Искусственные минералы (стр. 2 из 3)

Пятикальциевый трехалюминат 5СаО • ЗА12Оз кристаллизуется в кубической системе в виде округлых, реже треугольных зерен без спайности. Бесцветный, в составе шлаков окрашен в интенсивно зеленый цвет. Оптически изотропен, N=1,608. Мол-сет растворять в себе до 2% Ре2О3, замещающих А1203, тогда N=1,613. Твердость 5, удельный вес 2,69—2,71.

Неустойчивая форма пятикальциевого трехалюмината обычно представлена игольчатыми или таблитчатыми индивидами ромбической сингонии, которые нередко собраны в сферолитовые радиально-лучистые стяжения. Кристаллы в прозрачных шлифах имеют бледно-зеленую окраску с ясно выраженным плеохроизмом от оливково-серых до голубовато-зеленых тонов. Ng=1,692, Nр = 1,687, Ng-Np = 0,005. Погасание прямое.

Пятикальциевый трехалюминат входит в состав глиноземистых доменных шлаков, клинкеров глиноземистого и портлендского цемента, причем в последнем в виде самостоятельных выделений не встречается.

Однокальциевый алюминат СаО • А12О3 образует таблитчатые прямоугольные очертания, бесцветные кристаллы со спайностью в одном направлении. Нередко наблюдаются сложные и псевдогексагональные тройнико вые срастания. Погасание табличек прямое; Ng=1,663, Np=1,643, Ng — Np = 0,020; оптический знак отрицательный. Может растворять в себе до 15% СаО • А12О3, при этом Ng = 1,720, а Np=1,70. Удельный вес 2,981. Является главной минералогической частью глиноземистого цемента и входит в состав доменного шлака.

Однокальциевый двухалюминат СаО • 2А12Оз образует моноклинные сильно вытянутые игольчатые или призматические кристаллы иногда длиной в несколько миллиметров. Бесцветен. Имеет большой угол погасания (до 31°), благодаря чему легко распознается. Показатели преломления: Ng=1,654, Np = 1,617, двуиреломление высокое— 0,035. Оптически положителен. Присутствует в клинкере глиноземистого цемента.

Алюмосиликат кальция

Геленит 2СаО • А12Оз • 51О2 кристаллизуется в квадратной сингонии и дает прозрачные бесцветные таблички или призмы ,с ясно различимой спайностью, расположенной поперек его удлиненных кристаллов. Иногда образует кре - стообразные скелетные формы роста. Показатели преломления: Ng=1,669, Nр = 1,658. Двупреломление умеренное:Ng—Nр= 0,011. Цвета интерференции беловато-желтые.Оптический знак отрицательный. Одноосный. Разлагается в солянойкислоте. В глиноземистых цементах геленит размещается между кристаллами однокальциевого алюмината или прорастает их. По свойствам относится к инертной части цемента. Типичный минерал доменныхшлаков (рис. 3).

Алюмосиликат

Муллит ЗА12О3 • 5Ю2 образует игловидные, призматические или волокнистые кристаллы с ясно различимой совершенной спайностью. Сингония ромбическая. В чистом виде бесцветен, но от примесей Ре2Оз и 5Ю2 часто получает розовую или синеватую окраску.

Эти примеси ведут к повышению светопреломления до Ng=1,682, Np=1,661 и Ng — Np=0,021, в то время как у чистых муллитовых кристаллов Ng=1,654, Np = 1,642, а Ng— Np = 0,012. Оптически положительный.

Минерал может давать сростки и скопления (рис. 4). Примеси Fе2О3 и SiO2 вызывают появление плеохроизма в желтоватых и голубоватых тонах. Удельный вес муллита 3,03. Размер кристаллов муллита разнообразен: от 2 до 5 мк в шамоте до 10 мм по длине в муллитовых изделиях. Входит также в состав фарфора.

Силикаты кальция и магния

Окерманит 2СаО •МgО-2SiO2 встречается в природе и образуется искусственно в виде бесцветных квадратных коротких призм или табличек с показателями преломления: Ng=1,638, Nр=1,631. Двупреломление слабое: Ng — Np = 0,007. Оптический знак положительный. Одноосный. Окерманит во всех отношениях смешивается с геленитом, образуя серию геленитокерманитов (мелилиты), оптические свойства которых варьируют вместе с составом. Форма таких кристаллов сходна с геленитом. Их сингония тетрагональная. Удельный вес 3,18. Входят в состав магнезиальных цементов, огнеупоров, шлаков.

Монтичеллит СаО • МgО • 2SiO2 кристаллизуется в ромбической системе и дает в природе и в технических продуктах бесцветные призматические зерна со слабой неясной спайностью. Сингония ромбическая. Удельный вес 3,2. Оптические свойства изучены недостаточно. Показатели преломления при содержании его в виде 10%-ного твердого раствора 2MgO∙5SiO2 имеют следующие величины: Ng= 1,655—1,651, Np=1,638—11,640, Ng—Nр = = 0,015, оптический знак положительный. Встречается в различных шлаках.

Алюмоферрит кальция

Целит (алюмоферрит кальция) представляет собой кристаллы, состав которых может варьировать от 8СаО • ЗА12О3 • Fе2О3 до СаО • Fе2О3. Кристаллы целита в портландцементном клинкере заполняют промежутки между алитом и белитом, иногда создавая тончайшие прорастания с другими второстепенными минералами. Они имеют призматическую или округлую форму, сингония ромбическая, цвет от светло-бурого до темно-бурого. В шлифах ясно выражен плеохроизм от светло-желтых до темно-бурых оттенков, угол погасания весьма мал. В отраженном свете целит имеет большую отражательную способность, в силу чего кажется светлоокрашенным.

По данным Н. А. Торопова (1950), в клинкере с повышенным содержанием окиси железа состав целита приближается к 2СаО ∙ Fе2О3 в нормальных клинкерах — к 4СаО ∙ А12О3 ∙ Ре2О3 и 8СаО ∙ ЗА12О3 ∙Ре2О3.

Показатели преломления для 4СаО∙А12О3∙Fе2О3 (разновидности, называемой браунмиллеритом): Ng = 2,08, Np=1,98, Ng — Np = 0,10. От содержания в нем 1—2% МgО (периклаза) светопреломление несколько снижается, а клинкер приобретает характерную зелено-серую окраску. Удельный вес 3,77. Присутствие браунмиллерита снижает экзотермический эффект твердения портландцемента. Встречается также в шлаках.

Ферриты кальция

В эту группу входят два минерала: однокаль-циевый феррит СаО∙Fе2О3 и двухкальциевый феррит 2СаО∙Fе2О3. Оба они играют роль минерализаторов в различных огнеупорах и некоторых видах портландцемента.

Однокальциевый феррит СаО∙Fе2О3 представляет собой длинные игольчатые кристаллы, слабо прозрачные под микроскопом. Сингония квадратная или гексагональная. Окраска черная, а в порошке интенсивно красная. Показатели преломления: Ng = 2,465, Np = 2,345, двупре-ломление высокое: Ng — Np = 0,120. Феррит в твердом состоянии может растворять в себе до 10% СаО∙А12О3 и тогда показатели преломления снижаются: Ng = 2,25, Np = 2,13, а двупреломление Ng — Np = 0,12. Растворяется в кислотах. Встречается в составе клинкера глиноземистого цемента.

Двухкальциевый феррит 2СаО∙Fе2О3 кристаллизуется в виде черных кристаллов, которые в шлифах имеют желтовато-бурую окраску. Спайность отсутствует Ng = 2,29, Np = 2,20, Ng — Np = 0,090. Оптически положительный. Растворяется в соляной кислоте.

Двухкальциевый феррит при гидратации твердения не дает. Образуется в доломитовых огнеупорах, в портландцементе и шлаках. В магнезитовых огнеупорных массах применяется как ускоритель спекания периклаза.

Окислы и гидроокислы

Известь СаО (свободная окись кальция) представляет собой бесцветные кристаллы кубической сингонии. Форма зерен округлая. Встречаются кубики или кучные 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%) обычно в виде мелких зернышек, которые иногда наблюдаются внутри кристаллов ЗСаО∙А12О3, а также в мартеновских шлаках и т. д. В отраженном свете СаО определяется методом травления поверхности шлифов (микрохимические реакции).

Портландит (гидрат окиси кальция) Са(ОН)2. Образует бесцветные шестиугольные кристаллы гексагональной сингонии с совершенной спайностью. Показатели преломления: Ng=1,574, Np=1,545, Ng — Np = 0,029. Оптический знак отрицательный. Удельный вес 2,23. Входит в состав строительных растворов, различных вяжущих, силикатного кирпича, динаса.

Периклаз (окись магния) МgО встречается в виде округлых октаэдрических или кубических кристаллов незначительных размеров. Спайность по плоскостям куба. Чистый периклаз бесцветен, при частичном растворении 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. Удельный вес 3,58. Периклаз — наиболее важная составная часть магнезитовых и доломитовых огнеупоров, входит также в клинкер портландцемента, в шлаки и т. д. Иногда в кристаллах периклаза, например в спекшемся магнезите, наблюдаются темные точечные выделения магне-зиоферрита.

Кремнезем 5SiO2 в технических продуктах встречается в виде различных полиморфных форм, из которых главными 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 характерным образованием копьевидных двойников. Размер зерен может достигать 3—4 мм. Сингония ромбическая, 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 (образуется при температуре выше 1470°С). Дает правильные октаэдры, зернистые скопления и чешуйчатые сростки, иногда с полисинтетическим двошшкованием сложной сотовидной структуры (рис. 5). Кристаллы бесцветные, реже молочного цвета. Удельный вес 2,32. Ng=1,487, Np=1,484, Ng — Np = 0,003. Входит в состав динаса.