천연 비금속 광물을 구성하는 주요 원소는 황과 탄소이다. 천연 비금속 광물은 결정 구조 유형과 화학 결합의 큰 차이로 인해 매우 다른 물리적 특성을 나타냅니다.
(1) 천연 황 그룹
천연 황에는 3개의 균일한 다형이 있습니다: 사방정계의 α-황, 단사정계의 β-황 및 γ-황. 알파-황은 본질적으로 안정적입니다. 또한 콜로이드 비정질 상태의 황도 존재한다.
천연 유황 α-S
사방정계 결정계. 결정 모양은 종종 능면체 쌍뿔, 능면체 프리즘, 판 등으로 구성된 쌍원추형 또는 두꺼운 판 모양입니다(그림 4-2). 일반적으로 덩어리, 과립, 분말, 종유석 모양의 집합체 등의 형태로 존재합니다.
그림 4-2 천연 유황 결정
다양한 노란색의 줄무늬가 있으며, 결정 표면은 다이아몬드 광택이 있고 단면에는 기름기가 있습니다. 광택. 껍질 모양의 균열; 불완전한 부서짐; 경도 1 ~ 2. 밀도 2.05~2.08g/cm3, 낮은 융점, 인화성 및 유황 냄새.
천연 황은 유황 증기가 직접 승화되거나 산화 후 황화수소, 황철석 등의 황화물이 불완전 산화·환원되어 표면에 형성된다. 천연 유황 퇴적물의 주요 원인은 생화학적 퇴적물과 박테리아와 관련된 화산 폭발입니다. 생화학적 과정에 의해 형성된 퇴적된 유황 퇴적물은 폐쇄된 석호에서 황산염이 세균에 의해 환원되어 형성되는 경우가 많으며 탄산염층, 석고층 등과 중간층을 형성하는 경우가 많아 산업적 가치가 높습니다. 우리나라의 천연 유황의 주요 공급원은 대만 북부의 다툰(Datun) 화산지대입니다.
★ 주요 식별 특성은 색상, 광택, 낮은 경도, 취성, 가용성 및 인화성입니다.
주로 공업용 유황과 황산의 원료를 생산하는 데 사용되며, 화학비료와 합성세제, 염료, 합성수지, 화약류, 의약품 등을 생산하는 데에도 사용된다.
(2) 다이아몬드-흑연 계열
이 계열에는 다이아몬드, 육각형 다이아몬드, 흑연 및 자오지이트 등 4가지 동질의 탄소 다형성 변형이 포함됩니다. 그러나 육각형 다이아몬드와 자오지석은 자연계에서는 드물다. 운석에서 미량으로 발견되는 탄소물질인 풀러렌(Fullerene)은 최근 몇 년 사이에 발견됐다. 분자 구성은 탄소수 60개로 이루어져 있으며, 탄소수 5~6개가 서로 연결된 고리 구조로 되어 있다. 구를 형성하여 축구공 모양과 유사한 속이 빈 구형 분자를 형성합니다.
다이아몬드 다이아몬드 C
그림 4-3 다이아몬드 크리스탈
등각 크리스탈 시스템. 결정은 팔면체, 마름모꼴십이면체, 다면체 형태를 취하는 경우가 많으며, 정육면체, 사면체 등으로 구성된 다각체 형태도 볼 수 있다(그림 4-3, 그림 4-4). 결정 표면에는 에칭된 형상이 있는 경우가 많고, 팔면체 결정 표면에는 역삼각형의 구멍이 있는 경우가 많다. 자연계의 대부분의 다이아몬드는 결정 표면의 용해로 인해 구부러지는 경우가 많으며, 둥근 입상, 볼록한 결정 또는 볼록한 결정의 형태로 생성된다. 깨진 과립. 무색 투명하며 종종 노란색 또는 갈색 톤의 다양한 색조가 있습니다. 파란색, 검정색, 노란색, 분홍색으로 나타나는 다이아몬드도 몇 개 있습니다. 결정 표면에는 표준적인 다이아몬드 광택이 있고, 파면에는 그리스 광택이 있습니다. 경도 10, 평행 {111} 절단은 중간입니다. 밀도 3.50~3.52g/cm3. 순수한 다이아몬드는 열팽창계수가 작고 열전도율이 양호합니다. 실온에서의 열전도율은 은의 거의 5배입니다.
그림 4-4 다이아몬드 결정 형태(A, B, C) 및 다형성(D)
o{111} 팔면체, α{100} 능면체; 정십이면체
다이아몬드는 고온, 고압의 조건에서 결정화되며 주로 킴벌라이트, 램프로파이어와 같은 초염기성 암석에서 생성됩니다. 다이아몬드로 생산되는 광물로는 감람석, 파이로프, 크롬디옵사이드, 금운모 등이 있습니다. 또한 산발적인 다이아몬드 생산은 고압 변성 에클로자이트에서도 볼 수 있습니다. 다이아몬드를 함유한 암석이 풍화되면 외인성 작용에 따라 응집되어 중요한 다이아몬드 배치체가 형성될 수 있습니다.
세계적으로 유명한 다이아몬드 산지는 남아프리카공화국, 콩고(킨샤사), 시에라리온, 호주, 야쿠티아, 러시아를 비롯해 인도, 브라질 등이 있다.
세계에서 가장 큰 다이아몬드는 1906년 남아프리카공화국 프레멜에서 발견되었으며, 질량은 3106ct(1ct=200mg)입니다. 우리나라 다이아몬드의 주요 산지는 산둥성, 요녕성, 후난성이다. 1977년 산둥 성 린수에서 정육면체와 곡선 사면체로 구성된 다이아몬드가 발견되었으며, 그 질량은 158.786캐럿이었습니다.
★주요 식별 특징으로는 극도로 높은 경도, 표준적인 다이아몬드 광택, 종종 둥근 결정 윤곽, 자외선 조사 시 인광 등이 있습니다.
무색이거나 밝은 색상의 투명한 것들은 보석으로 사용될 수 있습니다. 공업용 다이아몬드는 고강도 절삭재 및 드릴 비트, 금속 및 화학 섬유 산업의 와이어 드로잉 다이, 집적 회로의 방열판, 원자력 산업의 고온 반도체 재료, 위성의 적외선 레이저 창 재료로 사용됩니다. 우주선과 장거리 미사일 등.
흑연 C
자연계에서 가장 흔한 흑연은 육각형 2H형에 속합니다.
대개 비늘 모양의 거대하거나 흙 같은 집합체입니다. 강철 회색에서 철색 검정색, 반금속 광택; 미정질 흙빛 집합체는 둔한 광택을 냅니다. 경도 1 ~ 2; 평행 {001} 절단은 매우 완전하며, 플레이크는 유연하고 미끄러우며 손에 얼룩이지기 쉽습니다. 밀도 2.09~2.26g/cm3. 화학적으로 안정하며 전기와 열의 전도도가 좋습니다.
흑연은 자연계에서 고온 조건에서 형성되는 경우가 많습니다. 가장 널리 분포하는 흑연은 유기물이나 탄소질 물질이 풍부한 퇴적암의 지역적 변성작용에 의해 형성된 퇴적변성기원이다. 접촉 변성작용에 의해 발생하는 흑연은 열변성작용이나 석탄이나 탄소성 셰일의 탄산염 광물이 분해되어 형성될 수 있습니다. 우리나라의 흑연 매장량과 생산량은 세계 1위이며 윈산, 뤄베이현, 흑룡강, 산둥성 난수 등 많은 성, 지역에서 생산량이 있다.
★주요 식별 특성은 색상, 광택, 극도로 완전한 벽개, 낮은 경도, 낮은 밀도, 미끄러운 느낌, 손에 쉽게 얼룩지는 것입니다.
흑연은 높은 융점, 내식성 및 산에 대한 불용성으로 인해 탄소 및 흑연 섬유 복합 재료 제련용 고온 도가니를 만드는 데 사용됩니다. 미끄러운 느낌이 있어 기계, 항공 및 기타 산업에서 고온, 고속 윤활제로 사용됩니다. 전기 전도성이 좋고 배터리 전극 등을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 순수한 조성의 고탄소 흑연은 원자력 원자로의 중성자 감속재 및 방사선 방지 쉘로 사용될 수 있으며 국방 및 원자력 산업에서 중요한 재료입니다. 3R형 흑연은 합성 다이아몬드의 원료이다.