1、 矿矿 物物 材材 料料 任课老师：李任课老师：李 飞飞 电电 话：话：186723273802014年年3月月1日日1.1 1.1 矿物矿物 1.1.1 1.1.1 矿物的概念矿物的概念 1.1.2 1.1.2 矿物的用途矿物的用途 1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物材料的概念矿物材料的概念 1.2.2 1.2.2 矿物材料的分类矿物材料的分类 1.2.3 1.2.3 矿物材料的特点矿物材料的特点 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用矿物材料的地位与作用 1.2.5 1.2.5 矿物材料的研究对象矿物材料的研究对象 1.2.6 1.2.6 矿物材料的研究内
2、容矿物材料的研究内容1.3 1.3 绪论结束语绪论结束语第一章第一章 绪绪 论论在自然条件下形成的元素单质或化合物，具有固定在自然条件下形成的元素单质或化合物，具有固定的化学组成和特定的物理化学性质。的化学组成和特定的物理化学性质。单质矿物：单质矿物：由同种元素组成，由同种元素组成，如自然金（如自然金（Au）、）、自然铂（自然铂（Pt）、金刚石（）、金刚石（C）、自然硫（）、自然硫（S）。）。化合物矿物：化合物矿物：由两种或两种以上元素化合而成，由两种或两种以上元素化合而成，如黄铁矿（如黄铁矿（FeS2）、赤铁矿（）、赤铁矿（Fe2O3）、石英）、石英（SiO2）、刚玉（）、刚玉（Al2O3）
3、等。这些化合物中有的）等。这些化合物中有的属于硫化物类、有的属于氧化物类等。属于硫化物类、有的属于氧化物类等。矿物（矿物（Mineral）：）：1.1 1.1 矿物矿物 1.1.1 1.1.1 矿物的概念（矿物的概念（1 1）如如碳酸盐类：碳酸盐类：孔雀石（孔雀石（Cu2(OH)2CO3）、方解石（）、方解石（CaCO3）；）； 磷酸盐类磷酸盐类:绿松石（绿松石（CuAl6(PO4)4(OH)8.5H2O） 硅酸盐类硅酸盐类:绿柱石（绿柱石（Be3Al2(SiO3)6）钙铝石榴石（）钙铝石榴石（Ca3Al2(SiO4)3）钙铁石榴石（钙铁石榴石（Ca3Fe2(SiO4)3）1.1 1.1 矿物
4、矿物 1.1.1 1.1.1 矿物的概念（矿物的概念（2 2）还有许多化合物是酸与金属通过化学作用形成的金属盐类还有许多化合物是酸与金属通过化学作用形成的金属盐类金金矿矿方方解解石石大大自自然然给给人人类类的的瑰瑰宝宝绿松石绿松石石英石英钙铝、钙铁石榴石钙铝、钙铁石榴石 目前已知的目前已知的矿物矿物约约40004000多种，绝大多种，绝大多数是多数是固态无机物固态无机物，液态的（如自然，液态的（如自然汞）、气态的（如氦）以及有机物（如汞）、气态的（如氦）以及有机物（如琥珀）仅占数十种。但是，琥珀）仅占数十种。但是，已被利用已被利用的的矿物矿物仅百余种仅百余种，其中应用较多的，其中应用较多的30
5、-4030-40种矿物中仍有很多新性能与新功能尚未种矿物中仍有很多新性能与新功能尚未被认识和开发。被认识和开发。1.1 1.1 矿物矿物 1.1.1 1.1.1 矿物的概念（矿物的概念（3 3） 固体矿物固体矿物按其内部构造可分为按其内部构造可分为结晶质矿结晶质矿物和非晶质矿物物和非晶质矿物。 结晶质矿物结晶质矿物是指不仅具有一定的化学成分，是指不仅具有一定的化学成分，而且组成矿物的质点（原子或离子）按一定而且组成矿物的质点（原子或离子）按一定的方式作规则排列，具有一定的结晶构造；的方式作规则排列，具有一定的结晶构造； 非晶质矿物非晶质矿物是指组成矿物的内部质点不规是指组成矿物的内部质点不规则
6、排列，没有一定的结晶构造和几何外形。则排列，没有一定的结晶构造和几何外形。 自然界中绝大多数矿物是自然界中绝大多数矿物是结晶质结晶质的。的。 1.1 1.1 矿物矿物 1.1.1 1.1.1 矿物的概念（矿物的概念（4 4）(a)(a)氯化钠型，氯化钠型，(b)(b)氯化铯型，氯化铯型，(c)(c)闪锌矿型，闪锌矿型，(d)(d)萤石型结构萤石型结构 随着现代无机非金属材料的迅速发展，随着现代无机非金属材料的迅速发展，材料工作者逐渐认识到材料工作者逐渐认识到人工合成人工合成的结晶体的结晶体与与天然天然产出的矿物有许多相似之处，因而产出的矿物有许多相似之处，因而也称这些结晶体为也称这些结晶体为“
7、矿物矿物”，尽管许多材，尽管许多材料中的料中的“矿物矿物”在自然界并不存在。那些在自然界并不存在。那些人工合成的且性质与天然矿物相同或极相人工合成的且性质与天然矿物相同或极相似的产物，如人造金刚石、人造水晶等，似的产物，如人造金刚石、人造水晶等，还有一些自然界不存在相应矿物的人工合还有一些自然界不存在相应矿物的人工合成物，如立方氧化锆、钛酸锶等。成物，如立方氧化锆、钛酸锶等。1.1 1.1 矿物矿物 1.1.1 1.1.1 矿物的概念（矿物的概念（5 5）人工合成金刚石人工合成金刚石立方氧化锆立方氧化锆钛酸锶钛酸锶 指天然产出的具有一定结构构造的指天然产出的具有一定结构构造的矿物集合体矿物集合
8、体 它构成地球上层部分（地壳和上地幔），在地壳它构成地球上层部分（地壳和上地幔），在地壳中具有一定的产状。主要由造岩矿物组成（少数中具有一定的产状。主要由造岩矿物组成（少数由天然玻璃质或胶体或生物遗骸组成）。由天然玻璃质或胶体或生物遗骸组成）。 岩石岩石按成因可分为：按成因可分为：火成岩火成岩、沉积岩沉积岩和和变质岩变质岩三类。其中以火成岩数量最多，在地壳深至三类。其中以火成岩数量最多，在地壳深至16公公里范围内，里范围内，95%以上为火成岩。矿石为经济上可以上为火成岩。矿石为经济上可利用的特殊岩石，煤和含油岩石也是特殊的岩石。利用的特殊岩石，煤和含油岩石也是特殊的岩石。岩石岩石(Rock)：
9、 （1）冶金工业：）冶金工业： 从矿物中提取有用元素，冶炼成各种工业需要的金属。从矿物中提取有用元素，冶炼成各种工业需要的金属。最重要的是从磁铁矿、赤铁矿中提取铁；从方铅矿中提取最重要的是从磁铁矿、赤铁矿中提取铁；从方铅矿中提取铅；从黄铜矿、斑铜矿中提取铜；从铬铁矿中提取铬等。铅；从黄铜矿、斑铜矿中提取铜；从铬铁矿中提取铬等。 矿物中除了主要元素外还会混入些微量元素，如闪钠矿物中除了主要元素外还会混入些微量元素，如闪钠矿中常有镉、铟、锗混入，这些元素称为分散元素，而这矿中常有镉、铟、锗混入，这些元素称为分散元素，而这些金属在电子工业上有重要的用途。我们也在提取主要元些金属在电子工业上有重要的用
10、途。我们也在提取主要元素时提取这些分散元素炼成金属。素时提取这些分散元素炼成金属。 （2）化工原料：）化工原料：萤石可制成氢氟酸，黄铁矿可制成硫酸等萤石可制成氢氟酸，黄铁矿可制成硫酸等 （3）农业：）农业：作为农业增产的肥料，除了一些合成肥料外，作为农业增产的肥料，除了一些合成肥料外，钾盐作为钾肥，磷灰石作为磷肥的来源。钾盐作为钾肥，磷灰石作为磷肥的来源。1.1 1.1 矿物矿物 1.1.2 1.1.2 矿物的用途（矿物的用途（1 1）1 利用矿物的成分利用矿物的成分 （1）光学性质：）光学性质： 最早是利用方解石、石英、萤石作为光学仪器上的棱镜，最早是利用方解石、石英、萤石作为光学仪器上的棱
11、镜，随后又发现许多矿物有特性的光学特性。随后又发现许多矿物有特性的光学特性。1960年发现宝石年发现宝石（刚玉）可作为激光发射材料，是产生激光的关键材料。硫（刚玉）可作为激光发射材料，是产生激光的关键材料。硫镉矿单晶具有特殊的光弹性可用于雷达上。镉矿单晶具有特殊的光弹性可用于雷达上。 （2）电学性质：）电学性质： 最常见的是用铜做电线中的导电材料。金刚石最常见的是用铜做电线中的导电材料。金刚石IIII型是重型是重要的半导体仪器。方铅石可作为近红外线的主要光电变换材要的半导体仪器。方铅石可作为近红外线的主要光电变换材料，主要用于卫星探测、军事侦察、医用热图象仪器等领域。料，主要用于卫星探测、军事
12、侦察、医用热图象仪器等领域。石英具有压电性，多用于雷达、通讯、微处理机等方面。石英具有压电性，多用于雷达、通讯、微处理机等方面。2 利用矿物的物理特性利用矿物的物理特性1.1 1.1 矿物矿物 1.1.2 1.1.2 矿物的用途（矿物的用途（2 2）（3）力学性质：）力学性质： 主要用作研磨及切割材料，凡是矿物硬度大于莫氏主要用作研磨及切割材料，凡是矿物硬度大于莫氏7 7的的矿物都可利用，硬度最大的是金刚石，其次有刚玉、石英等。矿物都可利用，硬度最大的是金刚石，其次有刚玉、石英等。（4）其他性质：）其他性质： 由于石棉导热系数低，可用作保温材料，如石棉板等制由于石棉导热系数低，可用作保温材料，
13、如石棉板等制品均可作为隔热材料。熔点高的矿物如莫来石等可作耐火材品均可作为隔热材料。熔点高的矿物如莫来石等可作耐火材料原料。沸石、凹凸棒石、蒙脱石、海泡石等许多矿物具有料原料。沸石、凹凸棒石、蒙脱石、海泡石等许多矿物具有吸附性和阳离子交换性，可以清除废水中的有毒元素和重金吸附性和阳离子交换性，可以清除废水中的有毒元素和重金属元素，如制造啤酒时可用于除去杂质，也是用于处理水污属元素，如制造啤酒时可用于除去杂质，也是用于处理水污染的重要原料。染的重要原料。1.1 1.1 矿物矿物 1.1.2 1.1.2 矿物的用途（矿物的用途（3 3）1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物
14、材料的概念（矿物材料的概念（1 1）目前尚无明确统一的定义，存在争议，认为不目前尚无明确统一的定义，存在争议，认为不独立存在，其研究：属无机非金属材料范畴；独立存在，其研究：属无机非金属材料范畴；属应用矿物学范畴；属工业矿物和岩石学属应用矿物学范畴；属工业矿物和岩石学范畴；属岩石资源利用及深加工范畴；属范畴；属岩石资源利用及深加工范畴；属材料科学与工程范畴材料科学与工程范畴.1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物材料的概念（矿物材料的概念（2 2）1 矿物材料矿物材料是由矿物组成的无机非金属材料，它是利用天然和人是由矿物组成的无机非金属材料，它是利用天然和人造矿物为原料
15、，经过一定的生产工艺直接利用或加工成具有一造矿物为原料，经过一定的生产工艺直接利用或加工成具有一定物理化学性能的非金属材料。广义者也包括金属材料；定物理化学性能的非金属材料。广义者也包括金属材料；2 矿物材料矿物材料是指从天然矿物（以及一部分岩石）的物理性能和化是指从天然矿物（以及一部分岩石）的物理性能和化学性能出发，经过选矿、加工处理以及人工合成或晶体生长，学性能出发，经过选矿、加工处理以及人工合成或晶体生长，研制成为工农业发展所需的材料。矿物材料主要属于无机非金研制成为工农业发展所需的材料。矿物材料主要属于无机非金属材料，但有一些也涉及金属材料和有机材料；属材料，但有一些也涉及金属材料和有
16、机材料；3 矿物材料矿物材料是指以天然矿物或岩石为主要原料，经不以提炼金属是指以天然矿物或岩石为主要原料，经不以提炼金属和化工原料为目的的制备与合成所获得的材料，或者直接应用和化工原料为目的的制备与合成所获得的材料，或者直接应用其物理、化学性质的矿物或岩石。矿物材料应当包括经加工、其物理、化学性质的矿物或岩石。矿物材料应当包括经加工、改造得到的材料和直接应用其物理化学性能的矿物和岩石这两改造得到的材料和直接应用其物理化学性能的矿物和岩石这两大部分；大部分；1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物材料的概念（矿物材料的概念（3 3）4 矿物材料矿物材料就是无机非金属材料。并
17、认为，矿物材料有广就是无机非金属材料。并认为，矿物材料有广义和狭义之分。一方面义和狭义之分。一方面“矿物矿物”是构成许多非金属材料的是构成许多非金属材料的基本单元，另一方面绝大多数无机非金属材料都是由含有基本单元，另一方面绝大多数无机非金属材料都是由含有各种天然矿物的原料经过一系列加工得到的。因此各种天然矿物的原料经过一系列加工得到的。因此,所有所有的无机非金属材料都可以叫做矿物材料。即从广义上讲的无机非金属材料都可以叫做矿物材料。即从广义上讲,矿物材料等于无机非金属材料。从狭义上讲矿物材料等于无机非金属材料。从狭义上讲,矿物材料是矿物材料是指那些以天然矿物岩石为主要原料，经过简单加工就能被指
18、那些以天然矿物岩石为主要原料，经过简单加工就能被利用的材料。利用的材料。5 矿物材料矿物材料是指从天然矿物和岩石本身的物理化学性质出是指从天然矿物和岩石本身的物理化学性质出发，经过对原料（主要是非金属矿）适当加工处理，而形发，经过对原料（主要是非金属矿）适当加工处理，而形成的直接使用或制造有用物件所使用的物质。并认为，无成的直接使用或制造有用物件所使用的物质。并认为，无机非金属材料中的硅酸盐水泥、玻璃、日用陶瓷等不属于机非金属材料中的硅酸盐水泥、玻璃、日用陶瓷等不属于矿物材料的范畴。矿物材料的范畴。 指以矿物为指以矿物为主要或重要组分主要或重要组分的材料的材料 1.2 1.2 矿物材料矿物材料
19、 1.2.1 1.2.1 矿物材料的概念（矿物材料的概念（4 4）矿物材料的定义：矿物材料的定义：矿物材料的本质：矿物材料的本质： 以矿物为基元组分的材料，是以矿物为本以矿物为基元组分的材料，是以矿物为本质特征的一类材料质特征的一类材料 1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物材料的概念（矿物材料的概念（5 5）矿物材料与矿物原料矿物材料与矿物原料 矿物材料与矿物原料的关系示意图矿物材料与矿物原料的关系示意图 Sketch map showing the relationship between mineral materials and mineral raw mate
20、rial1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物材料的概念（矿物材料的概念（6 6）矿物材料与其他材料的关系矿物材料与其他材料的关系矿物材料与其他材料的关系示意图矿物材料与其他材料的关系示意图Sketch map showing the relationship between mineral materials and other materials 分类分类的目的是为了应用方便。分类的基的目的是为了应用方便。分类的基本原则应有科学性、系统性、实用性、通用本原则应有科学性、系统性、实用性、通用性（国际化），既要科学地反映材料体系的性（国际化），既要科学地反映材料体系的特
21、点，又要便于交流使用。特点，又要便于交流使用。 目前，目前，矿物材料一般按矿物材料一般按矿种矿种，材料结构材料结构及及功能功能来划分。来划分。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.2 1.2.2 矿物材料的分类（矿物材料的分类（1 1） 按按矿种矿种分类是按材料组分中最主要的非金属矿分类是按材料组分中最主要的非金属矿物来分类，例如石棉制品、石墨制品、云母制品、物来分类，例如石棉制品、石墨制品、云母制品、石膏制品等。随着被开发利用的非金属矿物与岩石石膏制品等。随着被开发利用的非金属矿物与岩石品种越来越多，对同一种应用功能的制品来讲，很品种越来越多，对同一种应用功能的制品来讲，很多原料矿物又常
22、可以相互代用，因此这种分类法就多原料矿物又常可以相互代用，因此这种分类法就逐渐显现出了它的局限性，需要有其他分类法来加逐渐显现出了它的局限性，需要有其他分类法来加以丰富补充。以丰富补充。 1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.2 1.2.2 矿物材料的分类（矿物材料的分类（2 2）1 按矿种分类按矿种分类1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物材料的分类（矿物材料的分类（3 3）2 按材料结构分类按材料结构分类按材料结构分类是根据材料中的物质组成及其相互关系来按材料结构分类是根据材料中的物质组成及其相互关系来分类。这是一种按材料科学对材料的定义进行分类的方法。分类。这
23、是一种按材料科学对材料的定义进行分类的方法。根据这一分类，非金属矿物材料可以包括从一般的到最新根据这一分类，非金属矿物材料可以包括从一般的到最新型的无机非金属材料各个层次的产品。可以分为四大类：型的无机非金属材料各个层次的产品。可以分为四大类：（1 1）单一矿物材料；单一矿物材料；（2 2）无机非金属复合材料；无机非金属复合材料；（3 3）无机非金属无机非金属/ /有机聚合物基复合材料；有机聚合物基复合材料；（4 4）混杂复合材料。混杂复合材料。 1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.2 1.2.2 矿物材料的分类（矿物材料的分类（4 4）（1）单一矿物材料单一矿物材料 尽管在加工过程中可
24、能使用其他原材料，但其最终产尽管在加工过程中可能使用其他原材料，但其最终产品仍是或基本上是由单一的非金属矿物或岩石组成的，例如品仍是或基本上是由单一的非金属矿物或岩石组成的，例如柔性石墨纸、轻质碳酸钙等。柔性石墨纸、轻质碳酸钙等。（2）无机非金属复合材料无机非金属复合材料 是由两种或两种以上无机非金属矿物材料组成的多相体是由两种或两种以上无机非金属矿物材料组成的多相体系，例如陶瓷材料等。只要材料的基体是无机非金属矿物或系，例如陶瓷材料等。只要材料的基体是无机非金属矿物或岩石材料，那么即使使用了部分其他类的增强材料，也称为岩石材料，那么即使使用了部分其他类的增强材料，也称为无机非金属复合材料，例
25、如钢纤维水泥等。无机非金属复合材料，例如钢纤维水泥等。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.2 1.2.2 矿物材料的分类（矿物材料的分类（5 5）（4）混杂复合材料混杂复合材料 是由两种或两种以上普通复合材料构成，它通常是指由两是由两种或两种以上普通复合材料构成，它通常是指由两种不同特性的纤维作为增强材料混杂在基体中的多相体系。例种不同特性的纤维作为增强材料混杂在基体中的多相体系。例如：碳纤维如：碳纤维玻璃纤维玻璃纤维/ /环氧树脂（简称碳环氧树脂（简称碳玻玻/ /环氧）、碳环氧）、碳芳纶芳纶/ /环氧、热塑性树脂基及其它热固性树脂混杂材料等。环氧、热塑性树脂基及其它热固性树脂混杂材料等
26、。（3）无机非金属无机非金属/有机聚合物基复合材料有机聚合物基复合材料 是指使用一种非金属纤维作为增强材料，有机高分子聚是指使用一种非金属纤维作为增强材料，有机高分子聚合物材料为基体复合而成的多相体系。例如汽车制动器衬片合物材料为基体复合而成的多相体系。例如汽车制动器衬片（刹车片）等。（刹车片）等。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.1 1.2.1 矿物材料的分类（矿物材料的分类（6 6）l在以上在以上四种类型四种类型中，中，单一矿物材料单一矿物材料及及无机非金属复无机非金属复合材料合材料二类可称为二类可称为“无机非金属材料无机非金属材料”，而，而无机非无机非金属金属/ /有机聚合物基复
27、合材料有机聚合物基复合材料及及混杂复合材料混杂复合材料则可统则可统称为称为“复合材料复合材料”或或“近代复合材料近代复合材料”。这里的。这里的“复合材料复合材料”是从狭义的是从狭义的“复合材料复合材料”而命名的，而命名的，即是专指由高分子聚合物为基体、由纤维增强的无即是专指由高分子聚合物为基体、由纤维增强的无机机/ /有机复合材料。有机复合材料。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.2 1.2.2 矿物材料的分类（矿物材料的分类（7 7）3 按功能分类按功能分类习惯上常将材料分为习惯上常将材料分为结构材料结构材料及及功能材料功能材料两大类两大类(1)(1)结构材料结构材料是指主要利用材料或
28、制品机械强度的材料。例如利是指主要利用材料或制品机械强度的材料。例如利用材料机械结构刚度与强度的建筑材料及工程材料，如水泥、用材料机械结构刚度与强度的建筑材料及工程材料，如水泥、玻璃、陶瓷、玻纤玻璃、陶瓷、玻纤/ /环氧树脂、碳环氧树脂、碳/ /酚醛树脂等等。严格地说，酚醛树脂等等。严格地说，结构材料也是一类功能材料，是属于力学功能型的一个大类。结构材料也是一类功能材料，是属于力学功能型的一个大类。(2)(2)功能材料功能材料是指利用材料机械结构强度的力学功能以外的所是指利用材料机械结构强度的力学功能以外的所有其他功能的材料。例如利用材料的电、光、磁、热、摩擦、有其他功能的材料。例如利用材料的
29、电、光、磁、热、摩擦、表面化学效应等等。功能材料细分十分繁杂。表面化学效应等等。功能材料细分十分繁杂。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.3 1.2.3 矿物材料的特点（矿物材料的特点（1 1）1 从材料组成上看：从材料组成上看：矿物材料一般指在材料物质组成的质量分数上是矿物材料一般指在材料物质组成的质量分数上是以矿物为主（通常指含量大于以矿物为主（通常指含量大于50%）的材料。同时，也包括那些尽的材料。同时，也包括那些尽管材料的主要组分不是矿物（通常指含量小于管材料的主要组分不是矿物（通常指含量小于50%），但以矿物为，但以矿物为重要组分的材料，其重要性在于矿物对材料的相关性能起决定性
30、的重要组分的材料，其重要性在于矿物对材料的相关性能起决定性的作用；作用；2 从材料性能上看：从材料性能上看：矿物材料的主要物理与化学性能和使用效能都源矿物材料的主要物理与化学性能和使用效能都源于矿物；于矿物；3 从材料矿物自身特点看：从材料矿物自身特点看：矿物材料中的矿物，既包括天然矿物，又矿物材料中的矿物，既包括天然矿物，又包括人工矿物；既包括严格矿物学意义上的矿物，又包括这些矿物包括人工矿物；既包括严格矿物学意义上的矿物，又包括这些矿物的衍生物矿物；的衍生物矿物；1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.3 1.2.3 矿物材料的特点（矿物材料的特点（2 2）4 从材料晶体特征看：从材料晶
31、体特征看：矿物材料主要是由矿物多晶组成的材料，矿物材料主要是由矿物多晶组成的材料，同时也包括由矿物单晶组成的材料，以及部分非晶材料；同时也包括由矿物单晶组成的材料，以及部分非晶材料；5 从材料类型上看：从材料类型上看：许多矿物材料是由非金属矿物加工制备而许多矿物材料是由非金属矿物加工制备而成的非金属矿物材料，它们往往同时具有无机非金属材料的某成的非金属矿物材料，它们往往同时具有无机非金属材料的某些特征。但是些特征。但是,这并不意味着矿物材料完全等同于无机非金属这并不意味着矿物材料完全等同于无机非金属材料；材料；6 从材料原料上看：从材料原料上看：矿物材料主要是以天然矿物岩石为主要原矿物材料主要
32、是以天然矿物岩石为主要原料加工制备而成；料加工制备而成；1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.3 1.2.3 矿物材料的特点（矿物材料的特点（3 3）7 从材料加工制备上看：从材料加工制备上看：矿物材料加工制备主要有矿物的提矿物材料加工制备主要有矿物的提纯、粉碎、改型、改性、改造、复合、人工合成等，既有物纯、粉碎、改型、改性、改造、复合、人工合成等，既有物理加工制备，也有化学加工制备，以及物理理加工制备，也有化学加工制备，以及物理化学加工制备；化学加工制备；既包括简单加工，也包括复杂加工制备，而且许多属于高新既包括简单加工，也包括复杂加工制备，而且许多属于高新技术范围。技术范围。8 从材料
33、作用上看：从材料作用上看：矿物材料主要是功能材料，同时也有结矿物材料主要是功能材料，同时也有结构材料；既有传统材料（如各种非金属矿制品等），也有属构材料；既有传统材料（如各种非金属矿制品等），也有属于当今高科技领域重点发展的新材料；于当今高科技领域重点发展的新材料；9 从用途上来看：从用途上来看： u 多用性多用性 一种产品多种用途，如有机膨润土可用于凝胶、油漆增稠剂、粘一种产品多种用途，如有机膨润土可用于凝胶、油漆增稠剂、粘结剂，润滑剂等。结剂，润滑剂等。u 多样性多样性 原料繁多，已发现矿物种类原料繁多，已发现矿物种类4000多种，开发利用的多种，开发利用的100余种，常用余种，常用的的4
34、0余种，蕴藏着巨大的开发潜力。余种，蕴藏着巨大的开发潜力。u 应用面广应用面广 从一般工农业部门到高新科技领域均能发挥作用（如沸石、石墨从一般工农业部门到高新科技领域均能发挥作用（如沸石、石墨制品等）。制品等）。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.3 1.2.3 矿物材料的特点（矿物材料的特点（4 4）u 原料储量大、价格廉、成本低原料储量大、价格廉、成本低u 深加工附加值大，增值快深加工附加值大，增值快 如散装膨润土如散装膨润土30美圆美圆/T有机膨润土有机膨润土24003600美圆美圆/T； 散装重晶石散装重晶石40美圆美圆/T药物级药物级2560美圆美圆/T； 石墨原矿石墨原矿50
35、0美圆美圆/T密封材料密封材料7000美圆美圆/T石墨乳石墨乳10000美圆美圆/Tu 具有相似性的矿物，在应用中可以就地取材、相互取代具有相似性的矿物，在应用中可以就地取材、相互取代 如凹凸棒石如凹凸棒石膨润土，沸石膨润土，沸石硅藻土硅藻土u 社会需求广，市场大社会需求广，市场大 如新型建筑材料，保温、隔热材料，净化材料如新型建筑材料，保温、隔热材料，净化材料1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.3 1.2.3 矿物材料的特点（矿物材料的特点（5 5） 现代科技革命、经济发展、社会进步、人类生活水现代科技革命、经济发展、社会进步、人类生活水平的提高和环保意识的增强，开创了广泛应用矿物材料
36、的平的提高和环保意识的增强，开创了广泛应用矿物材料的新时代。矿物材料的加工与应用水平已成为反映一个新时代。矿物材料的加工与应用水平已成为反映一个国家国家工业发达程度的重要标志之一工业发达程度的重要标志之一，矿物材料产业也被当今世，矿物材料产业也被当今世界视为界视为21世纪的世纪的“朝阳工业朝阳工业”之一。矿物材料性能优异，之一。矿物材料性能优异，在在耐火、保温、绝缘、陶瓷、建材、化工、填料、农用、耐火、保温、绝缘、陶瓷、建材、化工、填料、农用、药用、环保等领域药用、环保等领域具有广泛的应用价值。在国民经济和科具有广泛的应用价值。在国民经济和科学技术等方面发挥着越来越大的作用。学技术等方面发挥着
37、越来越大的作用。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用（矿物材料的地位与作用（1 1） 矿物材料矿物材料与与建材、化工、轻工、冶金、机械、交通、能建材、化工、轻工、冶金、机械、交通、能源、电子等传统产业源、电子等传统产业发展密切相关。发展密切相关。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用（矿物材料的地位与作用（2 2）1 传统产业发展需要量大的基础材料传统产业发展需要量大的基础材料 例如，例如，冶金工业冶金工业的技术进步和产品结构调整需要高品的技术进步和产品结构调整需要高品质的以硅线石、红柱石、蓝晶石等高铝矿物为原料
38、的高铝耐质的以硅线石、红柱石、蓝晶石等高铝矿物为原料的高铝耐火材料和以菱镁矿、石墨为原料的镁火材料和以菱镁矿、石墨为原料的镁碳复合材料；碳复合材料； 新型建材和防火、节能产品新型建材和防火、节能产品的发展需要大量的石膏板材的发展需要大量的石膏板材和饰面板，花岗岩、大理岩板材和异形材，以硅藻土、超细和饰面板，花岗岩、大理岩板材和异形材，以硅藻土、超细石英粉、石灰粉、针状硅灰石等为原料的微孔硅钙板、膨胀石英粉、石灰粉、针状硅灰石等为原料的微孔硅钙板、膨胀珍珠岩、轻质保温隔热材料；珍珠岩、轻质保温隔热材料； 石油化工行业石油化工行业的技术进步和产业升级需要大量具有特的技术进步和产业升级需要大量具有特
39、定孔径分布、活性和选择性好的沸石、高岭土催化剂或载定孔径分布、活性和选择性好的沸石、高岭土催化剂或载体以及以膨润土为原料的活性白土；体以及以膨润土为原料的活性白土； 机电工业机电工业的技术进步需要以碎云母为原料制造的云母纸的技术进步需要以碎云母为原料制造的云母纸和云母板绝缘材料、高性能的柔性石墨密封材料、石棉基板和云母板绝缘材料、高性能的柔性石墨密封材料、石棉基板材和垫片；材和垫片； 高分子材料高分子材料的发展以及工程塑料、塑钢门窗等高分子基的发展以及工程塑料、塑钢门窗等高分子基复合材料的兴起需要大量的超细活性碳酸钙、高岭土、滑石、复合材料的兴起需要大量的超细活性碳酸钙、高岭土、滑石、针状硅灰
40、石、云母、透闪石、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化针状硅灰石、云母、透闪石、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝等功能填料；铝等功能填料；1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用（矿物材料的地位与作用（3 3）2 高新技术发展不可缺少的辅助材料高新技术发展不可缺少的辅助材料1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用（矿物材料的地位与作用（4 4） 人类进入人类进入2121世纪后，随着产业结构的调整，除了以世纪后，随着产业结构的调整，除了以高新技术改造和提升传统产业之外，以微电子、信息、生高新技术改造和提升传统产业之外，以微电子、信息、
41、生物、航空航天、海洋开发，以及新材料、新能源为主的高物、航空航天、海洋开发，以及新材料、新能源为主的高技术和新材料产业将逐渐壮大。这些高技术和新材料产业技术和新材料产业将逐渐壮大。这些高技术和新材料产业与与非金属矿物材料非金属矿物材料密切相关。密切相关。 例如：例如：高纯石英高纯石英等硅基材料是集成电路芯片、塑封料、抛等硅基材料是集成电路芯片、塑封料、抛光料及光纤型激光光源和辐射光源型透明石英玻璃管、耐高光料及光纤型激光光源和辐射光源型透明石英玻璃管、耐高温型石英玻璃管及单晶硅生产用坩埚的主要材料。温型石英玻璃管及单晶硅生产用坩埚的主要材料。 石墨、云母、高岭土、膨润土、海泡石、凹凸棒石、硅灰
42、石、硅石墨、云母、高岭土、膨润土、海泡石、凹凸棒石、硅灰石、硅藻土、滑石、方解石、冰洲石、硅线石、石英、红柱石、蓝晶石、硅藻土、滑石、方解石、冰洲石、硅线石、石英、红柱石、蓝晶石、硅线石、电气石等都是线石、电气石等都是新材料新材料，特别是，特别是功能材料功能材料不可缺少的辅助材料。不可缺少的辅助材料。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用（矿物材料的地位与作用（5 5） 因此，因此， 2121世纪世纪非金属矿物材料非金属矿物材料是高技术、新材料产业应用和是高技术、新材料产业应用和发展不可缺少的发展不可缺少的重要辅助材料重要辅助材料之一。之一。 例如：例如
43、：膨润土膨润土是当今工业上制备纳米塑料或纳米复合材料的重要是当今工业上制备纳米塑料或纳米复合材料的重要辅助材料之一；高纯、超细辅助材料之一；高纯、超细石墨石墨和膨胀石墨是前景看好的新能源材料；和膨胀石墨是前景看好的新能源材料；沸石、麦饭石、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、膨润土、白垩土、珍珠岩、沸石、麦饭石、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、膨润土、白垩土、珍珠岩、高岭土等高岭土等与与生物技术及其产业发展生物技术及其产业发展息息相关。息息相关。 环境保护环境保护和和生态建设生态建设是人类进入是人类进入2121世纪面临的重大挑战之世纪面临的重大挑战之一，它直接关系到人类的生存和经济、社会的可持续发展。随一，它
44、直接关系到人类的生存和经济、社会的可持续发展。随着人类环保意识的增强和全球对环保标准及要求的提高，环保着人类环保意识的增强和全球对环保标准及要求的提高，环保产业将成为产业将成为2121世纪最重要的新兴产业之一。世纪最重要的新兴产业之一。 3 环保和生态建设的廉价、高效材料环保和生态建设的廉价、高效材料1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用（矿物材料的地位与作用（6 6） 许多非金属矿物，如：硅藻土、沸石、膨润土、凹凸棒许多非金属矿物，如：硅藻土、沸石、膨润土、凹凸棒石、海泡石、电气石、麦饭石等，经过加工具有选择性吸附石、海泡石、电气石、麦饭石等，经过加工
45、具有选择性吸附有害及各种有机和无机污染物的功能，可以用来制备有害及各种有机和无机污染物的功能，可以用来制备新型环新型环保材料保材料；膨润土、珍珠岩、蛭石等还可用于固沙、改良土壤、；膨润土、珍珠岩、蛭石等还可用于固沙、改良土壤、垃圾填埋场（防止垃圾污染渗透）及放射性废料的处理。垃圾填埋场（防止垃圾污染渗透）及放射性废料的处理。 例如：在塑料薄膜中加入一定量的例如：在塑料薄膜中加入一定量的超细重质碳酸钙超细重质碳酸钙可制作成可制作成降解塑料降解塑料；用；用超细水镁石超细水镁石作高聚物基复合材料的阻燃填料，作高聚物基复合材料的阻燃填料，不仅可以阻燃，而且不会产生可致命的毒烟；用不仅可以阻燃，而且不会
46、产生可致命的毒烟；用电气石电气石基基环环保健康材料保健康材料，能释放有益环境的负离子等等。可见，非金属，能释放有益环境的负离子等等。可见，非金属矿材料是环保产业和生态建设的最理想的廉价、高效材料。矿材料是环保产业和生态建设的最理想的廉价、高效材料。1.2 1.2 矿物材料矿物材料 1.2.4 1.2.4 矿物材料的地位与作用（矿物材料的地位与作用（7 7）此外，大多数非金属矿物还是此外，大多数非金属矿物还是环境友好材料环境友好材料。 非金属矿物材料的类型及其应用非金属矿物材料的类型及其应用 序号序号材料材料 类型类型非金属矿物原料非金属矿物原料非金属矿物材料非金属矿物材料应用领域应用领域1填料
47、填料和颜和颜料料方解石、大理石、方解石、大理石、白垩、滑石、叶腊白垩、滑石、叶腊石、伊利石、石墨、石、伊利石、石墨、高岭土、云母、硅高岭土、云母、硅灰石、透辉石、硅灰石、透辉石、硅藻土、膨润土、皂藻土、膨润土、皂石、海泡石、凹凸石、海泡石、凹凸棒土、金红石、长棒土、金红石、长石、锆英砂、重晶石、锆英砂、重晶石、石膏、石英、石、石膏、石英、石棉、石棉、 水镁石、沸水镁石、沸石、透闪石、蛋白石、透闪石、蛋白土等土等细粉（细粉（10 1000 m）超细粉（超细粉（0.1 10 m） 超微细粉或一维、二超微细粉或一维、二维纳米粉（维纳米粉（0.001 0.1 m） 表面改性粉体、高纯表面改性粉体、高纯
48、度粉体度粉体复合粉体、复合粉体、 高长径比高长径比针状粉体大径厚比片针状粉体大径厚比片状粉体状粉体多孔隙粉体等多孔隙粉体等塑料、橡胶、胶塑料、橡胶、胶粘剂、化纤、油粘剂、化纤、油漆、涂料、陶瓷、漆、涂料、陶瓷、玻璃、耐火材料、玻璃、耐火材料、阻燃材料、胶凝阻燃材料、胶凝材料、造纸、建材料、造纸、建材等材等2力学力学功能功能材料材料石棉、石膏、石墨、石棉、石膏、石墨、花岗岩、大理岩、花岗岩、大理岩、石英岩、锆英砂、石英岩、锆英砂、高岭土、长石、金高岭土、长石、金刚石、铸石、石榴刚石、铸石、石榴子石、云母、滑石、子石、云母、滑石、硅灰石、透闪石、硅灰石、透闪石、石灰石、硅藻土、石灰石、硅藻土、燧石
49、、蛋白石等燧石、蛋白石等石棉水泥制品、硅酸钙板、纤维石棉水泥制品、硅酸钙板、纤维石膏板、石材、结构陶瓷、无机石膏板、石材、结构陶瓷、无机/聚合物复合材料（上下水管、塑聚合物复合材料（上下水管、塑钢门窗等）、金刚石（刀具、钻钢门窗等）、金刚石（刀具、钻头、砂轮、研磨膏）、磨料、衬头、砂轮、研磨膏）、磨料、衬里材料、制动器衬片、闸瓦、刹里材料、制动器衬片、闸瓦、刹车带（片）、石墨轴承、垫片、车带（片）、石墨轴承、垫片、密封环、离合器面片、润滑剂密封环、离合器面片、润滑剂（膏）、汽缸垫片、石棉橡胶板、（膏）、汽缸垫片、石棉橡胶板、石棉盘根等石棉盘根等建材、建筑、建材、建筑、机械、电力、机械、电力、交
50、通、农业、交通、农业、化工、轻工、化工、轻工、航空航天、石航空航天、石油、微电子、油、微电子、地质勘探、冶地质勘探、冶金、煤炭等金、煤炭等3热学热学功能功能材料材料石棉、石墨、石英、石棉、石墨、石英、长石、金刚石、蛭长石、金刚石、蛭石、硅藻土、海泡石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、水石、凹凸棒石、水镁石、珍珠岩、云镁石、珍珠岩、云母、滑石、高岭土、母、滑石、高岭土、硅灰石、沸石、金硅灰石、沸石、金红石、锆英砂、石红石、锆英砂、石灰石、白云石、铝灰石、白云石、铝土矿等土矿等石棉布、板、岩棉、玻璃棉、矿石棉布、板、岩棉、玻璃棉、矿棉吸声板、泡沫石棉、泡沫玻璃、棉吸声板、泡沫石棉、泡沫玻璃、蛭石防火隔热
