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白雲岩

(一種沉積碳酸鹽巖)

鎖定
白雲岩,是一種沉積碳酸鹽巖。主要由白雲石組成,常混入石英長石方解石粘土礦物。呈灰白色,性脆,硬度大,用鐵器易劃出擦痕。遇稀鹽酸緩慢起泡或不起泡,外貌與石灰岩很相似。按成因可分為原生白雲岩、成巖白雲岩和後生白雲岩;按結構可分為結晶白雲岩、殘餘異化粒子白雲岩、碎屑白雲岩、微晶白雲岩等。白雲岩含鎂較高,風化後形成白色石粉。較石灰岩堅韌。在冶金工業中可作熔劑和耐火材料,在化學工業中可製造鈣鎂磷肥、粒狀化肥等。此外,也用作陶瓷玻璃配料和建築石材。另外福建漳州有名為白雲岩的景點。 [1] 
中文名
白雲岩
外文名
dolomite
硬    度
3.5~4,
密    度
2.8~2.9g/cm3
性    質
不溶於水
結    構
細粒或中粒

白雲岩釋義

白雲岩,是一種沉積碳酸鹽巖。主要由白雲石組成,常混入石英長石方解石粘土礦物。呈灰白色,性脆,硬度大,用鐵器易劃出擦痕。遇稀鹽酸緩慢起泡或不起泡,外貌與石灰岩很相似。按成因可分為原生白雲岩、成巖白雲岩和後生白雲岩;按結構可分為結晶白雲岩、殘餘異化粒子白雲岩、碎屑白雲岩、微晶白雲岩等。

白雲岩性質

白雲岩常混入方解石黏土礦物菱鎂礦、石膏等雜質。礦石一般呈細粒或中粒結構,呈層狀、塊狀、角礫狀或礫狀構造。白雲石屬三方晶系,晶體常呈馬鞍狀菱面體,集合體常為粒狀或塊狀。顏色為無色、白色或淺褐至深褐色。玻璃光澤。 。。煅燒至700~900℃時失去二氧化碳,成為氧化鈣和氧化鎂的混合物,稱為苛性白雲石;當煅燒温度達到1500℃時,氧化鎂變為方鎂石,氧化鈣變為結晶α-CaO,白雲石是沉積岩中廣泛分佈的礦物之一。 [1-2]  [3]  [4] 

白雲岩特徵

白雲岩主要成分

主要由白雲石(50%以上)構成的岩石,但常常混有方解石及粘土礦。CaMg(CO3 )2 (白雲石),含CaO 30.41%、MgO 21.86%、CO247.73%,常含鐵、錳的類質同象混入物。屬碳酸鹽類岩石,外形似石灰岩,以加鹽酸起泡微弱區別於石灰岩。主要成分為鈣、鎂、硅三種元素。白雲岩常呈淺黃色、淺黃灰色、灰白色、灰褐色、淡肉紅色等,具晶粒結構、殘餘結構、碎屑結構或生物結構。 [3] 

白雲岩外觀特徵

白雲岩外觀與石灰岩非常相似,但是風化面上常有白雲石粉及縱橫交錯的刀砍狀溶溝。 [2]  這是野外肉眼識別把白雲岩最重要特徵。

白雲岩常見類別

①泥晶白雲岩:由小於0.005毫米的泥晶白雲石組成,結構均勻,具顯微層理,生物殘體很少,有時可見介形類化石,多為原生白雲岩。
②微- 細晶白雲岩:晶體大小不一,晶形頗佳,外貌頗似砂糖,野外可用砂糖狀白雲岩稱之,往往由其他類型的白雲岩重結晶而成。
③藻白雲岩:與藻灰巖相似,即由藻類化石組成的白雲岩,中國元古代震旦紀地層中的白雲岩大多屬於此類,可能是原生白雲岩類型。
④生物白雲岩及生物碎屑白雲岩:可見其中的化石殘體,多由生物碎屑灰巖經白雲岩化交代作用而成。
⑤內碎屑白雲岩:根據其中的碎屑
大小又可分為礫屑、砂屑、粉屑白雲岩。它們常以夾層的形態見於一般白雲岩層中。形成於淺海上部或潮間帶以上的環境中,其碎屑即由波浪或水流衝擊而成。
鮞狀白雲岩:這是一類次生的白雲岩,即由鮞粒石灰岩經白雲岩化作用而成。
由於白雲岩的孔隙度較大,常為石油或地下水的理想儲藏層。

白雲岩成因

按形成條件可將白雲岩分為三類:
原生白雲岩:原地沉積的白雲岩,是在乾燥炎熱的氣候(28℃~35℃)下蒸發作用而成。鹽度高,淺(0 ~3 米深的潮汐帶上),PH值高於8.3 的鹹化潟湖或海灣中形成,也可在陸上鹹湖中形成,並常伴生有膏鹽層。
成巖白雲岩:碳酸鈣沉澱過程中,被白雲石交代而成,通常分佈不連續,在石灰岩層中呈透鏡體狀或斑塊狀,有時也成層狀分佈,延伸一定距離。
次生白雲岩:或稱後生白雲岩,分佈侷限,常見於斷裂構造帶。

白雲岩應用

白雲岩的主要用途白雲石廣泛用於建材、陶瓷、焊接、橡膠、造紙、塑料等工業中。另外在農業、環保、節能、藥用及保健等領域也得到了應用。
在冶金工業上的利用
白雲岩在冶金工業中主要用做熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂和鎂化物。
用作熔劑白雲岩作為鍊鐵和鍊鋼的熔劑,可起中和酸性爐渣的作用,提高爐渣的鹼度、降低爐渣中FeO的活度,以減輕爐渣對爐襯的侵蝕作用。輕燒白雲石主要用於鍊鋼,可提高鋼渣的流動性,作造渣劑使用,不僅可延長轉爐的壽命,提高爐渣的流動性,並可改善脱硫、脱磷反應的進行,還可節省大量螢石。中國生產1t鋼需消耗170kg白雲岩。而在鍊鐵時加入白雲石可稀釋爐渣,降低爐渣熔點,降低燃料的消耗,提高生鐵質量。
用作耐火材料 白雲岩作為鹼性耐火材料,主要用於鍊鋼的馬丁爐、托馬氏迴轉爐的爐襯,也用作為鹼性平爐爐底和爐坡材料及冶煉過程中的補爐材料。在冶煉優質鐵錳合金、硅鐵合金時,白雲岩常為專用的爐料。同時在鍊鋼造渣過程中,加入適量的輕燒白雲石或生白雲石,這是近年來一項新方法,以取代一部分生石灰,從而抑制爐襯中的MgO向渣中溶解。加入白雲石可促使早期化渣,使渣中MgO達到飽和狀態,以提高渣的粘性,對爐襯有較好的粘附性,起到保護爐襯的作用。
提取金屬鎂及鎂化物利用白雲岩生產金屬鎂和鎂化合物,其生產工藝為電解法或高温冶金法。電解法是通過煅燒白雲石與海水作用析出氫氧化鎂,然後與鹽酸反應轉變為氧化鎂,最後乾燥的氯化鎂氯化鈉氯化鈣一起在外加熱電解池熔融。高温冶金法是將白雲岩與硅鐵做成球團,在小直徑真空爐中,於1100℃下熔融,形成硅酸鈣爐渣,而鎂變成蒸氣,再用凝聚法回收。利用同樣方法,可生產氧化鎂、氫氧化鎂。氧化鎂是良好的耐火材料,而氫氧化鎂用作生產一系列其它有用的鎂化合物和用做塑料填料。國外還用白雲岩生產碳酸鎂
在建材工業上的利用
白雲岩經適當煅燒後,可加工製成白雲灰,它具潔白、強粘着力、凝固力及良好的耐火、隔熱性能,適於做內外牆塗料。將白雲岩煅燒後,可用作氯化鎂水泥和硫化鎂水泥,因其具良好的抗壓強度、抗撓曲強度,且能防火、防蟲蛀的優良性能,在添加其它填料後可起到很好的防水作用,故可作地板材料,而且價格低廉。白雲岩粉可用於裂隙處理和作路面鋪料及水泥砂漿燒結渣。水泥中加入40%白雲岩可加快水泥水化的速度。白雲岩還可直接用來作建築材料。此外,白雲岩在建築行業中用做水泥以及玻璃、陶瓷的配料,它能增加玻璃的強度和光澤。據悉,國外已用白雲岩經半煅燒後製成了無機氧化鎂泡沫及硅酸鹽磚。
在化學工業的利用
白雲石主要用於生產硫酸鎂輕質碳酸鎂等化工原料。
30%的稀硫酸和白雲石按一定比例混合、反應、分離濃縮,在温升條件下使硫酸鈣沉析,所獲硫酸鎂溶液冷卻結晶,即得硫酸鎂(MgSO4×7H2O)。
從海水中提取Mg(OH)2,當用煅燒白雲石作沉澱劑時,也同時回收了白雲石中的MgO,使產量增加。
白雲石以煅燒、消化、碳化、過濾分離,得重鎂水,再加熱分解過濾,得輕質碳酸鎂[xMgCO3×yMg(OH)2×zH2O]。輕質碳酸鎂分解得輕質氧化鎂,用它可燒製高純鎂砂。
在農業上的利用
白雲岩可以用作土壤酸度的中和劑,亦可中和因使用尿素一類肥料而造成的酸性,使農作物增產。白雲岩主要用作酸性土壤的中和劑,使用它能補償由於農作物吸收而帶來的土壤中鈣和鎂的損失,施用白雲岩可使農作物增產15-40%。方解石質白雲石經處理後的農用石灰,可作為農藥來防冶害蟲。
用作填料
白雲岩可用於橡膠、造紙的填料。優質的白雲岩粉可作昂貴的二氧化鈦填料的代用品,用作一些製品的填料,可改善製品的色度、耐風化能力,提高機械穩定性,減少收縮性和內部張力,降低吸水、吸油能力及裂縫的擴張,這類製品主要包括粘合劑、密封塑料、油漆、洗滌劑和化妝品等。
參考資料
  • 1.    河海大學《水利大辭典》編輯修訂委員會.《水利大辭典》.上海:上海辭書出版社,2015.10
  • 2.    宋青春、邱維理、張振春.地質學基礎 :高等教育出版社 ,2005:135
  • 3.    中國地理百科叢書編委會.《河湟谷地 自然 經濟 歷史 文化 》.廣東: 世界圖書出版公司廣東有限公司,2015.08
  • 4.    林彬蔭.《耐火材料原料》. 北京:冶金工業出版社,2015.11