粘土矿物物相分析
粘土矿物的现代测试方法分析
粘土矿物的现代测试方法分析作者：邓轶辰来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第02期摘要：现如今对于粘土它在铸造生产里是获得了一个极为广泛的应用。
本文将会对两种主要的粘土的矿物结构特点进行一个分析，并且将提出粘土矿物在现代测试的集中方法。
关键词：粘土矿物；测试方法；铸造粘土的形成它是岩石受到了长期的风化以及沉积所产生的一种特殊物体，在自然界粘土的分布也是极为广阔的，储量丰富，成本低廉。
粘土的优势在于它有可塑性以及耐火性，冶金铸造生产过程中，粘土砂就基本能够满足于生产的需求。
对于粘土来说它耐火性能高，复用性和适应性都非常的强，因此在对不同种类的合金以及铸型大小都有着极高的作用。
1 在铸造生产中出现的两种常用的粘土矿物对于粘土的分类主要依据的是种类的不同，分为普通粘土以及膨润土这两种类。
普通粘土通常为高岭石矿物而组成，膨润土就是蒙脱石矿物而组成的。
1.1 高岭石高岭石是由四面体跟八面体是氧原子联系到一起的，从而构成了一个单位晶胞，在这个晶胞之间还连接着靠一晶胞的氢氧层和另一晶胞的氧层以氢键相互连接。
就氢键而言它的引力很强，所以晶胞就连接的很紧密，高岭石上面的阳离子置换很少，继而才是比较稳定的一种矿物。
高岭石作为一个酸性耐火材料的主要成分，那么相应的它的耐火度主要就跟高岭石矿物的纯度和结晶程度以及K+与Na+等等诸多含量有着关系。
简单的说就是高岭石类矿物越是纯净，其洁净度当然也就约好，而K+和Na+的含量越低，那么相应它的耐火度自然也就越高。
至于高岭石的耐火度可使用标准的测温锥来进行测定。
1.2 蒙脱石蒙脱石的形成是由单位晶层和两层硅氧四面体，中间夹着一层铝氧八面体来的。
对于四面体跟八面体也是靠着氧原子进行连接的，在晶胞之间依靠氧层相互连接，不过相对层的联系就比较弱，晶格可分开且吸水能力也强。
因为粘土颗粒表面的那个四面体之中的氧原子还有未饱和的负离子因而带有负电子，因此就让蒙脱石晶胞直接变成了带电荷的一个大负离子。
xrd 粘土矿物类型
X射线衍射技术在粘土矿物类型鉴定中的应用一、引言粘土矿物是一类具有层状结构的硅酸盐矿物，广泛存在于土壤、岩石、沉积物等自然环境中。
由于其具有独特的物理化学性质和广泛的应用价值，粘土矿物的鉴定和分类一直受到地质学、材料科学、环境科学等领域的关注。
X射线衍射技术（XRD）作为一种非破坏性的分析方法，在粘土矿物类型鉴定中具有重要的作用。
本文将详细介绍XRD在粘土矿物类型鉴定中的应用原理、方法、结果及讨论。
二、X射线衍射技术原理X射线衍射技术是利用X射线在晶体中的衍射现象来研究晶体结构的方法。
当X射线照射到晶体上时，会受到晶体中原子的散射，散射波之间的干涉会形成特定的衍射图案。
通过测量衍射图案的角度和强度，可以确定晶体的晶格常数、原子位置等结构信息。
在粘土矿物鉴定中，XRD主要用于确定矿物的晶体结构和化学成分。
不同类型的粘土矿物具有不同的晶体结构和化学成分，因此会产生特征性的X射线衍射图案。
通过比对实验测得的衍射图案与标准谱图库中的谱图，可以鉴定出粘土矿物的类型。
三、粘土矿物类型鉴定的实验方法1. 样品制备：选取具有代表性的粘土矿物样品，经过研磨、干燥等处理，制备成适用于XRD 分析的粉末样品。
2. X射线衍射实验：将粉末样品均匀涂敷在玻璃片上，放入X射线衍射仪中进行实验。
设置合适的实验参数，如X射线波长、扫描范围、扫描速度等。
3. 数据处理与分析：实验结束后，获得粘土矿物的X射线衍射图谱。
通过对图谱进行平滑、背景扣除、峰位校正等处理，提高数据质量。
4. 矿物类型鉴定：将处理后的X射线衍射图谱与标准谱图库中的谱图进行比对，根据峰位、峰形、峰强等特征，鉴定粘土矿物的类型。
同时，可以结合化学成分分析、红外光谱等其他手段，进一步验证和确认鉴定结果。
四、实验结果与讨论通过XRD技术对粘土矿物进行分析，可以得到精确的矿物类型鉴定结果。
例如，高岭石、蒙脱石、伊利石等是常见的粘土矿物类型，它们的X射线衍射图谱具有特征性的峰位和峰形。
粘土矿物实验报告
一、实验目的1. 熟悉粘土矿物的基本特征和分类；2. 掌握粘土矿物鉴定的实验方法；3. 培养实验操作技能和观察能力。
二、实验原理粘土矿物是一类具有层状结构的硅酸盐矿物，主要由硅氧四面体和铝氧八面体组成。
粘土矿物具有可塑性、吸水性、膨胀性等特点，广泛应用于陶瓷、建筑材料、农业等领域。
本实验通过观察粘土矿物的光学性质、物理性质和化学性质，对其进行鉴定。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：显微镜、滤纸、镊子、酒精灯、烧杯、试管、滴管等；2. 试剂：盐酸、硝酸、氢氧化钠、硫酸铜、碘化钾等。
四、实验步骤1. 样品制备：取一定量的粘土样品，用研钵研磨至粉末状，过筛后备用。
2. 光学性质鉴定：（1）观察样品的颜色、透明度、光泽等特征；（2）利用显微镜观察样品的晶体形态、解理、颜色、条痕等特征；（3）对样品进行X射线衍射分析，确定其矿物成分。
3. 物理性质鉴定：（1）测定样品的密度、孔隙率、吸水率等；（2）观察样品的软硬程度、可塑性等。
4. 化学性质鉴定：（1）观察样品与盐酸、硝酸、氢氧化钠等试剂的反应；（2）对样品进行化学分析，确定其化学成分。
五、实验结果与分析1. 光学性质鉴定：（1）样品呈淡黄色，不透明，具有油脂光泽；（2）显微镜下观察，样品晶体呈片状，具有明显的解理；（3）X射线衍射分析结果显示，样品为高岭石。
2. 物理性质鉴定：（1）样品密度为2.6g/cm³，孔隙率为0.5；（2）样品吸水率为30%，具有良好的可塑性。
3. 化学性质鉴定：（1）样品与盐酸反应产生气泡，与硝酸反应无明显现象；（2）化学分析结果显示，样品主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等。
六、实验结论通过本次实验，我们成功鉴定了粘土矿物样品的成分，确认其为高岭石。
实验过程中，我们掌握了粘土矿物鉴定的基本方法，提高了实验操作技能和观察能力。
七、实验心得1. 粘土矿物鉴定实验对于了解粘土矿物的性质和应用具有重要意义；2. 实验过程中，应注重细节，确保实验结果的准确性；3. 提高实验操作技能和观察能力，有助于我们更好地从事相关工作。
粘土矿物分析
作为岩石组分的粘土矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着非常密切的关系。
由于粘土矿物颗粒细小（<0.01mm），比表面极大，并具有特殊的结构组成，因此它们对外来作业流体如注入水、压裂液、酸化液、压井液等的侵入极为敏感。
当与外来流体接触时，粘土矿物往往会发生膨胀、微粒运移、生成某种沉淀等从而堵塞储层油气流动的孔隙通道，造成储层渗流能力的下降，损害油气层。
因此了解粘土矿物的性质对油田开发十分重要。
通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术可以确定岩石中粘土矿物的含量、分布及产状等。
选取了西泉5井的部分岩石样品进行了上述测定，测定结果见表1。
表1 西泉5井区三叠系储层粘土矿物含量统计表根据X衍射和扫描电镜分析，韭菜园子组砂层以蒙皂石（包括蒙脱石和皂石两个亚族）为主，63％～98％，平均87.8％；其次为伊/蒙混层（20％～99％，平均72.76％），绿泥石（1％～55％，平均9.33％），另有高岭石（1％～12％，平均5.74％）和伊利石（2％～16％，平均6.24％）（见表1）。
对韭菜园子组敏感性的简单分析：（供参考）韭菜园子组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多，伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇水易膨胀的矿物，易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。
韭菜园子组绿泥石含量相对较高（平均9.33％），绿泥石是酸敏性矿物，酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀（酸敏）。
另外伊利石和高岭石是速敏性矿物，易造成颗粒运移堵塞地层。
粘土矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应用一、粘土矿物类型粘土矿物(clay minerals)是粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米，主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。
有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。
粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物，此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石（凹凸棒石）和海泡石以及非晶质的水铝英石。
粘土矿物物相分析
高温实验必须在整个过程设若干个恒温点 ,每个点一般恒温 2 h 以上 ,恒温时间短不 能代表该物相在该温度时的状态,时间长 则影 响整个实验过 程。如用日本理学公 司的15 0 0 型高温装置 ,升温率为 10°/m i n,激发功率为 55kV /14 5m A ( 铜靶)。
实验条件的确定
1.2高岭石结晶度的测定
目前广泛使用欣克利方法 ,即测量 （11-0） 和 （111-）面的结晶度指数,如图 所示。 图中 A和 B分别为该面衍射峰的高度 ,At 为（11-0） 面衍射峰的顶点至背景线的 距离 ，结晶指数S=（A+B）/At,当S值大 时表示结晶度好, 则反之结晶度不好
,
二、物相定性分析
X 射线从 窗口 射 出来进入高温炉,又 经 过试样表面再衍射出来 ,然后进入探测器( 计数管)。X射线先后经过 四层屏蔽,其强 度衰减高达 7 0 % 左右,因此应在大功率 激发状态下进 行实验。目前 ,D/ M A X一 R A 型(1 2 k w）衍射仪是高温分析的理 想设备 。
试样表面的调整
1.1蒙脱石结晶度的测定
样 品经 处理 制成 定 向片后测 量 （100） 面 ,计算其衍射峰的高度（P）与低角区 一侧的高度 V的比值 。
从图 可见 V3/P>V2/P>V1/P,结 晶 良好 的蒙脱 石其 V/P≈1，比值越小 ,,一般认 为结晶度越差 。 海泡石和凹凸棒石结晶度的测定与蒙脱石基本相同,但所用的峰为（100）的面 。
三、粘土矿物的高温衍射分析
所谓高温衍射就是将试样(矿物)放置于高 温炉 内,按指定的升温率 、恒温时间加温 ,在指定温度点或温度范围进行 X 射线衍 射 ,收集样品在某温度时的衍射花样及 其 衍射数据 d 值和 I 值 ,通过衍射花样了解 试样中的物相变化,如非晶化及其温度 、 新相形成及 其温度等。
沉积物分析 第二章粘土矿物X射线分析
(2)粘土分离工艺流程 得到合适粘粒的方法 粘土分离工艺流程
1）提取粘土悬浊液 2）收集粘土矿物
1）提取悬浊液: 使用自然沉降法 适合于常规大批样品的分离 简单实用 ）提取悬浊液 使用自然沉降法, 800烧杯，用虹吸管；100烧杯，注射器 烧杯， 烧杯， 烧杯 用虹吸管； 烧杯
等效球形粒子，直径为 等效球形粒子，直径为d 匀速直线自由下降 mg=f1+f2 mg:重力 重力 f1:浮力 浮力 f2:粘滞力 粘滞力=ηv Stokes 法则 粘滞力
＋＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋＋
－－－－－－－－
－－－－－－－－
解决办法：反复洗涤， 解决办法：反复洗涤，让 双电层扩散，粘土再悬浮 双电层扩散 粘土再悬浮
分散剂六偏磷酸钠使粘土颗粒边缘电荷发生反转 (NaPO3)6
炉子
耐火砖（平） 耐火砖（
加热片发生起皮龟裂原因：温度太高； 片放在空气中时间太长 片放在空气中时间太长； 加热片发生起皮龟裂原因：温度太高；E片放在空气中时间太长；样品本身 起皮龟裂样品补救措施： 起皮龟裂样品补救措施：
3 上机分析
N片上机扫描:2.5-15度 经EG饱和后 EG片上机扫描:2.5-30度 经450℃加热后 T片上机扫描:2.5-15度
35.0
30.0
N
Intensity(CPS)
25.0 20.0
E
15.0
10.0
5.0 x10^3 5 10
T
15 20 25 30
2-Theta(°
粘土矿物X射线衍射分析 《沉积物分析》第五章 粘土矿物 射线衍射分析 沉积物分析》
黏土矿物结构特征及物理力学性质
黏土矿物结构特征及物理力学性质第一篇：黏土矿物结构特征及物理力学性质【黏土矿物结构特征及物理力学性质】黏土矿物实际上是由一种铝-硅酸盐晶体，是由两种晶片交互成层叠置构成的两种基本构成单元：硅氧四面体（片）铝氢氧八面体（片）蒙脱石————范德华键力没有氢键、较大的吸水膨胀逝水收缩伊利石————结构稳定性优于蒙脱石高岭石————主要是氢键，亲水性、膨胀性和收缩性均小于伊利石特性{颗粒大小吸水性、膨胀性压缩性、强度}【分层总和法】按分层总和法计算基础最终沉降啦量，应在地基压缩层的范围内划分为若干分层。
计算分层的压缩量然后求其总和1、将地基分层2、计算个分层的自重应力3、计算基底药力P和分层面的附加应力 P=F+G/APo=p-γm.*d4、确定压缩层深度5、计算平均自重应力和平均应力6、e-p 曲线7、各分层沉降量8、总沉降量S=（e1-e2／1+e1）*H=Δp/Es *H=α/1+e1*Δp*H【Pc的确定方法】① 从e-IgP曲线上找出曲率半径最小的一点A，过A点做水平线A1和切线A2 ② 左∠A1AA2的角平分线AA3，与e-Ig曲线中直线的延长线相交于B点B点所对应的有效应力就是前期固结压力PcS=（e1-e2／1+e1）*H=Δp/Es *H=α/1+e1*Δp*H【角点法】矩形荷载面上受均布荷载或三角形分布荷载时，在一个角点下任一深度点利用布辛奈斯克竖向应力解表来计算地基中任一点竖向附加应力的方法【土力学】是研究土体的一门力学，它研究的是土体的应力，变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科。
广义的土力学又包括土的生成、组成，物理化学性质及分类在内的土质学第二篇：物理力学总结1、力的定义定义：力是物体对物体的作用说明：定义中的“作用”是推、拉、提、吊、压等具体动作的抽象概括2、力的概念发生力时，一定有两个（或两个以上）的物体存在，也就是说，没有物体就不会有力的作用（力的物质性）当一个物体受到力的作用时，一定有另一个物体对它施加了力，受力的物体叫受力物体，施力的物体叫施力物体。
第二章粘土矿物
非收缩型粘土矿物
水镁石对晶层的静电引力
五、海泡石
海泡石族矿物〔俗称抗盐粘土〕包括海泡石、凹凸棒石 等。是铝和镁的水硅酸盐，其晶体结构常为链层状。它由2:1层 型的晶体结构每隔6个硅氧四面体做180º翻转，并沿a轴延伸而 成。发生平行与a轴的通道。
特点：含较多的吸附水，具有较高的热动摇性〔加热到 350℃晶体结构仍无变化〕，在海水和饱和盐水中水化收缩状况 简直完全一样〔良好的抗盐性〕。因此，用它配制的钻井液用 于陆地钻井和钻高压盐水层或盐岩层具有很好的悬浮功用。
第二章粘土矿物
2021年7月24日星期六
粘土的定义
2μm 。在水中具有分散性、带电性和离子交流性。 粘通常土以矿为物粘土就是是由通极细常的构粘成土矿岩物石组和成，土其壤颗细粒小粒于局部〔<2μm〕的
主要成分的矿物。普通状况下粘‘’土矿物是细分散的、含水的 层状结构硅酸岩矿物和层链状结构硅酸岩矿物及含水的非晶 质硅酸岩矿物的总称。
引伸概念
粘土矿物区分由上述两种基本结构层堆叠而成。 层间域：当两个基本结构层重复堆叠时，相邻基本结构层 之间的空间； 粘土矿物的单位结构：基本结构层加下层间域； 层间物：存在于层间域中的物质；假定层间物为水时，那么称 为层间水，假定层间域中有阳离子，那么称为层间阳离子。
粘土矿物
粘土矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、坡缕石等。
为了平衡电价而结合的阳离子Fra bibliotek可以相互交流的，称为可交流阳离子。
很少晶格取代
很少的可交流阳离子
氢键
非收缩型粘土矿物
粘土矿物
二、蒙脱石〔Montmorillonite〕 基本结构层是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，2:1层型粘土矿物
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1.1蒙脱石结晶度的测定
样 品经 处理 制成 定 向片后测 量 （100） 面 ,计算其衍射峰的高度（P）与低角区 一侧的高度 V的比值 。
从图 可见 V3/P>V2/P>V1/P,结 晶 良好 的蒙脱 石其 V/P≈1，比值越小 ,,一般认 为结晶度越差 。 海泡石和凹凸棒石结晶度的测定与蒙脱石基本相同,但所用的峰为（100）的面 。
高温实验必须在整个过程设若干个恒温点 ,每个点一般恒温 2 h 以上 ,恒温时间短不 能代表该物相在该温度时的状态,时间长 则影 响整个实验过 程。如用日本理学公
司的15 0 0 型高温装置 ,升温率为 10°/m i n,激发功率为 55kV /14 5m A ( 铜靶)。
实验条件的确定
X 射线从 窗口 射 出来进入高温炉,又 经 过试样表面再衍射出来 ,然后进入探测器( 计数管)。X射线先后经过 四层屏蔽,其强 度衰减高达 7 0 % 左右,因此应在大功率 激发状态下进 行实验。目前 ,D/ M A X一 R A 型(1 2 k w）衍射仪是高温分析的理 想设备 。
试样表面的调整
样 品需经过 2 0 0 目 装入样品槽时要压 实 、表面平整。尽管如此 ,在升温过程 中,样品表面可能有轻微的凸起或 凹陷现 象 ,从而使衍射峰 的 d 值偏 小或偏大 并 将影响物相鉴定 。因此 ,在每个温度点测 量之前,应对样品表 面与测 角仪的基准轴 (光学系统 )进行微调 ,使两者重合,其做法 就是用装置上的“前后调节机构” 完成。 此外,还可以用“内标”方法修正 d 值 ,或 者两者 同时使用。一个试样的高温实验 往往要反复两三次才能成功。
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粘土矿物物相鉴定用的样品制 备方法有3 种： 压 入 法 （常规法）、NBS法和 定 向法 ,三者兼用。片状习性明显、择优取 向强的物相 ,用压入法获得的衍射 图有时 会给物相解释带来困难,必须用 NBS制样 法弥补。定向样品一般只 产生一系 列的 （HOO）型 衍射峰 ,实践证明：相 对量 小于3%的物相 ,经定向处理后能获得 明 显的衍射峰（特征峰 ）。
粘土矿物物相分析
粘土矿物在 自然界分布极广 ,尤其在风化 壳和沉积岩层中。我国粘土矿物储藏量居 世 界之首 ,从开发 利用情况看 ,主要有蒙 脱石、海泡石 、凹 凸棒石和高岭石等 。
射线衍射分析主要从结构上对粘土矿物研 究,可以解决粘土矿物的 3 个基本问题 ； 结晶度 、物相组成、和物相定量 。
蒙脱石 凹凸棒石
海泡石 高岭石
一、粘土矿物结晶度分析 二、物Βιβλιοθήκη 定性分析 三、粘土矿物高温衍射分析
一、粘土矿物结晶度分析
结晶的粘土矿物都具有层状结晶习性 ,属 层状或层链状硅酸盐矿物,其结构单元为 硅氧四面体和铝氧八面体 。按其不同叠 置方式便产生一些变体,如两层结构（1:1） ,三层结构（2:1）,四层结构（2:1:1）。 不同条件形成 的晶体其结晶程度各不相 同,它们的衍射强度也各异 。因此,根据衍 射峰的形状可以了解 矿物晶体结晶程度 的好坏 、推断矿物形成的环境、划分成 岩期以及岩石变质的程度,进而为研究矿 床、矿物成因提供科学依据 。
与一般矿物鉴定相比粘土矿物的物相鉴定 难度较大 ,当试样中的物相数目多和元素 信息不详时困难更大。在衍射 图中 d值 (mn)为0.45、0.25、0.15的衍射峰 ,其它 层状硅酸盐矿物都有,重迭峰多。因此靠 “三峰法” 、 “五峰法”或“八强线”
法作物相鉴定难于实现,常常只靠一 二条 或二三条主要特征峰来作鉴定。
1.2高岭石结晶度的测定
目前广泛使用欣克利方法 ,即测量 （11-0） 和 （111-）面的结晶度指数,如图 所示。 图中 A和 B分别为该面衍射峰的高度 ,At 为（11-0） 面衍射峰的顶点至背景线的 距离 ，结晶指数S=（A+B）/At,当S值大 时表示结晶度好, 则反之结晶度不好
,
二、物相定性分析
必须指出 由于 凹 凸棒石粘土中常有低量
水云母 ,在检查试样是否有凹 凸棒石时, 最好的办法是将试样焙烧至 600℃高温处 理后再测量 ,如果d=1.0左右的峰仍存在, 则凹 凸棒石应予否定。因 为凹 凸棒石
非晶化温度在 500C左右；在鉴定高岭石 族时 ,应考虑30°至 40°内是 否存在 “山字形”和 “双 指形”峰的问题。 总
之粘土矿物鉴定是项复杂过程,应结合产 状和其它分析资料综合考虑。
三、粘土矿物的高温衍射分析
所谓高温衍射就是将试样(矿物)放置于高 温炉 内,按指定的升温率 、恒温时间加温 ,在指定温度点或温度范围进行 X 射线衍 射 ,收集样品在某温度时的衍射花样及 其 衍射数据 d 值和 I 值 ,通过衍射花样了解 试样中的物相变化,如非晶化及其温度 、 新相形成及 其温度等。