Искусственные минералы технических продуктов.

Силикаты кальция.

Алит (трехкальцевый силикат) 3CaO∙SiO2 представляет собой бесцветные мелкие кристаллы в виде гексагональных табличек или призм (иногда игловидных) с неясно выраженной спайностью по одному направлению (рис. 1). Сингония тригональная. Кристаллы нередко обнаруживают зональную структуру, особенно хорошо видную при изучении препаратов в отраженном свете. Погасание прямое или под небольшим углом. Однослойный, показатели преломления Ng=1,772, Np=1,718, двойное лучеприломление малое: Ng- Np=0.004. Оптический знак кристалла отрицателен.

Твердость алита по шкале Мооса колеблется между 5 и 6, удельный вес 3,2. Является главным минералом портландцементного клинкера, входит также в доломитовые огнеупоры. Легко может гидратироваться и разлагаться соляной кислотой, способен твердеть под водой.

Белит (двухкальциевый силикат) 2СаО • 5SiO2 в трех видах: α-, β- и γ-формы, причем по оптическим данным αиβ между собою весьма сходны, а переход в γ-форму сопровождается резким изменением свойств α- и β-фор-мы образуют правильные округлые зерна, часто призма­тического облика, со спайностью по призме (рис. 1). Для белита во многих случаях характерна сложная двойниковая структура и темноокрашенные включения, имеющие правильную ориентировку. В шлифах эти формы имеют желтоватую окраску. За счет растворенных Fе2О3 и Сг2О3 зерна приобретают коричневый или зеле­ный цвет.

β-форма белита под микроскопом наблюдается в виде трех разновидностей: 1) зерен с двумя или тремя систе­мами взаимнопересекающихся штрихов, каждая из кото­рых состоит из параллельных линий, 2) форм с одной си­стемой двойниковых пластинок; 3) несдвойникованных зерен.

Показатели пре­омления α- и β-форм: Ng=1,735, Nр=1,717, Ng — Nр = 0,018, оптиче­ский знак положи­тельный. Удельный вес 2,974.

γ-2СаО∙ЗSiO2 (фелит) имеет при­зматический облик со спайностью по призме; погасание прямое; показатели преломления: Ng = 1,654, Nр= 1,642, Ng — Nр=0,012. Это низкотемпературная форма, возникаю­щая из β-формы при 675° С, имеет плотность примерно на 10% меньше плотности α- и β -белита, поэтому такое превращение сопровождается разрушением вещества до состояния тонкой пыли. Появление фелита в вяжущих по­родах и огнеупорах нежелательно, так как по способности к гидратации и твердению эта форма не активна и в ряде случаев (доломитовые огнеупоры) приводит к разруше­нию. Вода на γ-форму не действует, она легко разлагает­ся кислотами.

Белит в значительных количествах присутствует в портландцементном клинкере, в шлаках, доломитовых и магнезиально-доломитовых огнеупорах. Портландцемент с высоким содержанием белита отличается замедленным твердением, но зато стоек к разрушающему действию аг­рессивных вод.

Волластонит β-СаО∙5SiO2 и псевдоволластонит α-СаО-5SiO2— однокальциевые силикаты. Волластонит — природный минерал, образуется также при расстекло­вании некоторых технических стекол. Форма кристал­лов игольчатая, брусковидная и волокнистая со спайно­стью, параллельной удлинению. Система моноклинная. Ng = 1,631, Nр = 1,616, Ng — Nр = 0,015. Оптический знак отрицательный. Погасание параллельно удлинению. Рис. 2. Псевдоволластонит в стекле (74 X) Удельный вес 2,915. В воде не разлагается, в кислотах легко растворяется.

Псевдоволластонит имеет форму округлых зерен или шестиугольных бесцветных табличек с ясно различимой спайностью и иногда с полисинтетическими двойниками (рис. 2). Удельный вес 2,912. Ng=1,654, Nр = 1,610, Ng— Nр = 0,044, оптический знак положительный. Цвета интерференции яркие (красные, зеленые, желтые тона). Оба минерала характерны для шлаков.

Ранкинит ЗСаО • 2SiO2 (трехкальциевый дисиликат) встречается в основных и кислых доменных шлаках в ви­де округлых неправильных по очертаниям зерен, по-види­мому, ромбической (?) сингонии. В отдельных случаях ранкинит дает крупные порфировые выделения. Показа­тели преломления: Ng=1,650, Nр= 1,641, двупреломле-ние слабое: Ng —Nр = 0,009, оптический знак положи­тельный.

Алюминаты кальция

В эту группу входят несколько минералов: трехкальциевый алюминат, пятикальциевый трехалюми-нат, моноалюминат кальция и однокальциевый двуалю-минат.

Трехкальциевый алюминат ЗСаО • А12О3 кристалли­зуется в кубической сингонии и образует изометрические бесцветные мелкие зерна с прямоугольными или гексаго­нальными очертаниями и с несовершенной спайностью. Это соединение может находиться также в аморфном со­стоянии.

Кристаллы трехкальциевого алюмината изотропны, N=1,710, твердость 6, удельный вес 3,04. Может раство­рять в себе до 2,5% Ре2О3, замещающих А1203, и тогда N=1,715. Способен легко гидратироваться и твердеть с выделением большого количества тепла. Растворяется в кислотах. Входит в состав цементного клинкера. В шли­фах наиболее легко устанавливается методом окраши­вания.

Пятикальциевый трехалюминат 5СаО • ЗА12Оз кри­сталлизуется в кубической системе в виде округлых, реже треугольных зерен без спайности. Бесцветный, в составе шлаков окрашен в интенсивно зеленый цвет. Оптически изотропен, N=1,608. Мол-сет растворять в себе до 2% Ре2О3, замещающих А1203, тогда N=1,613. Твердость 5, удельный вес 2,69—2,71.

Неустойчивая форма пятикальциевого трехалюмината обычно представлена игольчатыми или таблитчатыми ин­дивидами ромбической сингонии, которые нередко собра­ны в сферолитовые радиально-лучистые стяжения. Кри­сталлы в прозрачных шлифах имеют бледно-зеленую окраску с ясно выраженным плеохроизмом от оливково-серых до голубовато-зеленых тонов. Ng=1,692, Nр = 1,687, Ng-Np = 0,005. Погасание прямое.

Пятикальциевый трехалюминат входит в состав гли­ноземистых доменных шлаков, клинкеров глиноземистого и портлендского цемента, причем в последнем в виде са­мостоятельных выделений не встречается.

Однокальциевый алюминат СаО • А12О3 образует таблитчатые прямоугольные очертания, бесцветные кри­сталлы со спайностью в одном направлении. Нередко на­блюдаются сложные и псевдогексагональные тройнико вые срастания. Погасание табличек прямое; Ng=1,663, Np=1,643, Ng — Np = 0,020; оптический знак отрицатель­ный. Может растворять в себе до 15% СаО • А12О3, при этом Ng = 1,720, а Np=1,70. Удельный вес 2,981. Являет­ся главной минералогической частью глиноземистого це­мента и входит в состав доменного шлака.

Однокальциевый двухалюминат СаО • 2А12Оз образу­ет моноклинные сильно вытянутые игольчатые или приз­матические кристаллы иногда длиной в несколько милли­метров. Бесцветен. Имеет большой угол погасания (до 31°), благодаря чему легко распознается. Показатели преломления: Ng=1,654, Np = 1,617, двуиреломление вы­сокое— 0,035. Оптически положителен. Присутствует в клинкере глиноземистого цемента.