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一文了解矿物材料特性、分类及研究开发工艺!
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来源:足球体育直播    发布时间:2024-03-26 03:02:04

  近期,国家印发了《建材工业发展规划(2016-2020)》、《全国矿产资源规划(2016-2020年)》、《“十三五”促进民族地区和人口较少民族发展规划》和《“十三五”资源领域科学技术创新专项规划》等一系列政策文件,鼓励发展石墨、石英、膨润土、高岭土、硅藻土、

  矿物材料是以天然矿物(主要是非金属矿物)和岩石为主要的组成原材料,以利用其技术物理性能和化学性能为最大的目的,经过必要的加工处理和制备后所获得的材料产品,其最大的特点是保留矿物本身的主要特性。

  矿物材料与目前应用的非金属矿物相近,但又包含了金属矿物和燃料矿物,即只要是不破坏目前应用的金属矿物或燃料矿物原有的微观结构,且保留其宏观的技术物理特性而加以利用,则这种金属矿物或燃料矿物也属于矿物材料,如赤铁矿可直接用作铁红,此时的赤铁矿即是矿物材料。

  因此,矿物材料的范畴比目前的非金属矿物的范畴大。广义地说,矿物材料包含了自然界中的各种矿物,包括金属矿物、非金属矿物和燃料矿物。

  一种矿物材料往往具有多种用途。如膨润土可用于石油钻井泥浆、铁矿球团黏结剂、食用油的脱色剂、酒和饮料的澄清、石油的净化、污水处理、农药载体、防水密封、化妆品原料等多个领域。

  已知的天然矿物有3000多种,且每种矿物都具有各自独特的物理化学性质和工艺性质,但现在已开发应用的矿物材料仅200多种,这也就是说,矿物材料仍有着非常大的研究开发应用潜力。

  目前,矿物材料的应用几乎已经涉及所有的工业领域,包括建材、化工、机械、冶金、轻纺、电子、农业、食品、医药、环保、宝石、工艺美术等领域。矿物材料尤其在那些需要抗高强、高速、耐高温、轻质、绝缘、耐腐蚀等特别的条件的地方更能大显身手。

  矿物材料的研究开发,可获得巨大的经济效益,且随着矿物材料的开发深度和广度不同,所得到的经济效益也不一样。

  根据矿物材料中最主要的矿物名称来命名。如石棉材料、石墨材料、云母材料等。

  根据矿物材料中的物质组成及其相互关系来进行分类,通常可分为单一矿物材料和复合材料两大类。

  单一矿物材料是指那些主要由某一单一矿物所组成的材料,称为单一矿物材料,如柔性石墨纸、石墨填料、碳纤维、石墨纤维、电气云母片、钻石、膨胀珍珠岩、轻质碳酸钙和重质碳酸钙等。

  无机复合材料:指由两种或两种以上无机矿物材料组成的体系。如石棉水泥制品、微孔硅酸钙和陶瓷材料等。需要指出的是,在复合材料中通常只要复合材料的基体是矿物材料,即使在复合材料中使用了部分其他类材料,如有机或金属材料作增强材料时也称为无机复合材料。如钢纤维水泥和纸纤维石膏板等都属于无机复合材料。

  无机与有机复合材料:指将无机矿物材料作为增强材料,与有机高分子聚合物材料复合而成的一种体系。如火车合成闸瓦、石棉橡胶板和玻璃钢制品等。

  混杂复合材料:指由两种或两种以上的普通复合材料构成的体系,通常指由两种不同特性的纤维作为增强材料混杂在基体中的材料。混杂复合材料被认为是复合材料的最新研究成果,也被称为“复合材料的复合材料”。例如飞机用摩阻材料、航空和能源部门使用的高强结构材料等就是混杂复合材料。

  天然矿物材料是指直接利用其物理、化学性质的矿物或岩石,经物理加工未改变原料成分和结构。包括填料类(如重钙粉、滑石粉等)、装饰类(如石材、宝石等)、光学类(如水晶、萤石等)、中药类(如芒硝、石膏等)、研磨材料类(如石榴子石、刚玉等)、保健营养类(如电气石、麦饭石等)和隔热材料类(如石棉绳、布等)等。

  矿物(岩石)进行超细、超纯改型、改性等加工改造后,改变或部分改变了原料的成分或结构,包括表面改性类(如珠光云母、改性碳酸钙等)、成分改性类(如改性膨润土、氟化石墨、熟石膏等)及结构改性类(如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、膨胀石墨、岩棉等)等。

  这是模拟天然矿物或岩石生成的原理采用人工合成的矿物材料。包括人工晶体(如人造水晶、人造金刚石、人造宝石、矿物晶须等)、多孔材料(如合成沸石、微孔硅酸钙)、纳米矿物粉体材料(如纳米碳酸钙、纳米氧化锌等)等。

  复合矿物材料是具有不一样相组成的人工合成矿物材料,包括矿物-有机复合类(如石棉、蛭石、硅灰石、云母等与高分子材料合成的摩擦材料、密封材料、绝缘材料等)以及矿物-无机复合类(如矿物纤维增强的无机胶凝材料、矿物为主骨架的建筑材料、绝热保温材料、电功能材料等)。

  根据矿物材料的使用性能和用途的不同来进行分类,如利用矿物材料的电、磁、光、热、摩擦、表面化学反应、胶体性质和填充密封性质等不同性质进行划分。

  通常将矿物材料分为九大类:力学功能材料、热学功能材料、电与磁功能材料、光功能材料、吸附功能材料、黏结与覆盖功能材料、填料与增强功能材料、装饰功能材料和原子能核反应堆功能材料等。

  根据矿物材料的用途,可将矿物材料分为耐火、保温、绝缘、陶瓷、建材、化工、填料、农用、药用、环保、研磨、功能和宝石等多种应用类型。

  矿物材料的研究开发工艺包括矿物原料的加工、提纯和处理以及对矿物的物理性质、化学性质、生产的全部过程与加工工艺等方面的研究。

  __步:必须对矿物原料及其性质进行深人研究,即一直在改进矿物原料的质量和开发新的原料,并不断发现新的有利用价值的矿物资源。

  第二步:对矿物原料的加工工艺进行研究,即根据矿物原料的性质和特点以及对矿物材料性质的要求,设计合理的加工工艺。

  第三步:对得到的最终矿物材料来研究,包括矿物材料物质成分的研究、结构构造分析、各种物理和化学性质的测试等。通过这一些研究工作获得性能优异的矿物材料。

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