礦物材料

礦物材料是指天然產出的具有一種或幾種可資利用的物理化學性能或經過加工後達到以上條件的礦物。

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中文名:礦物材料

外文名:mineral materials

分 類:結構材料、功能材料

特 點:廉價、用途多

發展趨勢:節能、省料、高性能

目錄

簡介

有某種或某幾種物理、化學特性可供利用、由礦物構成或加工成的原材料。廣義的礦物材料還包括一部分由岩石構成或製成的原材料。礦物材料不是以提取礦物中所含的有用元素作為用途，它的利用目的與冶金、化學工業中的礦物原料的利用目的不同。例如金紅石作為礦物原料，從其中提取鈦。作為礦物材料可利用它的高介電常數和低介電損耗，製作微波介質基片材料，高純的合成金紅石微粉──鈦白粉由於白度高，遮蓋能力強，可製作顏料，用於油漆、塗料、搪瓷等工業；金紅石人工晶體以其高雙折射率用作近紅外偏光晶體。礦物材料大多為非金屬礦物，也包括某些金屬礦物。

礦物材料可分為結構材料和功能材料。

結構材料

狹義的是指用於製造業和建築業的材料。廣義的泛指一切非功能材料。礦物結構材料用於很多部門。在建築工業中，石膏製品可在強度要求較低的情況下代替水泥製品，用作隔牆板和裝飾板；用蛭石、浮石、火山渣、珍珠岩和膨脹頁岩加工可製成含有大量孔隙、具有保溫和隔熱等性能的輕質建築材料。在化學工業中，製造塑料、橡膠和粘合劑時都大量添加礦物，製成複合材料。塑料中加入石棉或高嶺石、滑石等礦物，可增加強度、減振、隔音、阻燃和抗老化。冶金工業中利用膨潤土的粘結性加工鐵精礦球團。在耐火材料中除了傳統的粘土、硅石、鋁土礦和菱鎂礦等，還發展了藍晶石族礦物、石墨和鋯石為主的新型耐火材料。在機械工業中，礦物用作磨削材料、保護塗層、固體潤滑劑、摩擦劑、密封劑、焊接材料等。用作磨料的，從軟的硅土、方解石到最硬的金剛石，有30多種礦物。應用最多的天然和合成礦物磨削材料有金剛石、石榴子石、金剛砂（合成碳硅石）、合成剛玉和剛玉砂等。陶瓷工業中使用硅灰石、透輝石和透閃石等節能型原料，降低燒成溫度，縮短燒成時間。在造紙中片狀高嶺石、滑石和輕質碳酸鈣以其高白度和強遮蓋能力，用作紙張塗料、填料和增白。石油鑽探中礦物用作造漿和加重劑。膨潤土、海泡石和坡縷石用作水基泥漿，而有機膨潤土可制油基泥漿。比重較大的重晶石和赤鐵礦等用作泥漿加重劑，可防止井噴。食品加工中硅藻土和活性膨潤土等用作飲料和食品的過濾、脫色。這類礦物也常用於水和放射性廢棄物的處理。農業中沸石、膨潤土、海泡石和硅藻土等用作土壤改良劑，以改善土壤結構，調節水分，吸附有毒物質和改善肥料特性。膨潤土、沸石和皂石等用作畜禽的飼料添加劑，可使畜禽減少疾病，明顯增加體重。 [

功能材料

主要用於電子、激光和儀表工業。功能材料是對光、磁、電、熱、聲等外界能量或信息，具有感受、轉換、傳輸、顯示和存貯功能的材料。常需藉助於晶體人工培養手段，得到高純和缺陷很少的單晶體。電子工業用的功能材料很多。例如,石英用作諧振器,作為頻率標準和製造電子表。彩色顯像管用的螢光粉，發藍色和黃色光是硅鋅礦型和閃鋅礦型晶體螢光粉，而紅光可以使用鈧釔礦型晶體。日光燈用螢光粉則為磷灰石型晶體。紅銻礦可以把可見光能轉換為電能，用作衛星攝像管靶面。在激光工業中，礦物功能材料用於激光的發射、傳導、調製、偏轉和存貯。例如，固體激光晶體有14個礦物類型，常用的有紅寶石等。

特點

礦物材料的特點是價廉和用途多。礦物的複雜的結構、組成、雜質和缺陷是尋找新材料的源泉。通過礦物研究解決了衛星溫控塗層、航天飛機重返大氣層的防熱瓦和一系列激光材料。礦物材料的價格低於金屬和有機材料。另外，同一礦物有多種用途，具有不同的開發層次。例如,膨潤土主要用途有20多種,不同礦石適於製造不同的產品，其商品價格相差也很大。

研製

礦物材料研製的目標是得到市場需求的具有經濟效益的新材料及其生產工藝。為此，必須進行下列工作。①進行市場需求調研及預測。②確定礦石技術經濟指標，進行礦區開發可行性研究。可行性研究程度應與勘探程度相適應。③加強工藝流程研究。工藝流程包括選礦、加工或人工合成，或其中部分環節。選礦可採用磁選、重選和浮選等，根據礦石特徵和產品目標而定。加工主要涉及粉碎、粒度分級、熱處理、表面處理、有機絡合、定向磨光、鍍層等。人工合成包括分解提純、相變、燒結以及晶體培養等。晶體培養手段主要有水熱法、水溶液法、鹽熔法、焰熔法 、氣相沉積法和高壓法等。

發展趨勢

一般礦物材料向節能、省料、高性能方向發展。值得注意的是結構陶瓷和超微粒技術的應用。礦物功能材料將占據更重要的位置，特別是傳感器和信息記錄材料。通過礦物物理研究，礦物材料的定向設計是今後礦物材料研究的重要內容。