石开采技术

    从目前收集的资料和实际开采分析,现阶段冰洲石开采仍处于十分原始方法,但又无更好的方法替代,曾有资料推广化学膨胀剂法、酸蚀法解开冰洲石块体,但仍无法松动、解体。 

    冰洲石矿床一般很小,如"板矿"厚度一米左右,有的冰洲石成裂隙充填规模大,但晶体嵌接紧密,"个矿"多形成于狭窄的溶洞中开采十分困难。 

    现在常用的为半机械(切割机)手工方法开采。首先要剥离冰洲石矿层一侧的围岩形成自由面,以利矿体的开采,围岩(一节炸药1/2)、冰洲石矿(一节炸药1/3)采用小炮松动,避免产生开采裂隙,松动块体用切割机分离,再用宰刀切割成半成品。

    宰刀切割为手工操作具有技巧性,宰刀与冰洲石间构成一定倾斜角度,向冰洲石一侧倾斜,冰洲石下必须垫上一层软泡沫防震,宰刀切割线的下方为冰洲石钝角部位。

 
 
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