矿物的力学性质
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第七章 矿物的物理性质
3.其它力学性质
弹性、挠性、脆性、延展性。 其中绝大多数矿物具有脆性，自然金属具强 延展性，有些矿物（如辉铜矿、方铅矿等） 具微弱延展性，表现为磨损后可出现光滑平 面或棱角，可刻划出光亮刻痕等现象。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
1.比重 ⑴比重的概念及级别 比重指纯净的矿物在空气中的重量与同体积 纯水重量之比。分为三级： 轻比重：2.5以下，如石膏； 中等比重：2.5-4，大多数矿物，如石英、 方解石、正长石等； 重比重：大于4，如重晶石、方铅矿等。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
2.条痕色
矿物在未上釉的瓷板上磨划留下的粉末的颜色 （矿物硬度应低于瓷板）。条痕色主要不是矿 物的表面色，而是光线透过极细的颗粒后呈现 的颜色。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
透明度高的矿物，条 痕色白色或很浅的颜 色。半透明矿物的微 粒对透过光表现明显 吸收，条痕呈各种彩 色。不透明矿物的微 粒也透不过可见光， 呈现黑色条痕。
二、矿物的力学性质
b. 晶体结构中质点的排列方式 结构不紧密者，硬度低，如石英（离子电位 高）比刚玉（离子电位低）的硬度小，即前 者的结构不如后者紧密；层状结构的矿物由 于层间联系力小，硬度一般较低，如滑石、 石墨、辉钼矿等；含结晶水的矿物一般硬度 较低，如石膏。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
二、矿物的力学性质
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
3.发光性 ⑴发光性的概念 矿物受外界能量的刺激，能发出可见光的性质 为发光性。荧光、磷光。 ⑵影响因素 晶格中的微量杂质产生的晶格缺陷成为能发射 可见光的中心。
弹性、挠性、脆性、延展性。 其中绝大多数矿物具有脆性，自然金属具强 延展性，有些矿物（如辉铜矿、方铅矿等） 具微弱延展性，表现为磨损后可出现光滑平 面或棱角，可刻划出光亮刻痕等现象。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
1.比重 ⑴比重的概念及级别 比重指纯净的矿物在空气中的重量与同体积 纯水重量之比。分为三级： 轻比重：2.5以下，如石膏； 中等比重：2.5-4，大多数矿物，如石英、 方解石、正长石等； 重比重：大于4，如重晶石、方铅矿等。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
2.条痕色
矿物在未上釉的瓷板上磨划留下的粉末的颜色 （矿物硬度应低于瓷板）。条痕色主要不是矿 物的表面色，而是光线透过极细的颗粒后呈现 的颜色。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
透明度高的矿物，条 痕色白色或很浅的颜 色。半透明矿物的微 粒对透过光表现明显 吸收，条痕呈各种彩 色。不透明矿物的微 粒也透不过可见光， 呈现黑色条痕。
二、矿物的力学性质
b. 晶体结构中质点的排列方式 结构不紧密者，硬度低，如石英（离子电位 高）比刚玉（离子电位低）的硬度小，即前 者的结构不如后者紧密；层状结构的矿物由 于层间联系力小，硬度一般较低，如滑石、 石墨、辉钼矿等；含结晶水的矿物一般硬度 较低，如石膏。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
二、矿物的力学性质
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
3.发光性 ⑴发光性的概念 矿物受外界能量的刺激，能发出可见光的性质 为发光性。荧光、磷光。 ⑵影响因素 晶格中的微量杂质产生的晶格缺陷成为能发射 可见光的中心。
矿物的力学性质
自然金属元素矿物，如自然金、自然银和自然铜等均具强延展性； 某些硫化物矿物，如辉铜矿等也表现出一定的延展性。
肉眼鉴定矿物时，用小刀刻划矿物表面，若留下光亮的沟痕，而不出 现粉末或碎粒，则矿物具延展性，借此可区别于脆性矿物。
矿物力学性质总结：
矿物的力学性质基本上都与化学键强度有关，其 中力学性质的异向性，如解理的异向性、硬度的 异向性，都与化学键强度分布的异向性有关。
例：方解石和文石（Ca［CO3］）的同质二像变体，前者 的结构比后者“疏松”（其相对密度分别为2.72和2.94， Ca2+的配位数分别为6和9），相应的方解石的硬度为3，文 石的硬度为3.5~4
矿物的硬度：
矿物硬度的异向性：同一晶体不同方向上，硬度 可能不同，如：蓝晶石（也称二硬石）。
精确地测量出各不同方向上的硬度， 还可以绘出硬度等值曲线：
矿物的磁性：
肉眼鉴定时的矿物磁性分级：据矿物被马蹄形磁 铁或磁化小刀吸引的强弱，将矿物分为三级： (1)强磁性：矿物块体或较大的颗粒能被吸引。如
磁铁矿。 (2) 弱磁性：矿物粉末能被吸引。如铬铁矿。 (3) 无磁性：矿物粉末也不能被吸引。如黄铁矿。
矿物的磁性：
矿物的磁性是由组成矿物的原子或离子的未成对电子的 自旋磁矩产生的，离子的未成对电子越多，矿物的磁性就越 强，反之，则弱或不显磁性。
a0=0.246nm
C
解理、裂开、断口：
解理的表示方法：用单形符号可以表示出解理 的方向性与组数（同一方向的解理为一组解理）， 还可以反映出解理面夹角。
例如：石盐、方铅矿有 {100}解理，在已知是等轴晶 系的前提下，可知：解理面垂直 3个晶轴，有3组解理，解理面 夹角为90度；
闪锌矿有{110}解理，在 已知是等轴晶系的前提下，可知： 解理面在两晶轴之间，有6组解 理，解理面夹角120度和90度；
肉眼鉴定矿物时，用小刀刻划矿物表面，若留下光亮的沟痕，而不出 现粉末或碎粒，则矿物具延展性，借此可区别于脆性矿物。
矿物力学性质总结：
矿物的力学性质基本上都与化学键强度有关，其 中力学性质的异向性，如解理的异向性、硬度的 异向性，都与化学键强度分布的异向性有关。
例：方解石和文石（Ca［CO3］）的同质二像变体，前者 的结构比后者“疏松”（其相对密度分别为2.72和2.94， Ca2+的配位数分别为6和9），相应的方解石的硬度为3，文 石的硬度为3.5~4
矿物的硬度：
矿物硬度的异向性：同一晶体不同方向上，硬度 可能不同，如：蓝晶石（也称二硬石）。
精确地测量出各不同方向上的硬度， 还可以绘出硬度等值曲线：
矿物的磁性：
肉眼鉴定时的矿物磁性分级：据矿物被马蹄形磁 铁或磁化小刀吸引的强弱，将矿物分为三级： (1)强磁性：矿物块体或较大的颗粒能被吸引。如
磁铁矿。 (2) 弱磁性：矿物粉末能被吸引。如铬铁矿。 (3) 无磁性：矿物粉末也不能被吸引。如黄铁矿。
矿物的磁性：
矿物的磁性是由组成矿物的原子或离子的未成对电子的 自旋磁矩产生的，离子的未成对电子越多，矿物的磁性就越 强，反之，则弱或不显磁性。
a0=0.246nm
C
解理、裂开、断口：
解理的表示方法：用单形符号可以表示出解理 的方向性与组数（同一方向的解理为一组解理）， 还可以反映出解理面夹角。
例如：石盐、方铅矿有 {100}解理，在已知是等轴晶 系的前提下，可知：解理面垂直 3个晶轴，有3组解理，解理面 夹角为90度；
闪锌矿有{110}解理，在 已知是等轴晶系的前提下，可知： 解理面在两晶轴之间，有6组解 理，解理面夹角120度和90度；
矿物的力学性质
40
粉体表面改性方法
化学沉淀表面改性法 表面化学改性法 涂覆改性法 机械力化学改性法 胶囊化改性 高能表面改性法
41
非金属矿物材料
• 概述 • 非金属矿物填料 • 非金属矿物保温隔热材料 • 非金属矿物吸附、催化与环保材料 • 非金属矿物基电功能材料 • 非金属纳米矿物材料 • 其它
42
矿物填料的物理、化学性质
3)用作建筑材料：代替河砂、碎石等铺路、 井下回填、造地复垦。
49
4)生产化工原料：聚合铝、分子筛等。 与盐酸反应生成 （2A1Cl3.H2O），再生成
聚铝。 5)用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼
等元素，可作为农作物生长的刺激剂 6) 回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的
硫化铁，可通过分选回收作为制取硫酸的原 料。
38
粉体表面改性
粉体表面改性的目的 粉体表面改性剂 粉体表面改性方法
39
粉体表面改性的目的
降低材料的生产成本，改善粉体颗粒在基质中的 分散性、稳定性和相容性。
提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、 耐候性等。
改善粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。 表面改性在纳米粉体中具有重要的作用。 出于环保和安全生产的目的。
课程内容
• 绪论 • 矿物岩石学基础 • 矿产资源简介 • 矿产资源加工的基本知识 • 固体废弃物的综合利用
1
绪论
• 什么是矿产资源 • 矿产资源的分类 • 我国的矿产资源 • 矿产资源的加工过程 • 课程内容
2
矿产资源的分类
• 按产出状态 – 气体矿产 – 液体矿产 – 固体矿产
3
矿产资源的分类
• 聚合物/粘土纳米复合材料
47
固体废弃物的综合利用
粉体表面改性方法
化学沉淀表面改性法 表面化学改性法 涂覆改性法 机械力化学改性法 胶囊化改性 高能表面改性法
41
非金属矿物材料
• 概述 • 非金属矿物填料 • 非金属矿物保温隔热材料 • 非金属矿物吸附、催化与环保材料 • 非金属矿物基电功能材料 • 非金属纳米矿物材料 • 其它
42
矿物填料的物理、化学性质
3)用作建筑材料：代替河砂、碎石等铺路、 井下回填、造地复垦。
49
4)生产化工原料：聚合铝、分子筛等。 与盐酸反应生成 （2A1Cl3.H2O），再生成
聚铝。 5)用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼
等元素，可作为农作物生长的刺激剂 6) 回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的
硫化铁，可通过分选回收作为制取硫酸的原 料。
38
粉体表面改性
粉体表面改性的目的 粉体表面改性剂 粉体表面改性方法
39
粉体表面改性的目的
降低材料的生产成本，改善粉体颗粒在基质中的 分散性、稳定性和相容性。
提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、 耐候性等。
改善粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。 表面改性在纳米粉体中具有重要的作用。 出于环保和安全生产的目的。
课程内容
• 绪论 • 矿物岩石学基础 • 矿产资源简介 • 矿产资源加工的基本知识 • 固体废弃物的综合利用
1
绪论
• 什么是矿产资源 • 矿产资源的分类 • 我国的矿产资源 • 矿产资源的加工过程 • 课程内容
2
矿产资源的分类
• 按产出状态 – 气体矿产 – 液体矿产 – 固体矿产
3
矿产资源的分类
• 聚合物/粘土纳米复合材料
47
固体废弃物的综合利用
矿物力学性质介绍课件
04
拉伸试验：测量 矿物的抗拉强度 和弹性模量
05
冲击试验：测量 矿物的抗冲击强 度和弹性模量
06
疲劳试验：测量 矿物的疲劳强度 和弹性模量
间接测试方法
弹性模量测试： 通过测量应力与 应变的关系来计
算弹性模量
硬度测试：通过 测量压痕深度来
计算硬度
断裂韧性测试： 通过测量断裂过 程中的能量消耗 来计算断裂韧性
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目录
01. 矿物力学性质概述 02. 矿物力学性质测试方法 03. 矿物力学性质应用 04. 矿物力学性质发展趋势
矿物力学性质定义
矿物力学性质是
1 指矿物在外力作 用下的变形和破 坏特性。
这些性质对于矿
3 物的加工、利用 和工程应用具有 重要意义。
评估地质灾害风险：研究矿物力学性质有助于评估地质灾 害风险，为防灾减灾提供科学依据。
探索地球内部结构：研究矿物力学性质有助于探索地球内 部结构，为地球科学研究提供重要信息。
直接测试方法
01
单轴压缩试验： 测量矿物的抗压 强度和弹性模量
02
双轴压缩试验： 测量矿物的抗剪 强度和弹性模量
03
扭转试验：测量 矿物的抗扭强度 和弹性模量
原位测试技术： 利用原位测试技 术，实时监测矿 物力学性质的变 化
智能测试技术： 利用智能测试技 术，实现测试过 程的自动化和智 能化
理论研究深入
1
矿物力学性质的研 究方法不断改进， 提高了研究精度和
效率
2
矿物力学性质的理 论研究不断深入， 揭示了矿物力学性
质的本质和规律
3
矿物力学性质的研 究领域不断拓展， 涉及到地质、材料、
矿物的力学性质
矿物的⼒学性质矿物受外⼒作⽤所表现的特性。
矿物的⼒学性质主要表现在硬度、解理、断⼝和韧性等⽅⾯。
矿物抵抗外⼒的刻划、压⼊、研磨的能⼒为硬度。
1882年德国⼈摩⽒选择10种硬度不同的矿物作为标准，将硬度分为10级，这10种矿物顺序排列称为摩⽒硬度计。
摩⽒硬度计只代表矿物硬度的相对顺序，⽽不是绝对硬度的等级，如滑⽯的硬度为⽯英的1/3500，⽽⾦刚⽯的硬度为⽯英的1150倍。
摩⽒硬度计硬度矿物名称硬度矿物名称1滑⽯6长⽯2⽯膏7⽯英3⽅解⽯8黄⽟4萤⽯9刚⽟5磷灰⽯10钻⽯在⼒的作⽤下，矿物晶体沿⼀定⽅向发⽣破裂并产⽣光滑平⾯的性质叫解理，沿⼀定⽅向裂开的⾯叫解⾥⾯。
如果矿物受⼒不是按⼀定⽅向破裂，破裂⾯呈不规则形状叫断⼝。
⽆解理的矿物敲打时形成断⼝破裂⾯，如⽯英的破裂⾯是不规则的，多呈贝壳状断⼝。
有解理的矿物敲打后经常按⼀定⽅向裂开，形成有规则的解理⾯，如⽅解⽯可以沿三个⽅向裂开，形成⼩菱形碎块。
不同矿物的解理可能有⼀个⽅向，也可能有⼏个⽅向。
如⽯墨只有⼀个⽅向，称⼀向解理，普通⾓闪⽯的解理有两个⽅向，称⼆向解理，⽯盐晶体和⽅解⽯为三向解理，闪锌矿为六向解理等。
不同矿物不仅解理⽅向不同，⽽且解理程度也不同，根据劈开的难易和⾁眼观察解理⾯的光滑情况，将解理分为：（1）最完全解理（云母、⽯膏等）。
（2）完全解理（⽅解⽯、⽯盐等）。
（3）中等解理（⾓闪⽯、辉⽯等）。
（4）不完全解理（磷灰⽯等）。
（5）极不完全解理或⽆解理（⽯英、磁铁矿等）。
不同矿物解理性质不同，⽽同种矿物的解理⽅向和解理程度总是相同的，所以解理是鉴定矿物的重要特征之⼀。
矿物抵抗切割、锤击、弯曲、拉引等外⼒作⽤的能⼒为韧性。
根据韧性的表现形式⼜可分为脆性、延展性、弹性（屈⽽能伸的性质，如云母）和挠性（屈⽽不能伸的性质，如绿泥⽯）等。
矿物的力学性质解理
单元一 矿物概述
问题二 矿物有哪些基本形态 矿物集合体形态
胶状体--晶腺状 (玛瑙)
晶簇状(电气石)
结核体(硬锰矿)
单元一 矿物概述
问题三 矿物有哪些物理性质
矿物的物理性质主要有光学性质、力学性质、密度和相对密度、磁性、电学性 质、放射性等。这些物理性质是由矿物本身的化学成分和晶体构造所决定的， 可以据此对矿物进行鉴定。 下面主要介绍借助简单工具（小刀、放大镜、磁铁、无釉瓷板、荧光灯等）用 肉眼就能分辨的物理性质
孔雀石
黄铜矿
磁铁矿
单元一 矿物概述 问题三 矿物有哪些物理性质 1、矿物的光学性质 颜色：
表1-1-1 矿物标准色及代表矿物
紫色-紫水晶
蓝色-蓝铜矿 翠绿色-孔雀石
黄色-雌黄 橙色-雄黄 红色-辰砂
褪色-多孔状褐铁矿 灰色-铝土矿 靛蓝色-铜蓝 铁黑色-磁铁矿 钢灰色-镜铁矿 铜红色-自然铜
铅灰色-方铅矿 黄褐色-粉末状褐铁矿
黄铁矿晶体
黄铁矿理想晶体
电气石晶体
电气石理想晶体
单元一 矿物概述 问题二 矿物有哪些基本形态
单体形态：根据矿物晶体在三维空间的发育状况，将其形态划分为一向延长的柱状、针状；二 向延长的板状、片状；三向延长的粒状三种基本形态
柱状电气石
片状云母
板状石膏
粒状磁铁矿
单元一 矿物概述 问题二 矿物有哪些基本形态
自然界中的矿物并非固定不变，当其所处的外界条件改变至超出它的稳定范围时，该矿物将会变成新 的环境下稳定的其他矿物。如黄铜矿在表生环境中可生成孔雀石和蓝铜矿
黄铜矿
孔雀石
蓝铜矿
单元一 矿物概述
问题二 矿物有哪些基本形态 矿物的形态包括单体及集合体的形态 单体形态：指矿物单晶体的形态。只有结晶的矿物才能呈现单体。根据晶体晶面发育的完好程 度，分别称为自形晶、半自形晶、它形晶
矿物的物理性质和晶化分类
•产生的原因：
•沿着双晶接合面特别是聚片双晶的接合面发生，如刚玉
沿某一种面网存在有他种成分的细微包裹体，或者是固溶 体离溶物
•矿物解理与裂理的区别
•解理——晶质矿物的固有特性，同种矿物具有相同解理
•裂理——矿物的非固有特性，同种矿物并非都具有裂理，
•
但若产生裂理，必在相同的方向上
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矿物的物理性质和晶化分类
• 延展性是金属键矿物的一种 特性。金属键的矿物在外力作用 下能产生塑性形变;金属键程度不 同，则延展性也有差异
•
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矿物的物理性质和晶化分类
• 5、 矿物的脆性和延展性
•弹性：
•矿物受力后，去除外力后自行恢复原状 的性质，如云母
•挠性：
•矿物受力后，去除外力后不能自行恢复 原状的性质，如蛭石
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矿物的物理性质和晶化分类
•依据矿物相对密度大小可将矿物分为：
• 轻级(<2.5 ): 如 石墨(2.5)、自然硫(2.05～2.08)、 石盐(2.3)等
• 中级(2.5～4): 大多数矿物属于此级。如 石英(2.65)、 萤石(3.18)、金刚石(3.52)等； • • 重级(>4): 如 重晶石(4.3～4.7)、磁铁矿(4.5～5.2)、 白钨矿(5.8～6.2)、 方铅矿(7.4～7.6)、 自然金(14.6～ 18.3)等。
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矿物的物理性质和晶化分类
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/30
矿物的物理性质和晶化分类
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矿物的物理性质和晶化分类
• 4、 矿物的脆性和延展性
•沿着双晶接合面特别是聚片双晶的接合面发生，如刚玉
沿某一种面网存在有他种成分的细微包裹体，或者是固溶 体离溶物
•矿物解理与裂理的区别
•解理——晶质矿物的固有特性，同种矿物具有相同解理
•裂理——矿物的非固有特性，同种矿物并非都具有裂理，
•
但若产生裂理，必在相同的方向上
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矿物的物理性质和晶化分类
• 延展性是金属键矿物的一种 特性。金属键的矿物在外力作用 下能产生塑性形变;金属键程度不 同，则延展性也有差异
•
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矿物的物理性质和晶化分类
• 5、 矿物的脆性和延展性
•弹性：
•矿物受力后，去除外力后自行恢复原状 的性质，如云母
•挠性：
•矿物受力后，去除外力后不能自行恢复 原状的性质，如蛭石
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矿物的物理性质和晶化分类
•依据矿物相对密度大小可将矿物分为：
• 轻级(<2.5 ): 如 石墨(2.5)、自然硫(2.05～2.08)、 石盐(2.3)等
• 中级(2.5～4): 大多数矿物属于此级。如 石英(2.65)、 萤石(3.18)、金刚石(3.52)等； • • 重级(>4): 如 重晶石(4.3～4.7)、磁铁矿(4.5～5.2)、 白钨矿(5.8～6.2)、 方铅矿(7.4～7.6)、 自然金(14.6～ 18.3)等。
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2020/11/30
矿物的物理性质和晶化分类
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矿物的物理性质和晶化分类
• 4、 矿物的脆性和延展性
矿物鉴定：矿物的力学性质
A、方铅矿 b、萤 石 c、闪锌矿 d、方解石 e、重晶石 f、云 母
3、解理发育的一般规律及其主要影响因素有：
（1）解理沿着晶格中面网密度最大的方向发育。例如 金刚石平行｛111｝的面网。
（2）解理面平行于由异号离子组成的电性中和面。例 如石盐具平行｛100｝解理。
（3）当相邻面网为同号离子组成的面网时，解理面易 平行于该面网发育。如萤石结构中｛111
(4) 不完全解理：
矿物受力后，不易裂出解理面，仅断续可见小而 不平滑的解理面。如磷灰石的｛0001｝解理； 橄榄石的｛100｝解理等。
(5) 极不完全解理：矿物受力后，极难或不出现解 理面，通常认为无解理。如石英、石榴石。
极完全解理 完全解理
中等解理
不完全解理（磷灰石） 极不完全解理（石英断口）
摩氏硬度计：
1－滑石 2－石膏 3－方解石 4－萤石 5－磷灰石
6－长石 7－石英 8－黄 玉 9－刚玉 10－金刚石
指甲(2.0～2.5)、小刀(5～6)
3、影响矿物硬度的主要因素：
（1）化学键的类型及强度：一般地，典型原子晶格>离子
晶格> 金属晶格>分子晶格>氢键为主的矿物。
（2）含H2O或OH-者硬度通常都很低：如石膏(Ca
二、裂开
1．裂开是指某些矿物晶体在应力作用下，有时可沿着晶格 内一定的方向破裂成平面的性质。裂开的平面称为裂开 面。
2．从现象上看，裂开酷似解理，也主要出现在晶体上，但 二者产生的原因根本不同。
裂开是由于晶体内一定的结晶学方向存在杂质夹层、 定向排列的外来微细包裹体、固溶体离溶物夹层或由应 力作用造成的聚片双晶的接合面而出现的结构薄弱面， 当受力时沿此方向裂开所致。当这些因素不存在时，矿 物则不具裂开。
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9
矿物的力学性质
• 硬度 • 解理 • 断口
10
矿物的成因
内生作用
岩伟 浆晶 作作 用用
热火 液山 作作 用用
外生作用
变质作用
风沉 化积 作作 用用
接区 触域 变变 质质
机化 生 械学 物 沉沉 沉 积积 积
11
12
矿物的晶体化学分类
• 第一大类 自然元素矿物 • 第二大类 硫化物矿物 • 第三大类 氧化物和氢氧化物矿物 • 第四大类 含氧盐矿物 • 第五大类 卤化物矿物
• 生产多元素复合肥。
51
• 粒径、粒径分布 • 颗粒形状 • 比表面积 • 硬度 • 化学组成、化学活性 • 光学性能 • 电性能 • 磁性能 • 热性能43来自非金属矿物保温隔热材料
• 纤维型保温隔热材料 – 天然矿物纤维：纤维水镁石、纤维海泡石、石棉 – 人造矿物纤维：岩棉、矿渣棉
• 多孔型保温隔热材料 – 膨胀珍珠岩 – 硅藻土 – 膨胀蛭石
50
粉煤灰的综合利用
• 回收有价组分：空心微珠、煤炭、铁金属物质 、 A12O3 等。
• 用作建材和建材的生产原料：制水泥、制砖、配 制混凝土、轻质混凝土和加气混凝土等。质量较 差的灰渣可用来铺路，作基础以及作填充料等。
• 粉煤灰中SiO2和Al2O3含量较高，可用于生产化工 产品：如絮凝剂、分子筛、白炭黑（沉淀SiO2）、 水玻璃、无水氯化铝、硫酸铝等。
38
粉体表面改性
粉体表面改性的目的 粉体表面改性剂 粉体表面改性方法
39
粉体表面改性的目的
降低材料的生产成本，改善粉体颗粒在基质中的 分散性、稳定性和相容性。
提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、 耐候性等。
改善粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。 表面改性在纳米粉体中具有重要的作用。 出于环保和安全生产的目的。
课程内容
• 绪论 • 矿物岩石学基础 • 矿产资源简介 • 矿产资源加工的基本知识 • 固体废弃物的综合利用
1
绪论
• 什么是矿产资源 • 矿产资源的分类 • 我国的矿产资源 • 矿产资源的加工过程 • 课程内容
2
矿产资源的分类
• 按产出状态 – 气体矿产 – 液体矿产 – 固体矿产
3
矿产资源的分类
44
非金属矿物吸附、催化与环保材料
• 硅藻土 • 膨润土 • 沸石 • 凹凸棒石 • 海泡石 • 石墨
45
非金属矿物基电功能材料
• 石墨 • 云母 • 石棉
46
非金属纳米矿物材料
• 分类
– 天然纳米矿物材料
• 石墨 • 沸石 • 膨润土
– 合成纳米矿物材料
• 纳米CaCO3 • 纳米TiO2
– 复合纳米矿物材料
40
粉体表面改性方法
化学沉淀表面改性法 表面化学改性法 涂覆改性法 机械力化学改性法 胶囊化改性 高能表面改性法
41
非金属矿物材料
• 概述 • 非金属矿物填料 • 非金属矿物保温隔热材料 • 非金属矿物吸附、催化与环保材料 • 非金属矿物基电功能材料 • 非金属纳米矿物材料 • 其它
42
矿物填料的物理、化学性质
• 聚合物/粘土纳米复合材料
47
固体废弃物的综合利用
• 概述 • 煤矸石的综合利用 • 粉煤灰的综合利用
48
目前我国煤矸石的主要资源化途径有： 1)回收能源：作为大型沸腾炉燃料供热或发
电：热值>8360kJ/kg。 2)生产建筑材料：煤矸石的成分中主要为粘
土矿物。水泥、烧结砖瓦、免烧砖瓦、空心砌块 、建筑陶瓷、轻骨料（陶粒）、岩棉等；
31
金属冶炼
• 分类：根据冶炼的原理 – 分解法 – 还原法 – 电解法
32
• 现代产业发展与非金属矿
• 非金属矿的分类与用途
非
• 常见的非金属矿
金
– 高岭土 – 碳酸钙
属
– 膨润土
矿
– 石膏
产
– 滑石 – 云母
– 蛭石
– 硅藻土
33
矿产资源加工的基本知识
• 超细粉碎 • 化学选矿 • 表面改性 • 矿物材料
3)用作建筑材料：代替河砂、碎石等铺路、 井下回填、造地复垦。
49
4)生产化工原料：聚合铝、分子筛等。 与盐酸反应生成 （2A1Cl3.H2O），再生成
聚铝。 5)用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼
等元素，可作为农作物生长的刺激剂 6) 回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的
硫化铁，可通过分选回收作为制取硫酸的原 料。
• 矿物的概念 • 矿物的物理性质 • 矿物的成因 • 矿物的分类及命名 • 岩石-矿石学基础知识
7
矿物的物理性质
• 矿物的光学性质 • 矿物的力学性质 • 矿物的磁学性质 • 矿物的电学性质 • 矿物的其它物理性质
8
矿物的光学性质
• 颜色 • 条痕 • 光泽 • 透明度 • 发光性 • 特殊的光学效应
20
21
层理构造
22
波痕
23
泥裂
24
生物成因构造
25
常见的变质岩
• 片麻岩 • 片岩 • 千枚岩 • 板岩 • 石英岩 • 大理岩
26
片麻岩
27
千枚岩
28
板岩
29
金属矿产
• 金属冶炼 • 常见的金属矿产
–铁矿石 –铜矿石 –金矿石 –铝矿石 –其它金属矿石
30
金属冶炼
• 分类：根据各种方法的特点 – 火法冶金 – 湿法冶金 – 电冶金
13
岩石学概论
岩石
岩浆岩
沉积岩
变质岩
14
常见的岩浆岩
• 橄榄岩 • 玄武岩 • 安山岩 • 流纹岩 • 伟晶岩 • 花岗岩
15
韩国济州岛玄武岩的柱状节理
16
岩墙
17
18
常见的沉积岩
• 砾岩 • 砂岩
– 石英砂岩 – 长石砂岩
• 粉砂岩 • 粘土岩
– 泥岩 – 页岩
• 石灰岩 • 白云岩
19
• 按矿产性质及用途 – 金属矿产 – 非金属矿产 – 能源矿产 – 水气矿产
4
矿产资源加工的主要内容
• 分类依据：加工深度
– 初加工 – 深加工 – 制品加工
5
矿产资源加工的主要内容
• 分类依据：矿产资源的加工过程
– 颗粒制备与处理技术 – 矿物材料加工技术 – 矿物化工技术
6
矿物岩石学基础
34
超细粉碎
• 概述 • 超细粉碎设备
– 机械冲击式超细粉碎机 – 气流粉碎式超细粉碎机 – 搅拌磨 – 振动磨
35
化学选矿
• 分类： – 煅烧法 – 浸出法 – 漂白法
36
浸出法
• 细菌浸出法 • 碱浸法 • 酸浸法 • 其它
37
化学漂白法
• 氧化漂白法 • 还原漂白法 • 氧化-还原联合漂白法
矿物的力学性质
• 硬度 • 解理 • 断口
10
矿物的成因
内生作用
岩伟 浆晶 作作 用用
热火 液山 作作 用用
外生作用
变质作用
风沉 化积 作作 用用
接区 触域 变变 质质
机化 生 械学 物 沉沉 沉 积积 积
11
12
矿物的晶体化学分类
• 第一大类 自然元素矿物 • 第二大类 硫化物矿物 • 第三大类 氧化物和氢氧化物矿物 • 第四大类 含氧盐矿物 • 第五大类 卤化物矿物
• 生产多元素复合肥。
51
• 粒径、粒径分布 • 颗粒形状 • 比表面积 • 硬度 • 化学组成、化学活性 • 光学性能 • 电性能 • 磁性能 • 热性能43来自非金属矿物保温隔热材料
• 纤维型保温隔热材料 – 天然矿物纤维：纤维水镁石、纤维海泡石、石棉 – 人造矿物纤维：岩棉、矿渣棉
• 多孔型保温隔热材料 – 膨胀珍珠岩 – 硅藻土 – 膨胀蛭石
50
粉煤灰的综合利用
• 回收有价组分：空心微珠、煤炭、铁金属物质 、 A12O3 等。
• 用作建材和建材的生产原料：制水泥、制砖、配 制混凝土、轻质混凝土和加气混凝土等。质量较 差的灰渣可用来铺路，作基础以及作填充料等。
• 粉煤灰中SiO2和Al2O3含量较高，可用于生产化工 产品：如絮凝剂、分子筛、白炭黑（沉淀SiO2）、 水玻璃、无水氯化铝、硫酸铝等。
38
粉体表面改性
粉体表面改性的目的 粉体表面改性剂 粉体表面改性方法
39
粉体表面改性的目的
降低材料的生产成本，改善粉体颗粒在基质中的 分散性、稳定性和相容性。
提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、 耐候性等。
改善粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。 表面改性在纳米粉体中具有重要的作用。 出于环保和安全生产的目的。
课程内容
• 绪论 • 矿物岩石学基础 • 矿产资源简介 • 矿产资源加工的基本知识 • 固体废弃物的综合利用
1
绪论
• 什么是矿产资源 • 矿产资源的分类 • 我国的矿产资源 • 矿产资源的加工过程 • 课程内容
2
矿产资源的分类
• 按产出状态 – 气体矿产 – 液体矿产 – 固体矿产
3
矿产资源的分类
44
非金属矿物吸附、催化与环保材料
• 硅藻土 • 膨润土 • 沸石 • 凹凸棒石 • 海泡石 • 石墨
45
非金属矿物基电功能材料
• 石墨 • 云母 • 石棉
46
非金属纳米矿物材料
• 分类
– 天然纳米矿物材料
• 石墨 • 沸石 • 膨润土
– 合成纳米矿物材料
• 纳米CaCO3 • 纳米TiO2
– 复合纳米矿物材料
40
粉体表面改性方法
化学沉淀表面改性法 表面化学改性法 涂覆改性法 机械力化学改性法 胶囊化改性 高能表面改性法
41
非金属矿物材料
• 概述 • 非金属矿物填料 • 非金属矿物保温隔热材料 • 非金属矿物吸附、催化与环保材料 • 非金属矿物基电功能材料 • 非金属纳米矿物材料 • 其它
42
矿物填料的物理、化学性质
• 聚合物/粘土纳米复合材料
47
固体废弃物的综合利用
• 概述 • 煤矸石的综合利用 • 粉煤灰的综合利用
48
目前我国煤矸石的主要资源化途径有： 1)回收能源：作为大型沸腾炉燃料供热或发
电：热值>8360kJ/kg。 2)生产建筑材料：煤矸石的成分中主要为粘
土矿物。水泥、烧结砖瓦、免烧砖瓦、空心砌块 、建筑陶瓷、轻骨料（陶粒）、岩棉等；
31
金属冶炼
• 分类：根据冶炼的原理 – 分解法 – 还原法 – 电解法
32
• 现代产业发展与非金属矿
• 非金属矿的分类与用途
非
• 常见的非金属矿
金
– 高岭土 – 碳酸钙
属
– 膨润土
矿
– 石膏
产
– 滑石 – 云母
– 蛭石
– 硅藻土
33
矿产资源加工的基本知识
• 超细粉碎 • 化学选矿 • 表面改性 • 矿物材料
3)用作建筑材料：代替河砂、碎石等铺路、 井下回填、造地复垦。
49
4)生产化工原料：聚合铝、分子筛等。 与盐酸反应生成 （2A1Cl3.H2O），再生成
聚铝。 5)用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼
等元素，可作为农作物生长的刺激剂 6) 回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的
硫化铁，可通过分选回收作为制取硫酸的原 料。
• 矿物的概念 • 矿物的物理性质 • 矿物的成因 • 矿物的分类及命名 • 岩石-矿石学基础知识
7
矿物的物理性质
• 矿物的光学性质 • 矿物的力学性质 • 矿物的磁学性质 • 矿物的电学性质 • 矿物的其它物理性质
8
矿物的光学性质
• 颜色 • 条痕 • 光泽 • 透明度 • 发光性 • 特殊的光学效应
20
21
层理构造
22
波痕
23
泥裂
24
生物成因构造
25
常见的变质岩
• 片麻岩 • 片岩 • 千枚岩 • 板岩 • 石英岩 • 大理岩
26
片麻岩
27
千枚岩
28
板岩
29
金属矿产
• 金属冶炼 • 常见的金属矿产
–铁矿石 –铜矿石 –金矿石 –铝矿石 –其它金属矿石
30
金属冶炼
• 分类：根据各种方法的特点 – 火法冶金 – 湿法冶金 – 电冶金
13
岩石学概论
岩石
岩浆岩
沉积岩
变质岩
14
常见的岩浆岩
• 橄榄岩 • 玄武岩 • 安山岩 • 流纹岩 • 伟晶岩 • 花岗岩
15
韩国济州岛玄武岩的柱状节理
16
岩墙
17
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常见的沉积岩
• 砾岩 • 砂岩
– 石英砂岩 – 长石砂岩
• 粉砂岩 • 粘土岩
– 泥岩 – 页岩
• 石灰岩 • 白云岩
19
• 按矿产性质及用途 – 金属矿产 – 非金属矿产 – 能源矿产 – 水气矿产
4
矿产资源加工的主要内容
• 分类依据：加工深度
– 初加工 – 深加工 – 制品加工
5
矿产资源加工的主要内容
• 分类依据：矿产资源的加工过程
– 颗粒制备与处理技术 – 矿物材料加工技术 – 矿物化工技术
6
矿物岩石学基础
34
超细粉碎
• 概述 • 超细粉碎设备
– 机械冲击式超细粉碎机 – 气流粉碎式超细粉碎机 – 搅拌磨 – 振动磨
35
化学选矿
• 分类： – 煅烧法 – 浸出法 – 漂白法
36
浸出法
• 细菌浸出法 • 碱浸法 • 酸浸法 • 其它
37
化学漂白法
• 氧化漂白法 • 还原漂白法 • 氧化-还原联合漂白法