首页分享中华麦饭石的成分和结构探讨

中华麦饭石的成分和结构探讨

来源：花匠小妙招时间：2025-05-18 12:02

麦饭石是一种含有丰富微量元素及稀土元素的花岗质浅色岩类，其岩石名称主要为含斑石英二长岩、黑云母二长斑岩、石英二长岩、石英闪长岩、花岗斑岩、黑云母二长花岗岩等，次有蚀变辉石角闪岩、花岗质混合片麻岩、煌斑岩、流纹岩、珍珠岩、安山岩、粗面岩等。但并不是说这些岩石就一定是所说的麦饭石，只有经过分析鉴定和加工处理达到质量标准能够分别应用的才能称为麦饭石。不同性质的母岩可以形成不同的麦饭石，其作用也不同。风化作用是形成麦饭石的必要条件，尤其以形成半风化的麦饭石效果最佳。

1、矿物成分

麦饭石的矿物成分，主要是钾长石、榍石、锆石、磷钇矿、电气石等，黏土类主要是高岭石、蒙脱土、水云母等[3]。

[3]冯光化．中国麦饭石资源与开发研究[J]．矿物岩石地球化学通报，2001，20（2）：131~135

石英含量一般为5%~10%，钾长石含量一般为15%~20%，斜长石含量一般为60%~70%，角闪石含量一般为5%~10%，黑云母含量一般为5%~10%。

麦饭石一般均具有较轻微的蚀变现象，次生矿物主要有绿泥石、绿帘石、绢云母及高岭石等。

表1 麦饭石的矿物成分

矿物成分

石英

钾长石

斜长石

角闪石

黑云母

含量(%）

5%~10%

15%~20%

60%~70%

5%~10%

2、化学成分

2.1常量元素

主要特征是贫钙(Ca)、镁(Mg)，富钾(K）、钠(Na)并偏碱性，且氧化钠(Na2O)的含量较氧化钾(K2O）含量一般高0.7%～1%，有的甚至高出2%，也有个别近似相等。据部分资料统计，二氧化硅(SiO2）含量一般为60%～65%，最高达70%；氧化铝(Al2O3）含量一般为14%～16%，最高18%；氧化钙(CaO）含量一般为1.5%～2.5%，最高3.6%；氧化镁(MgO）含量一般为1%～1.5%，最高3.5%；氧化铁(Fe2O3）含量一般为1%～1.65%，最高2.2%；氧化亚铁(FeO）含量一般为1.4%～2.7%，最高3.7%；二氧化钛(TiO2）含量一般为0.3%～0.4%，最高0.6%；二氧化锰(MnO2）含量一般为0.02%～0.08%，最高0.10%；氧化钾加氧化钠(K2O+Na2O）含量一般为8%～9%，最低约6%。

表2 常量元素含量

化学成分

含量

极限值

二氧化硅(SiO2）

60%～65%

最高达70%

氧化铝(Al2O3）

14%～16%

最高18%

氧化钙(CaO）

1.5%～2.5%

最高3.6%

氧化镁(MgO）

1%～1.5%

最高3.5%

氧化铁(Fe2O3）

1%～1.65%

最高2.2%

氧化亚铁(FeO）

1.4%～2.7%

最高3.7%

二氧化钛(TiO2）

0.3%～0.4%

最高0.6%

二氧化锰(MnO2）

0.02%～0.08%

最高0.10%

氧化钾加氧化钠(K2O+Na2O）

8%～9%

最低约6%

表3各地麦饭石化学成分[4]

[4]李林蓓．麦饭石及其应用开发刍议．化工矿产地质，2000，22(3）：171~175

麦饭石的化学成分中4种成分起着决定作用，它们是二氧化硅(SiO2）、氧化铝(Al2O3）、氧化钾(K2O）和氧化钠(Na2O）。

二氧化硅(SiO2）不仅决定着岩石的酸、中、基性，而且二氧化硅（SiO2）的多寡还直接影响麦饭石的硬度和溶解度。据研究，二氧化硅(SiO2）含量在64%～68%范围内较好，在这种情况下，矿石中基本无游离石英，对矿石加工和溶解较为有利。

氧化铝(Al2O3）的多少决定麦饭石的吸附性能，同时铝(Al）元素又是典型的两性元素，在酸性条件下铝(Al）以Al(OH)2+的形式存在，带正电荷；在碱性条件下铝(Al）以H2AlO3-的形式存在，带负电荷，故氧化铝(Al2O3）具有双向调节水溶液pH值的缓冲作用。氧化铝(Al2O3）含量愈高，缓冲作用愈明显，改变水质性能的作用亦愈强。研究认为优质麦饭石氧化铝(Al2O3）的含量应大于15%。

钠(Na）和钾(K）元素在麦饭石中主要呈长石产出，氧化钠(Na2O）含量(全碱含量)的多少，一方面影响二氧化硅(SiO2）的溶解度；另一方面，麦饭石钾(K）的含量高，麦饭石的吸附性能增强。如果将长石、云母类矿物看做微量元素的载体，则长石、云母类矿物总量的多少决定溶出微量元素的多少。据研究，优质麦饭石中全碱含量应大于8.5%，碱度略大于3，这不仅说明麦饭石属于偏碱性或碱性，而且也反映岩浆向富钾(K）方向演化。

表4 四种主要成分的作用

化学成分

作用

最佳含量

二氧化硅(SiO2）

决定着岩石的酸、中、基性，影响硬度和溶解度

64%～68%

氧化铝(Al2O3）

决定麦饭石的吸附性能，双向调节水溶液pH值

大于15%

氧化钠(Na2O）

二氧化硅(SiO2）的溶解度

大于8.5%

氧化钾(K2O）

影响吸附性能

2.2微量元素

主要特征是锶(Sr）、锌(Zn）、钼(Mo）等有益微量元素与稀土元素总量偏高，而铅(Pb）、镉(Cd）、汞(Hg）等有害元素的含量偏低。此外，在大多数麦饭石的稀土元素中，轻稀土与重稀土的比值及镧(La）与镱(Yb）的比值亦较一般中、酸性岩偏高。

微量元素的概念，在不同的学科中其含义有一些差别。在生物化学中规定：凡是占人体总质量的1/10000以上者，如碳(C）、氢(H）、氧(O)、氮(N)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)、钾(K)、氯(Cl)、硫(S）称为宏量元素，共占人体总质量的99.95%；凡占人体总质量的1/10000以下者，如铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、硒(Se)、碘(I)、氟(F)、钼(Mo)、钒(V)、镍(Ni)、锡(Sb)、硅(Si)、稀土等40多种，称微量元素，共占人体总质量的0.5%左右。

微量元素所占人体总质量虽不足1%，但在人体内有着特殊的作用，某些微量元素的过量和不足，都会引起不良的后果。微量元素按其对人体的生物作用性质可分为必需、无害、有害三大类。

麦饭石由于产地不同，其各组分及元素含量略有差异，但都含有对人体有益的常量元素、微量元素及稀土元素。有益的微量元素丰度都高于或接近维氏平均值，有害微量元素则低于或略高于维氏平均值。稀土元素含量均以轻稀土为主，且以富含铈(Ce）、镧(La）、钕(Nd）三元素为特征。

1979年，世界卫生组织公布了14种人体必需的微量元素，即钴(Co)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)、硒(Se)、铁(Fe)、锰(Mn)、碘(I)、氟(F)、硅(Si)、镍(Ni)、锡(Sn)。到了20世纪80年代，人们又发现并证实锂(Li)、锗(Ge)、铷(Rb)、锶(Sr)、硼(B)、溴(Br)、砷(As)等亦有益于人体健康，这些有益人体的元素，在麦饭石中多有显示踪迹。

表5 麦饭石微量元素丰度表(×10-6)［4］

2.3稀土元素

铜(Cu)、锌(Zn)、硒(Se)、锶(Sr)、锗(Ge)等微量元素对人体健康的意义，正日益为世人理解，而稀土元素，即镧系【镧(元素符号：La，读音：lán)、铈(Ce，shì）、镨(Pr，pǔ)、钕(Nd，nǚ)、钷(Pr，pǒ）、钐(Sm，shān)、铕(Eu，yǒu)、钆(Gd，gá)、铽(Tb，tè)、镝(Dy，dī)、钬(Ho，huǒ)、铒(Er，ěr)、铥(Tm，diū)、镱(Yb，yì)、镥(Lu，lǔ)】加钇(Y，yǐ）和钪(Sc，kàng)，共计16个元素，对人体的作用却鲜为人知。稀土元素具有神奇的保健作用已为大量科学实验所证实。

表6 麦饭石稀土元素含量表(×10-6)[4]

陈淑英等研究表明，六环稀土具有抗肿瘤活性[5]，而麦饭石溶出的稀土，正是六环稀土，即镧系14个元素。王君等也证实“稀土元素具有抗炎、抗癌功能”[6]。聂毓秀等研究证明，镱(Yb)的络合物对人体癌细胞(宫颈癌、喉癌、乳癌)具有破坏作用，而对人体细胞的生长贴壁等均无破坏作用[7]；小剂量的稀土盐溶液(0.01mmol/L)即对人体细胞的生长产生明显的促进作用[8]。马文彬等实验发现，钐(Sm)能促进生长激素(GH)大幅度升高[9]，据动物实验，氯化钐(SmCl3）对雌性大白鼠腹腔注射3次，每次80mg/kg，GH增长8倍；氯化钐(SmCl3）对促进甲状腺激素(TSH)也有明显促进作用[10]。稀土元素对治疗心脏病和心血管疾病也有明显疗效。据报道，钕(Nd)已用于预防和清除血栓的药物。铈(Ce）盐具有抑菌抗炎作用，临床用于治疗烧伤，效果良好。稀土元素更可以激活其他微量元素，使它们的功效大大增强，例如稀土元素在农业上的应用，低浓度(0.5mg/L)的稀土盐溶液可以大大提高小麦对钾(K)、磷(P)的吸收和利用；稀土与硫酸锌(ZnSO4)混合施于玉米，产量可提高22.58%。这就是稀土元素的生物活性。稀土元素多寡决定着麦饭石的生物活性，多多益善，不必担心稀土中毒。

[5]陈淑英，王初华，王欣，等。具有生物活性的金属配合物的研究.3，6一二(二甲氨基)一二苯并碘六环稀土乙二胺四乙酸配合物的合成、性质及抗肿瘤活性。化学学报，1989，47：322~327

[6]王君，宋云林，段井林，等。稀土与栎精的配合物及其抗炎性[J].中国稀土学报，1990,12：366~367

[7]聂毓秀，陈玉兰，石风，等．镱及其络合物对体外培养细胞作用的研究[J]．中国稀土学报，1988，(04)：49~53

[8]聂毓秀，杨建德，陈玉兰，等。小剂量斓、衫及镜的氯化物对体外培养细胞长期作用的研究[J]．白求恩医科大学学报，1992，18（6）：515~518

[9]马文彬，尹昕，朱秀雄，等。氯化钐对雌性大白鼠内分泌腺结构和功能的影响。中国稀土学报，1990,8（2）：162~165

[10]马文彬，尹昕，朱秀雄，等。氯化钐对对冷束缚应激大鼠血清激素的

影响及其抗应激作用。中国稀土学报，1990,8（3）：265~268

3、结构

麦饭石在结构上是比较复杂的，在电子显微镜下观察，每平方厘米面积上有2600~2800个孔[11]，属于多孔性筛网状和海绵状，比表面积十分巨大，可达到600~960m2/g。

[11]于漧．我国麦饭石的开发应用研究．建材工业信息，1992，(3)：11～12