第九章 矿物材料精选文档.ppt
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1、第九章 矿物材料本讲稿第一页,共四十二页第九章矿物材料本讲稿第二页,共四十二页目录目录1 1、概述概述2 2、矿物材料应用矿物材料应用3 3、矿物材料论述矿物材料论述本讲稿第三页,共四十二页9.1.1 矿物材料概念矿物材料概念 以天然矿物(主要是非金属矿物)以天然矿物(主要是非金属矿物)和岩石为主要原料,以利用其和岩石为主要原料,以利用其技术物理技术物理性能和化学性能性能和化学性能为主要目的,经过必要为主要目的,经过必要的加工处理和制备后所获得的材料产品。的加工处理和制备后所获得的材料产品。9.1概述概述返回目录返回目录本讲稿第四页,共四十二页 矿物材料是从矿物和岩石的物矿物材料是从矿物和岩石
2、的物化性质出发化性质出发进行材料的生产加工和进行材料的生产加工和应用的。而不是为提取其中应用的。而不是为提取其中的某些的某些化学元素;若与化学成分有关也是化学元素;若与化学成分有关也是整体利用整体利用矿物的化学组成,如利用矿物的化学组成,如利用高岭石制备高岭石制备4A4A沸石。沸石。本讲稿第五页,共四十二页 矿物材料属于无机非金属材矿物材料属于无机非金属材料的范畴,是料的范畴,是无机非金属材料的无机非金属材料的重要构成部分,也可以是矿物材重要构成部分,也可以是矿物材料与金属材料、其他无机非金料与金属材料、其他无机非金属材料或有机材料任属材料或有机材料任二者形成二者形成的复合体,即复合矿物材料的
3、复合体,即复合矿物材料.本讲稿第六页,共四十二页9.1.2 矿物材料分类矿物材料分类天然矿物材料天然矿物材料 是指将天然矿物或岩石原是指将天然矿物或岩石原料经物理料经物理加工后,加工后,没有改变矿物岩石原料的成分没有改变矿物岩石原料的成分和和结构结构,而制成的具有一定性能和用途,而制成的具有一定性能和用途的矿物材料。的矿物材料。如宝石、玉石、大理石、花岗石、如宝石、玉石、大理石、花岗石、重钙粉、石英重钙粉、石英粉、石棉绳粉、石棉绳(布布)、作为矿、作为矿物中药的石膏、物中药的石膏、滑石等、作为矿物肥料滑石等、作为矿物肥料的蛭石、蛇纹石、海绿石的蛭石、蛇纹石、海绿石等等 。本讲稿第七页,共四十二
4、页人工矿物材料人工矿物材料 是指从天然矿物和岩石本是指从天然矿物和岩石本身的物理身的物理化学性质出发,将天然矿物岩石原料或化学性质出发,将天然矿物岩石原料或与与天然矿物理想成分相当的化工产品天然矿物理想成分相当的化工产品经经物理或化学加物理或化学加工后工后,制成的具有一定性,制成的具有一定性能和用途的矿物材料。能和用途的矿物材料。人造红宝石、人造水晶、煅烧高岭人造红宝石、人造水晶、煅烧高岭土、轻质碳酸土、轻质碳酸钙、钙、4A4A沸石等等。沸石等等。本讲稿第八页,共四十二页改性改性(含改型含改型)矿物材料矿物材料 是指将天然或是指将天然或人造矿物或岩石原料经人造矿物或岩石原料经物理或化学加工后,
5、物理或化学加工后,矿物岩矿物岩石的性能产生石的性能产生了定向性的变化了定向性的变化,但矿物岩石主体的,但矿物岩石主体的成分成分和结构没有产生明显的变化,而制成的具和结构没有产生明显的变化,而制成的具有一有一定性能和用途的矿物材料。定性能和用途的矿物材料。活性白土、有机蒙脱活性白土、有机蒙脱石、珠光云母粉、改性碳酸钙、膨石、珠光云母粉、改性碳酸钙、膨胀珍珠岩、膨胀胀珍珠岩、膨胀蛭石、膨胀石墨、石墨乳、涂敷石棉等蛭石、膨胀石墨、石墨乳、涂敷石棉等等等本讲稿第九页,共四十二页复合矿物材料复合矿物材料 将天然矿物材料、人将天然矿物材料、人工矿物材料、工矿物材料、改性矿物材料与少量有机材料任二者改性矿物
6、材料与少量有机材料任二者以以上,经物理加工后而制成的具有一定性上,经物理加工后而制成的具有一定性能和用途的能和用途的矿物材料。矿物材料。石棉刹车片、绝缘云母纸石棉刹车片、绝缘云母纸(板、带板、带)、人造大理石、蒙脱石有机物纳米复合人造大理石、蒙脱石有机物纳米复合材料、石棉材料、石棉纳米电缆与半导体量子线等纳米电缆与半导体量子线等等。等。本讲稿第十页,共四十二页矿物材料的用途分类矿物材料的用途分类信息技术矿物材料信息技术矿物材料能源技术矿物材料能源技术矿物材料生物技术矿物材料生物技术矿物材料环境协调型矿物材料(绿色建材)环境协调型矿物材料(绿色建材)纳米矿物材料(超细粉体)纳米矿物材料(超细粉体
7、)航空航天技术矿物材料航空航天技术矿物材料本讲稿第十一页,共四十二页9.1.3 矿物材料学矿物材料学 以结晶学与晶体化学、矿物学与岩石以结晶学与晶体化学、矿物学与岩石学和材料科学的相关理论基础,来研究矿学和材料科学的相关理论基础,来研究矿物物材料性能与其物理组成和结构之间的关材料性能与其物理组成和结构之间的关系系,研究矿物,研究矿物材料性能与原料特性和加工材料性能与原料特性和加工制备技术之间的关系制备技术之间的关系,研究矿物材料和,研究矿物材料和应应用效果用效果和反响,探索矿物材料加工的新技和反响,探索矿物材料加工的新技术、新工艺、新设备,进而术、新工艺、新设备,进而开发研制开发研制新型新型矿
8、物材料。矿物材料。本讲稿第十二页,共四十二页矿物材料学的研究内容矿物材料学的研究内容1、基础理论研究、基础理论研究 主要研究矿物材料成分、微观结构与主要研究矿物材料成分、微观结构与宏观物理性能和化学性能之间的关系以宏观物理性能和化学性能之间的关系以及表征方法。及表征方法。本讲稿第十三页,共四十二页2、矿物材料加工与制备技术研究矿物材料加工与制备技术研究 生产工艺、工艺流程、设备选型、生产工艺、工艺流程、设备选型、最佳配方、最佳工艺参数、成型技术、最佳配方、最佳工艺参数、成型技术、固化技术。固化技术。本讲稿第十四页,共四十二页3 3、矿物材料应用研究、矿物材料应用研究 应用中性能变化、与环境协调
9、性、应用中性能变化、与环境协调性、对环境的修复功能、再循环利用等。对环境的修复功能、再循环利用等。4 4、矿物新材料设计研究、矿物新材料设计研究 材料学理论和计算机技术结合,根材料学理论和计算机技术结合,根据材料性能的具体要求,对材料配方、据材料性能的具体要求,对材料配方、加工制备技术、生产工艺、材料性能进加工制备技术、生产工艺、材料性能进行预测。行预测。本讲稿第十五页,共四十二页9.1.4 矿物材料生产工艺矿物材料生产工艺1 1、原材料的选择方法和依据、原材料的选择方法和依据2 2、原料加工工艺技术、原料加工工艺技术3 3、配方及多相体系物料制备工艺技术、配方及多相体系物料制备工艺技术4 4
10、、矿物材料工艺技术、矿物材料工艺技术5 5、矿物材料固化工艺技术、矿物材料固化工艺技术6 6、矿物材料后处理工艺技术、矿物材料后处理工艺技术本讲稿第十六页,共四十二页9.2 矿物材料应用1 1、原料、原料 提取有用成分;提取有用成分;或作其它原料如:高岭土是制备陶瓷的原料或作其它原料如:高岭土是制备陶瓷的原料2 2、利用矿物某种特殊性能以其本身直接做材料、利用矿物某种特殊性能以其本身直接做材料使用:如金刚石使用:如金刚石返回目录返回目录本讲稿第十七页,共四十二页9.3 矿物材料论述矿物材料论述返回目录返回目录本讲稿第十八页,共四十二页9.3.1 功能矿物材料功能矿物材料电、磁、光、吸波、屏蔽、
11、催化、吸电、磁、光、吸波、屏蔽、催化、吸附、流变、抗附、流变、抗(杀杀)菌、脱色菌、脱色 、压电、压电、光电、热电、红外辐射等具有感受、光电、热电、红外辐射等具有感受、转换、传输、显示和存储等功能的矿转换、传输、显示和存储等功能的矿物材料。物材料。本讲稿第十九页,共四十二页举例说明举例说明1 1、石英具有压电性、石英具有压电性2 2、电气石具有热电性和高红外辐射性能、电气石具有热电性和高红外辐射性能3 3、磁铁矿具有磁性、磁铁矿具有磁性4 4、闪锌矿作紫外半导体激光材料、闪锌矿作紫外半导体激光材料5 5、纳米锐钛矿具光催化活性、纳米锐钛矿具光催化活性6 6、蒙脱石具有脱色功能、蒙脱石具有脱色功
12、能7 7、沸石作分子筛、沸石作分子筛本讲稿第二十页,共四十二页9.3.1.1影响非金属矿物材料功能的因素影响非金属矿物材料功能的因素(1 1)矿物组成、化学成分和结构)矿物组成、化学成分和结构 石英和硅藻土,化学成分虽都是二石英和硅藻土,化学成分虽都是二氧化硅,但前者为晶质结构氧化硅,但前者为晶质结构(硅氧四面体硅氧四面体),而后者为结构复杂的非晶质多孔结构,而后者为结构复杂的非晶质多孔结构,因此,它们的应用性能或功能不同。因此,它们的应用性能或功能不同。本讲稿第二十一页,共四十二页(2 2)矿物的粒度大小和形状)矿物的粒度大小和形状 多数非金属矿物功能性的发挥有多数非金属矿物功能性的发挥有赖
13、于粒度大小、分布及粒形。因此,赖于粒度大小、分布及粒形。因此,粉碎分级技术,尤其是超细粉碎和精粉碎分级技术,尤其是超细粉碎和精细分级以及特殊粒形细分级以及特殊粒形(如片状、针状、如片状、针状、球状等球状等)加工技术对非金属矿物功能加工技术对非金属矿物功能的发挥是非常重要的的发挥是非常重要的 。本讲稿第二十二页,共四十二页(3 3)矿物的表面性质)矿物的表面性质 很多功能取决于矿物原料的表面或很多功能取决于矿物原料的表面或界面性质,如吸附、催化、电性、光性、界面性质,如吸附、催化、电性、光性、流变、分散及与材料中其它组分的相容流变、分散及与材料中其它组分的相容性等性等 。矿物的表面性质既与先天因
14、素即矿矿物的表面性质既与先天因素即矿物的组成、化学成分和结构有关,也与加物的组成、化学成分和结构有关,也与加工技术有关工技术有关 。本讲稿第二十三页,共四十二页9.3.2 光学矿物材料光学矿物材料1 1、如石英:作棱镜等光学仪器。、如石英:作棱镜等光学仪器。2 2、冰洲石:具有双折射现象。、冰洲石:具有双折射现象。3 3、萤石:光学材料,夜明珠。、萤石:光学材料,夜明珠。4 4、闪锌矿作紫外半导体激光材料闪锌矿作紫外半导体激光材料5 5、电气石具有高红外辐射性能、电气石具有高红外辐射性能本讲稿第二十四页,共四十二页9.3.3 特种矿物材料特种矿物材料 根据特定的矿物根据特定的矿物(主要是非金属
15、矿物主要是非金属矿物)原料的物理化学性质和工艺特性,经过原料的物理化学性质和工艺特性,经过高新技术深加工处理或人工合成,形成高新技术深加工处理或人工合成,形成具有特殊性能和多用途的功能材料具有特殊性能和多用途的功能材料。密封材料、导电涂料、润滑材料、密封材料、导电涂料、润滑材料、保温隔热材料、轻质高强建筑装饰材料、保温隔热材料、轻质高强建筑装饰材料、分子筛以及催化、吸附与过滤材料、合分子筛以及催化、吸附与过滤材料、合成晶体材料和高硬耐磨材料等成晶体材料和高硬耐磨材料等 。本讲稿第二十五页,共四十二页 9.3.4 环保矿物材料环保矿物材料 用稀土、沸石、海泡石、膨润土、用稀土、沸石、海泡石、膨润
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