沸石(Zeolite)
的有关信息介绍如下:一、概述
沸石是沸石族矿物的总称,是一族含水的碱或碱土金属铝硅酸盐矿物。1756年由瑞典矿物学家在冰岛玄武岩杏仁体内发现沸石,对其晶体加热具明显泡沸现象,故得此名。
沸石分天然与合成两类,已发现天然沸石40多种,人工合成沸石150多种,由于从天然沸石矿中提取沸石成本低、产量高,故天然沸石矿是人们寻找、应用和研究的主要对象,为当今世界备受重视的新兴矿产资源。
二、矿物性质
沸石的矿物组成,除含沸石矿物(如斜发沸石、丝光沸石、菱沸石等其他种类的沸石)外,伴生的矿物还有石英、玉髓、蛋白石、方英石、蒙脱石、高岭石、长石、云母、绿泥石等矿物以及晶屑、玻屑、岩屑等。沸石族矿物主要为斜方晶系和单斜晶系,少数为等轴晶系、三方晶系。晶体多呈纤维状或束状、柱状等。颜色多为无色或白色及浅黄、浅绿、浅红、浅褐等色,硬度3.5~5.5,相对密度2.1~2.5g/cm3。
沸石的化学组成十分复杂,因种类不同有很大差异,沸石的一般化学式为AmBpO2p·nH2O,其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子,B为Al和Si,p为阳离子电价,m为阳离子数,n为水分子数。例如斜发沸石的化学式为:(Na、K、Ca)2-3[Al3(Al、Si)2Si13O36]·12H2O,丝光沸石化学式为:Na2Ca[AlSi5O12]4·12H2O。
三、用途
沸石的独特矿物结构和晶体化学性质使它具有强吸附性、离子交换及催化性能等,因此,沸石矿作为一种高效建材非金属矿种,被广泛应用于工业、农业、国防等部门,并且它的用途还在不断地开拓。
1)在石油、化学工业中,用作石油炼制的催化裂化、氢化裂化和石油的化学异构化、重整、烷基化、歧化;气、液净化、分离和储存剂;硬水软化、海水淡化剂;特殊干燥剂(干燥空气、氮、烃类等)。
2)在轻工行业用于造纸、合成橡胶、塑料、树脂、涂料充填剂、素质颜色等。
3)在建材工业中,用作水泥水硬性活性掺和料,烧制人工轻骨料,制作轻质高强度板材和砖。
4)在国防、空间技术、超真空技术、能源开发、电子工业等方面,用作吸附分离剂和干燥剂。
5)在农业上用作土壤改良剂,能起保肥、保水、防止病虫害的作用。在禽畜业中,作饲料(猪、鸡)的添加剂、除臭剂等,能使禽畜生长加快,体壮肉鲜,产蛋率高。
6)在环境保护方面,用来处理废气、废水,从废水废液中脱除或回收金属离子,脱除废水中的放射性污染物。离子交换后饱和放射性物质的沸石,又可以作为辐射源使用。还可以从合成氨工厂的废气中回收氨,从硫酸厂的废气中回收SO2。
此外,天然沸石可应用于太阳能制冷方面。天然沸石无疑是颇有前途的矿物资源。
四、地质特征
沸石矿床的类型很多,分类方法也不一致,按地质成因可分为内生和外生沸石矿床两大类,内生成因的矿床一般不能形成大规模单矿物的堆积,暂无工业意义,而外生成因的矿床往往形成有重要价值的工业矿体。
原中国科学院地质研究所苏明迪等在《地质科学》(1983年第2期)发表的《中国东部中生代火山岩中沸石岩的地质特征和成因》一文中指出:在中国东部中生代火山岩中的沸石主要是由降落或喷溢在淡水湖盆地或陆地上的火山灰、火山灰流和火山熔岩中的火山玻璃在“开放体系”中与湖水、渗透地下水或火山活动后期的热水反应所形成的,进一步可分为两种成因亚类,一种亚类是指在远离火山通道的淡水湖盆地中由火山碎屑岩中的玻屑在成岩作用期间与水介质反应生成的沸石岩,以产出斜发沸石为特征,多呈层状、似层状,甚至多层状,具有规模较大、质量较均匀等特点。如黑龙江海林县、勃利县,河北省围场县、宣化县、蔚县等地的沸石岩便属此类。另一种亚类是指距火山通道不远的玻璃质火山熔岩及其伴生的部分火山碎屑岩,在它们形成后,与渗透地下水或火山活动后期的热水反应形成的。以产出丝光沸石为特征,多呈透镜体状、似层状,大多数规模较小,质量不均匀,如浙江缙云县、吉林九台县、辽宁彰武县、安徽宣城县等地的沸石岩属于此类。这两种成因亚类的沸石岩都可能具有工业意义。
中国东部中生代火山岩中沸石岩的成因分类见表2-24-1。
表2-24-1 中国东部中生代火山岩中沸石岩的成因分类
表2-24-1 中国东部中生代火山岩中沸石岩的成因分类
(据戴长禄《中国东部中生代火山岩中沸石岩的地质特征和成因》,1983)
五、矿床分布
沸石族矿物是一种富含水的K、Na、Ca、Ba铝硅酸盐。形成沸石族矿物的先决条件是必须有富含足够水分的碱和碱土金属的铝硅酸盐等成矿物质,因此各个地区沸石矿床的形成时代与分布特征,都与每个地区的火山活动密切相关,国内外沸石矿床多集中于新生代和中生代后期。从世界范围看,沸石岩一般产在厚层沉积的和同生的火山作用较年轻的(主要是新生代,其次为中生代)造山带,主要集中分布在环太平洋地区和古地中海地区。中国东部濒临太平洋,属环太平洋造山带的一部分,故我国已知的沸石矿床大多分布于东部火山岩地区,处于新华夏系构造的第二隆起带及第二沉降带之边缘,这些地区的沸石矿床主要形成于晚侏罗世和早白垩世。总的趋势是从东向西沸石产出时代有变新的倾向,这与我国东部中生代地质构造发展和火山活动有关。
六、可供资源
我国是一个沸石资源丰富的国家。自1972年首次在浙江缙云发现具有工业价值的沸石矿床以来,浙江省已成为沸石的主要产地,具体分布在浙东缙云—天台一带。
近年来发现的沸石岩产地,主要分布于我国东部浙江、山东、河北、黑龙江、河南、吉林、辽宁、内蒙古、广东、广西、安徽及西部的新疆、甘肃等省区。据2005年国土资源部《全国矿产资源储量通报》统计,全国已有16个省、自治区相继发现沸石岩矿区41处。其中浙江缙云、河北独石山、黑龙江海林沸石矿是我国较大型的3个沸石矿,查明资源储量约22.55×108t(见表2-24-2)。
表2-24-2 中国沸石矿床查明资源储量的分布情况
表2-24-2 中国沸石矿床查明资源储量的分布情况
(据国土资源部《全国矿产资源储量通报》,2005)