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粉体百科|堇青石的制备及应用


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[导读]  堇青石属于镁铝硅酸盐矿物,它可呈无色,但通常带有不同色调的浅蓝或浅紫色,具有玻璃光泽,透明度较高,同时还具有多色性,可在不同方向上产生不同颜色,品色优美的堇青石具有很高的欣赏价值,甚至可以当做宝石。

中国粉体网讯  堇青石属于镁铝硅酸盐矿物,它可呈无色,但通常带有不同色调的浅蓝或浅紫色,具有玻璃光泽,透明度较高,同时还具有多色性,可在不同方向上产生不同颜色,品色优美的堇青石具有很高的欣赏价值,甚至可以当做宝石。



堇青石的密度为2.53~2.78g/cm3,莫氏硬度可达7~7.5,熔点是1460℃。堇青石有三种常见的晶体结构,即α-堇青石,β-堇青石和μ-堇青石。其中α-堇青石是高温型的堇青石,又被称为印度石,属于六方晶系。β-堇青石属于斜方晶系,μ-堇青石属于单斜晶系。



堇青石晶体结构


1.堇青石的制备


天然堇青石矿物常见于伟晶岩、片麻岩等,或者煤田熔融的矿物中,由于其含量较少,不具有开发价值。因此工业中使用的均为人工合成堇青石。


固相合成法


固相合成法包括利用高纯度氧化物高温合成堇青石和利用天然矿物高温合成堇青石两种方法。利用较高纯度氧化物合成堇青石,其合成温度较低,产物纯度高,但成本较高。利用天然矿物合成堇青石,具有成本低,产量大,但纯度较低的特点。


溶胶-凝胶法


溶胶-凝胶法是一种制备多孔堇青石陶瓷的新方法,它主要是利用溶胶-凝胶基本原理,将高活性组分的化合物作为前驱体,通过在液相条件下进行水解、缩合反应,从而获得透明稳定的溶胶,经过一定时间的陈化,形成具有网状结构的多孔凝胶。溶胶-凝胶法具有活性大,操作工艺简单,粒子细小,且烧结温度低等优点,但是有干燥时易收缩,成本较高的缺点。


水解沉淀法


该方法是指金属盐类和水发生分解反应,从而生成氢氧化物沉淀。作为湿法冶金的分离方法之一,常用于提取有价金属和除去杂质元素。该方法应用在工业中常选用廉价、有效的沉淀剂,用以保证沉淀纯净,而且形成的沉淀是难溶的,以达到定量回收。


2.堇青石的应用


多孔陶瓷方面的应用


堇青石具有热稳定性好、结构疏松和低热膨胀系数等性能,并且具有一定的力学强度,可以制备多孔壁薄、升温快的多孔陶瓷,可作为催化剂载体;同时蜂窝堇青石陶瓷比表面积大,具有较强的吸附能力,可吸附有害物质,因此,堇青石常被用来净化汽车尾气。



在耐火材料中的应用


堇青石常应用于陶瓷封装材料,也应用于隧道窑的硼板和支架材料;堇青石可应用于较高温度的火焰表面,如火焰喷嘴;也可应用于冷热交替快的热交换器上,如耐热瓷、耐热锅等。


在红外辐射材料方面的应用


堇青石的晶体结构决定了堇青石晶体可以固溶过渡元素的氧化物,从而使晶格畸变,使堇青石具有较高的红外辐射率。


堇青石复合材料的应用


采用注凝成型、挤出成型制备出低膨胀、高强度、尺寸精确的莫来石-堇青石复合材料,该材料可取代用于太阳能发电输热管道的高铝瓷,从而降低成本、简化生产成本。在碳化硅多孔陶瓷中加入堇青石成分,可得到碳化硅-堇青石多孔陶瓷,既改善了成型能力和烧结性能,还使制品减低了热膨胀系数,最终获得强度高,高温性能优良和化学稳定性好的复合材料。


参考资料:
赵月明、郭从盛等.堇青石陶瓷的应用与制备进展
韩桢.高性能堇青石陶瓷的制备及影响因素分析
注:图片非商业用途,存在侵权告知删除


 

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