海泡石的沉積作用形成或由蛇紋巖蝕變而成的。
海泡石本身是無害的,但是由于海泡石礦是由蛇紋巖蝕變而來,而蛇紋巖又是石棉的主要成分,因此很難將海泡石與石棉分離,一般的海泡石都會含有少量的石棉成分,比例大約在5%~30%左右。海泡石主要被用來制作煙斗。中國江西樂平、湖南瀏陽等地有產(chǎn)出。江西樂平牯牛嶺是我國海泡石的發(fā)現(xiàn)地。海泡石粘土的地質(zhì)調(diào)查始于章人駿,1947年,他依據(jù)化學(xué)分析及脫色效果將“耐火白土”定名為海泡石,并討論了礦床的成因。
海泡石的特殊結(jié)構(gòu)決定了它擁有包括貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)的沸石。水通道和孔洞以及大的表面積,它具有截面積為0.36nm×1.06nm的管狀貫穿通道及高達(dá)900的理論表面積。在通道和孔洞中可以吸附大量的水或極性物質(zhì),包括低極性物質(zhì),因此海泡石具有很強(qiáng)的吸附能力。強(qiáng)吸附性以及可處理改善的大比表面,使之具備作催化劑載體的良好條件。海泡石的一些表面性質(zhì)(如表面酸性弱、鎂離子易被其它離子取代等),使其本身也可用作某些反應(yīng)的催化劑。故海泡石不僅是一種很好的吸附劑,而且是一種良好的催化劑和催化劑載體。海泡石的晶體結(jié)構(gòu)具有連續(xù)的硅氧四面體層。其中,每一個(gè)硅氧四面體都共用二個(gè)角頂同相鄰的三個(gè)四面體相連。四面體中活性氧指向沿b軸周期性的倒轉(zhuǎn),因此形成了大小固定井平行于鏈的開口通道,這些通道中含有沸石水。在八面體邊緣有兩個(gè)水分子與鎂離子結(jié)合,參與八面體配位。
海泡石纖維是一種天然礦物纖維,是海泡石礦物的纖維狀變種,稱之為α-海泡石。據(jù)介紹,海泡石作為一種層鏈狀的硅酸鹽礦物,結(jié)構(gòu)中兩層硅氧四面體中間夾一層鎂氧八面體,形成2∶1 型的層狀結(jié)構(gòu)單元。其四面體層是連續(xù)的,層中活性氧的指向周期性的發(fā)生倒轉(zhuǎn)。八面體層形成上下層相間排列的通道。通道的取向與纖維軸一致,允許水分子、金屬陽離子、有機(jī)小分子等進(jìn)入其中。海泡石具有較好的耐熱性,海泡石還有良好離子交換和催化特性,及耐腐蝕、抗輻射、絕緣、隔熱等特性,尤其是其結(jié)構(gòu)中的Si-OH能與有機(jī)物直接反應(yīng)生成有機(jī)礦物衍生物。
在其結(jié)構(gòu)單元中,硅氧四面體與鎂氧八面體相互交替,具有層狀和鏈狀的過渡特征。海泡石具有特的理化性能,它的比表面積高(可達(dá)800-900m/g)、孔隙率大,擁有很強(qiáng)的吸附與催化能力。
海泡石的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛,而經(jīng)過提純、超細(xì)加工、改性等一系列處理的海泡石,可作為吸附劑、凈化劑、除臭劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、懸浮劑、觸變劑、填充劑等應(yīng)用于水處理、催化、橡膠、涂料、化肥、飼料等工業(yè)方面。除此之外,海泡石較好的抗鹽性能和耐高溫性能使其作為鉆井泥漿原料應(yīng)用于石油鉆井、地?zé)徙@井等方面。
其成因有兩種類型,一種為熱液型,另一種為沉積型。前者的礦物成分,以海泡石為主,含量可達(dá)80- 90%以上,其次可含有少量的石英、白云石、方解石、蛋白石、云母、滑石等。這種類型的海泡石礦,因規(guī)模小,大多數(shù)達(dá)不到開采價(jià)值。沉積型海泡石粘土,礦物組成較復(fù)雜,海泡石含量在30~95%之間。
粘土層間存有大量的無機(jī)陽離子,表現(xiàn)為親水性,不利于其在有機(jī)相中分散。利用晶層間金屬離子的可交換性,以有機(jī)陽離子交換金屬離子,有機(jī)陽離子吸附在粘土層片上,有機(jī)部分嵌在層間,從而使層間距增大,使層間由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?,有助于提高?fù)合材料降低粘土表面能,以利于粘土晶層均勻地分散于聚合物中。當(dāng)層狀粘土以納米級尺寸均勻分散于聚合物復(fù)合體系中時(shí),結(jié)合聚合物長鏈結(jié)構(gòu)及良好的加工性,此類材料的性能較其相應(yīng)的宏觀或微米級材料有大幅度的提高,包括抗張強(qiáng)度,彈性模量,熱變形溫度性能等表現(xiàn)出全新的性質(zhì),如的透明性或性質(zhì)的各向異性等。因此開發(fā)利用粘土作為的補(bǔ)強(qiáng)劑,有著廣闊的前景。