武汉科技大学非金属矿物学问答题

非金属矿物学问答题

1、硅质矿物原料有哪些？

硅石、硅砂（石英砂）、粉状石英、石英玻璃

硅砂呈粒状，硅质原料呈块状产出称硅石，石英熔体急冷得石英玻璃

硅砂分类：

1）根据产区不同，将天然砂分作内陆砂和海滨砂；

2）按颜色不同，天然砂又有黄色砂和白色砂；

硅石分类：

1）按岩石类型或形成原因分：脉石英、石英岩、石英砂岩、燧石岩

2）按工艺分类：结晶硅石胶结硅石

3）按硅石的致密度分四类：（1）极致密（2）致密（3）比较多孔（4）多孔4）按硅石真比重大小分（1450℃煅烧1小时）

（1）快速转变（2）中速转变（3）慢速转变（4）特慢转变

2、说明结晶硅石和胶结硅石差别？(岩石类型、矿物组成、石英晶粒大小、杂质含量、转变速度等)

答：结晶硅石是由硅质砂岩经变质作用再结晶成的变质岩。它是由结晶质石英颗粒所组成。由于变质过程中的再结晶作用使石英颗粒紧密连接在一起，并且构成各种变晶结构，如锯齿结构、花岗岩结构和镶嵌结构。脉石英也属于结晶硅石，它是火成岩，特征是石英颗粒较大（>2mm），纯度较高（SiO2>99%），煅烧时转化迟钝，膨胀性大，直接用于制砖较为困难。

结晶硅石中石英外，有时还存在其他少量的杂质矿物如绢云母、白云母、绿泥石、长石、金红石、赤铁矿、褐铁矿等。

胶结硅石（胶结石英岩）是石英颗粒被硅质胶结物结合而成的沉积岩。胶结硅石以石英为主，含少量的长石、云母。胶结物为硅质如玉髓、蛋白石、氧化铁、石灰石、绿泥石等，石英颗粒小（0.01毫米），加热转变容易，较少用作制砖原料。以SiO2为主，杂质成分为Al2O3、Na2O、K2O、CaO、Fe2O3

3、选择硅质原料时，考虑哪些指标？

答：1）纯度；2）致密度；3）转变速度；4）显微结构（石英颗粒、结构）生产一般硅砖，硅石中SiO2含量应不小于96%。Al2O3小于等于1.2-1.6%，Na2O+K2O总量不超过0.2-0.4%。而对于优质硅砖，硅石中的杂质（Al2O3、TiO2和碱性物质）含量应尽可能低，三者之和不能超过0.5%。对于优质硅砖，耐火度要求大于或等于1750℃和1730℃，而一般工业炉则要求大于和等于1710℃。此外硅石的致密度也极为重要，一般要求硅石致密，因为质地疏松，则制品气孔率高。至于硅石的类型和石英晶粒的大小等显微结构，因而应给予足够的重视。由于硅石煅烧过程中的SiO2晶型转化影响较慢直接影响制砖工艺，因而一定要事先确定其类型，硅石的转化速度按其在1450℃下煅烧1h的真密度小于2.4g-2.50g/cm3；特慢转变，真密度不小于2.50g/cm3。

4、工业氧化铝主要生产工艺？

答：1）碱法；

2）酸法：硝酸、盐酸、硫酸等投资大，酸回收复杂；

3）酸碱法；

4）热法（电熔法）

碱法生产氧化铝，就是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的氧化铝水合物和碱反应生成铝酸钠溶液。铝土矿中的铁、钛等杂质和绝大部分的二氧化硅则成为不溶性的化合物进入固体残渣中。这种残渣被称为赤泥。铝酸钠溶液与赤泥分离后，经净化处理，分解析出A1(OH)3，将A1(OH)3与碱液分离并经过洗涤和焙烧后，即获得产品氧化铝。目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。

酸法生产氧化铝就是用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处理铝矿石，得到含铝盐溶液，然后用碱中和这些盐溶液，使铝成氢氧化铝析出，焙烧氢氧化铝或各种铝盐的水合物晶体，便得到氧化铝。

酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿石中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，然后再用碱法处理。这一流程的实质是用酸法除硅，碱法除铁。

热法适合于处理高硅高铁的铝矿，其实质是在电炉中熔炼铝矿石和碳的混合物，使矿石中的氧化铁、氧化硅、氧化钛等杂质还原，形成硅合金。而氧化铝则呈熔融状态的炉渣而上浮，由于密度不同而分离，所得氧化铝渣再用碱法处理从中提取氧化铝。

5、耐火材料用刚玉的种类有哪几种？性能上有何差别？

按生产工艺分有三种：

1）轻烧氧化铝

（1）煅烧温度不超过1500℃，最合适温度1400-1450℃，有些为了一定活性，控制1300℃左右。

（2）引入矿化剂，促进转化，去除Na2O。一般的矿化剂为硼酸、氯化镁、金属铝和硼镁石Mg2B2O4(OH)2

2）烧结刚玉包括烧结板状刚玉烧结板状刚玉其优良的体积稳定性和抗热震性归因于低的气孔率和快速烧结条件下再结晶时形成的封闭晶内气孔。

3）电熔刚玉(电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、电熔致密刚玉)

电熔棕刚玉由于杂质没有被完全除去，杂质含量较高，呈现特有的棕色，故称棕刚玉。

电熔致密刚玉外观呈浅灰色、纯度高、气孔率低、密度大

电熔板状刚玉研究发现用这种板状刚玉作为陶瓷棍棒作为原料，取代原来使用的电熔白刚玉，对提高棍棒的抗热震性十分显著。

6、主要天然高铝矿物原料有哪些？

1）铝矾土

铝矾土(又称铝土矿)是以三种铝的氢氧化物为主和其它少量伴生矿物所组成的混合物。这三种铝的氢氧化物为一水硬铝石(α-Al2O3.H2O)、一水软铝石(

γ-Al2O3.H2O)、三水铝石(α-Al2O3.3H2O)

2）蓝晶石族矿物

蓝晶石族矿物是指蓝晶石、硅线石和红柱石，它们是同素异构矿物，存在一定的的相关系。

3）合成莫来石

莫来石结构呈特殊链状硅酸盐结构排列，所以其晶体是沿C轴延伸成长柱状、

针状。莫来石是Al2O3-SiO2系统中常压下，唯一稳定存在的二元化合物。熔点温度1870℃，线膨胀系数较小，化学性质稳定。

4）氧化铝例如：工业氧化铝、活性氧化铝、烧结刚玉、电熔刚玉

7、铝矾土按主要矿物组成分几类？

一水硬铝石diaspore-高岭石kaolinite（D-K型）

一水硬铝石diaspore-叶蜡石pyrophillite（D-P型）

勃姆石Boehmite-高岭石kaolinite（B-K型）

一水硬铝石diaspore-伊利石Illite（D-I型）

一水硬铝石diaspore-高岭石kaolinite-金红石Rutile（D-K-R型）

8、蓝晶石族矿物是指哪些？它们结构有何差别，性质上有何差异？

9、合成莫来石原料的途径有哪些？

1）烧结法；2）电熔法

例如：1）工业氧化铝+高岭土（或高纯硅石）；

2）工业氧化铝+苏州土；

3）天然矾土(M45、M60和M70)；

4）蓝晶石族；

5）工业氧化铝+叶蜡石等。

10、镁砂主要来源有哪些？

1)天然菱镁矿含47.82%MgO.

2)从海水中提炼

3)从盐湖卤水中提炼；

4)从白云石（CaMg(CO3)2，含21.9%MgO）中提炼；

5)从蛇纹石（Mg3[Si2O5](OH)4含43%MgO）中提炼；

6)从水镁石（Mg(OH)2含69%MgO）中煅烧，但通常用作提炼金属镁；

目前，我国主要从菱镁矿煅烧或电熔获得镁砂。而国外，日本和西欧主要从海水中提炼镁砂。