白云石(Dolomite)
【化学组成】CaMg［CO3］2。CaO含量为30.41%，MgO含量为21.86%，CO2含量为47.33%。成分中的Mg可被Fe，Mn，Co，Zn替代；Ca可被Pb，Na替代。其中，Fe能完全代换Mg，当Fe＞Mg时称铁白云石（Ankerite）；Fe与Mn的替代有限，富Mn时称锰白云石（Kutnohorite）；富Pb，Co，Zn者分别称铅白云石、钴白云石、锌白云石。
【晶体结构】三方晶系；方解石型结构的衍生结构（图20-5）；
。菱面体晶胞：arh=0.6061nm；a=47°37′；Z=1；六方晶胞：ah=0.4861nm，ch=1.601nm；Z=3。
图20-5白云石晶体结构
白云石中的Ca2+和Mg2+均占据方解石型结构中Ca2+的位置，但Ca2+和Mg2+在垂直3次轴方向上分别成层交替排列，导致白云石的对称程度低于方解石；若Fe，Mn代替Mg，可导致白云石晶胞增大
图20-6白云石晶体形态
（a—据潘兆橹等，1993；b—马鞍状形态据Sadebeck，1876）
菱面体r｛
｝，m｛
｝；六方柱a｛
｝
【形态】对称型
。晶体常呈菱面体，晶面常弯曲成马鞍状（图20-6），镜下见马鞍形者具晶畴相嵌结构。常依｛0001｝，｛
｝，｛
｝，｛
｝及｛
｝形成双晶；其中，｛
｝双晶纹平行于菱面体解理面长、短对角线，为机械滑移双晶（图20-6）。集合体常呈粒状或致密块状，有时呈多孔状和肾状。
【物理性质】无色或白色，含铁者黄褐色，含锰者略显红色；玻璃光泽；透明。硬度3.5～4；解理｛
｝完全，解理面常弯曲；性脆。相对密度2.85，随Fe，Mn，Pb，Zn含量增多而增大。有的用阴极射线照射发橘红光。
【成因及产状】自然界分布广泛，主要有沉积和热液两种成因，也是岩浆成因碳酸岩的主要组成矿物。在高级变质作用中可被分解成方镁石和水镁石。
【鉴定特征】马鞍状晶形，平行解理面对角线的双晶纹，遇冷盐酸不剧烈起泡。
【主要用途】用作耐火材料及高炉炼铁的熔剂；部分可作提取镁的原料。白云石大理岩可作建筑石材。
白云石 Dolomite
CaMg[CO3]2
三方晶系
Mg(Fe)(Mn)
No=1.6791.7651.743
Ne=1.5021.5551.546
(－)No-Ne=0.1770.2100.197
图3-22白云石光性方位和双晶纹方向
化学组成成分中常有Fe2＋代替部分Mg，当Fe2＋代替Mg达1:1时，称铁白云石（Ankerite）；成分中的Mn2＋也可连续代替Mg，一般白云石中含MnO3%～4%，当Mn2＋大量代替Mg时，可过渡为锰白云石（Kutnahorite）。因此广义的白云石成分可写成Ca(Mg,Fe,Mn)[CO3]2。白云石可含有少量Co和Zn。
结晶特点晶体呈菱面体状，菱形晶面常弯曲呈马鞍形，但自形程度往往比方解石好，故其晶体常较自形。集合体为粒状、肾状。｛1010｝解理完全，薄片中常见两组斜交的菱形解理，解理面常弯曲。此外，还见｛0221｝裂理。
光性特征无色，或白色，含铁则成黄褐色，薄片中无色，有时呈混浊灰色，含铁时呈黄褐或褐色。常具自形的菱形切面（照片106），在沉积岩中可见环带构造，或“雾心亮边”，中心混浊，而边部干净、明亮（这可能与方解石的白云石化有关，照片107）。白云石具明显的闪突起，No方向为正高突起，而Ne方向则为负低突起。随含铁量的增加，折射率和双折射率增大，如表3-8所示。高级白干涉色（照片108）。一轴晶负光性。因应力作用，有时出现小的光轴角。白云石沿
可见聚片双晶，且双晶纹平行于菱形解理的短对角线（照片108）。双晶不如方解石常见，但多在变质岩或经变质的白云质岩石中见到白云石的双晶。富铁白云石常氧化为暗褐色，具环带状构造（照片109）。
表3-8白云石变种的主要光学数据
鉴别特征白云石以其高级白干涉色和菱形解理，区别于其他矿物。白云石的菱形解理面常弯曲是其特征。白云石与方解石的区别是：若二者同在一薄片中，白云石常呈自形晶、其折射率较大、双晶纹常平行菱形解理的短对角线（照片108），而方解石的双晶纹平行菱形解理的长对角线；当晶体为粒状并具有两组双晶纹时，白云石的Ne＇（其方位的确定见方解石一节）在锐角内，而方解石在钝角内；在变形岩石中，白云石的光轴（C）近于平行应力之一；白云石与方解石的鉴别还可用染色法，以及X光分析等，油浸法测Ne＇也是鉴别方法之一（见表3-7和3-8）。
产状及其他白云石分布较广，是白云岩、白云质灰岩、白云石大理岩的主要矿物成分，有时也组成生物的骨骼。在变质作用的较高阶段，白云石可分解形成方镁石。热液脉中的白云石常与黄铜矿、方铅矿、闪锌矿共生，或与萤石、重晶石、菱铁矿、石英共生。在一些蛇纹岩或含滑石的岩石中白云石与菱镁矿共生。碱性侵入岩石中也有次生矿物白云石。白云石主要用于建筑、化工、玻璃、冶金等工业的耐火材料和熔剂。有的白云石可作为提取镁的原料。
白云岩(Dolomite)
一、概述
白云岩是一种碳酸盐岩，主要由白云石组成，含少量的方解石、粘土矿物、燧石、菱镁矿，有时含有石膏、硬石膏、天青石、重晶石、黄铁矿和有机质等，其物理化学性质列于表3-14-1。白云岩的颜色随地质环境、沉积条件有很大差异，一般为灰白色，在外貌上与石灰岩相似。在石灰岩与白云岩之间按方解石、白云石的比例不同可以划分出一些过渡类型岩石，如含灰云岩等。一般称为白云岩的是指方解石含量在5%以下的较纯白云岩，其中质量合乎工业要求者称为白云石矿。
表3-14-1白云石的物理化学性质
白云石加热到700～900℃时分解为二氧化碳和氧化钙、氧化镁的混合物，称苛性镁云石，易与水发生反应。当白云石经1500℃煅烧时，氧化镁成为方镁石，氧化钙转变为结晶α-CaO，结构致密，抗水性强，耐火度高达2300℃。
二、白云岩矿床（石）类型、工业要求
1.白云岩矿床类型
白云岩矿床属沉积矿床，其成因类型又分为海相白云岩矿床和潟湖相白云岩矿床，各类型矿床的特征见表3-14-2，具有工业价值的矿床多为海相白云岩矿床。
表3-14-2各类白云岩矿床的地质特征
2.工业要求
工业对白云岩的质量要求按其用途不同而有差别：
（1）冶金耐火材料工业
冶金耐火材料炉衬和熔剂用白云岩的一般化学成分要求，列于表3-14-3。
冶金工业制造耐火材料用的白云岩，要求矿石中所含CaO和MgO越高越好，酸不溶物要低。其质量要求，列于表3-14-4、表3-14-5。
表3-14-3冶金用白云岩一般化学成分要求
表3-14-4冶金部炉衬用白云石质量标准（YB2415—81）
表3-14-5冶金部耐火材料及冶金用白云石的质量标准（YB2415-81）
冶金部部颁标准不仅对白云石的质量做了规定，还对煅烧耐火材料和熔剂用的白云石块度提出了要求：煅烧耐火材料白云石一般为40～80mm，熔剂用白云石则以20～60mm为宜。
（2）建筑工业
建筑材料工业用的白云岩质量要求，见表3-14-6。
表3-14-6建筑材料工业用白云岩质量要求
（3）提炼金属镁和制钙镁磷肥用
提炼金属镁和制钙镁磷肥用白云岩的质量要求，见表3-14-7。
表3-14-7提炼金属镁和制钙镁磷肥用白云岩质量要求
（4）白云岩矿床开采技术条件的一般要求
我国的白云岩矿山目前多为露天开采。其开采技术条件一般要求见表3-14-8。
表3-14-8白云岩矿床开采技术条件一般要求
三、白云岩资源概况
白云岩资源丰富，无论国外或国内都有，但各地（国）情况也不尽相同。
我国白云岩矿床分布在碳酸盐岩岩系中，时代愈老的地层赋存的矿床愈多，且多集中于震旦系地层中。如东北的辽河群、内蒙古的桑干群、福建的建瓯群中都有白云岩矿床产出。其次，震旦系、寒武系中白云岩矿床也较广泛，如辽东半岛、冀东、内蒙古、山西、江苏等地也有大型矿床产出。石炭系、二叠系中的白云岩矿床多分布于湖北、湖南、广西、贵州等地。
我国白云岩资源丰富，已探明的储量能够满足经济建设的需要。各矿床多已开发利用。产地遍布各省、自治区，其中尤以辽宁营口大石桥、海城一带产量最多。
河南省白云岩资源十分丰富，含矿层位主要有秦岭群岭沟组，分布在西峡、南召、桐柏一带；苏家河群浒湾组，分布在桐柏北，大别山北麓；管道口群，分布在卢氏、灵宝、栾川北部；上寒武统，为主要产出层位，分布于三门峡鲁山一线以北尤其是太行山、嵩山地区；下奥陶统，分布于太行山地区。林州市上坡白云岩矿、新安杨岭山白云岩矿、卢氏八宝山白云岩矿规模大、品级高，还有多个地区白云岩资源丰富，品级高，能够满足经济建设的需要。
四、白云岩的主要用途及加工技术
白云石广泛用于建材、陶瓷、焊接、橡胶、造纸、塑料等工业中。另外在农业、环保、节能、药用及保健等领域也得到了应用。
（1）农业
白云石可以用做土壤酸度的中和剂，亦可中和因使用尿素一类肥料而造成的酸性，使用它能补偿由于农作物吸收而带来的土壤中钙和镁的损失，使农作物增产15%～40%，因此，被广泛用于制作钙镁磷肥、钾镁肥、碳灰铵肥料等；方解石质白云石经处理后的农用石灰，可作为农药来防治害虫。白云石可作为动物饲料添加剂。
（2）建材工业
白云岩经适当煅烧后，可加工成白云灰，它具洁白、强粘着力、凝固力及良好的耐水、隔热性能、适于做内、外墙涂料。
水泥中加入40%（以质量计）以下的白云石可以加速水泥的水化速度。将与100份MgO等当量的半烧白云石加到溶有100份氯化镁和1份六偏磷酸钠的30ml水中，可制成高性能的氯氧化镁水泥。此外，利用白云石还可生产硫酸氧化镁水泥，过烧石灰硅酸盐砖，处理石膏制品和木制品的裂缝。白云岩还可直接用来做建筑材料。
（3）玻璃陶瓷工业
除硅砂和苏打粉外，石灰石和白云石是玻璃原料中的第三大组分，这种用途要求白云石中的铁含量（Fe2O3）为0.002%～0.005%；在瓶罐玻璃生产中，加入白云石可降低苏打粉的用量，以降低生产成本。陶瓷的坯料以及釉料中亦可采用白云石。
（4）化学工业
白云石主要用于生产硫酸镁、轻质碳酸镁等化工原料。
30%的稀硫酸和白云石按一定比例混合、反应、分离浓缩，在温升条件下使硫酸钙沉析，所获硫酸镁溶液冷却结晶，即得硫酸镁（MgSO4·7H2O）。
从海水中提取Mg（OH）2，当用煅烧白云石做沉淀剂时，也同时回收了白云石中的MgO，使产量增加。
白云石经煅烧、消化、碳化，过滤分离，得重镁水，再加热分解过滤，得轻质碳酸镁[xMgCO3·yMg（OA）2·zH2O]。轻质碳酸镁分解得轻质氧化镁，用它可烧制高纯镁砂。
（5）冶金耐火材料工业
白云岩在冶金工业中主要用做熔剂、耐火材料、提炼金属镁和镁化物。
从白云石中提取金属镁，其用量为：生产每吨镁需白云石15～18t。在炼钢中，白云石作为镁质造渣剂，可与熔融的杂质如Si、Al、S、P反应形成易于与钢水分离的炉渣，提高了炉衬的寿命；白云石还可用来补炉，一座大型平炉每年可消耗喷补级白云石25～500t。白云石耐火材料主要用于炼钢炉中，以及用于炉外精炼装置、水泥窑等热工设备中，这是因为白云石资源丰富、成本低，同时也是净洁钢的要求。
（6）过滤材料及水处理剂
水处理用白云石过滤材料，是由白云石烧制而成。这类用途市场潜力极大，特别是从饮用水到工业用水、游泳池用水等的中和，以及以除去铁、锰、硅酸盐为目的的新用途研究，都在积极进行中。
河南省白云岩开发利用已有一定的规模和水平，年开采量在80万t左右，其中建筑用60余万t，冶金用20万t（含冶炼金属镁用5～7万t）。
