(冶金行业)功能性矿物及应用
(冶金行业)矿石的分类结构构造描述

(冶金行业)矿石的分类结构构造描述矿石的分类、结构构造和描述壹矿石分类的方法矿石可按不同的内容进行分类:1.按矿石中有有用矿物的工业性能可分为金属矿石(如铁矿石、铜矿石、钼矿石等)和非金属矿石(如萤石矿石、石棉矿石等)。
2.按矿石中所含有用矿物或金属元素的多少可分为简单矿石(如钨矿石、汞矿石等)和综合矿石(如铅锌矿石、钨锡矿石等)。
3.按矿石中有用成分含量的多少可分为贫矿石(如条带状贫磁铁矿矿石,含铁30%左右)和富矿石(致密块状磁铁矿矿石,含铁60%左右)。
4.按矿石的结构构造可分为致密块状矿石、浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石等等。
5.按矿石受风化程度不同可分为原生矿石、氧化矿石和混合矿石。
二常见的矿石结构构造壹)矿石构造:是指组成矿石的矿物集合体的特点,即矿物集合体的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。
1、块状构造;有用矿物含量占80%之上,矿物集合体为不定形状、分布无方向性且结合紧密,无空洞。
块状构造massivestructure由磁铁矿和钛铁矿(含量>80%)及少量硅酸盐矿物组成,矿物集合体致密无空洞,分布无方向性。
2、浸染状构造:在脉石矿物基质中有30%以下矿石矿物集合体,粒径壹般小于0.5cm,它们呈星点状较均匀地散布于矿石中。
当矿石矿物含量大于30%时称稠密浸染状构造。
浸染状构造disseminatedstructure铬铁矿集合体(黑色)形态不规则,壹般<0.3cm,含量少,壹般<30%,呈星散状较均匀的分布于蛇纹石化橄榄岩中。
3、斑点状构造:矿石矿物集合体呈近等轴状斑点,斑点大小较均匀,粒径多数可达0.5cm,分布较均匀且无方向性称斑点状构造。
当斑点形状不规则,大小不壹,且分布不均匀时,称斑杂状构造。
斑点状构造辉钼矿集合体(<0.3cm)呈近等粒状斑点,沿矽卡岩的孔隙、微裂隙呈稀疏星散状分布4、条带状构造:由不同成分或成分相同而颜色不同、或结构不同的矿物集合体在壹个方向,彼此相间分布构成条带。
石英的八种矿床工业类型及其用途,一次性搞清!

石英的物理和化学性质稳定,是一种重要的矿产资源,被广泛应用在冶金、玻璃、陶瓷、铸造、建筑、化工、光学和装饰等传统行业。
高纯石英是自然界产出的(如水晶)或由较纯净石英原料加工而成的高品质石英,是某些高新技术产业生产所必需的原料。
石英在自然界中的分布十分广泛,成因多种多样,目前石英矿物资源的主要类型有天然水晶、脉石英、花岗伟晶岩石英、石英岩、石英砂岩、粉石英、天然石英、石英砾岩等。
目前,能够用作高纯石英原料的矿床工业类型有天然水晶、脉石英和花岗伟晶岩石英等。
1、天然水晶天然水晶是一种无色透明的石英结晶体矿物,主要成分为SiO2,我国的天然水晶分布广泛,几乎在每个省区都有产出,目前以江苏东海最为有名,在海南屯昌、贵州罗甸、黑龙江通河、四川康定、福建政和、黑龙江伊春、云南富宁和广西百色等地均有分布。
但我国天然水晶矿床规模小,储量少,探明的各类水晶资源不多,据自然资源部发布的《全国矿产资源储量通报》,截至2019年我国查明的水晶资源总量为6648.526t,但保有量仅有175.52t,经过30多年的开采,我国的天然水晶资源已逐渐枯竭。
用途:高纯石英最初以一、二级天然水晶为原料,再经精选提纯加工而成。
但天然水晶储量小、开采条件差,资源匮乏,价格昂贵,难以满足大规模生产的需要;另外,受形成环境变化的影响,矿物晶体化学成分不稳定,在大批量的工业应用中导致原料化学成分波动较大,原料标准化困难,难以满足大批量、稳定化高纯石英高端产品的需要。
因此,目前天然水晶主要用作水晶工艺品原料。
同时,质地纯净的天然水晶仍然用作生产光学水晶材料和压电水晶材料的原料。
2、脉石英脉石英是一种几乎全部由致密石英块体组成的脉体,白色、乳白色,多呈粒状结构,SiO2含量通常在98%左右。
脉石英矿体呈不规则脉状,长度一般十几米至几百米,宽度一般为几米,一个矿区可由单条矿脉或多条矿脉组成,脉体倾角较陡。
矿床规模一般不大,但与天然水晶相比,其资源储量较为丰富、开采条件较有优势。
(冶金行业)非煤地下矿山基本概念

(冶金行业)非煤地下矿山基本概念非煤矿山地下开采的基本概念矿石和废石的概念(1)矿物——在地壳中,由于地质作用形成的自然元素和自然化合物,统称为矿物。
(2)矿石——凡是在地壳中遇到矿物集合体,在当下技术经济水平条件下,能以工业规模从中提取国民经济必须的金属或矿物产品的都叫矿石。
(3)矿体——矿石的聚集体叫矿体。
(壹个矿体是壹个独立的地质体,具有壹定的几何形状,具有壹定的空间位置等)。
(4)矿床——矿床是矿体的总称。
(对于某壹矿区而言,壹个矿床由壹个或几个矿体组成,矿床又可分为工业矿床和非工业矿床)。
①工业矿床——在当前技术经济条件下,符合开采和利用要求的矿床叫工业矿床。
②非工业矿床——和上述情况反之,叫非工业矿床。
(5)围岩——矿体周围的岩石叫围岩。
①上盘围岩——指矿体上部围岩。
②下盘围岩——指矿体下部围岩。
(6)夹石——夹在矿体中的岩石叫夹石。
(7)废石的概念在采矿过程中所采出的围岩或夹石,壹般称为废石。
(或者说废石是:矿床周围的围岩以夹石、根本不含有用成分或者含量过少,当前不宜作为矿石开采的称之为废石)。
【注意】应当指出,矿石和废石的概念是相对的,它和壹个国家的社会制度,壹个国家的科学技术发展水平,已经掌握的资源情况,以及对某种金属的需要量都存有关系。
例如,锡和铜,过去锡品位达到期0.8%,才算矿石能够开采,而当下饧品位只要达到0.2~0.3%,就作为矿石开采,过去铜的品位只有达到1.0%,才开采,而当下达到0.4~0.6%,即可作为矿石开采。
过去废石,而当下却变成了可开采的矿石。
(黄金品位达8~10克/吨就是富矿)矿石品位的概念(壹)矿石品位的概念通常我们把矿石中凡是可供利用的元素或矿物称为有用成份。
矿石中所含有用成分的多少用品位来表示。
所谓品位就是:矿石中有用成份的重量和矿石重量之比,常用百分数(%)表示。
品位=×100%(或克/吨)壹般金属品位是指矿石中该种金属元素含量的百分数。
(冶金行业)锡矿介绍

(冶金行业)锡矿介绍锡tin(stannum)壹、性质锡(Sn)是人类最早发现和使用的金属之壹。
其在常温下呈银白色。
随温度变化锡有三种同素异形体,在13.2~161℃为β锡(白锡),161℃之上为γ锡(脆锡),13.2℃以下为α锡(灰锡),剧冷则变为粉末状。
β锡(密度为7.31g/cm3(20℃),α锡为5.75g/cm3(13.2℃)。
锡熔点231.968℃,沸点2270℃,硬度3.75。
锡具有展性强、防锈、耐腐蚀等特性。
锡能够同其他金属及类金属形成各种合金,易于镀在许多金属表面。
特别是锡的表面耐蚀不锈,同有机酸及其盐类反应的生成物无毒。
二、用途锡有许多优良的性能。
制马口铁的锡约占锡消费量的50%,另50%是用锡的合金及化合物来使用的。
锡在总消费中所占的比例:焊锡31%,镀锡板29%,化学制品16%,其他合金24%。
纯锡和弱有机酸作用缓慢,可用于制造镀锡薄板,可作食品包装材料,也可用于某些机械零件的镀层。
锡易于加工成管、箔、丝、条等,也可制成细粉,用于粉末冶金。
锡能同许多金属形成合金,如巴比特合金、焊锡、锡青铜、铅锡轴承合金,活字合金等。
仍有许多含锡特种合金,如锆基合金,在原子能工业中作核燃料包装材料。
钛基合金用于航空、造船、原子能、化学、医疗器械等工业;铌锡合金可作超导材料;锡银汞合金用作牙科材料;系的化合物分别用于陶瓷的瓷釉材料、印染丝织品的煤染剂、所料热稳定剂,也可用作杀菌剂和杀虫剂。
随着现代科学技术的发展,锡的用途将越来越广泛。
据《世界矿产资源年评》,近代世界精炼锡的年消费量为36万吨,世界矿山锡年产量为35万吨,世世界精炼锡年生产量为35万吨,库存约7万吨。
国际市场锡的供需基本平衡。
三、主要矿物在自然界中锡主要呈自然元素、金属互化物、氧化物、亲氧化物、硫化物、硫盐、硅酸盐、硼酸盐等形式存在。
目前已发现锡矿物和含锡矿物50余种,其中具有工业意义的主要矿物见下表。
四、矿床类型锡矿床主要类型有:①矽卡岩型锡矿床,产于花岗岩类岩体和碳酸盐岩石内外接触带,远离岩体出现各种似层状、沿层透镜状、脉状矿床(体)。
(冶金行业)露天矿开采基本知识

(冶金行业)露天矿开采基本知识露天矿开采基本知识讲座第壹节石灰岩知识壹、石灰岩简介:石灰岩(Limestone),简称灰岩,是以方解石为主要成分的碳酸盐岩,有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物,属于沉积岩,是水成岩的壹种。
石灰岩主要是在浅海的环境下形成的,属于生物性沉积形成,其主要形成是海洋生物的尸体的沉降累积,加上来自陆地的动植物腐物残渣和泥沙壹起在河床或海床上沉积压实后经地质变化形成。
二、石灰石的组成结构:石灰岩的矿物成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物,仍混有其他壹些矿物,比如菱镁矿,石英,石髓,蛋白石,硅酸铝,硫铁矿,黄铁矿,水针铁矿,海绿石等等。
此外,个别类型的石灰岩中仍有煤、地沥青等有机质和石膏、硬石膏等硫酸盐,以及磷和钙的化合物,碱金属化合物以及锶、钡、锰、钛、氟等化合物,但含量很低。
灰岩的主要化学成分是CaCO3易溶蚀,故在石灰岩地区多形成石林和溶洞,称为喀斯特地形石灰岩的结构较为复杂,有碎屑结构和晶粒结构俩种,其中碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成,晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。
三、石灰岩的分类:按其沉积地区,石灰岩右分为海相沉积岩和陆相沉积岩,以海相沉积岩为多。
按其形成类型,石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型。
按矿石中所含成分不同,石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。
按结构构造,石灰石可分为竹叶状灰岩、块状灰岩、团块状灰岩等四、石灰岩的特性:1.石灰岩分布相当广泛,岩性均壹,易于开采加工,是壹种用途很广的建筑石料。
2.石灰岩具有良好的加工性、不透气性、隔音性和很好的胶结性能、可深加工应用,是优异的建筑装饰材料。
3.石灰岩产地广泛,色泽纹理颇丰,有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色,有良好的装饰性。
4.石灰岩的质地细密,加工适应性高,硬度不高,有良好的雕刻性能,易制作小型架上雕刻,较适宜初学雕刻者选用,但由于石灰岩易溶蚀,不适于户外的雕刻。
(冶金行业)矿产资源分析

(冶金行业)矿产资源分析随着社会经济的不断发展,冶金行业在现代工业中起着举足轻重的作用。
矿产资源是冶金行业的重要组成部分,其在保障中国经济发展中的作用不可忽视。
因此,进行矿产资源分析十分必要。
本文将从地质环境、储量特征、开采难度和市场需求等方面,对矿产资源进行简要分析。
一、地质环境矿产资源的地质环境包括地质构造、成因类型、岩石类型、矿床及其形态、矿物组成等方面。
中国境内,矿产资源的包容岩体多为变质岩和火山岩,并发育了大量的脉状矿床和层状矿床。
其中,铁、锰、铅、锌、钨等金属矿床的分布格局较为明显,由此也反映了我国矿产资源的特征。
二、储量特征储量特征是矿产资源的重要组成部分,其体现了矿产资源的总量和分布特征。
目前,中国矿产资源主要有黑色金属矿、色金属矿、非金属矿等三类。
在黑色金属矿方面,我国铁矿石储量居世界第一,但是质量和含量不高;铅锌矿、钨矿、锡矿、金矿、银矿等也具备较高的储量,但是各种矿石的资源分布不均衡。
而在色金属矿方面,我国铜矿、铝土矿、镍矿、钴矿等资源储量也较为丰富,但均分布于不同地区。
非金属矿方面,我国石灰石、石膏、石墨、煤等也具备一定的储量特征。
三、开采难度矿产资源的开采难度可以反映资源的开采成本和开采技术条件等因素。
在中国,由于矿床的多样性和复杂性,矿产资源的开采难度也较高。
例如,由于铁矿石的粘着性和硬度等特点,其的开采难度和成本也相对较高。
而在铜矿、锌矿开采方面,则需要采用更为高端的采矿技术,以保障成本和安全。
四、市场需求市场需求也是矿产资源的重要因素之一。
随着经济的不断发展和变革,市场对矿产资源的需求越来越大。
在中国,尤其是在现代工业化的大背景下,钢铁、建材、交通运输、航天、轻工、电子信息等领域对资源的需求量巨大,其中铁、铜、铝、锌等金属的需求更是成倍增长。
非金属矿方面,随着人们环保意识的不断提升,对环保材料的需求也在不断增长,例如水泥、玻璃、陶瓷等材料的需求量也越来越大。
总体来说,对于矿产资源的分析需要从多方面进行综合考虑。
矿物的应用

矿物的应用矿物是地球上自然形成的无机物质,广泛应用于各个领域。
它们具有丰富的化学成分和物理性质,可以被加工和利用。
本文将详细介绍矿物在建筑、能源、冶金、医药、化妆品和电子等领域的应用。
一、建筑领域1. 石灰石:作为建筑材料中的主要成分之一,石灰石广泛用于水泥生产。
它可以与粘土等混合制成水泥,用于建筑物的基础、墙体和地板。
2. 砂岩:砂岩是一种常见的建筑材料,具有良好的耐候性和装饰效果。
它常被用于建造墙体、地面铺装以及雕塑等方面。
3. 大理石:大理石是一种高档建筑材料,常被用于室内装饰。
其美观的纹理和色彩使其成为高级住宅、商业大厦和豪华酒店中常见的装饰材料。
二、能源领域1. 煤:作为传统能源之一,煤炭在发电、供暖和工业生产中起着重要作用。
煤炭的燃烧可以产生大量的热能,用于蒸汽发电和供暖。
2. 石油:石油是一种重要的能源资源,广泛应用于交通运输、工业生产和化学工程等领域。
它可以提供汽油、柴油、润滑油等各种燃料,同时也是许多化学产品的原料。
3. 天然气:天然气是一种清洁、高效的能源形式,被广泛应用于家庭供暖、工业加热和发电等领域。
它不仅可以作为直接燃料使用,还可以转化为液化天然气(LNG)用于远程运输。
三、冶金领域1. 铁矿石:铁矿石是冶金工业中最重要的原料之一,主要用于制造钢铁。
通过高温冶炼和精细处理,铁矿石可以转化为纯净的铁,在建筑、机械制造和交通运输等方面得到广泛应用。
2. 铜:铜是一种重要的金属材料,在电子、电气和通信等领域有广泛的应用。
它具有良好的导电性和导热性,常被用于制造电线、电缆、电子元件和管道等。
3. 铝:铝是一种轻质金属,具有良好的耐腐蚀性和导热性。
它广泛用于航空航天、汽车制造和建筑工程等领域,如飞机机身、汽车车身和建筑物的外墙。
四、医药领域1. 硫磺:硫磺是一种常见的药用材料,具有抗菌和消炎作用。
它被广泛应用于皮肤病治疗,如治疗湿疹、牛皮癣和寻常疣等。
2. 钾盐:钾盐是一种重要的营养补充剂,在医药领域被广泛使用。
八大行业分类明细表

3130
黑色金属铸造
指铸铁件、铸钢件等各种成品、半成品
的制造
314
3140
钢压延加工
指通过热轧、冷加工、锻压和挤压等塑 性加工使连铸坯、钢锭产生塑性变形, 制成具有一定形状尺寸的钢材产品的 生产活动
315
3150
铁合金冶炼
指铁与其他一种或一种以上的金属或
非金属元素组成的合金生产活动
二、有色行 业
喷枪及类似器具 制造
3468
包装专用设备制 造
指对瓶、桶、箱、袋或其他容器的洗涤、 干燥、装填、密封和贴标签等专用包装机械 的制造
32有 色金 属冶炼和 压延加工 业
321
常用有色金属冶炼
指通过熔炼、精炼、电解或其他方法从 有色金属矿、 废杂金属料等有色金属原 料中提炼常用有色金属的生产活动
3211
铜冶炼
指对铜精矿等矿山原料、 废杂铜料进行 熔炼、精炼、电解等提炼铜的生产活动
3212
铅锌冶炼
3213
镍钴冶炼
3214
锡冶炼
3215
3432
起重机制造
指具有起升、变幅或回转、行走等主要工 作机构的各种起重机及其专门配套件的制造
3433
生产专用车辆制 造
指用于生产企业内部,进行装卸、堆跺或 短距离搬运、牵引、顶推等作业的无轨车辆 及其专门配套件的制造;包括电动叉车、内 燃叉车、集装箱正面吊运机、短距离牵引车 及固定平台搬运车、跨运车, 以及手动搬运、 堆跺车等的制造
防梯等金属制品的制造
3359
其他建筑、安全 用金属制品制造
336
3360
金属表面处理及 热处理加工
指对外来的金属物件表面进行的电镀、镀
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(冶金行业)功能性矿物及应用功能性礦物及應用壹、礦物材料礦物材料(MineralMaterials)是70年代末由地質學工作者提出的壹個新概念,並很快發展成為壹門相對獨立的學科。
礦物材料定義為:在工農業生產和日常生活中具有應用價值的天然礦物、岩石及其製成品和仿製品。
其含義包括四個方面:⏹能被直接利用或經過簡單的加工處理(如破碎、選礦、切割、改性等)即可利用的天然礦物、岩石;⏹以天然的非金屬礦物、岩石為主要原料,通過物理化學反應(焙撓、熔融、燒結、膠結等)製成的成品或半成品材料;⏹人工合成的礦物或岩石;⏹這些材料的直接利用目標主要是其自身具有的物理或化學性質,而不局限於其中的個別化學元素。
礦物材料屬於無機非金屬材料範疇,但涉及範圍卻十分廣泛。
礦物材料的開發和應用是許多學科綜合的結果,涉及範圍非常廣泛,本文僅對其中的壹些重要發展方向加以探討。
1.奈米礦物材料奈米技術的開發和應用風靡全球,在今後相當長的壹個時期裏,仍將是材料領域的研究重點。
奈米科學在礦物材料領域的應用起步較晚,但天然礦物中的各種奈米級結構早己引起重視。
許多天然礦物(如沸石類、粘土類礦物及其改性化合物)具有奈米級孔道結構以及離子交換、吸附性能;絕大部分天然礦物具有奈米尺度的參雜結構,層狀結構的礦物的層間結構可被擴充或壓縮。
在不久的將來,奈米科學和奈米技術的研究成果將在礦物材料研究領域產生更為廣泛的影響,礦物的奈米級結構的研究、奈米級礦物材料的合成、製備、改造、性能研究及應用將成為礦物材料重點研究的方向。
其中,奈米級的礦物粉體的製備、礦物孔道結構的改造及其應用將得到優先發展。
2.環境礦物材料90年代初,日本學者山本良壹(Yamamoto)首先提出了環境材料的概念,很快在世界各國興起了全球性的環境材料研究、開發和應用熱潮,並成為材料科學與工程的最強勁的發展方向之壹。
環境材料是指那些對資源和能源消耗最少,對生態環境影響最小,再生迴圈利用率最高或可分解使用的,具有優異使用性能和特別優異的環境協調性的材料,以及那些直接具有淨化環境,修復環境能力的材料。
也有人將其稱為生態材料、綠色材料。
隨著環境壓力的增加人們在研究、設計、製備材料和使用、廢棄材料時,強化環境意識,不片面追求最大限度地發揮材料的性能或功能而忽視環境問題;在滿足用戶對材料性能的要求的同時,應盡可能節約資源和能源,減少對環境的污染;充分重視材料在整個使用壽命週期中與環境的協調性,並將其作為重要評價指標。
因此,環境材料與其說是材料的壹類,不如說是針對材料研究、設計、開發、生產、使用而提出的壹種新理念、新要求,這種理念適用於各種材料。
壹般而言,天然礦物是壹類資源豐富、價格低廉、能源消耗最少、污染少、與環境協調性最佳的材料。
壹些天然礦物還具有淨化環境和修復環境的功能,是理想的環境材料,如沸石、矽藻土、海泡石、蒙脫石、麥飯石、膨脹珍珠岩等許多具有選擇性吸附、過濾性能的礦物材料已被廣泛應用於農、工業生產和環境污染治理。
以蒙脫石、沸石等層狀、多孔狀礦物研製的抗菌材料已用於日用消費品。
鐵的硫化物礦物可用於處理重金屬污染物。
具有奈米或微米級尺度的多孔結構的礦物材料和用於載體、催化、過濾媒介的礦物材料以及對已有材料的"綠色化"改造,將是環境礦物材料研製、開發的重點。
廢氣、廢水治理、工業用水淨化、居室淨化等領域將是環境礦物材料研究和應用的主要領域。
3.能源礦物材料尋求新能源和節約現有的能源,是全人類面臨的重要課題之壹。
能源礦物材料主要包括節能礦物材斜和儲能礦物材料兩種類型。
材料的節能既體現在其生產過程中能耗較低,更體現於它在、使用過程中具有減少能量損失的作用。
稻殼、軟木、爐渣等傳統的節能材料以及岩棉、礦棉、矽藻土、膨脹珍珠岩、微孔矽酸鈣、加氣混凝土、泡沫玻璃等新型節能材料以其優良的隔熱性能在工業管道、鍋爐、窯爐、熱交換器、冷藏設備和房屋建築得到了廣泛應用。
這類材料主要利用其自身在三維空間內的高氣孔率所賦予材料的低導熱率而使材料具有壹定的絕熱性能,今後它仍將是隔熱材料的主體,但在進壹步提高材料強度、降低導熱係數、減小容重、改善施工性能等方面還需加強研究。
與此同時,具有高反射係數的絕熱塗層、薄膜材料將會成為礦物材料發展的主要方向。
自然界的礦物因種類不同,組成和結構各異,蘊含著許多特異的性能。
它們或具有多種同質異構體(如石英),或具有高的熱容和相變能,或具有很高的表面電性,或具有良好的光、電、聲轉換效應。
從能量的吸收、貯存、轉換和輸出性質來研究礦物的物化性質及其在儲能(包括儲熱、儲光、燃氣儲存及化學能儲存等)、節能領域中的作用,將為新型能源材料的開發研究提供壹個新的途徑,並在礦物材料領域中形成壹個新的分支。
4.功能礦物材料礦物特性的研究、表徵,以及對礦物材料性能與其成分、結構、形成機制之關係,是礦物材料研製開發的基礎。
老礦種新用途和新礦種的開發都是基於對礦物性質的新認識。
對已知礦物的潛在性能和各種不同礦物的特殊性能的系統研究和記錄,不僅對開發礦物資源的應用途徑非常有效,而且對開發具有特殊性能的功能性材料具有重要的意義。
現代測試技術的發展,使人們對礦物吸附、交換、催化、助熔、增韌、補強以及光、電、磁、熱、聲、核、表面、界面等性能及其在各種物理、化學場作用下變化的研究,變得更為直接和富有成效。
這些研究將為開發礦物材料的新功能、新用途,促使礦物材料向功能化方向發展提供技術保證。
因此,壹些具有吸附、交換、催化、增強、生物相容性等功能的礦物材料,特別是具有感知、回應、預警等資訊功能的礦物材料(如濕敏、熱敏、壓敏、光敏、隱身、抗菌、除臭、紅外輻射、光電轉換、磁電轉換、化學泵等功能)將會受到高度重視和研發應用。
在建築領域,新世紀的建築要求建材向更加舒適、安全、節能、保健等多功能的"生態建材"方向發展,在新壹輪的新型建材開發中,礦物材料必將扮演十分重要的角色。
(1)會呼吸的牆壁(可自動調濕的壁材)(2)自潔性的材料(二氧化鈦TiO2光觸媒)(3)奈米複合材料(聚合物/層狀矽酸鹽)二、高科技產業及功能性礦物所謂高功能性粉體主要是指壹般礦物的超細微粉,因為量子尺寸效應,其表面分子的排列、電子分布的結構及晶體結構均發生變化。
由於比表面積增大,表面能大,表面活性高,對於聲、光、電磁、熱力學等特性均會呈現新的效應。
因此,若將礦物磨成超細微粉,粉體對於微波,電磁波,紅外線,紫外線等均具有壹定的吸收特性。
同時壹般的非金屬礦物均具有防臭、抗菌的功能。
本文在探討使用高分子混摻法(Polymerblend)製作多功能性之聚氨基甲酸酯(Polyurethane,PU)產品,如抗紫外線(Ultra-violetcut,UV-cut)兼具導電性聚氨基甲酸酯及抗菌防臭功能技術。
意即以聚氨基甲酸酯溶液添加定量之導電微粒,以探討其抗UV、抗靜電及抗菌防臭功能之影響。
三、紫外線紫外線是電磁波的壹種,如圖1所示為電磁波的分類,其波長大於X射線而小於可見光線,其中波長200~400nm屬於紫外線範圍。
其波長介於200~400nm,其又可分為UV-A,UV-B與UV-C,其波長分別為320~400nm,290~320nm,200~290nm,其中UV-C因被臭氧層隔離壹般並未到達地面。
從太陽所放出的光線只有47%到達地球表面,也就是說地球大氣層將其大氣吸收了19%而反射部分達34%。
地球表面的光譜能量分佈,由圖1資料顯示得知,紫外線大約佔6.1%(其中B紫外線佔0.5%,A紫外線佔5.6%),這些紫外線到達地球表面的量會隨著季節和時間而有所變化。
國際照明委員會(CIE)把紫外線依其波段分為長波長、中波長及短波長三種,其分類如表1所示。
中長波長UV-A(320~400nm)最接近可見光,它會深入真皮部助長黑色素生成促進皮膚老化。
中波長UV-B(290~320nm)會引起曬傷、皮膚起紅斑及水泡等。
短波長UV-C(180~290nm)會引起黑化致癌。
而慶幸的是290nm以下短波長紫外線會被大氣中二氧化碳吸收而無法到達地面,部分長波長UV-A及中波長UV-B會被臭氧層吸收,但隨著臭氧層被氟氯碳化物破壞,據測定臭氧層每破壞10%,地面紫外線強度就增加20%,臭氧濃度減少1%,紫外線之量增加1.7-1.9%,近年來由於臭氧層之破壞日益嚴重,且波長愈短之電磁波其能量愈大,對人體健康之影響愈多。
圖1電磁波波長在200~400nm間屬於紫外線範圍四、紫外線防護原理防止紫外線對人體的傷害可於紫外線未達表皮前,予以吸收、除去或利用反射原理阻礙紫外線到達表皮層。
壹般紫外線遮蔽加工的方式是採用紫外線吸收劑和散亂劑二者配合使用,物理性的散亂劑主要是無機顏料,利用該物質對光的高曲折率將紫外線反射而防止侵入皮膚。
此種方式主要用於PET纖維聚合前混入無機陶瓷粒子,使陶瓷粒子能均壹分散於紡絲熔液中,待抽絲後可得紫外線遮蔽纖維,利用此原理,經過多次實驗結果發現導電金屬微粒混摻至聚氨基甲酸酯對於紫外線遮蔽亦有不錯的遮蔽效果。
當然深色化聚氨基甲酸酯產品亦有此效益,但其會隨使用時間之增長其抑制效果會有衰減之現象,因此利用添加微細粉末來維持其對UV之抑制效果,且因為導電微粒的性質不會隨使用時間之增長而改變,所以其產品效果不會隨使用時間之增長,其抑制效果會有急速衰減之現象。
五、靜電發生及其作用與防護原理靜電的產生是壹種自然現象,靜電的產生過程,是當二個非導體的表面相互接觸摩擦後分離,其表面會有壹些過量消散不去的電荷,壹般靜電產生有兩種方式:藉由(1)直接接觸分離而帶電,包括:電荷的移動、電荷的分離、電荷的緩和。
(2)因靜電誘導而帶電。
壹般認為,當兩種物體直接接觸而分離會產生電荷的移動、電荷的分離、電荷的緩和過程。
電荷的移動:壹般物體具有正負電荷,呈現中性,可是當A、B兩種呈現中性的物體接觸時,如圖2a所示,在接觸面產生電荷的移動,壹方面物體表面累積界面產生電荷的移動,壹方面物體表面累積過剩的正電荷,另壹方面另壹個物體表面累積過剩負電荷(圖2b),但不會產生靜電現象,只是兩種物體結合在壹起,整體上兩種物體是呈現中性。
電荷的分離:其次,藉由機械力量將兩種物體加以分離(圖2c),於兩種物體上各殘留壹些電荷,因此產生靜電作用。
電荷的緩和:靜電產生時,並不是所有電荷累積殘留於物體上,而是依物體本身靜電特性,藉由靜電的洩漏、中和產生電荷的緩和。
觀察上述過程所產生的靜電現象,可察覺到在電荷分離的進行緩和過程,在緩和過程後產生靜電。
圖2a圖2b圖2c因靜電誘導而帶電,當帶電體接近被誘導體(導體或絕緣體)附近時,在靠近帶電體側的被誘導體邊累積相反電荷,而在被誘導體較遠邊,則累積相同電荷。
此時被誘導體的表面電荷正負是呈現在壹個平衡狀態,帶電量為零。