枪晶石

枪晶石是少见的接触变质矿物，张慧敏等人曾对其矿物特征进行了研究 ，天然枪晶石基本为粒状集合体，呈无色、浅玫瑰色或烟灰色。本身具有玻璃光泽、半透明到透明状。溶于硝酸，略溶于盐酸。经前人研究发现，枪晶石（3CaO· 2SiO₂ ·CaF₂）是一种氟硅酸盐，单斜晶体。

枪晶石简介

枪晶石是少见的接触变质矿物，天然枪晶石基本为粒状集合体，呈无色、浅玫瑰色或烟灰色。本身具有玻璃光泽、半透明到透明状。溶于硝酸，略溶于盐酸。经前人研究发现，枪晶石是一种俦硅酸盐，单斜晶体。其局部结构特征为两个硅氧四面体间以桥氧相接，同时和四个钙八面体以共边或共角的方式相连。

在冶金保护渣应用中，析晶温度比较低的枪晶石起着关键作用。21世纪的环保问题越来越重要，为了研发无氟保护渣，采用以钙铝黄长石和硅钙石为主相取代枪晶石为主相的析晶路线开发裂纹敏感的亚包晶钢用保护渣，虽然可以满足析晶和控制传热的要求，但这类矿相析出温度高，铸坯在结晶器内发生粘结和漏钢的几率增大。所以无氟保护渣的开发没有取得很大的进展，故研究枪晶石的微观结构具有重要意义。

枪晶石升温

记录了晶型随温度变化的拉曼光谱，图6是升温过程中于设定温度下测得的枪晶石拉曼光谱。高温图谱显示随着温度的升高，分子内键长变长，键长与键角分布变宽，钙八面体与硅氧四面体的非桥氧键逐渐被瓦解，导致高频区峰强越来越弱，峰形逐渐展宽。随温度的升高，高频区谱峰有明显红移趋势，中频区谱峰位置基本不变，直到待测样品明显熔融后才有红移倾向。

与固态晶体相比，温度升高，枪晶石结构单元开始渐渐变得无序，至熔融时，钙八面体与硅氧四面体间的连接变得松弛不稳定，被认为是与Ca-O振动和骨架振动相关的低频峰逐渐消失，而高频段呈明显的包络线状（峰位890cm），且中频区仍可见硅氧四面体间桥氧的对称伸缩振动（峰位640cm）。熔融后这两处谱峰仍保留，表明枪晶石熔体中依旧以二聚体的侍结构为主，外围结构变得松弛。而高频区峰强的迅速变弱，峰形展宽显著，是硅酸盐趋向熔融的标志。在温度低于1673 K时，样品内部以Q₁结构为主，温度升高以后Q₀结构相应增多，这说明，枪晶石的二聚体结构随着温度的升高部分被瓦解。

枪晶石降温

枪晶石的产生是由于保护渣在连铸坯壳与结晶器之间存在温度梯度，最靠近坯壳的保护渣为熔融层，温度沿着结晶器的方向依次降低，温度下降过程中，枪晶石析出，从而起到润滑坯壳、控制传热的目的。故研究枪晶石在降温过程中的结构变华裔义重大。图7为枪晶石降温拉曼光谱，由图中发现，枪晶石的析晶温度较低，由于实验室条件限制，降温速度不能与连铸现场工况相比，导致枪晶石相的析出率不高。实验结果显示有类硅灰石相析出。

枪晶石总结

拉曼光谱仪是物质结构研究的重要方法之一，它可以实现对待测样品的高温原位检测，尤其对硅酸盐结构研究被认为是一种非常有效的手段。与红外光谱法、X衍射分析法、核磁共振光谱法等比较起来具有很大的优越性。通过对枪晶石样品的高温原位检测，可以得到结构有序性、相变等信息，从而分析氟对枪晶石结构的影响。