1、工业应用上对沸石矿质量的要求

(1)吸附性、选择性吸附性和用途

晶体中大量的孔隙和孔道使沸石具有很大的比表面积，经计算每克沸石的比表面积可达400 ~ 1000平方米(见表6-mdash；17)，孔体积可占沸石总体积的50%。这就决定了沸石具有很大的& ldquo分散力& rdquo另外，特殊的分子结构形成了较大的静电引力，使得沸石具有相当大的应力场。何时& ldquo去掉& rdquo沸石中的水后，沸石中的空空穴在应力场的作用下对周围的气体和液体有很大的吸附作用，如表5-mdash所示；18是斜发沸石对天然气中水和CO2的吸附。沸石的吸附也具有非线性特征，在外界物质低浓度、高温、高速流动的条件下也能有效进行。在工业上，沸石的这种特性被用来制作干燥剂和吸附剂，用来吸附和分离一些气体和液体。特别是制作深度干燥剂的效果优于硅胶和合成分子筛。被吸附的物质可以通过减压、升温、洗涤、置换被吸附的物质来释放，吸附和释放的过程可以循环进行。

表6 & mdash表7沸石的比表面积

(2)离子交换、选择性交换和使用

沸石中的钾、钠、钙等阳离子与晶体骨架结合不紧密，在水溶液中具有与其他阳离子可逆交换的性质。交换后沸石的晶格结构没有被破坏，但沸石的某些特性得到了改善。交换性能主要取决于沸石的类型，并与Al/Si比、晶格中的孔径大小、通道疏通、阳离子的位置和性质以及交换环境的温度、压力、阳离子浓度、流速和PH值有关。沸石的阳离子交换容量相当大，每克沸石可达到2 ~ 5毫克当量的阳离子交换，如表6-mdash所示；18。如此大的交换容量，是除了蛭石以外的其他矿物无法比拟的。

表6 & mdash18某些沸石的阳离子交换标度

(参考西村洋一)

沸石还具有阳离子交换的选择性，这是其他矿物所不具备的。实验表明，沸石的阳离子交换有一定的顺序，如丝光沸石对碱金属离子的交换顺序为CS+>；r b+ & gt；k+& gt；na+& gt；Li+对碱土金属离子的交换顺序为:ba++ >；sr++ & gt；ca++ & gt；Mg++ .一般来说，一价阳离子比二价阳离子更容易交换。在工业上，利用沸石的阳离子交换性质，从海水、湖水、卤水、油气水和甘蔗渣中提取钾等盐类，从油气中提取碘。沸石代替磺化煤用作硬水软化剂，也用于海水淡化、工业用水净化和饮用水净化。在环保领域，用于处理城市污水和工厂& ldquo“三废”;，make & ldquo“三废”;达到排放标准，并回收有用金属。农业用于提高土壤盐基交换能力和阳离子交换能力，控制土壤PH值，交换和捕集土壤中对人有害的镉、铜、铅、锌等重金属离子，改良土壤。向鱼塘中喷洒沸石可以交换水中对鱼类有害的铵离子和氨氮，净化水质。在尖端技术方面，由于其良好的抗辐射性能，沸石被用于处理、回收和储存放射性废物，提高单次伽马射线的生产效率，制造沸石超导体，分离、提纯和储存各种同位素。

(3)催化作用、反应性和用途

沸石中的硅被铝取代后，出现局部高电场和酸性位，以及沸石的大孔、比表面积和阳离子交换性能，使沸石对许多反应具有催化活性。它可以加速沸石晶体中的大孔和大表面积上的一些反应过程。反应后，生成的新物质可以从沸石内部扩散释放出来，而不会破坏沸石本身的晶格。

沸石还可以负载具有催化性能的金属，如VIII族金属元素、稀土元素、铋、锑、银、铜等。在元素周期表中，作为催化剂的载体，使其具有更好的催化活性。也可以和其他催化剂一起使用，起到协同作用。

沸石能在常温和几百度的高温下与四氯化碳发生化学反应，用作硅酸盐水泥混合材时，能在水泥凝结过程中参与脱铝作用& mdash脱硅& mdash钙吸收反应过程的特性。

在工业上，沸石经改性后用作催化剂或催化剂载体，分馏和精制石油产品，制有机废气催化剂，处理油漆、涂料等化工生产废气，催化纸浆漂白，利用沸石反应性作水泥掺合料，制多用途氧化还原试剂以及参与其他化学工业中的一些反应过程。

(4)耐酸性、热稳定性和用途

沸石具有很强的耐酸性，尤其是丝光沸石。当样品在12N盐酸中于100℃处理1小时时，其结构不会被破坏。

沸石的耐热性也相当高，特别是高硅沸石，如丝光沸石，可稳定在850℃以上至900℃，斜发沸石可在750℃稳定2 ~ 12小时。内部晶体结构不会被破坏。当温度再次升高时，沸石结构将开始被破坏。在1250℃时，沸石将开始发泡并膨胀成其他物质。

沸石的耐酸性和耐热性主要由沸石的组成决定。一般来说，高硅铝比的沸石具有更好的热稳定性和更强的耐酸性。此外，阳离子的种类和相对含量也有很大影响。如富钙斜发沸石的结构在500℃开始分解，而同一样品在钙离子与钾离子交换后，加热温度达到700℃ ~ 800℃时，晶体结构仍然完好。

在国际上，高温吸附剂是利用沸石的耐高温性能制造的。在建筑材料中，它还将用作制造膨胀陶粒和加气混凝土的发泡剂。利用沸石的耐酸性，制造在酸性条件下使用的吸附剂和干燥剂，以及在强酸条件下工作的一些材料和设备。

(5)其他用途。

在建筑材料工业中，它用于制造轻质骨料、轻质墙板、轻质建筑砌块、轻质陶瓷、固结材料和建筑石材。

在轻工业中，它用作纸张漂白剂、合成洗涤剂添加剂、树脂、香料、化妆品、肥皂、牙膏、塑料、涂料、橡胶和其他产品的填料。还用于制造三合胶、洗衣粉、彩印颜料的填料、文物保护干燥剂等。

沸石具有远红外辐射性能，可用于制作远红外辐射元件和烘烤食品、木材、纸张等。

最后需要提到的是，天然沸石和粘土矿物一样，对自然界的外部条件非常敏感，成为了良好的地质条件& ldquo指示矿物& rdquo。根据沸石矿物的不同组合，可以研究和讨论矿床或其他地质体的成因，寻找相关矿物，讨论地球的发展史。

2.工业指标的现状及建议

(1)工业指标的状况

沸石的工业指标有其自身的特点。一般是指工业上对沸石岩中沸石矿物含量的要求，但对沸石的物理化学技术特性的要求目前还没有列入工业指标。

由于沸石矿物的粒度一般很小，只有几个微米，而且很难用显微镜观察和鉴别岩石和矿物，所以很难直接测定沸石矿物的含量。目前，除了少数国家采用X射线衍射仪直接测定沸石含量外，我国和大多数国家采用间接计算法测定沸石含量。一般先测定每个样品的NH+离子交换容量，然后根据以下公式计算。

沸石矿物含量=×100％……………………………（1）沸石矿物含量= &倍；100% & hellip；& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip(1)

式中分母（X）为纯沸石理论离子交换值，通常取丝光沸石（223毫克当量／100克〈med／100g〉和斜发沸石〈218毫克当量／100克〉）交换量的平均值220；其中分母(x)是纯沸石220的理论交换容量的平均值；

因为我国沸石成矿时代一般偏老，普遍遭受了后期水解作用，或多或少都发生了膨润土化。因而，浙江地质工作者提出了因蒙托石等矿物所引起的交换量这一修正常数值，然后从样品的总的离子交换量中减去该数值，从而使计算出的沸石矿物含量更接近实际。见公式（2）。由于我国沸石矿化年龄普遍较老，一般受到后期水解，或多或少发生了膨润土。因此，浙江地质学家提出，要把这个数值减去蒙脱石等矿物引起的离子交换，这样计算出来的沸石矿物含量才更接近实际。见公式(2)。

沸石矿物含量=………………………（2）沸石矿物含量= & hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip& hellip(2)

分子中P为样品中所测得的离子的总交换量，R是修正常数值，代表矿石中蒙托石等矿物所引起的交换量，通常取13或15。X含义同上。分子P是在样品中测得的交换容量，通常为13或15。x的含义同上。

目前沸石交换量（吸銨量）分析使用的单位为：mmol／g，因而上述计算沸石矿物含量的公式改写如下：目前用于沸石交换容量(铵吸收容量)分析的单位是mmol/g，因此上述计算沸石矿物质含量的公式改写如下:

沸石矿物含量==沸石矿物质含量= =

为了节省由交换值换算为沸石含量的大量工作，目前我国下达和使用的工业指标往往不是沸石矿物含量，而是直接下达交换值作为工业指标，用来作为基本分析项目和圈定矿体，这样做能够收到同样效果。只有在描述沸石质量时，才换算成矿物含量。以便说明沸石岩中有用矿物的比例。以节约交换价值作为工业指标，作为基本分析项目和圈定矿体，这样可以达到同样的效果。只有在描述沸石质量时，才能换算成矿物质含量。从而解释沸石岩中有用矿物的比例。

由于我国尚未编制沸石储量规范，有关沸石工业指标的一般要求还没有确定，因此在国内使用的沸石工业指标较为混乱，表现在工业指标的确定权限不清，工业部门、地矿局、基层矿山和地质队都有自行下达或确定工业指标的，工业指标的项目不一致，有的用交换值，有的用K+交换值，有的使用沸石矿物含量，数据标准也不一致，如交换值有的要求达到130meq／100g(内蒙、安徽)，有的要求达到100meq／100g（河北、河南、广东），有的要求50—70 meq／100g（山东、吉林）等。由于各自资料标准不同，矿床资源储量和矿石含义不一致的状况，给沸石利用和统计等工作造成困难。由于我国还没有编制沸石储量规范，也没有确定沸石工业指标的总体要求，因此我国使用的沸石工业指标比较混乱，表现在工业指标的确定权限不明确。工业部门、地矿局、基层矿山、地质队自行下达或确定工业指标，工业指标项目不一致。有的用交换值，有的要求130 meq/100g(内蒙古，安徽)，有的要求100 meq。7meq/100g(山东、吉林)等。由于数据标准不同，矿产资源与矿产含义不一致，给沸石利用和统计带来困难。

请参考以下中国部分沸石矿区使用的工业指标列表。

表6 & mdash19中国部分沸石矿区工业指标表

(2)建议采用以下工业指标评价我国天然沸石

表6 & mdash评价中国天然沸石的20个建议工业指标

表中指标数据按斜发沸石考虑。为了统一和简化分类标准，丝光沸石也可以应用这套工业指标标准。

需要指出的是，对于非建材用沸石来说，在评价时只考虑交换量，即沸石矿物含量这样一个指标是不够的。还需要根据不同用途对沸石某些性能提出具体要求(目前基本上没有这样做)，有时还要限制沸石岩中其他部分矿物含量。如提出沸石耐热性、耐酸性要求，对某些物质的吸附、交换能力的要求，限制蒙脱石等矿物的含量要求等等。总之，由于沸石应用的多样性，在下达各个矿区的工业指标时，只能根据不同情况加以确定。沸石矿物含量要求是其中最基本的要求，是圈定矿体、计算储量的依据。特别是对于那些已经确定做为水泥混合材的矿区和尚未确定用途的沸石矿区。仅以交换值做为评价工业指标即可，没有必要去进行大量的沸石性能研究和评价。上表所列指标建议，有待于今后应用实践中不断修改完善。需要指出的是，对于非建材沸石，评价时只需考虑交换值作为工业指标，无需进行大量的沸石性能研究和评价。上表所列的指标建议需要在今后的应用实践中不断修改和完善。