2010年結構工程師考前輔導:硫酸鹽

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硫酸鹽
    硫酸鹽礦物是金屬元素陽離子和硫酸根相化合而成的鹽類。由于硫是一種變價元素,在自然界它可以呈不同的價態(tài)形成不同的礦物。當它以的價態(tài)S6+與四個O2-結合成[SO4]2-,再與金屬元素陽離子即形成硫酸鹽。在硫酸鹽礦物中,與硫酸根化合的金屬陽離子有二十余種。
    含量其中最主要的是Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Ba2+、Sr2+、Pb2+、Fe3+、Al3+、Cu2+.目前已知的硫酸鹽礦物種數又170余種。雖然它們只占地殼總重量的0.1%,但它們中的石膏、硬石膏、重晶石、芒硝等均能富集成具有工業(yè)意義的礦床。 硫酸鹽礦物多數是成分比較復雜的鹽類,因此晶體結構中對稱程度較低的,主要屬于單斜晶系和正交晶系。而且由于大多數硫酸鹽礦物含有水,使其最突出物理性質中是硬度低,一般在2-3.5之間。另外,顏色一般為無色和白色,比重一般也不大,在2-4左右。 硫酸鹽礦物的形成需要有氧濃度大和低溫的條件,因此地表部分是最適宜于形成硫酸鹽礦物的地方。在本類礦物中,外生成因遠比內生成因的重要。其中由原生金屬硫化物氧化后而成的硫酸鹽礦物,在種類上幾乎占本類礦物的半數。而在海盆中化學沉積的硫酸鹽礦物主要是鉀、鈉、鈣、鎂、鋇、鋁的含水硫酸鹽。至于內生熱液成因的硫酸鹽礦物,主要是鋇、鈣、鍶、鋁等無水硫酸鹽,見于中低溫熱液脈中或作為低溫熱液圍巖蝕變的產物。
    絕大部分硫酸鹽對水泥漿體都有顯著的侵蝕作用,只有硫酸鋇除外。在一般的河水和湖水中,硫酸鹽含量不多,但海水中SO42-離子的含量常達8500mgIL~2700mgIL。
    硫酸鈉、硫酸鉀等多種硫酸鹽都能與漿體所含的氫氧化鈣作用生成硫酸鈣,再和水化鋁酸鈣反應生成鈣釩石,從而使固相體積增加很多,分別為124%和94%,產生相、Il晶壓力,造成膨脹開裂以至毀壞。
    以硫酸納為例,其作用如下式:
    在海水和地下水中常含有大量的硫酸鎂,Mg2+離子還會進入水化硅酸鈣凝膠,使其膠結性能變差。而且反應生成的氫氧化鎂飽和溶液其pH值低,會導致水化產物不穩(wěn)定而離解。因此硫酸鎂溶液除產生硫酸鹽侵蝕外,還有Mg2+離子嚴重危害,常稱為“侵蝕”。
    硫酸鹽對環(huán)境的危害
    環(huán)境中有許多金屬離子,可以與硫酸根結合成穩(wěn)定的硫酸鹽。大氣中硫酸鹽形成的氣溶膠對材料有腐蝕破壞作用,   危害動植物健康,而且可以起催化作用,加重硫酸霧毒性;隨降水到達地面以后,破壞土壤結構,降低土壤肥力,對水系統(tǒng)也有不利影響。