非金属矿物与岩石材料工艺学 填空 论述 压缩 应试精简版.doc

★当代科学技术各学科发展的趋势是学科（分类越加细化分类越加细化），同时学科间趋向于（融合、交叉融合、交叉），因此要求科技工作者对于本 专业（要系统全面掌握专业理论要系统全面掌握专业理论[知识知识]），同时对于矿物加工工程专业技术人员要注重（学习和掌握相关学科的专业知识学习和掌握相关学科的专业知识） ★200 目=( 0.074 )mm；0.045≈( 325 )目；5μm≈( 2500 )目；1250 目≈( 10 )μm ★按物质内部原子之间结构不同材料的分类：金属材料、( 非金属非金属 )和( 高分子聚合物高分子聚合物)三大类 ★地质学家常将“矿物光性测定、（X 射线分析射线分析）和（差热分析差热分析）称作是鉴定矿物的三种主要手段” ★写出下列附号的意义：PVA (聚乙烯醇聚乙烯醇)、GCC(重钙重钙)、CMC(羧甲基纤维素羧甲基纤维素)、PAM(聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺)、PP(聚丙烯聚丙烯)、PE(聚乙烯聚乙烯)、 PCC(轻钙轻钙)、PVC(聚氯乙烯聚氯乙烯) GB（中国国家标准中国国家标准）、m2/g 或 cm2/g （表示超细粉体的比表面积表示超细粉体的比表面积）IM （工业矿物与岩石工业矿物与岩石）、 DTA（差热分析差热分析）、TG（热重分析热重分析）。

【矿物与矿物学】★矿物的定义是由（天然天然）产出且具有特定的（但一般并非固定的但一般并非固定的）化学成分和内部晶体结构的均匀固体， 通常由（无机无机）作用所形成 ★非金属矿（工业矿物与岩石工业矿物与岩石）是指除了金属及矿物燃料以外的其（化学组成化学组成）或技术物理性能可资利用而具有（经济价值经济价值） 的所有非金属矿物与岩石 ★矿物材料是指能够利用其物理、化学（性质性质）的矿物（或岩石或岩石），或以天然矿物为重要原料，以优化其物理、化学（性能性能） 为目的的，经可控加工改造或复合形成的一切材料 ★矿物材料学是一门研究矿物材料的(组成与结构组成与结构)、形成与加工、（性能性能）和使用效能四者之间关系与规律的一门科学.它与矿 物学等学科有着天然的联系.★矿物在应用上几个特点如多用性、应用面广、相互替代性等，都依赖于矿物内在本质——（成分成分[组成组成]）、结构与性能的 （揭示揭示）及其应用和优化途径的选择矿物物理加工与改性】 ★矿物颗粒形态处理五种工艺： ①（片状矿物的磨剥解离片状矿物的磨剥解离）；②（纤维矿物的松解开棉纤维矿物的松解开棉）；③颗粒矿物的超细粉碎和分级； ④晶体矿物的选择性解离及特殊形态处理;⑤粘土矿物的碎散剥片。

★固体表面自由能是指矿物破碎产生新鲜表面（需要做功需要做功），是在恒温恒压下，（单位表面积单位表面积）产生新表面所做的可逆功 ★表面能是指矿物晶体（连续连续）结构的断裂，使表面原子（离子离子）受到一种不对称力场的作用，从而在晶格结合能上产生（过过 剩能量剩能量），即表面能（界面能界面能）Es. ★矿粒的不断碎裂→表面积(增加增加 )、矿粒质量变小，同时表面能不断（增加增加），最终可能形成表面非晶态 ★硅氧配位四面体（SiO44——）(附号 T)是硅酸盐矿物的最稳定的基本结构单元由一个 Si4+离子等距离地配上四个比他大得多 的 O2—离子构成硅氧四面体的（四个氧四个氧）各带一个负电荷 ★矿物表面的润湿性的决定因素是表面不饱和键与水分子之间的作用能(表面能表面能)，以及与水分子之间的缔合能的强度大小及 （对比对比）关系已知某矿物表面与水分子的作用能 E＝-4.70×10—2J／m2，水的缔合能 Ew(-1.46××10-2J／／m2)，因此，该矿物 具有（强亲强亲）水性 ★相（phase）是体系（物系物系）中具有相同（物理性质物理性质）与化学性质的（均匀均匀）部分矿物电化学】 ★水对矿物离子的作用是由于水的（结构结构）性及其（偶极化偶极化）特性决定的。

★双电层理论中，stern 层电位（反反）比于配衡离子浓度 ★矿物水解反应的原因是荷电阳离子与（水分子偶极化水分子偶极化）强烈作用 【矿物热加工】 ★热分析技术是指在（控制温度下控制温度下）测定一种物质及其加热反应的物理性质随（温度变化温度变化）的一组技术，方法有十余种 ★一般的化学反应，反应温度每提高（10℃℃），反应速度可增加（1 倍倍）或更高 ★吸热效应是因（蒸发蒸发）、分解、（转变转变）、还原和融化等引起的热变化； ★放热效应是（氧化氧化）和（结晶结晶）引起的热变化 ★材料干燥过程的本质是( 能量的传递能量的传递 )与（物质的转移物质的转移 ） ★材料干燥过程的实质是(材料中水分的移动过程材料中水分的移动过程) ★固体干燥的两个阶段：首先，加热→水分气化的（传热过程传热过程）；然后，是气化后的润湿分子蒸汽，由于其分压较大而扩散， 进入气相的（传质过程传质过程） ★固体干燥的特点： (传热传热)与（传质传质）并存，互相影响与制约 ★材料干燥过程的四阶段包括：加热阶段→等速干燥阶段→（降速降速）干燥阶段→（平衡平衡）阶段 【矿物化学改性】 ★利用表面活性剂对矿物表面界面改性：①使亲水性矿物变成（疏水性疏水性）矿物材料。

②使（疏水性疏水性）矿物变成亲水性矿物材料 （如水性胶体石墨如水性胶体石墨）；③使具有层间膨胀及具有离子交换性的亲水性矿物改性为可膨胀的亲油性矿物 ★硅烷偶联剂可用通式表示为3SiXRY 式中：Y — 是可以和(有机聚合物)反应的基团； R— (短键烷撑基)，通过它把 Y 与 Si 原子相连接； X—是可进行( 水解反应)并生成 Si—OH 的基团 ★钛酸酯偶联剂子结构划分为 6 个功能区，每个功能区都有其特点，在偶联剂中发挥各自作用在括号中添入功能区的作用对 象亲水基端亲水基端 ）·（亲有机端亲有机端）1 2 3 4 5 6（RO）M—Ti— (O X -- R′—Y)N ★ 矿物加工过程中利用表面活性剂： ①改善矿物材料的（润湿润湿）性、分散性及油、水介质的（相溶性相溶性），从而提高或完全改变矿物材料的（界面界面）特性②使表面 活性剂渗透到矿物晶层间 ，使矿物晶层得到改性，或进一步被膨胀剥离，达到化学松解或起（助磨剂助磨剂）作用③改善复合材 料的加工性能及其产品的质量 ★偶联剂还有利于改善（体系体系）的流变性，改善和抑制填料的“相”分离，从而得到均匀混合，并使矿物表面（有机化有机化）等作 用，对改善复合材料的韧性、机械强度、电气性能与密封性能等均有良好的效果，并能经得起苛刻环境的考验。

【矿物化学处理与湿法冶金】 ★ 矿物化学处理与湿法冶金的应用领域？ ① 非金属矿物提纯与化学改性；化学改性是指使用化学处理方法来改变目的矿物的物理与物理化学性能的工艺方法例如化学漂白、活性白土制备、合成沸 石，各类粘土或非粘土矿物的吸附、脱色，催化剂与载体功能材料的加工等其中有些改性产物实际上已改变了原有矿物成分， 晶体结构与元素组分，变成了新的一类人造矿物 ② 难选金属矿，特别是有色及稀有金属提取； 与非金属矿产不同，金属矿产的化学处理，主要是实现化学选矿与湿法冶金 其主要目的：是处理低品位、细嵌布、难选的贫矿，浸出有用元素，最终获得化学精矿或单独产品(金属或金属化合物金属或金属化合物) 在金属矿产的化学处理中，被浸取后溶入溶剂的是有用元素，它是以离子形式存在的，须要经过一系列化学反应手段回收处理， 包括离子交换、溶剂萃取，离子沉淀及置换沉淀等工艺获得化学精矿 如再进一步采用电解等方法(可溶性阳极或不溶性阳极电解等方法可溶性阳极或不溶性阳极电解等方法)，可直接制取金属产品 ③ 共伴生矿物资源及二次资源（矿山废弃物矿山废弃物）综合利用；如果能在共伴生矿物资源及二次资源（矿山废弃物矿山废弃物）及非金属矿物 提纯或活化(酸、碱等浸出)中获得金属、金属氧化物及其盐的副产品，这将是今后非金属矿产及其尾矿综合利用的发展方向。

★ 化学处理的原则：① 用酸浸出原料中的金属盐和碱(土)金属物质；② 用碱浸出非金属氧化物 ★强化化学处理过程的辅助手段： 为使反应进行得完全，一般均要在加热条件下进行，也可采用高压酸浸方法处理★ 酸法浸出常用的浸出试剂及其浸出目的及适用范围？浸出试剂：硫酸、盐酸、硝酸、过氧化物、次氯酸盐、过醋酸、臭氧 等；浸出目的及适用范围：含酸性脉石矿物提纯；氧化漂白硅酸盐矿物及其他 惰性矿物； ★ 碱法浸出常用的浸出试剂及其浸出目的及适用范围？浸出试剂：氢氧化钠、氨水；浸出目的及适用范围：提纯浸出硅酸盐 等碱(土)金属矿物；改性，含碱性脉石的矿石 ★ 盐浸出常用的浸出试剂及其浸出目的及适用范围？浸出试剂：碳酸钠、氢氧化钠、草酸钠、氢氧化锂、氯化锂等低价金属 盐类；浸出目的及适用范围：膨润土、累托石、沸石、凹凸棒石等离子交换改性； ★干燥过程中，水分排除的方式有（2 分）： 内扩散（1 分）和外扩散（1 分） ★矿物热分解和重烧温度一般是多少（2 分）？ 900±50℃（1 分）和 1000±100℃（1 分） ★干燥过程的特点： (答题要点) 传热和传质并存，且相互影响又相互制约 ★ D90≤2μm 表示的意义什么？ (答题要点) 是粉体中 90%物料的粒度小于/等于 2μm 含量。

★高岭土矿物煅烧的实质是什么？ (答题要点)使矿物的 SiO2与 Al2O3摩尔比，向 Al2O3增高方向转变 ★目前国内矿物界判别膨润土属型的依据是什么？写出判别式，并讨论之 用(ENa++EK+)/（EMg++EGa+），若系数大于 1,则为钠基土，若小于 1,则为钙基土 ★矿物化学表面改性药剂的主要种类： (答题要点) 硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛偶联剂、表面活性剂等 ★湿法加热改性的目的 1. 促使矿物界面双电层的活化，改变矿物的表面性能； 2. 促进药剂与矿粒表面的作用； 一般的化学反应，反应温度每提高 10℃，反应速度可增加 1 倍或更高 3. 使矿物选择性吸附药剂 ★ 热分析技术的意义（2 分）： 矿物分析测试，分析矿物性质；（1 分）；指导工程实践，为干燥、煅烧、烧成等工艺过程提供理论指导1 分）； ★通常硅酸盐材料中除了陶瓷，还有包括哪些（2 分）：玻璃、水泥和耐火材料（答对 2 个者即得 2 分） ★在固—液润湿过程中，体系中固—液—气三相发生变化，如果液相(l)和固相(s) 按图所示的方式结合，则称此过程为沾湿这一过程进行后的总结果是：消失一个固—气(gs )和一个液—气(gl )界面， 产生一个固—液界面(sl )． 若设固—液接触面为单位面积，在恒温恒压下，试写出此过程引起体系自由能变化G的表达式是：（1 分），G±的意 义？（1 分） G0，则过程不能进行。

1 分） ★为达到干燥目的的必要条件是（2 分）？ ①水分易于从表面蒸发（1 分）；②水分易于从材料内部扩散（1 分） ★干燥过程的四阶段为何？ 加热阶段→等速干燥阶段→降速干燥阶段→平衡阶段 ★干燥过程的支配因素是：材料内部存在的温度差[梯度]和水分浓度差[梯度] ★蒙脱石遇水膨胀，晶层底面间距(C0)加大自然界产出的较稳定形式的蒙脱石，单位化学式有： 2H20 时，C0＝12.4Ǻ；4H20 时，Co＝15.4Ǻ；当吸水达到较高水化阶段成为胶体时，Co＝18.4～21.4Ǻ 如何测试分析：XRD.★ 简述构成材料科学中的四要素（可图示说明）及对矿物加工工程学科的借鉴意义（10 分） 答：材料科学中的四要素如图所示（4 分），对于矿物加工工程学科的发展具有重要的借鉴意义 ； 构成材料科学四面体的四个组元 矿物加工工程技术研究中，首先要研究矿物的组成、结构和化学成分；然后分析液所具有的性能，进而分析其使用性能对于 矿物组成、使用性能增强和改善，则是矿物加工工程技术的应用所在；即结合“合成与制备”，应用选矿、提纯、超细粉碎和分 级、化学改性等手段，制备满足市场需求的功能性矿物材料（6 分）。