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1、2017/5/29,1,材 料 概 论,四川大学材料科学与工程学院张 云 副教授85410272、,2017/5/29,2,三、吸附、过滤矿物材料,1、 概述 对气体、液体、固体等通过物理、化学或物理化学方法进行有效吸附和过滤，从而达到介质间分离、提纯、净化目的的材料，称吸附过滤材料。 吸附过滤材料可分为有机和无机两大类。 离子交换树脂、有机纤维等属于有机吸附过滤材料。,2017/5/29,3,无机吸附过滤材料 人工合成材料 天然矿物材料 合成沸石、活性炭、人工活性Al2O3、硅胶、玻璃纤维、等作吸附过滤材料使用时，称为人工合成吸附过滤材料。 膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、麦饭石、硅藻土、沸石、坡缕石
2、、海泡石、蒙脱石等作吸附过滤材料使用时，称为天然矿物吸附过滤材料,2017/5/29,4,2 、 坡缕石、海泡石,1） 坡缕石、海泡石及其性能 坡缕石和海泡石晶体结构类似，都属于链层状的过滤型结构，在晶体结构中平行C轴方向有较大的通道，其中被沸石水充填。 加热至200左右脱去沸石水后，加之矿物颗粒非常细小，比表面积很大(坡缕石为195315m2g，海泡石为240m2g)，具有强的吸附性，尤其是对极性分子的吸附容量大，并且具有选择吸附性。,2017/5/29,5,2）坡缕石、海泡石的加工处理 (1)提纯： 通过湿法选矿可以有效地除去粘土中的石英、蛋白石、碳酸盐等非粘土杂质矿物。 (2)表面改性处
3、理： 主要根据所吸附过滤的介质的性质(酸性、碱性等)不同而采用相应的改性处理方法。 3)热处理： 在350左右进行热处理，使其失去沸石水和结晶水，增大其内表面积(即孔容积)，从而增大对气体的吸附容量。,2017/5/29,6,3）坡缕石、海泡石的用途 (1)作干燥剂用于某些环境(如仓库)和气体的脱水干燥； (2)用于动植物油的去毒、脱色、净化处理； (3)用于石油及石油产品的脱色、净化、稳定化处理；,2017/5/29,7,(4)环保方面用于在“三废”处理，工业及生活有害气体的吸附与回收、生活中排放的含重金属离子的电镀废水、各种印、染、酿造、造纸等废水的净化以及生活废水的净化处理； (5)化工
4、方面作催化剂和催化剂载体。 此外，在农牧业、医药上用作农药、化肥、医药产品的载体、分散剂和吸附剂等。,2017/5/29,8,3 硅藻土,1）硅藻土及其性能 硅藻土主要由古代硅藻及其它微体生物的硅质遗骸组成。 具工业价值的硅藻土，其硅藻含量一般在70以上。 纯净干燥的土状硅藻土相对密度仅为0.40.9，疏松多孔，孔体积为0.430.87m3g，孔半径多为5008000埃，孔隙率达75.35;,2017/5/29,9,导热系数为： 0.12WmK(50C时)， 0.11wK，(350C时)， 0.17WmK(550C时)； 抗压强度0.7MPa； 比表面积大，对液体吸附能力强，一般能吸附自身重量
5、的1.54倍的液体。 硅藻土对声、热、电的传导性极差，可用作天然保温材料，也可制成轻质砖作保温材料，也可用作过滤剂或助滤剂。,2017/5/29,10,（2）硅藻土过滤剂的用途 硅藻土过滤剂最广泛的用途是分离流体中悬浮固体如药物、酒类、糖液、果汁、食用油、工业用油、化学试剂、油漆的过滤及城市工业用水、游泳池用水的过滤净化。 硅藻土过滤剂价格昂贵，目前约50006000元吨,2017/5/29,11,四、 几种工业矿物材料及原料,1 、 刚玉 1）概述 刚玉的化学成分为Al2O3， 刚玉的摩氏硬度为9，仅次于金刚石； 研磨硬度为833，是石英的8.33倍，耐磨性能好；,2017/5/29,12,
6、耐高温，熔点高达20302050C； 导热性能好，室温下导热率为41.84Wm.K，接近于金属材料。 刚玉的绝缘性能好，化学性质稳定，常温下不受酸碱腐蚀。,2017/5/29,13,2）应用 (1)用作高级磨料 用来制做砂轮、砂布、眇带、研磨膏、抛光粉等。 (2)用作各种精密仪器、手表和其他精密机械的的轴承材料和耐磨部件。 (3)含Cr离子0.05左右的刚玉(红宝石或人造红宝石)是重要的激光晶体材料。 可以用作红外接受、卫星、导弹、空间技术、仪器仪表等仪器的窗口材料。 (5)宝石级刚玉红宝石、蓝宝石等是名贵的宝石品种。,2017/5/29,14,五、天然石材,1、 大理石 1）概述 大理石是以
7、碳酸盐矿物为主要成分的岩石。 大理石具有多种多样的色彩和花纹。 大理石可呈纯白色、梁黑色、红色等，可以具有或似山峦，或似云朵，或似星辰的花纹。,2017/5/29,15,2）大理石的分类一、工艺分类： 可分为白色、黄色、绿色、灰色、褐色、红色和黑色七大类。 按色彩划分，黑、灰、白三类为无彩大理石，其余四类为彩色大理石。 以花色划分，白色、黑色两类为纯色大理石，其余五类的花色大理石。,2017/5/29,16,二、按工业用途分类： 建筑饰用大理石 工艺雕刻大理石 电器绝缘大理石 工业原料大理石。 三、按硬度分类： 硬大理石(奠氏硬度大于4) 中硬大理石(莫氏硬度等于4) 软大理石(莫氏硬度小于4
8、)。,2017/5/29,17,3) 大理石的性能 颜色、花纹、光泽度、机械强度、硬度、密度、吸水率、抗冻性，绝缘性、可加工性等。,2017/5/29,18,1颜色和花纹 1） 颜色是构成大理石板材装饰性能的重要因素之一。 大理石的颜色取决于所含矿物本身的颜色和所含杂质的颜色。 纯净的白云石和方解石的本色呈白色，如北京的汉白玉、莱州的雪花白等。 铁和锰的氧化物杂质可使大理石呈红、粉红、褐、紫等色调。 含炭质使大理石呈黑色、灰色。蛇纹石、透辉石等矿物使大理石呈绿色。,2017/5/29,19,2）花纹是大理石板材装饰价值的另一个重要因素。 大理石的花纹有山水型、云彩型、斑点型、条纹型及生物化石型
9、等。这些花纹主要是由大理石中各种矿物成分排列形式不同而造成的。,2017/5/29,20,2机械强度 机械强度包括抗压强度、抗折强度、抗剪强度。 3孔隙度和紧密度 4吸水率和饱水度 5耐冻性 它指石材多次冻、融而不受显著破坏的性能。 6耐久性 它指石材抵御风化的能力。大理石的风化有物理风化和化学风化两个方面。,2017/5/29,21,7耐磨性 它指大理石研磨抛光的难易程度。 8绝缘性能 大理石被广泛用作隔电板及隔电片，磨光会增强隔电性；裂纹及硫化物杂质对大理石的绝缘性能有影响。 9可加工性 大理石可加工成各种规格的板材，易于研磨和抛光。,2017/5/29,22,3) 大理石的主要用途 建筑
10、及建筑装饰材料 雕刻艺术品和纪念碑 在建筑方面，大理石板材主要用于高级建筑物和园林建筑的内外墙面、地面和柱面的装饰。 作建筑装饰板材的大理石要求质地细腻、致密；颜色和花纹美观、稳定；开采、锯切时不易破碎； 用作美术工艺品原材料的大理石一般要求颜色为纯白或颜色、花纹艳丽，内部结构均匀，色斑少，无裂纹和杂质，切断、加上不易破碎，雕刻性能好,2017/5/29,23,2、 花岗石,1)概述 花岗石指具有装饰性、成块性，并能锯板、抛光和雕刻成型的各种硅酸盐质岩石。 花岗石可呈现白、红、黑、灰、墨绿等色调及天然花纹。 花岗石致密坚硬，化学性质稳定，用途十分广泛，如可作建筑石材，可加工装饰板材，可作耐腐蚀
11、材料或精密量具的原材料等。,2017/5/29,24,2）分类与命名 花岗石一般以颜色及原料产地来命名，有时辅以花纹特征。 根据颜色把花岗石分为五类：红色、灰白色、墨绿色、灰黑色、黑色。 产地名一般加在前面即可构成花岗石品名。如芦山红、泰安绿等。 有时也可直接根据其独特的花纹命名，如水芙蓉、大黑白点等。,2017/5/29,25,3 ） 花岗石的性能 美丽的天然色彩和花纹 优异的机械强度 很高的硬度 很好的耐磨性和耐久性。,2017/5/29,26,2 花岗石的主要用途 1用作一般建筑石材 花岗石常被用来作房屋墙体及墙体基础。花岗石还常用于水利工程、桥墩、港口、堤坝， 与大理石相比，花岗石具有
12、更好的耐久性、耐磨性，高的强度，更好的光泽，但容重较大。,2017/5/29,27,2建筑装饰用花岗石 花岗石板材可用作内外墙面、室内外地面、台阶、柱面、台面等的装饰。 花岗石的装饰性能也主要体现在色调、花纹、可拼性等方面。 花岗石板材要求花纹的图案清晰，大面积拼接后花纹有一定规律，不杂乱；同时颜色变化很小或逐渐过渡性变化。花岗石的图案、花纹越罕见，价值越高。,2017/5/29,28,3. 防腐蚀用花岗石 花岗石是一种理想的耐酸、耐碱材料，可以用来制作各种型号和用途的耐酸槽、耐碱槽、电解槽、电镀槽等。 一般来讲，岩石结构致密、坚硬、新鲜、粒度越细，其耐酸碱度较高。,2017/5/29,29,
13、4精密仪表和机械制造用花岗石花岗石常用于制造精密元件、底座、支架、载物台、空气轴承、地 震仪、高精度度量器具等。 这些用途要求花岗石硬度高、耐磨性好，不变形，结构致密，无孔隙和裂纹，耐酸碱，含铁矿物极少。,2017/5/29,30,六、其它非金属矿物材料,一、 石棉：1、矿物名称：石棉矿(分为蛇纹石矿和角闪石矿两大类)；2、化学组成：Mg6Si4O10(OH)83、外 观：浅黄色或蓝绿色4、结构类型：单斜晶系，层状结构5、矿物分布：石棉、新康、茫崖三大石棉矿；川、陕、甘、辽、吉、滇、鲁等地。,2017/5/29,31,6、性能特点： 耐高温、隔热、耐腐蚀、绝缘、机械强度高7、用 途： 化工、机
14、械、国防、航空航天、建筑、交通等. 四大类产品：(1)石棉纺织品；(2)石棉摩擦材料；(3)石棉橡胶材料；(4)石棉保温材料,2017/5/29,32,二、石膏1、矿物名称：石膏矿(二水石膏或生石膏)，分为纤维石膏、透明石膏、雪花石膏、普通石膏、泥质石膏、硬石膏等；2、化学组成：CaSO4.2H2O3、外 观：白色或灰白色4、矿物分布：主要分布在鄂、晋、宁、陕、川、滇、湘、粤等地。5、用 途：水泥缓凝剂、石膏建筑材料、胶结材料、陶瓷模具、工艺美术、造纸、医药、食品等。,2017/5/29,33,三、滑石：1、矿物名称：滑石矿2、化学组成：Mg3Si4O10(OH)23、外 观：白色或灰白色4、矿物分布：辽、鲁、桂为我国滑石生产的三大基地。5、用 途：造纸、涂料、化工、医药、纺织、塑料、陶瓷制造等领域。,2017/5/29,34,四、云母1、矿物名称： 云母矿可分为白(钾)云母、金(镁)云母、锂云母等2、化学组成： R1R3AlSi3O10(OH)3 或R1R2AlSi3O10(OH)2，其中R1为K，R2为Mg2、Fe2、Mn2等，R3为Al3、Fe3、Mn3等。,
