工業岩石學

工業岩石學

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中文名；工業岩石學 別 名；工藝岩石學 學科基礎；礦物學、岩石學 應用領域；陶瓷、玻璃

以礦物學、岩石學、物理化學以及硅酸鹽科學的理論與技術為基礎，研究陶瓷、玻璃、水泥、冶金爐渣等高溫產品的生產機制、損壞機理，以及利用途徑等的學科。又名工藝岩石學。岩石學的研究離不開礦物學，所以又有工藝礦物學及工程礦物學等名稱的出現。後二者的研究內容，基本上和工業岩石學的研究內容是相同的。

目錄

發展簡史

工業岩石學是隨着近代工業的發展，而產生和發展起來的。

在19世紀末，法國和德國的學者們研究了波特蘭水泥熟料中所含礦物，定出了"阿利特"(alite)、"貝利特"(belite)、"才利特"(celite)等假設的礦物名稱。瑞典學者又比較全面地研究了冶金爐渣中的礦物,定出了它們的結晶順序。蘇聯岩石學家列文生-列星格於1936年出版的《岩石學回顧》一書中提出了"工藝岩石學"這一術語。

在西方，特別是在美國，從20世紀初即曾花費很多力量研究硅酸鹽相圖,發現以往假定為"阿利特"的礦物，其實是硅酸三鈣固溶體;以往假定為"貝利特"的礦物，其實是硅酸二鈣的固溶體。

中國在50年代籌建包頭鋼廠時，研究了鐵礦中螢石和含氟礦石，取得了爐渣的工藝岩石學資料，滿足了設計要求。

研究內容

包括以下各項研究:

①水泥中的礦物種類和數量。水泥的品種很多。不同種類的水泥的特性決定於水泥中存在的礦物種類及其數量。根據水泥中礦物的種類及其數量，鑑定、研究、評定某種水泥的特性和優劣，以改變水泥原料的配方，改進水泥的質量。

②古瓷的化學組成和礦物組成。中國陶瓷在瓷釉上有許多特色。在世界負有盛譽。研究古瓷的化學組成及其礦物組成是再造仿古陶瓷的必須手段。陶瓷工業消耗大量能源，節能是一個重大問題。改變傳統的原料配料，使用新原料，再造仿古陶瓷，降低燒成溫度、縮短燒成時間、節約能源。

③玻璃結石的礦物組成。平板玻璃和玻璃器皿中有時出現疙瘩，稱為"結石"，這是玻璃生產中一大缺陷。研究結石的礦物組成，可以回答結石的由來。採取相應措施，避免結石的再度出現。

④鋼渣的礦物組成。鋼鐵工業中，鐵礦粉須先經過燒結才能進高爐。燒結礦或球團礦的性能指標強度、還原性、氣孔度、熔化性等，主要決定於礦物組成，須要工業岩石學去解決。煉鋼爐耐火材料的消耗和鋼的生產數量關係極大。提高耐火材料的抗腐蝕性，是工業岩石學研究的重要課題。

⑤鑄造工業中的型砂和陶瓷型芯的選用、鑄石工業中的原材料和產出品種的關係、絕熱材料如珍珠岩的原料和成品性能間關係等，都屬於工業岩石學研究內容。

研究途徑和手段

工業岩石學研究大致可分以下步驟:

採樣，採取有代表性樣品;

用岩石學各種手段，分析採樣的性質，對比類似樣品的分析結果，找出關鍵性的問題;

理論研究，運用化學熱力學、化學動力學等研究，討論關鍵性問題解決方案的合理性;

根據討論結果，在實驗室內小型試製或驗證所得理論;

放大規模，進行中間試驗，遇到問題，修改配方;工業大型投產。

性質

磁性 常用的岩石磁性參數是磁化率、磁化強度、剩餘磁化強度矢量，以及剩餘磁化強度同感應磁化強度的比值Q。

礦物按其磁性的不同可分為3類:

①反磁性礦物,如石英、磷灰石、閃鋅礦、方鉛礦等。磁化率為恆量，負值，且較小。

②順磁性礦物，大多數純淨礦物都屬於此類。磁化率為恆量,正值，也比較小。

③鐵磁性礦物,如磁鐵礦等含鐵、鈷、鎳元素的礦物。磁化率不是恆量，為正值，且相當大。也可認為這是順磁性礦物中的一種非凡類型。岩石的磁性主要決定於組成岩石的礦物的磁性，並受成岩後地質作用過程的影響。一般說，橄欖石、輝長石、玄武岩等基性、超基性岩漿岩的磁性最強;變質岩次之;沉積岩最弱。

密度和孔隙度 礦物的密度是由構成該礦物各元素的原子量和礦物的分子結構決定的。大多數造岩礦物如長石、石英、輝石等具有離子型或共價型結晶鍵密度為2.2~3.5克/厘米(極少數達4.5克/厘米)。結晶鍵為離子-金屬型或共價-金屬型的礦物，如鉻鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等密度較大,為3.5~7.5克/厘米。天然金屬的密度最大。

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