第九章 矿物材料

4、矿物新材料设计研究
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、加工制备技术、生产工艺、材料 性能进行预测。
9.1.4 矿物材料生产工艺
1、原材料的选择方法和依据 2、原料加工工艺技术 3、配方及多相体系物料制备工艺技术 4、矿物材料工艺技术 5、矿物材料固化工艺技术 6、矿物材料后处理工艺技术
举例说明
1、石英具有压电性 2、电气石具有热电性和高红外辐射性能 3、磁铁矿具有磁性 4、闪锌矿作紫外半导体激光材料 5、纳米锐钛矿具光催化活性 6、蒙脱石具有脱色功能 7、沸石作分子筛
9.3.1.1
影响非金属矿物材料功能的因素 （1）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 氧化硅，但前者为晶质结构(硅氧四面体)， 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。
改性(含改型)矿物材料
• 是指将天然或‍ 人造矿物或岩石原料经 物理或化学加工后，矿物岩‍ 石的性能产生 了定向性的变化，但矿物岩石主体的‍ 成分 和结构没有产生明显的变化，而制成的具 有一‍ 定性能和用途的矿物材料。
活性白土、有机蒙脱‍ 石、珠光云母粉、改性碳酸 钙、膨胀珍珠岩、膨胀‍ 蛭石、膨胀石墨、石墨乳、 涂敷石棉等等
9.2 矿物材料应用
1、原料 提取有用成分； 或作其它原料如：高岭土是制备陶瓷的原料 2、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 返回目录
9.3 矿物材料论述
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9.3.1 功能矿物材料
• 电、磁、光、吸波、屏蔽、催化、 吸附、流变、抗(杀)菌、脱色 、压 电、光电、热电、红外辐射等具有 感受、转换、传输、显示和存储等 功能的矿物材料。
化学元素；若与化学成分有关也是
整Fra Baidu bibliotek利用‍ 矿物的化学组成，如利用
高岭石制备4A沸石。
•
矿物材料属于无机非金属 材料的范畴，是‍ 无机非金属材 料的重要构成部分，也可以是 矿物材‍ 料与金属材料、其他无 机非金属材料或有机材料任‍ 二 者形成的复合体，即复合矿物 材料 .
9.1.2 矿物材料分类
• 天然矿物材料
矿物材料学的研究内容
1、基础理论研究
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 及表征方法。
2、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、 最佳配方、最佳工艺参数、成型技 术、固化技术。
3、矿物材料应用研究
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。
第九章
矿物材料
目录
1、概述 2、矿物材料应用 3、矿物材料论述
9.1
概
述
9.1.1 矿物材料概念
以天然矿物（主要是非金属矿 物）和岩石为主要原料，以利用其技 术物理性能和化学性能为主要目的， 经过必要的加工处理和制备后所获得 的材料产品。
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•
矿物材料是从矿物和岩石的物
化性质出发‍ 进行材料的生产加工和 应用的。而不是为提取其中‍ 的某些
（2）矿物的粒度大小和形状
多数非金属矿物功能性的发挥 有赖于粒度大小、分布及粒形。因 此，粉碎分级技术，尤其是超细粉 碎和精细分级以及特殊粒形(如片状、 针状、球状等)加工技术对非金属矿 物功能的发挥是非常重要的 。
（3）矿物的表面性质 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、流变、分散及与材料中其它组 分的相容性等 。 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， 也与加工技术有关 。
9.1.3 矿物材料学
• 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 物材料性能与其物理组成和结构之间的关 系，研究矿物材料性能与原料特性和加工 制备技术之间的关系，研究矿物材料和应 用效果和反响，探索矿物材料加工的新技 术、新工艺、新设备，进而开发研制新型 矿物材料。
9.3.2 光学矿物材料
1、如石英：作棱镜等光学仪器。 2、冰洲石：具有双折射现象。 3、萤石：光学材料，夜明珠。 4、闪锌矿作紫外半导体激光材料
5、电气石具有高红外辐射性能
9.3.3
•
特种矿物材料
根据特定的矿物(主要是非金属矿物) 原料的物理化学性质和工艺特性，经过 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 。 • 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、 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 。
是指将天然矿物或岩石原‍ 料经物理 加工后，没有改变矿物岩石原料的成 分和‍ 结构，而制成的具有一定性能和用 途的矿物材料。 如宝石、玉石、大理石、花岗石、 ‍ 重钙粉、石英‍ 粉、石棉绳(布)、作为矿 物中药的石膏、‍ 滑石等、作为矿物肥料 的蛭石、蛇纹石、海绿石‍ 等 。
人工矿物材料
是指从天然矿物和岩石本‍ 身的物理 化学性质出发，将天然矿物岩石原料或 与‍ 天然矿物理想成分相当的化工产品经 物理或化学加‍ 工后，制成的具有一定性 能和用途的矿物材料。‍ 人造红宝石、人造水晶、煅烧高岭 土、轻质碳酸‍ 钙、4A沸石等等。
复合矿物材料
将天然矿物材料、人‍ 工矿物材料、 改性矿物材料与少量有机材料任二者‍ 以 上，经物理加工后而制成的具有一定性 能和用途的‍ 矿物材料。 • 石棉刹车片、绝缘云母纸(板、带)、 人造大理石、蒙脱石／有机物纳米复合 材料、石棉‍ 纳米电缆与半导体量子线等 等。 •
矿物材料的用途分类
• • • • • • 信息技术矿物材料 能源技术矿物材料 生物技术矿物材料 环境协调型矿物材料（绿色建材） 纳米矿物材料（超细粉体） 航空航天技术矿物材料
9.3.4
•
环保矿物材料
用稀土、沸石、海泡石、膨润土、 硅藻土等矿物所具有的优良的吸附性、 离子交换性等物理化学性质，并经深 加工改性复合制成的环保矿物材料及 其制品，具有独特优良的对水体和气 体除臭、净化等治废处理效果。
9.3.5
•
功能晶体材料
如人工合成的刚玉、钇铝榴 石(YAG)、钆镓榴石(GGG)及人造 金刚石等人工晶体被誉为空间时 代的材料，是现代高新技术必不 可少的功能晶体材料之一。