[科普中國]-黏土石灰石

黏土石灰石主要成分碳酸鈣（CaCO3）。石灰和石灰石是大量用于建筑材料、工業(yè)的原料。石灰石可以直接加工成石料和燒制成生石灰。生石灰CaO吸潮或加水就成為熟石灰，熟石灰主要成分是Ca(OH)2，可以稱之為氫氧化鈣，熟石灰經(jīng)調(diào)配成石灰漿、石灰膏等，用作涂裝材料和磚瓦粘合劑。

黏土石灰石的性質(zhì)物理性質(zhì)黏土石灰石的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣是一種化合物，化學式是CaCO3。它是地球上常見物質(zhì)，可于巖石內(nèi)找到。動物背殼和蝸牛殼的主要成份。它以方解石和文石兩種礦物存在于自然界。方解石屬三方晶系，六角形晶體，純凈的方解石無色透明，一般為白色，含有56%CaO，密度為2.715g/cm3，莫氏硬度為3，性質(zhì)較脆。文石屬于斜方品系，菱形晶體，呈灰色或白色，密度為2.94g/cm3，莫氏硬度為3.5-4，性質(zhì)致密。石灰石的物理性質(zhì)中方解石的結晶大小是十分重要的。致密石灰石呈現(xiàn)出低氣孔率的細粒晶體組織結構具有很高的強度。石灰石的密度約為2.65~2.80g/cm3，白云石質(zhì)石灰石為2.70-2.90g/cm3，白云石為2.85-2.95g/cm3。體積密度取決于氣孔率。

石灰石的熱膨脹：有資料顯示，石灰石在800℃以下的范圍內(nèi)，微晶體石灰石的平均熱膨脹系數(shù)為（4.5~5.0)*10^(-6)/℃，而粗晶體則增加到10.1*10^(-6)/℃。石灰石的加熱實驗在石灰生產(chǎn)中有很重要的愈義。在石灰石的分解點以下的800℃時石灰石結晶體內(nèi)產(chǎn)生膨脹，在高度結晶化的石灰石中會形成裂紋，而那些晶體更大的通過加熱會由破裂而成粉末，對于結晶發(fā)育很好、含有許多致密方解石的石灰石粉化較嚴重。

化學性質(zhì)黏土石灰石的主要成分碳酸鈣，最主要的化學性質(zhì)就是在較高溫度下分解成氧化鈣和二氧化碳，此外還有以下一些化學性質(zhì)。

1、抗化學性

除酸以外，許多侵蝕性物質(zhì)都不能侵蝕或只能緩慢侵蝕石灰石。

2、與酸反應

石灰石與所有的強酸都發(fā)生反應，生成鈣鹽和放出二氧化碳，反應速度取決于石灰石所含雜質(zhì)及它們的晶休大小。雜質(zhì)含量越高、晶體越大，反應速度越小。白云石的反應速度慢于石灰石。白云石、石灰石的判定方法：用10%鹽酸滴在白云石上有少量的氣泡產(chǎn)生，滴在石灰石上則劇烈地產(chǎn)生無味氣泡，產(chǎn)生的氣體能使澄清的石灰水變渾濁。

3、抗各種氣體的性狀

氯和氯化氫在干澡狀態(tài)和常溫下與CaCO3，的反應極慢，直到600℃以后才開始加快，生成CaCl2；二氧化硫在常溫下無論是氣態(tài)還是液態(tài)對CaCO3都沒有顯著作用；而二氧化氮（NO2）在15℃時就與CaCO3反應生成Ca(NO3)2、NO和CO2。

成因黏土石灰石主要是在淺海的環(huán)境下形成的。石灰?guī)r按成因可劃分為粒屑石灰?guī)r（流水搬運、沉積形成）；生物骨架石灰?guī)r和化學、生物化學石灰?guī)r。按結構構造可細分為竹葉狀灰?guī)r、狀灰?guī)r、團塊狀灰?guī)r等。石灰?guī)r的主要化學成分是碳酸鈣易溶蝕，故在石灰?guī)r地區(qū)多形成石林和溶洞，稱為喀斯特地形。

石灰?guī)r中一般都含有一些白云石和黏土礦物，當黏土礦物含量達25%~50%時，稱為泥質(zhì)巖。白云石含量達25%~50%時，稱為白云質(zhì)灰?guī)r。石灰?guī)r分布相當廣泛，巖性均一，易于開采加工，是一種用途很廣的建筑材料。

石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，可以溶解在含有二氧化碳的水中。一般情況下一升含二氧化碳的水，可溶解大約50毫克的碳酸鈣。

據(jù)地質(zhì)學家在桂林地區(qū)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)那里的水每年可溶解、侵蝕石灰?guī)r表層大約有指甲那么薄的一層。別看每年只溶蝕這么一點兒，但是地球發(fā)展的歷史是極其漫長的。就以最近的地質(zhì)時期——第四紀來說，大約也有300萬年了。即便這樣緩慢的溶蝕速度，300萬年也可以溶蝕900米呢！而桂林的孤峰也只有一二百米高，常見的溶洞的最大高度也只有幾十米。但也不是有石灰?guī)r的地方都能形成這種地形地貌，而是需要有大面積、大厚度、地質(zhì)純凈的石灰?guī)r，還要求有溫暖潮濕的氣候條件1。

黏土石灰石的分布碳酸鈣是用途極廣的寶貴資源石灰石是石灰?guī)r作為礦物原料的商品名稱。石灰?guī)r在人類文明史上，以其在自然界中分布廣、易于獲取的特點而被廣泛應用。作為重要的建筑材料有著悠久的開采歷史，在現(xiàn)代工業(yè)中，石灰石是制造水泥、石灰、電石的主要原料，是冶金工業(yè)中不可缺少的熔劑灰?guī)r，優(yōu)質(zhì)石灰石經(jīng)超細粉磨后，被廣泛應用于造紙、橡膠、油漆、涂料、醫(yī)藥、化妝品、飼料、密封、粘結、拋光等產(chǎn)品的制造中。據(jù)不完全統(tǒng)計，水泥生產(chǎn)消耗的石灰石和建筑石料、石灰生產(chǎn)、冶金熔劑，超細碳酸鈣消耗石灰石的總和之比為1∶3。石灰?guī)r是不可再生資源，隨著科學技術的不斷進步和納米技術的發(fā)展，石灰石的應用領域還將進一步拓寬。

中國碳酸鈣資源概況及其地理分布中國是世界上石灰?guī)r礦資源豐富的國家之一。除上海、香港、澳門外，在各省、直轄市、自治區(qū)均有分布。據(jù)原國家建材局地質(zhì)中心統(tǒng)計，全國石灰?guī)r分布面積達43.8萬KM2(未包括西藏和臺灣)，約占國土面積的1/20，其中能供做水泥原料的石灰?guī)r資源量約占總資源量的1/4～1/3。為了滿足環(huán)境保護、生態(tài)平衡，防止水土流失，風景旅游等方面的需要，特別是隨著我國小城鎮(zhèn)建設規(guī)劃的不斷完善和落實，可供水泥石灰?guī)r的開采量還將減少。全國已發(fā)現(xiàn)水泥石灰?guī)r礦點七、八千處，其中已有探明儲量的有1286處，其中大型礦床257處、中型481處、小型486處（礦石儲量大于8000萬噸為大型、4000～8000萬噸為中型、小于4000萬噸為小型)，共計保有礦石儲量542億噸，其中石灰?guī)r儲量504億噸，占93%；大理巖儲量38億噸，占7%。保有儲量廣泛分布于除上海市以外29個省、直轄市、自治區(qū)，其中陜西省保有儲量49億噸，為全國之冠；其余依次為安徽省、廣西自治區(qū)、四川(含重慶市)省，各保有儲量34～30億噸；山東、河北、河南、廣東、遼寧、湖南、湖北7省各保有儲量30～20億噸；黑龍江、浙江、江蘇、貴州、江西、云南、福建、山西、新疆、吉林、內(nèi)蒙古、青海、甘肅13省各保有儲量20～10億噸；北京、寧夏、海南、西藏、天津5省各保有儲量5～2億噸2。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

程鵬 - 副教授 - 西南大學