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| 珪灰石 | |
|---|---|
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| 一般的な | |
| カテゴリ | イノケイ酸 塩鉱物 |
| 式 （繰り返し単位） | メタケイ酸カルシウム、CaSiO 3 |
| IMAシンボル | を[1] |
| シュトランツ分類 | 9.DG.05 |
| 結晶系 | 三斜晶系 単斜晶系 ポリタイプが存在する |
| クリスタルクラス | ピナコイド ( 1 ) (同じHM シンボル) |
| 空間群 | P 1 (三斜晶系) P 2 1 / a (単斜晶系) |
| 単位セル | a = 7.925 Å、b = 7.32 Å、 c = 7.065 Å; α = 90.055°、 β = 95.217°、γ = 103.42°。 Z = 6 |
| 識別 | |
| 式量 | 116.159 グラム/モル |
| 色 | 白、無色、灰色 |
| クリスタル習慣 | 板状の結晶としては稀で、通常は層状、放射状、密集状、繊維状の集合体として塊状になります。 |
| 姉妹都市 | 一般 |
| 胸の谷間 | 2方向とも90°近くで完璧 |
| 骨折 | 裂け目から不均一 |
| モース 硬度 | 4.5から5.0 |
| 光沢 | 裂開面はガラス質または鈍い真珠のような色調 |
| 連勝 | 白 |
| 透けて見える | 透明から半透明 |
| 比重 | 2.86～3.09 |
| 光学特性 | 二軸（−） |
| 屈折率 | n α = 1.616 ～ 1.640 n β = 1.628 ～ 1.650 n γ = 1.631 ～ 1.653 |
| 複屈折 | δ = 最大0.015 |
| 2V角度 | 測定値: 36°～60° |
| 融点 | 1540℃ |
| 溶解度 | HClに溶けるが、水には溶けない |
| その他の特徴 | 生成熱 (@298): −89.61kJ ギブス自由エネルギー: 41.78kJ |
| 参考文献 | [2] [3] [4] [5] [6] |
ウォラストナイトはカルシウムイノケイ酸塩鉱物 ( Ca Si O 3 ) で、カルシウムの代わりに少量の鉄、マグネシウム、マンガンを含むことがあります。通常は白色です。不純な石灰岩やドロマイトが高温高圧にさらされると形成されますが、これはスカルン[7]などのシリカ含有流体の存在下、または変成岩と接触した場合に発生することがあります。関連する鉱物には、ガーネット、ベスブ石、透輝石、トレモライト、緑簾石、斜 長石、輝石、方解石などがあります。イギリスの化学者で鉱物学者のウィリアム・ハイド・ウォラストン(1766–1828) にちなんで名付けられました。
輝石鉱物群の組成スペクトルと化学的に類似しているにもかかわらず（輝石鉱物群では、カルシウムの代わりにマグネシウム（Mg）と鉄（Fe）がそれぞれ透輝石とヘデンベルグ輝石に置換されている）、構造的には非常に異なり、3番目のSiO4−4連結鎖には四面体[8]が1つある（輝石では2つである）。
生産動向
2021 年の粗珪灰石鉱石の世界生産量は 120万トンと推定されています。珪灰石の世界埋蔵量は 1 億トンを超えると推定されていますが、一部の既存鉱床は調査されていません。
ウォラストナイトの主な生産国としては、中国、インド、アメリカ、メキシコ、フィンランドなどがある。[9]
アメリカ合衆国では、ウォラストナイトはニューヨーク州ウィルズボロ（1940年代にニューヨーク州エセックスでコート・バーナムによって地元でのウォラストナイト研究のための最初の研究所が設立された。元の研究所の建物は、現在でも住宅兼商業ビルとして現存している）とニューヨーク州ガバヌーアで採掘されている。メキシコ北西部でも商業的に鉱床が採掘されている。[10]
2008年の原料ウォラストナイトの価格は、国や粉末粒子の大きさや形状によって1トンあたり80～500米ドルの間で変動した。[10]
用途
ウォラストナイトは最も反応が速いケイ酸塩の一つですが、炭素貯蔵に関連するコストが高い可能性があります。[11] 土壌にウォラストナイトを加えると、有機炭素の鉱化が促進されます。[12]
陶芸
ウォラストナイトはセラミック製造において添加剤として工業的に重要である。[13]
陶磁器において、ウォラストナイトは焼成中の収縮とガス発生を減らし、素地と焼成後の強度を高め、焼成中の輝度を維持し、高速焼成を可能にし、ひび割れ、亀裂、釉薬の欠陥を減らします。[要出典]
工事
ウォラストナイトは、床タイル、摩擦製品、断熱ボードやパネル、塗料、プラスチック、屋根材などのアスベストの代替品として使用できます。アスベストと同様に、ウォラストナイトは化学的侵食に耐性があり、高温でも安定しており、複合材料の曲げ強度と引張強度を向上させます。 [10]一部の業界では、ウォラストナイトは、ミネラルウール断熱材の製造や装飾用建築材料としてなど、さまざまな不純物の割合で使用されています。[14]ウォラストナイトは、2019年に発表された「プレキャストコンクリートの全体的な炭素排出量を70％ 削減する」セメントに使用されています。[15]
ウォラストナイトは、以下の反応に従って二酸化炭素（CO2 ）を貯蔵するための炭素鉱化について研究されてきた： [16]
冶金
冶金用途では、ウォラストナイトは溶接用フラックス、酸化カルシウムの供給源、スラグ調整剤として機能し、また鋼の連続鋳造中に溶融金属の表面を保護するために使用されます。[引用が必要]
ペイント
塗料の添加剤として、ウォラストナイトは塗膜の耐久性を向上させ、pH緩衝剤として機能し、耐候性を向上させ、光沢を抑え、顔料の消費を減らし、つや消し剤および懸濁剤として機能します。[引用が必要]
プラスチック
プラスチックでは、ウォラストナイトは引張強度と曲げ強度を向上させ、樹脂の消費量を減らし、高温での熱安定性と寸法安定性を向上させます。表面処理は、ウォラストナイトとそれが添加されるポリマー間の接着性を向上させるために使用されます。[引用が必要]
2009 年の米国での売上の 25% ～ 35% はプラスチックとゴム用途で、次いでセラミックが 20% ～ 25%、塗料が 10% ～ 15%、冶金用途が 10% ～ 15%、摩擦製品が 10% ～ 15%、その他が 10% ～ 15% を占めると推定されています。セラミック用途はおそらく世界中のウォラストナイト売上の 30% ～ 40% を占め、続いてポリマー (プラスチックとゴム) が売上の 30% ～ 35%、塗料が売上の 10% ～ 15% を占めています。残りの売上は建設、摩擦製品、冶金用途でした。[引用が必要]
代替品
多くのウォラストナイト製品は針状であるため、寸法安定性、曲げ弾性率、熱変形の改善が求められる製品では、セラミック繊維、ガラス繊維、鋼繊維、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどのいくつかの有機繊維などの他の針状材料と競合することができます。
珪灰石は、曲げ強度を高めるためにプラスチックに添加されるカオリン、雲母、タルク、およびプラスチックに寸法安定性を与える重晶石、炭酸カルシウム、石膏、タルクなどのいくつかの非繊維状鉱物や岩石とも競合します。
陶磁器において、珪灰石は炭酸塩、長石、石灰、シリカとカルシウムやケイ素の供給源として競合する。陶磁器における珪灰石の用途は、陶磁器素地の配合と焼成方法に依存する。[9]
構成
純粋なCaSiO 3では、各成分が重量で鉱物のほぼ半分を占め、CaOが48.3%、SiO 2が51.7%です。場合によっては、鉱物の式でカルシウム (Ca) の代わりに少量の鉄 (Fe)、マンガン (Mn)、およびさらに少量のマグネシウム (Mg) が含まれています (例:ロードナイト)。[14]ウォラストナイトは、CaSiO 3 -FeSiO 3系の一連の固溶体、またはMnSiO 3 -CaSiO 3系の相の水熱合成を形成できます。[13]
地質学的発生
珪灰石は通常、熱変成した不純な石灰岩の一般的な成分として発生しますが、接触変成石灰質堆積物の変成作用や侵入した火成岩の汚染によってケイ素が生成されることもあります。これらの発生のほとんどでは、二酸化炭素の損失を伴う方解石とシリカの間の次の反応の結果です。[13]
- CaCO 3 + SiO 2 → CaSiO 3 + CO 2
珪灰石はスカルン中の拡散反応でも生成される可能性があり、砂岩内の石灰岩が岩脈によって変成され、その結果Caが外向きに移動して砂岩中に珪灰石が形成されるときに発生します。[13]
構造
珪灰石は空間群P 1で三斜晶系に結晶化し、格子定数はa = 7.94 Å、b = 7.32 Å、c = 7.07 Å、α = 90,03°、β = 95,37°、γ = 103,43° で、単位格子あたり6つの化学式単位を持ちます。[17]珪灰石はかつては輝石グループに構造的に分類されていましたが、これはこれらのグループの両方とも Si:O = 1:3 の比を持つためです。1931 年、ウォーレンとビスコーは、珪灰石の結晶構造が輝石グループの鉱物と異なることを示して、この鉱物を輝石類として知られるグループに分類しました。[13]輝石類の鎖は輝石グループの鎖よりもねじれが多く、繰り返し距離が長いことが示されている。ウォラストナイトの構造には、共通の頂点を共有する [SiO 4 ] 四面体の無限の鎖がb軸と平行に走っています。ウォラストナイトの鎖モチーフは 3 つの四面体の後に繰り返されますが、輝石では 2 つだけ必要です。ウォラストナイト鎖の繰り返し距離は 7.32 Å で、結晶学のb軸の長さに等しくなります。
溶融CaSiO 3は、2000℃までの温度で四面体SiO 4の局所構造を維持します。 [18]最も近い隣接Ca-O配位は、室温ガラスの6.0(2)から1700℃の液体の5.0(2)に減少し、より長いCa-O隣接原子の数の増加と一致しています。[19] [20]
参照
- エンスタタイト- 輝石: MgSiO 3と FeSiO 3を端成分 とするマグネシウム鉄ケイ酸塩
- 鉱物一覧
- 人の名が付けられた鉱物のリスト
参考文献
この記事には、米国地質調査所のWollastonite からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。
- ^ Warr, LN (2021). 「IMA–CNMNC承認鉱物記号」. Mineralogical Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
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- ^ ウォラストナイト、Webmineral
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、珪灰石に関連するメディアがあります。
- オックスフォード大学 MSDS シート 2007-08-15 にWayback Machineでアーカイブ