矿物的力学性质
第七章 矿物的物理性质
弹性、挠性、脆性、延展性。 其中绝大多数矿物具有脆性，自然金属具强 延展性，有些矿物（如辉铜矿、方铅矿等） 具微弱延展性，表现为磨损后可出现光滑平 面或棱角，可刻划出光亮刻痕等现象。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
1.比重 ⑴比重的概念及级别 比重指纯净的矿物在空气中的重量与同体积 纯水重量之比。分为三级： 轻比重：2.5以下，如石膏； 中等比重：2.5-4，大多数矿物，如石英、 方解石、正长石等； 重比重：大于4，如重晶石、方铅矿等。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
2.条痕色
矿物在未上釉的瓷板上磨划留下的粉末的颜色 （矿物硬度应低于瓷板）。条痕色主要不是矿 物的表面色，而是光线透过极细的颗粒后呈现 的颜色。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
透明度高的矿物，条 痕色白色或很浅的颜 色。半透明矿物的微 粒对透过光表现明显 吸收，条痕呈各种彩 色。不透明矿物的微 粒也透不过可见光， 呈现黑色条痕。
二、矿物的力学性质
b. 晶体结构中质点的排列方式 结构不紧密者，硬度低，如石英（离子电位 高）比刚玉（离子电位低）的硬度小，即前 者的结构不如后者紧密；层状结构的矿物由 于层间联系力小，硬度一般较低，如滑石、 石墨、辉钼矿等；含结晶水的矿物一般硬度 较低，如石膏。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
二、矿物的力学性质
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
3.发光性 ⑴发光性的概念 矿物受外界能量的刺激，能发出可见光的性质 为发光性。荧光、磷光。 ⑵影响因素 晶格中的微量杂质产生的晶格缺陷成为能发射 可见光的中心。
矿物的力学性质
肉眼鉴定矿物时，用小刀刻划矿物表面，若留下光亮的沟痕，而不出 现粉末或碎粒，则矿物具延展性，借此可区别于脆性矿物。
矿物力学性质总结：
矿物的力学性质基本上都与化学键强度有关，其 中力学性质的异向性，如解理的异向性、硬度的 异向性，都与化学键强度分布的异向性有关。
例：方解石和文石（Ca［CO3］）的同质二像变体，前者 的结构比后者“疏松”（其相对密度分别为2.72和2.94， Ca2+的配位数分别为6和9），相应的方解石的硬度为3，文 石的硬度为3.5~4
矿物的硬度：
矿物硬度的异向性：同一晶体不同方向上，硬度 可能不同，如：蓝晶石（也称二硬石）。
精确地测量出各不同方向上的硬度， 还可以绘出硬度等值曲线：
矿物的磁性：
肉眼鉴定时的矿物磁性分级：据矿物被马蹄形磁 铁或磁化小刀吸引的强弱，将矿物分为三级： (1)强磁性：矿物块体或较大的颗粒能被吸引。如
磁铁矿。 (2) 弱磁性：矿物粉末能被吸引。如铬铁矿。 (3) 无磁性：矿物粉末也不能被吸引。如黄铁矿。
矿物的磁性：
矿物的磁性是由组成矿物的原子或离子的未成对电子的 自旋磁矩产生的，离子的未成对电子越多，矿物的磁性就越 强，反之，则弱或不显磁性。
a0=0.246nm
C
解理、裂开、断口：
解理的表示方法：用单形符号可以表示出解理 的方向性与组数（同一方向的解理为一组解理）， 还可以反映出解理面夹角。
例如：石盐、方铅矿有 {100}解理，在已知是等轴晶 系的前提下，可知：解理面垂直 3个晶轴，有3组解理，解理面 夹角为90度；
闪锌矿有{110}解理，在 已知是等轴晶系的前提下，可知： 解理面在两晶轴之间，有6组解 理，解理面夹角120度和90度；
矿物的力学性质
粉体表面改性方法
化学沉淀表面改性法 表面化学改性法 涂覆改性法 机械力化学改性法 胶囊化改性 高能表面改性法
41
非金属矿物材料
• 概述 • 非金属矿物填料 • 非金属矿物保温隔热材料 • 非金属矿物吸附、催化与环保材料 • 非金属矿物基电功能材料 • 非金属纳米矿物材料 • 其它
42
矿物填料的物理、化学性质
3)用作建筑材料：代替河砂、碎石等铺路、 井下回填、造地复垦。
49
4)生产化工原料：聚合铝、分子筛等。 与盐酸反应生成 （2A1Cl3.H2O），再生成
聚铝。 5)用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼
等元素，可作为农作物生长的刺激剂 6) 回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的
硫化铁，可通过分选回收作为制取硫酸的原 料。
38
粉体表面改性
粉体表面改性的目的 粉体表面改性剂 粉体表面改性方法
39
粉体表面改性的目的
降低材料的生产成本，改善粉体颗粒在基质中的 分散性、稳定性和相容性。
提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、 耐候性等。
改善粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。 表面改性在纳米粉体中具有重要的作用。 出于环保和安全生产的目的。
课程内容
• 绪论 • 矿物岩石学基础 • 矿产资源简介 • 矿产资源加工的基本知识 • 固体废弃物的综合利用
1
绪论
• 什么是矿产资源 • 矿产资源的分类 • 我国的矿产资源 • 矿产资源的加工过程 • 课程内容
2
矿产资源的分类
• 按产出状态 – 气体矿产 – 液体矿产 – 固体矿产
3
矿产资源的分类
• 聚合物/粘土纳米复合材料
47
固体废弃物的综合利用
矿物力学性质介绍课件
04
拉伸试验：测量 矿物的抗拉强度 和弹性模量
05
冲击试验：测量 矿物的抗冲击强 度和弹性模量
06
疲劳试验：测量 矿物的疲劳强度 和弹性模量
间接测试方法
弹性模量测试： 通过测量应力与 应变的关系来计
算弹性模量
硬度测试：通过 测量压痕深度来
计算硬度
断裂韧性测试： 通过测量断裂过 程中的能量消耗 来计算断裂韧性
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目录
01. 矿物力学性质概述 02. 矿物力学性质测试方法 03. 矿物力学性质应用 04. 矿物力学性质发展趋势
矿物力学性质定义
矿物力学性质是
1 指矿物在外力作 用下的变形和破 坏特性。
这些性质对于矿
3 物的加工、利用 和工程应用具有 重要意义。
评估地质灾害风险：研究矿物力学性质有助于评估地质灾 害风险，为防灾减灾提供科学依据。
探索地球内部结构：研究矿物力学性质有助于探索地球内 部结构，为地球科学研究提供重要信息。
直接测试方法
01
单轴压缩试验： 测量矿物的抗压 强度和弹性模量
02
双轴压缩试验： 测量矿物的抗剪 强度和弹性模量
03
扭转试验：测量 矿物的抗扭强度 和弹性模量
原位测试技术： 利用原位测试技 术，实时监测矿 物力学性质的变 化
智能测试技术： 利用智能测试技 术，实现测试过 程的自动化和智 能化
理论研究深入
1
矿物力学性质的研 究方法不断改进， 提高了研究精度和
效率
2
矿物力学性质的理 论研究不断深入， 揭示了矿物力学性
质的本质和规律
3
矿物力学性质的研 究领域不断拓展， 涉及到地质、材料、
矿物的力学性质
矿物的⼒学性质矿物受外⼒作⽤所表现的特性。
矿物的⼒学性质主要表现在硬度、解理、断⼝和韧性等⽅⾯。
矿物抵抗外⼒的刻划、压⼊、研磨的能⼒为硬度。
1882年德国⼈摩⽒选择10种硬度不同的矿物作为标准，将硬度分为10级，这10种矿物顺序排列称为摩⽒硬度计。
摩⽒硬度计只代表矿物硬度的相对顺序，⽽不是绝对硬度的等级，如滑⽯的硬度为⽯英的1/3500，⽽⾦刚⽯的硬度为⽯英的1150倍。
摩⽒硬度计硬度矿物名称硬度矿物名称1滑⽯6长⽯2⽯膏7⽯英3⽅解⽯8黄⽟4萤⽯9刚⽟5磷灰⽯10钻⽯在⼒的作⽤下，矿物晶体沿⼀定⽅向发⽣破裂并产⽣光滑平⾯的性质叫解理，沿⼀定⽅向裂开的⾯叫解⾥⾯。
如果矿物受⼒不是按⼀定⽅向破裂，破裂⾯呈不规则形状叫断⼝。
⽆解理的矿物敲打时形成断⼝破裂⾯，如⽯英的破裂⾯是不规则的，多呈贝壳状断⼝。
有解理的矿物敲打后经常按⼀定⽅向裂开，形成有规则的解理⾯，如⽅解⽯可以沿三个⽅向裂开，形成⼩菱形碎块。
不同矿物的解理可能有⼀个⽅向，也可能有⼏个⽅向。
如⽯墨只有⼀个⽅向，称⼀向解理，普通⾓闪⽯的解理有两个⽅向，称⼆向解理，⽯盐晶体和⽅解⽯为三向解理，闪锌矿为六向解理等。
不同矿物不仅解理⽅向不同，⽽且解理程度也不同，根据劈开的难易和⾁眼观察解理⾯的光滑情况，将解理分为：（1）最完全解理（云母、⽯膏等）。
（2）完全解理（⽅解⽯、⽯盐等）。
（3）中等解理（⾓闪⽯、辉⽯等）。
（4）不完全解理（磷灰⽯等）。
（5）极不完全解理或⽆解理（⽯英、磁铁矿等）。
不同矿物解理性质不同，⽽同种矿物的解理⽅向和解理程度总是相同的，所以解理是鉴定矿物的重要特征之⼀。
矿物抵抗切割、锤击、弯曲、拉引等外⼒作⽤的能⼒为韧性。
根据韧性的表现形式⼜可分为脆性、延展性、弹性（屈⽽能伸的性质，如云母）和挠性（屈⽽不能伸的性质，如绿泥⽯）等。
矿物的力学性质解理
单元一 矿物概述
问题二 矿物有哪些基本形态 矿物集合体形态
胶状体--晶腺状 (玛瑙)
晶簇状(电气石)
结核体(硬锰矿)
单元一 矿物概述
问题三 矿物有哪些物理性质
矿物的物理性质主要有光学性质、力学性质、密度和相对密度、磁性、电学性 质、放射性等。这些物理性质是由矿物本身的化学成分和晶体构造所决定的， 可以据此对矿物进行鉴定。 下面主要介绍借助简单工具（小刀、放大镜、磁铁、无釉瓷板、荧光灯等）用 肉眼就能分辨的物理性质
孔雀石
黄铜矿
磁铁矿
单元一 矿物概述 问题三 矿物有哪些物理性质 1、矿物的光学性质 颜色：
表1-1-1 矿物标准色及代表矿物
紫色-紫水晶
蓝色-蓝铜矿 翠绿色-孔雀石
黄色-雌黄 橙色-雄黄 红色-辰砂
褪色-多孔状褐铁矿 灰色-铝土矿 靛蓝色-铜蓝 铁黑色-磁铁矿 钢灰色-镜铁矿 铜红色-自然铜
铅灰色-方铅矿 黄褐色-粉末状褐铁矿
黄铁矿晶体
黄铁矿理想晶体
电气石晶体
电气石理想晶体
单元一 矿物概述 问题二 矿物有哪些基本形态
单体形态：根据矿物晶体在三维空间的发育状况，将其形态划分为一向延长的柱状、针状；二 向延长的板状、片状；三向延长的粒状三种基本形态
柱状电气石
片状云母
板状石膏
粒状磁铁矿
单元一 矿物概述 问题二 矿物有哪些基本形态
自然界中的矿物并非固定不变，当其所处的外界条件改变至超出它的稳定范围时，该矿物将会变成新 的环境下稳定的其他矿物。如黄铜矿在表生环境中可生成孔雀石和蓝铜矿
黄铜矿
孔雀石
蓝铜矿
单元一 矿物概述
问题二 矿物有哪些基本形态 矿物的形态包括单体及集合体的形态 单体形态：指矿物单晶体的形态。只有结晶的矿物才能呈现单体。根据晶体晶面发育的完好程 度，分别称为自形晶、半自形晶、它形晶
矿物的物理性质和晶化分类
•沿着双晶接合面特别是聚片双晶的接合面发生，如刚玉
沿某一种面网存在有他种成分的细微包裹体，或者是固溶 体离溶物
•矿物解理与裂理的区别
•解理——晶质矿物的固有特性，同种矿物具有相同解理
•裂理——矿物的非固有特性，同种矿物并非都具有裂理，
•
但若产生裂理，必在相同的方向上
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矿物的物理性质和晶化分类
• 延展性是金属键矿物的一种 特性。金属键的矿物在外力作用 下能产生塑性形变;金属键程度不 同，则延展性也有差异
•
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矿物的物理性质和晶化分类
• 5、 矿物的脆性和延展性
•弹性：
•矿物受力后，去除外力后自行恢复原状 的性质，如云母
•挠性：
•矿物受力后，去除外力后不能自行恢复 原状的性质，如蛭石
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矿物的物理性质和晶化分类
•依据矿物相对密度大小可将矿物分为：
• 轻级(<2.5 ): 如 石墨(2.5)、自然硫(2.05～2.08)、 石盐(2.3)等
• 中级(2.5～4): 大多数矿物属于此级。如 石英(2.65)、 萤石(3.18)、金刚石(3.52)等； • • 重级(>4): 如 重晶石(4.3～4.7)、磁铁矿(4.5～5.2)、 白钨矿(5.8～6.2)、 方铅矿(7.4～7.6)、 自然金(14.6～ 18.3)等。
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矿物的物理性质和晶化分类
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2020/11/30
矿物的物理性质和晶化分类
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矿物的物理性质和晶化分类
• 4、 矿物的脆性和延展性
矿物鉴定：矿物的力学性质
A、方铅矿 b、萤 石 c、闪锌矿 d、方解石 e、重晶石 f、云 母
3、解理发育的一般规律及其主要影响因素有：
（1）解理沿着晶格中面网密度最大的方向发育。例如 金刚石平行｛111｝的面网。
（2）解理面平行于由异号离子组成的电性中和面。例 如石盐具平行｛100｝解理。
（3）当相邻面网为同号离子组成的面网时，解理面易 平行于该面网发育。如萤石结构中｛111
(4) 不完全解理：
矿物受力后，不易裂出解理面，仅断续可见小而 不平滑的解理面。如磷灰石的｛0001｝解理； 橄榄石的｛100｝解理等。
(5) 极不完全解理：矿物受力后，极难或不出现解 理面，通常认为无解理。如石英、石榴石。
极完全解理 完全解理
中等解理
不完全解理（磷灰石） 极不完全解理（石英断口）
摩氏硬度计：
1－滑石 2－石膏 3－方解石 4－萤石 5－磷灰石
6－长石 7－石英 8－黄 玉 9－刚玉 10－金刚石
指甲(2.0～2.5)、小刀(5～6)
3、影响矿物硬度的主要因素：
（1）化学键的类型及强度：一般地，典型原子晶格>离子
晶格> 金属晶格>分子晶格>氢键为主的矿物。
（2）含H2O或OH-者硬度通常都很低：如石膏(Ca
二、裂开
1．裂开是指某些矿物晶体在应力作用下，有时可沿着晶格 内一定的方向破裂成平面的性质。裂开的平面称为裂开 面。
2．从现象上看，裂开酷似解理，也主要出现在晶体上，但 二者产生的原因根本不同。
裂开是由于晶体内一定的结晶学方向存在杂质夹层、 定向排列的外来微细包裹体、固溶体离溶物夹层或由应 力作用造成的聚片双晶的接合面而出现的结构薄弱面， 当受力时沿此方向裂开所致。当这些因素不存在时，矿 物则不具裂开。
矿物的形态及物理性质
二、矿物的力学性质
矿物在外力作用下所表现出来的性质 -----矿物的力学性质。
1、解理和裂开 2、硬度 3、密度（比重）
1、解理和裂开
矿矿矿物物物受受受力力力后后后沿沿沿一一一定定定结结结晶晶晶 方方方向向向破破破裂裂裂成成成光光光滑滑滑平平平面面面的的的性性性质质质，，， 称称称为为为解解解理理理，，，它这这是个个矿光光物滑滑晶平平体面面的---固---有- 解解属理理性面面，。。这它它个是是光矿矿滑物物平晶晶面体体-的-的 --固固解有有理属属面性性。，，
一、矿物的光学性质
1、颜色 2、条痕色 3、光泽 4、透明度
1、颜色
颜色 ---- 一定范围内的电磁波（390nm～770nm） 作用于人的视觉神经时，在大脑中所引起的一种感觉。
（视觉反应）
红 橙黄
绿
兰
青紫
770 620 592 578 500
464 446 390 nm
（1）、矿物的颜色
矿物的颜色-----指矿物对白光中不同波长的光波均匀 地吸收或选择性地吸收后所表现出来的性质（现象）。 （矿物受白光照射，对光产生吸收、透射、反射等各种
用单晶体在三维空间延伸的比例情况来描述。 一向延伸型：a≈b＜＜c，短柱、长柱、针状、纤维状
例：辉石、角闪石、符山石、石棉、等。 二向延展型：a≈b＞＞c：板片、片状、鳞片状。
例：板状石膏、云母、蛭石、等。 三向等长型： a≈b≈c，粒状，等轴状。
例：方铅矿、石榴子石、黄铁矿、等。
一向延长型
绿
柱
绿
一种矿物的光泽等级一般基本上是不变的，但由于反光面 的形态不同，可以呈现一种或几种特殊光泽。
特殊变异光泽
油脂光泽
珍珠光泽
7、矿物的物理性质14章
（2）磷光(fluorescence)：指物体在外界能量激发下发光，
当激发作用停止后，发光在10-8 S后仍持续。
萤石
矿物的光学性质 矿物光学性质总结
二、矿物的力学性质
矿物的力学性质是指矿物在外力
（如敲打、挤压、拉引或刻划等）作用
下所表现的出来的性质。
1、矿物的解理、裂理和断口
解理、裂理和断口都是矿物在应力
矿物的光学性质
矿物的透明度
（2）矿物的透明度在显微镜下可以分为2级
不透明：在0.03mm厚的薄片上不 能透过光。例：方铅矿、磁铁矿
透明：在0.03mm厚的薄片上能 透过光。例：长石、石英
矿物的光学性质
矿物的透明度
矿物透明度的影响因素
内因：化学键类型、化学成分、内部结构等；
外因：矿物中的包裹体、气泡、杂质、裂隙、矿物的集合 方式，风化程度等。 矿物的透明度取决于两个因素：
（1）矿物的透明度在肉眼鉴定中可以分为3级 透明：可透过 1cm 厚的矿物看清楚物体 的轮廓。例：石膏、冰洲石（多为无色、 白色或浅色矿物）
半透明：当透过 1cm 厚 的 矿 物 可 见物体的阴影。 例：辰砂、浅色 闪锌矿（多为彩 色矿物） 不透明：当透过 1cm 厚的矿物时， 看不见物体。例：石墨、方铅矿 （多为黑色矿物）
金刚石 解理产生的原因： ①解理是矿物晶体固有的性
质，是其异向性的突出表现。解理
一般平行于晶体结构中联结力最弱
的方向产生。
解理面：平行于面网密度最大 的面网产生，为什么？ 如石墨：层间的原子间距为 3.40Å，层内原子间距为1.42Å。
石墨
矿物的力学性质
矿物的解理
②平行于两层同号离子相邻
的面网（同性相斥）。
常见矿物的肉眼鉴定方法
常见矿物的肉眼鉴定方法书签：一、矿物的形态（一）单体形态（二）集合体形态二、矿物的各种物理性质（一）矿物的光学性质（二）矿物的力学性质三、一些常见矿物的特征。
一、矿物的形态矿物的形态有单体形态和集合体形态之分。
（一）单体形态由于矿物具一定的化学成分和结晶构造，在适宜的条件下，可形成具一定外形的几何多面体，称为晶体（crystal）。
完好晶体的自然表面称晶面（crystal face），它相当于结晶格架上质点较密集或联结力较强的网面。
晶体的形态称为晶形（crystal form）。
各种矿物都有其独特的晶形，它是鉴别矿物的重要依据之一。
尽管矿物的晶形多种多样，但归纳起来，矿物单体晶形可分为三种类型：一向延长型呈柱状或针状，如石英、辉锑矿、角闪石等；二向延长型呈片状或板状，如石膏和云母等；三向等长型呈粒状，如黄铁矿等。
矿物的晶体大小与生长环境有关，在适宜条件下某些晶体可生长成巨大的个体，例如，曾发现巨大的白云母晶体，其晶面可达7m2，但有些矿物的晶体极小，如高岭石的晶体仅为10～n×10μm，需在电子显微镜下才能观察到。
同一种岩石中不同矿物的结晶顺序也有先后，先结晶的矿物晶形较完好，后结晶的则受先结晶的矿物限制，常形成扇形不甚规则的“他形”晶。
（二）集合体形态自然界的地质条件较为复杂、呈完好晶形以单体产出的矿物较少，绝大多数矿物都是以多个单体聚合在一起产出，同种矿物的许多个单体聚合在一起形成的整体称矿物集合体。
1．晶质矿物集合体形态：根据集合体中矿物颗粒大小可分为两类：肉眼或放大镜可辨认矿物颗粒界限的显晶集合体和只能在显微镜下辨认出矿物单体的隐晶集合体。
显晶集合体形态多取决于矿物单体的形态和它们的集合方式：如柱状和针状集合体是柱状或针状单体的不规则聚合体；纤维状集合体是针状单体大致平行密集排列而成；放射状集合体是柱状或针状单体，少数可为片状单休，以一点为中心向外成放射状排列而成；片状或板状集合体是片状或板状单体的不规则聚合体；粒状集合体是三向等长的单体的不规则聚合体；最典型且最常见的集合体是石英的晶簇状集合体，所谓晶簇（druse）是指若干个晶体在共同的基座上丛生在一起，且其中发育最好的晶体与基底近于垂直的单晶体群(图2-2)。
矿物表面的力学性能分析
矿物表面的力学性能分析矿物表面的力学性能是指矿物表面在外力作用下的物理变化与化学反应。
力学性能主要与表面的力学结构和表面的化学成分有关。
这些因素决定了矿物表面的物理化学性质和稳定性。
一、矿物表面的力学结构矿物表面的力学结构包括晶面、晶格位错和表面缺陷。
晶面是在矿物结晶时生成的等离子体，具有均匀排列的原子结构。
晶格位错是晶格中的杂点，由于不同原子的半径不同或晶体生长时拉伸形变而产生。
表面缺陷是表面原子排列不规则而形成的空穴和空缺。
这些力学结构对矿物表面的稳定性、化学反应和光学性质等产生显著影响。
例如，晶面的平整度影响着矿物表面的反应速率和吸附性能。
位错的分布和密度对矿物表面的形态和强度有很大的影响。
表面缺陷能够影响表面的电子态，从而影响表面反应的速率和选择性。
二、矿物表面的化学性质矿物表面的化学性质决定了它们的吸附、催化和反应活性。
矿物表面的化学成分对它们的物理性质也有很大的影响。
矿物表面的化学反应是从表面的化学吸附开始的。
化学吸附是指在表面吸附了分子的化学反应，分子使表面上的化学键结构发生变化，产生化学反应。
吸附的程度和种类取决于表面的化学成分、表面的结构和吸附剂的性质。
催化剂是一种可以加速反应速率的物质，通常是一种矿物表面化学物质。
催化剂通过在反应中提供中间物，使反应速率加快，同时它不会被反应所消耗。
矿物表面的化学性质和晶面结构决定了催化剂的活性和选择性。
三、矿物表面的稳定性矿物表面的稳定性指表面在外力作用下保持表面形态的能力。
外力包括力学力和化学力。
力学力包括表面张力、湿润性和黏着力。
化学力包括表面化学反应和化学腐蚀。
矿物表面的稳定性取决于表面的力学结构和化学成分。
表面结构的平整度和晶格缺陷决定了表面的物理强度和稳定性。
表面的化学成分、表面处理和地球化学过程中的环境变化纷繁决定了表面的化学稳定性。
结论矿物表面的力学性能是研究表面的物理和化学反应的重要基础。
矿物表面的力学结构、化学成分和稳定性互相影响，决定了矿物表面的物理化学性能和稳定性。
工程地质学——矿物和岩石-知识归纳整理
第一章 矿物和岩石第一节 主要造岩矿物一、定义：在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的天然均质体，叫矿物。
二、物理性质：（一）（一）晶体形态：⎩⎨⎧质点为有序罗列）晶体矿物（组成矿物的火山玻璃、胶体蛋白的质点为无序罗列）：非晶体矿物（组成矿物⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧、钟乳状状、粒状、块状、土状几何体：纤维状、鳞片立方体、菱面体片状、板状针状、柱状单体（二）光学性质：⎪⎩⎪⎨⎧应后的颜色假色：矿物表面氧化反离子的颜色。
它色：矿物中混入色素的混合色。
长的光波后，其余光波自色：矿物吸收某一波、颜色12、条痕：矿物粉末的颜色。
⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧、土状光泽几何体光泽：丝绢光泽断口光泽：油脂光泽珍珠光泽晶面光泽：玻璃光泽、单体光泽：光的能力：、光泽：矿物表面反射3 ⎪⎩⎪⎨⎧不透明半透明透明的程度：、透明度：矿物透射光4（三）力学性质1、硬度：反抗外力刻划的能力（在晶面上）摩氏硬度：滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 1 2 3 4 5 6 7 8 9 102、解理：外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。
知识归纳整理⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧︒︒︒︒见平整光滑处无解理：解理面肉眼难光滑较小，断口发育中等解理：解理面平整分光滑彻底解理：解理面大部全光滑挤彻底解理：解理面完解理程度：，辉石：，角闪石：解理交角：解理组数938756124⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧平整状参差状锯齿状贝壳状沿任意方向的裂开：、断口：外力敲击下，3⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧白云石：遇镁试剂变蓝气泡方解石：遇稀盐酸剧烈化学反应：磁性可塑性滑感挠性弹性（四）其它特殊性质：三、常见矿物的简易鉴定1、浅色矿物：石英 正长石 斜长石 方解石 白云石 白云母 石膏 滑石 硬度大 硬度中等 硬度小半透明 肉红色 灰白色 菱面体 弯曲菱面体 薄片状 丝绢光泽 有滑感 断口油脂光泽 两组解理 遇HCL 起泡 遇镁试剂变兰 珍珠光泽无解理 白色弹性2、暗色矿物：橄榄石 辉石 角闪石 黑云母 绿泥石 硬度大 硬度小颗粒状 短柱状 长柱状 薄片状 薄片状半透明 解理交角近90º 解理交角124 º 弹性 挠性橄榄绿色 多为黑色 黑绿色 黑色 墨绿色珍珠光泽求知若饥，虚心若愚。
矿物学 第四章 矿物的物理性质2-力学性质及其它物性 图文
石英贝壳状断口
黄铁矿的断口
小结：解理、裂开和断口的识别
1、解理
1）区分晶面与解理面； 2）全面描述解理应包括：等级、方位、组数、夹角；
3）解理组数必须在同一单体上进行：一般选棱、角较突出、
自由面出露较多的颗粒上，对着光线转动矿物不同方向观察； 解理的组数与夹角可从解理纹得到反映。
2、裂开：产生的原因与解理不同；
例如：
石盐、方铅矿：‖{100}立方体解理，三组互相垂直； 闪锌矿：‖{110}菱形十二面体的解理，六组； 石墨：‖{0001}平行双面的解理，一组。
★解理面上之解理纹可示出解理的组数和夹角。
解理的组数和夹角可在解理面上的解理纹上 体现出来。
∥01 1}
∥{001}
∥{hk0}
的异向性特点。
2．裂开
某些矿物晶体在应力作用下，有时可沿着晶格内一定的结晶方 向破裂成平面。裂开的平面称裂开面。 注意：从现象上看，裂开酷似解理，也只能出现在晶体上。
产生的原因与解理不同： 主要取决于杂质的夹层及机械双晶等结构以外的非固有因素。 裂开面往往沿下列方向产生：
（1）裂开只见于某些矿物的某些晶体上，也可能不遵循晶体 的对称性。
晶体中可有一种或几种不同等级的解理。
白云母的极完全解理 ‖{001}
方铅矿 ‖{100}完全解理
方解石‖{ 101 1 }完全解理
辉石的中等解理
‖{110}
角闪石晶体
橄榄石的不完全解理
解理的表示方法：
★解理反映出晶体的异向性和对称性。 通常用相应的单形及其符号来表示解理的 方向、组数和夹角。
∥{110} ∥{001}
矿物的解理
方解石 萤石
闪锌矿
重晶石
矿物的物理性质
① 典型原子晶格的硬度很高；但具以配位键 为主的原子晶格的大多数硫化物矿物，因键力不 太强，故硬度并不高。
② 离子晶格矿物的硬度通常较高，但随离子 性质的不同而变化较大。
③ 金属晶格矿物的硬度较低(某些过渡金属除 外)。
④分子晶格因分子间键力极微弱，其硬度最 低。
贝壳状断口: 呈圆形的光滑曲面，面上常出现不 规 则的同心条纹，形似贝壳状。如石英和玻璃质体。
锯齿状断口：呈尖锐锯齿状，如自然铜的断口。 参差状断口：呈参差不平的形状，如磷灰石的断口。 土状断口：为土状矿物所特有的粗糙断口，如块状 高岭石的断口。
锯 齿 状 断 口
参 差 状 断 口
贝
土
பைடு நூலகம்
壳
状
状
断
断
口
解理产生的原因
A 解理面一般平行于 面网密度最大的面网
B 平行于由异号离子组 成的电性中和的面网
C 当相邻面网为同号离子的 面网时，其间易产生解理
D 平行于化学键力 最强的方向
根据解理的完好程度，一般分为五级：
(1) 极完全解理：极易获得解理，解理面大 而平坦，极光滑，解理片极薄，如云母、 石墨等的解理。
(2) 完全解理：易获得解理，常裂成规那么 的解理块，解理面较大光滑而平坦，如方 解石、方铅矿等。
(3) 中等解理：较易得到解理，但解理面不 大，平坦和光滑程度也较差，碎块上即有 解理面又有断口，如普通辉石等矿物的解 理。
(4) 不完全解理：较难得到解理，解理面小
矿物的解理
一组解理
二组解理
三组解理
❖ 摩氏硬度计十种矿物的维氏硬度如下〔单位 kg/mm2〕：
❖ ① 滑石 2
矿物岩石微课：矿物力学性质及其他性质
四、矿物的其他性质
矿物的相对密度分为三级： (1) 轻的：相对密度小于2.5，如石墨（2.09-2.23）； (2) 中等的：相对密度在2.5～4之间，如石英（2.65）； (3) 重的：相对密度大于4，如重晶石（4.5）。
石石墨墨
石石英英
重重晶晶石石
四、矿物的其他性质
（二）矿物的磁性
矿物的磁性是指矿物在外磁场作用下被磁化所表 现出能被外磁场吸引、排斥或对外界产生磁场的性质。 矿物肉眼鉴定时，一般以马蹄形磁铁或磁化小刀来测 试矿物的磁性，常粗略地分为三级：
矿物岩石
矿物的力学性质
矿物的力学性质
目录
CONTENTS
一、矿物的硬度 二、矿物的弹性与挠性 三、矿物的脆性与延展性 四、矿物的其他性质
一、矿物的硬度
矿物的硬度：是指矿物抵抗外来机械作用(如刻划、压入或研磨等) 的能力。
矿物的肉眼鉴定中，通常采用摩氏硬度，它是一种刻划硬度。 摩氏硬度计： 以十种硬度递增的矿物为标准来测定矿物的相对硬度。
谢谢观看
黄铁矿
金刚石
三、矿物的脆性与延展性
矿物的延展性是指受外力 拉引时易成为细丝、在锤击或 碾压下易形变成薄片的性质， 是金属键矿物的一种特性。
自然金属元素矿物具强延 展性（如自然金、自然银）。
自然金
四、矿物的其他性质
（一）矿物的密度和相对密度 矿物的密度是指矿物单位体积的质量，其单位为g/cm3。
矿物的相对密度是指纯净的单矿物在空气中的质量与4°C时同体积的水的 质量之比。
(1) 强磁性：矿物块体或较大的颗粒能被吸引。 如磁铁矿。
(2) 弱磁性：矿物粉末能被吸引 。如铬铁矿。 (3) 无磁性：矿物粉末也不能被吸引。如黄铁矿。
矿物的物理力学性质1
矿物的物理力学性质以，矿物的物理性质，是鉴别矿物的重要依据。
（一）光学性质：1．颜色矿物的颜色，是矿物对可见光波的吸收作用产生的。
有自色、他色、假色之分。
自色：是矿物固有的颜色，颜色比较固定。
钙等成分多的矿物，如石英、长石、方解石等，颜色较浅。
他色：不固定，对鉴定矿物没有很大意义。
假色：蓝色和紫色。
2．光泽表现。
按其反射强弱程度，分金属光泽、造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。
玻璃光泽：反光如镜，如长石、方解石解理面上呈现的光泽。
珍珠光泽：象珍珠一样的光泽，如云母等。
丝绢光泽：石膏和绢云母等。
油脂光泽：光泽。
蜡状光泽：物表面的光泽。
土状光泽：所呈现的光泽。
3．条痕颜色。
对不透明矿物的鉴定很重要。
（二）力学性质1．硬度重要鉴定特征。
在鉴别矿物的硬度时，确定矿物的相对硬度。
摩氏硬度计：是硬度对比的标准，从软到硬依次由下列10摩氏硬度计。
（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）萤石（5磷灰石（6）正长石（7）石英（8）黄玉（9）刚玉（10金刚石绝对硬度的等级。
矿物硬度的确定，否刻伤的情况而定。
5～称为解理。
有如方解石。
5表产生的一切影响叫火山作用，形成的岩石叫喷出岩。
在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差。
肉眼不易看清楚。
二、岩浆岩的产状：是反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征。
由于岩浆本身成分的不同，受地质条件的影响，岩浆岩的产状大致有下列几种：岩基：深成巨大的侵入岩体，范围很大，常与硅铝层连在一起。
形状不规则，表面起伏不平。
与围岩成不谐和接触，露出地面大小决定当地的剥蚀深度。
岩株：与围岩接触较陡，面积达几平方公里或几十平方公里，其下部与岩基相连，比岩基小。
岩盘：岩浆冷凝成为上凸下平呈透镜状的侵入岩体，底部通过颈体和更大的侵入体连通，直径可大至几千米。
岩床：岩浆沿着成层的围岩方向侵入，表面无凸起，略为平整，范围一米至几米。
岩脉：沿围岩裂隙冷凝成的狭长形的岩浆体，与围岩成层方向相交成垂直或近于垂直。
黄铁矿力学性质
黄铁矿力学性质
黄铁矿（Goethite）是一种常见的金属矿物，主要成分是杂化氧化铁，具有钝性，有时也带有绿色、棕褐色或红棕色的微量元素。
这种矿物在工业上有着重要的地位，因为它的力学性质有助于工业中的一些过程和应用。
首先，黄铁矿的硬度适中，较大颗粒的硬度应约为4.0~4.5，在力学上属于低硬度矿物，具有较高的韧性，可以保持良好的加工性能，延展性强，因此黄铁矿可以用于制造结构用钢和碳钢以及非结构性合金，这些材料在重要工程使用上具有显著优势。
其次，黄铁矿有良好的耐腐蚀性能，可以抵抗氧化、湿度、高温环境和腐蚀性气体的侵蚀。
与其他矿物相比，黄铁矿的内部结构较为紧凑，可以抵御外界环境的冲击，尤其是强烈的电磁波，可以抵御腐蚀。
此外，由于黄铁矿具有良好的电性能，能够保证电气设备的正常运行，不仅具有耐电弧性，耐电流等优点，还能耐低温、耐振动，从而满足最新技术要求。
综上所述，黄铁矿的力学性质及其他性能优势更有利于工业应用，它可以广泛应用于建筑材料、电气器件、汽车零件、交通设施、精密仪器等行业上的设计和制造，因此有助于促进业内发展。
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矿物的力学性质
• 硬度 • 解理 • 断口
10
矿物的成因
内生作用
岩伟 浆晶 作作 用用
热火 液山 作作 用用
外生作用
变质作用
风沉 化积 作作 用用
接区 触域 变变 质质
机化 生 械学 物 沉沉 沉 积积 积
11
12
矿物的晶体化学分类
• 第一大类 自然元素矿物 • 第二大类 硫化物矿物 • 第三大类 氧化物和氢氧化物矿物 • 第四大类 含氧盐矿物 • 第五大类 卤化物矿物
• 生产多元素复合肥。
51
• 粒径、粒径分布 • 颗粒形状 • 比表面积 • 硬度 • 化学组成、化学活性 • 光学性能 • 电性能 • 磁性能 • 热性能43来自非金属矿物保温隔热材料
• 纤维型保温隔热材料 – 天然矿物纤维：纤维水镁石、纤维海泡石、石棉 – 人造矿物纤维：岩棉、矿渣棉
• 多孔型保温隔热材料 – 膨胀珍珠岩 – 硅藻土 – 膨胀蛭石
50
粉煤灰的综合利用
• 回收有价组分：空心微珠、煤炭、铁金属物质 、 A12O3 等。
• 用作建材和建材的生产原料：制水泥、制砖、配 制混凝土、轻质混凝土和加气混凝土等。质量较 差的灰渣可用来铺路，作基础以及作填充料等。
• 粉煤灰中SiO2和Al2O3含量较高，可用于生产化工 产品：如絮凝剂、分子筛、白炭黑（沉淀SiO2）、 水玻璃、无水氯化铝、硫酸铝等。
38
粉体表面改性
粉体表面改性的目的 粉体表面改性剂 粉体表面改性方法
39
粉体表面改性的目的
降低材料的生产成本，改善粉体颗粒在基质中的 分散性、稳定性和相容性。
提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、 耐候性等。
改善粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。 表面改性在纳米粉体中具有重要的作用。 出于环保和安全生产的目的。
课程内容
• 绪论 • 矿物岩石学基础 • 矿产资源简介 • 矿产资源加工的基本知识 • 固体废弃物的综合利用
1
绪论
• 什么是矿产资源 • 矿产资源的分类 • 我国的矿产资源 • 矿产资源的加工过程 • 课程内容
2
矿产资源的分类
• 按产出状态 – 气体矿产 – 液体矿产 – 固体矿产
3
矿产资源的分类
44
非金属矿物吸附、催化与环保材料
• 硅藻土 • 膨润土 • 沸石 • 凹凸棒石 • 海泡石 • 石墨
45
非金属矿物基电功能材料
• 石墨 • 云母 • 石棉
46
非金属纳米矿物材料
• 分类
– 天然纳米矿物材料
• 石墨 • 沸石 • 膨润土
– 合成纳米矿物材料
• 纳米CaCO3 • 纳米TiO2
– 复合纳米矿物材料
40
粉体表面改性方法
化学沉淀表面改性法 表面化学改性法 涂覆改性法 机械力化学改性法 胶囊化改性 高能表面改性法
41
非金属矿物材料
• 概述 • 非金属矿物填料 • 非金属矿物保温隔热材料 • 非金属矿物吸附、催化与环保材料 • 非金属矿物基电功能材料 • 非金属纳米矿物材料 • 其它
42
矿物填料的物理、化学性质
• 聚合物/粘土纳米复合材料
47
固体废弃物的综合利用
• 概述 • 煤矸石的综合利用 • 粉煤灰的综合利用
48
目前我国煤矸石的主要资源化途径有： 1)回收能源：作为大型沸腾炉燃料供热或发
电：热值>8360kJ/kg。 2)生产建筑材料：煤矸石的成分中主要为粘
土矿物。水泥、烧结砖瓦、免烧砖瓦、空心砌块 、建筑陶瓷、轻骨料（陶粒）、岩棉等；
31
金属冶炼
• 分类：根据冶炼的原理 – 分解法 – 还原法 – 电解法
32
• 现代产业发展与非金属矿
• 非金属矿的分类与用途
非
• 常见的非金属矿
金
– 高岭土 – 碳酸钙
属
– 膨润土
矿
– 石膏
产
– 滑石 – 云母
– 蛭石
– 硅藻土
33
矿产资源加工的基本知识
• 超细粉碎 • 化学选矿 • 表面改性 • 矿物材料
3)用作建筑材料：代替河砂、碎石等铺路、 井下回填、造地复垦。
49
4)生产化工原料：聚合铝、分子筛等。 与盐酸反应生成 （2A1Cl3.H2O），再生成
聚铝。 5)用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼
等元素，可作为农作物生长的刺激剂 6) 回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的
硫化铁，可通过分选回收作为制取硫酸的原 料。
• 矿物的概念 • 矿物的物理性质 • 矿物的成因 • 矿物的分类及命名 • 岩石-矿石学基础知识
7
矿物的物理性质
• 矿物的光学性质 • 矿物的力学性质 • 矿物的磁学性质 • 矿物的电学性质 • 矿物的其它物理性质
8
矿物的光学性质
• 颜色 • 条痕 • 光泽 • 透明度 • 发光性 • 特殊的光学效应
20
21
层理构造
22
波痕
23
泥裂
24
生物成因构造
25
常见的变质岩
• 片麻岩 • 片岩 • 千枚岩 • 板岩 • 石英岩 • 大理岩
26
片麻岩
27
千枚岩
28
板岩
29
金属矿产
• 金属冶炼 • 常见的金属矿产
–铁矿石 –铜矿石 –金矿石 –铝矿石 –其它金属矿石
30
金属冶炼
• 分类：根据各种方法的特点 – 火法冶金 – 湿法冶金 – 电冶金
13
岩石学概论
岩石
岩浆岩
沉积岩
变质岩
14
常见的岩浆岩
• 橄榄岩 • 玄武岩 • 安山岩 • 流纹岩 • 伟晶岩 • 花岗岩
15
韩国济州岛玄武岩的柱状节理
16
岩墙
17
18
常见的沉积岩
• 砾岩 • 砂岩
– 石英砂岩 – 长石砂岩
• 粉砂岩 • 粘土岩
– 泥岩 – 页岩
• 石灰岩 • 白云岩
19
• 按矿产性质及用途 – 金属矿产 – 非金属矿产 – 能源矿产 – 水气矿产
4
矿产资源加工的主要内容
• 分类依据：加工深度
– 初加工 – 深加工 – 制品加工
5
矿产资源加工的主要内容
• 分类依据：矿产资源的加工过程
– 颗粒制备与处理技术 – 矿物材料加工技术 – 矿物化工技术
6
矿物岩石学基础
34
超细粉碎
• 概述 • 超细粉碎设备
– 机械冲击式超细粉碎机 – 气流粉碎式超细粉碎机 – 搅拌磨 – 振动磨
35
化学选矿
• 分类： – 煅烧法 – 浸出法 – 漂白法
36
浸出法
• 细菌浸出法 • 碱浸法 • 酸浸法 • 其它
37
化学漂白法
• 氧化漂白法 • 还原漂白法 • 氧化-还原联合漂白法