了得網工業技術_非金屬礦物材料（第二版）

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中國是世界上非金屬礦產資源品種較多、儲量較為豐富的國家之一。根據工業發達國家發展的經驗，在經濟和社會發展到一定程度後，非金屬礦及非金屬礦物材料的消費量與產值必然要大於金屬礦及金屬材料。本書作者在非金屬礦行業研究領域享有盛譽，目前擔任中國非金屬礦工業協會副會長，礦物加工利用技術專委會副理事長兼專家組長等職務。

內容簡介

本書繫統論述了非金屬礦物材料的定義與特征、分類、用途、主要研究內容和發展趨勢；對非金屬礦物材料原材料的結構和性能進行了全面介紹；並按照材料的功能性繫統論述了非金屬礦物填料和顏料、摩擦材料、密封材料、保溫隔熱材料、電功能材料、膠凝與流變特性調節材料以及非金屬礦物吸附、催化與環保材料、生態修復與健康材料、聚合物/黏土納米復合材料等非金屬礦物材料的結構、性能、加工、應用及其加工和應用基礎。有關內容較版在廣度和深度上做了相當大的拓展。全書共11章。

本書可供從事非金屬礦物材料、礦物材料、無機非金屬材料、復合材料、功能材料以及礦物加工、非金屬礦深加工、化工、輕工、環境工程等相關專業領域的科研和工程技術人員以及大專院校師生參考。

1緒論1
1.1非金屬礦物材料的定義與特征1
1.2非金屬礦物材料的用途與分類1
1.2.1非金屬礦物材料的用途1
1.2.2非金屬礦物材料的分類2
1.3非金屬礦物材料的主要研究內容3
1.4非金屬礦物材料的發展趨勢4
2非金屬礦物原材料的結構與性能6
2.1碳酸鹽礦物6
2.1.1方解石6
2.1.2白雲石8
2.1.3菱鎂礦9
2.2硫酸鹽礦物11
2.2.1石膏111緒論1

1.1非金屬礦物材料的定義與特征1

1.2非金屬礦物材料的用途與分類1

1.2.1非金屬礦物材料的用途1

1.2.2非金屬礦物材料的分類2

1.3非金屬礦物材料的主要研究內容3

1.4非金屬礦物材料的發展趨勢4

2非金屬礦物原材料的結構與性能6

2.1碳酸鹽礦物6

2.1.1方解石6

2.1.2白雲石8

2.1.3菱鎂礦9

2.2硫酸鹽礦物11

2.2.1石膏11

2.2.2重晶石與天青石17

2.2.3明礬石18

2.3碳質非金屬礦物19

2.3.1石墨19

2.3.2石墨烯23

2.3.3金剛石23

2.4層狀硅酸鹽礦物26

2.4.1滑石27

2.4.2雲母29

2.4.3葉蠟石32

2.4.4高嶺土35

2.4.5膨潤土37

2.4.6綠泥石42

2.4.7纖蛇紋石石棉43

2.4.8蛭石45

2.4.9伊利石45

2.5鏈狀結構硅酸鹽礦物46

2.5.1硅灰石46

2.5.2透輝石49

2.5.3透閃石50

2.5.4硅線石51

2.5.5凹凸棒石52

2.5.6海泡石53

2.6架狀結構硅酸鹽礦物54

2.6.1石英54

2.6.2長石57

2.6.3沸石60

2.7島狀結構硅酸鹽礦物63

2.7.1紅柱石和藍晶石63

2.7.2鋯英石68

2.7.3石榴子石70

2.7.4電氣石72

2.8其他非金屬礦物73

2.8.1硅藻土73

2.8.2蛋白土74

2.8.3水鎂石76

2.8.4三水鋁石76

2.8.5金紅石77

3填料與顏料79

3.1非金屬礦物填料與顏料的作用和性能79

3.1.1非金屬礦物填料的作用和性能80

3.1.2非金屬礦物顏料的作用和性能85

3.2非金屬礦物填料與顏料的制備87

3.2.1粉碎與分級87

3.2.2選礦提純90

3.2.3超細粉碎與精細分級91

3.3非金屬礦物填料與顏料的表面改性95

3.3.1有機表面改性95

3.3.2無機表面改性99

3.4典型非金屬礦物填料和顏料的制備與改性101

3.4.1碳酸鈣101

3.4.2高嶺土與煆燒高嶺土104

3.4.3硅灰石108

3.4.4雲母109

3.4.5滑石114

3.4.6硅微粉115

3.4.7硫酸鋇118

3.4.8復合無機非金屬礦物填料119

3.4.9鈦白粉的無機表面改性120

4摩擦材料123

4.1摩擦材料及分類123

4.2摩擦材料的結構、組成及技術要求124

4.2.1摩擦材料的結構與組成124

4.2.2摩擦材料的技術要求127

4.3石棉基摩擦材料128

4.3.1石棉摩擦制品原料128

4.3.2石棉摩擦材料的制備130

4.3.3石棉摩擦材料的品種與配方134

4.4潤滑減摩材料137

4.4.1膠體石墨137

4.4.2石墨軸承及自潤滑材料141

4.4.3蛇紋石減磨材料142

5密封材料145

5.1石棉基密封材料145

5.1.1石棉墊片145

5.1.2石棉盤根150

5.1.3橡膠石棉墊圈153

5.2石墨基密封材料153

5.2.1可膨脹石墨153

5.2.2膨脹石墨155

5.2.3柔性石墨密封材料159

6保溫隔熱材料163

6.1概述163

6.2礦物纖維型保溫隔熱材料163

6.2.1岩棉及其制品163

6.2.2礦渣棉及其制品165

6.2.3礦棉吸聲板166

6.2.4硅酸鋁耐火纖維167

6.3石棉基保溫隔熱材料168

6.3.1石棉紡織制品168

6.3.2石棉保溫制品174

6.4多孔型保溫隔熱材料177

6.4.1膨脹珍珠岩及其絕熱制品177

6.4.2膨脹蛭石及其制品183

6.5微孔硅酸鈣及其制品187

6.5.1微孔硅酸鈣材料的組成188

6.5.2生產工藝188

6.5.3產品性能與質量標準189

6.6相變儲能材料191

6.6.1相變儲能材料的分類及特點192

6.6.2多孔非金屬礦復合相變儲能材料的制備及性能193

6.6.3相變儲能材料的應用197

7電功能材料198

7.1石墨基電功能材料198

7.1.1石墨電極198

7.1.2顯像管用石墨乳201

7.1.3氟化石墨203

7.2雲母基電功能材料205

7.2.1雲母紙205

7.2.2雲母紙制品209

7.3石棉基電絕緣材料212

7.3.1石棉絕緣帶212

7.3.2電絕緣石棉紙212

7.3.3絕緣石棉橡膠板213

7.4抗靜電材料213

7.4.1概述213

7.4.2納米SnO2/硅灰石復合抗靜電材料214

7.4.3其他納米金屬氧化物/非金屬礦復合抗靜電材料217

7.5電子塑封材料218

8膠凝與流變特性調節材料221

8.1石膏基膠凝材料221

8.1.1β型半水石膏（建築石膏）221

8.1.2α型半水石膏（高強石膏）227

8.1.3過燒石膏和多相石膏的生產方法與設備230

8.2膨潤土基膠凝材料232

8.2.1膠體級膨潤土漿料232

8.2.2膨潤土凝膠238

8.2.3有機膨潤土239

8.3其他膠凝材料245

8.3.1凹凸棒石膠凝材料245

8.3.2海泡石膠凝材料247

8.3.3累托石膠凝材料249

8.3.4石灰249

8.3.5鎂質膠凝材料254

9吸附、催化與環保材料256

9.1概述256

9.2硅藻土吸附、催化與環保材料256

9.2.1硅藻精土256

9.2.2硅藻土助濾劑259

9.2.3硅藻土催化劑載體260

9.2.4納米TiO2/硅藻土復合光催化材料262

9.2.5硅藻土負載納米零價鐵復合材料265

9.2.6農藥與化肥載體266

9.3膨潤土吸附、催化與環保材料267

9.3.1活性白土267

9.3.2柱撐蒙脫石272

9.3.3鈉化膨潤土274

9.3.4鋰化膨潤土277

9.3.5其他膨潤土吸附材料277

9.3.6農藥與化肥載體278

9.4沸石吸附、催化與環保材料279

9.4.1沸石吸附、催化與環保材料的應用279

9.4.2活性沸石280

9.4.3改型與人工合成沸石280

9.4.4無機抗菌型除味劑284

9.4.5沸石負載TiO2復合材料284

9.4.6沸石農藥與化肥載體286

9.5凹凸棒石吸附、催化與環保材料286

9.5.1熱活化改性286

9.5.2界面活化改性287

9.5.3酸活化改性288

9.5.4氮摻雜納米TiO2/凹凸棒石復合材料288

9.6海泡石吸附、催化與環保材料290

9.6.1酸處理290

9.6.2離子交換改性291

9.6.3有機金屬配合物改性292

9.6.4納米TiO2/海泡石復合光催化材料292

9.6.5海泡石農藥與化肥載體294

9.7高嶺土基吸附與催化材料294

9.7.14A沸石294

9.7.2石油精煉催化劑295

9.8電氣石基環保材料296

9.8.1電氣石的主要應用領域296

9.8.2電氣石的加工297

9.9交聯累托石299

9.10有機插層蛭石300

10生態修復與健康材料302

10.1概述302

10.2礦區生態修復與沙漠治理材料302

10.3防滲礦物材料303

10.4負離子釋放材料306

10.5室內調濕材料307

10.5.1非金屬礦物調濕材料308

10.5.2非金屬礦物復合調濕材料310

10.6硅藻泥312

11聚合物/黏土納米復合材料315

11.1聚合物/黏土納米復合材料及其分類315

11.2聚合物/黏土納米復合材料的制備方法316

11.2.1有機黏土的制備316

11.2.2插層劑的選擇317

11.2.3插層的有機化合物319

11.2.4原位插層聚合原理319

11.2.5黏土插層方法321

11.3聚酰胺/黏土納米復合材料323

11.3.1聚酰胺324

11.3.2尼龍6/蒙脫土納米復合材料325

11.3.3應用及前景328

11.4環氧樹脂/黏土納米復合材料328

11.4.1環氧樹脂329

11.4.2環氧樹脂/蒙脫土納米復合材料330

11.4.3應用及前景332

11.5聚烯烴/黏土納米復合材料332

11.5.1聚丙烯/黏土納米復合材料333

11.5.2聚乙烯/黏土納米復合材料334

11.5.3應用及前景336

11.6聚酯/蒙脫土納米復合材料336

11.6.1聚酯336

11.6.2PET/蒙脫土納米復合材料337

11.6.3PBT/蒙脫土納米復合材料340

11.6.4應用及前景341

參考文獻343

前言

第二版前言
非金屬礦物材料是近十多年來發展迅速的新型無機功能材料，廣泛應用於航空航天、電子信息、機械、冶金、建築、建材、生物、化工、輕工、食品、環境保護、生態修復、快速交通、通信等現代產業領域，是21世紀各國著力開發的新型無機功能材料或非金屬礦深加工材料。《非金屬礦物材料》版自2007年5月出版以來，受到業內專家學者和工程技術人員的喜愛，作者表示感謝。鋻於該領域的快速發展，修訂和再版出版以適應廣大讀者的新需求是必要的，也是很有意義的。
本次新修訂的《非金屬礦物材料》（第二版）總體上繼承了初版的結構和特點，根據非金屬礦物材料領域近十年的科技進展和生產實踐主要做了如下修訂工作。
（1）結構方面增加了生態修復與健康材料（第10章）；調整了第3章，將初版3.3節（非金屬礦物填料的表面改性）和3.4節（非金屬礦物顏料的表面改性）合並為一節；同時增加典型非金屬礦物填料和顏料的制備與改性（3.4節）；各章節的標題也由按材料名稱設置改為按材料功能設置,以材料功能性為主線；刪除了原書建築裝飾材料（第10章）。第二版前言

非金屬礦物材料是近十多年來發展迅速的新型無機功能材料，廣泛應用於航空航天、電子信息、機械、冶金、建築、建材、生物、化工、輕工、食品、環境保護、生態修復、快速交通、通信等現代產業領域，是21世紀各國著力開發的新型無機功能材料或非金屬礦深加工材料。《非金屬礦物材料》版自2007年5月出版以來，受到業內專家學者和工程技術人員的喜愛，作者表示感謝。鋻於該領域的快速發展，修訂和再版出版以適應廣大讀者的新需求是必要的，也是很有意義的。

本次新修訂的《非金屬礦物材料》（第二版）總體上繼承了初版的結構和特點，根據非金屬礦物材料領域近十年的科技進展和生產實踐主要做了如下修訂工作。

（1）結構方面增加了生態修復與健康材料（第10章）；調整了第3章，將初版3.3節（非金屬礦物填料的表面改性）和3.4節（非金屬礦物顏料的表面改性）合並為一節；同時增加典型非金屬礦物填料和顏料的制備與改性（3.4節）；各章節的標題也由按材料名稱設置改為按材料功能設置,以材料功能性為主線；刪除了原書建築裝飾材料（第10章）。

（2）內容方面新增生態修復與健康材料（第10章）；第2章增補了石墨烯和蛋白土；第3章增補了典型非金屬礦物填料和顏料的制備與改性；第4章中增補了蛇紋石減磨材料；第6章增補了相變儲能材料；第7章增補了抗靜電材料和電子塑封料；第8章增補了石灰和鎂質膠凝材料；第9章增補了硅藻土負載納米零價鐵復合材料、沸石負載TiO2復合材料、氮摻雜納米TiO2/凹凸棒石復合材料、納米TiO2/海泡石復合光催化材料以及農藥與化肥載體等內容。同時，對本書版第3章3.3節（非金屬礦物填料的表面改性）和3.4節（非金屬礦物顏料的表面改性）的內容進行合並和精簡，對3.2節（非金屬礦物填料與顏料的制備）進行了凝練和精簡；對其餘各章節均進行了不同程度的修訂，特別是第9章的硅藻土選礦和硅藻礦物材料，補充、完善了我國“十二五”科技支撐計劃重點項目課題的研究成果。

本書的第10章（生態修復與健康材料）以及第4章4.4.3節（蛇紋石減磨材料）、第6章6.6節（相變儲能材料）、第7章7.4節（抗靜電材料）和7.5節（電子塑封材料）、第9章9.2.4節和9.2.5節、9.3.6節、9.4.6節、9.6.5節（海泡石農藥與化肥載體）等由中國礦業大學（北京）孫志明博士撰寫，其餘部分由中國礦業大學（北京）鄭水林教授修訂和撰寫。

非金屬礦物材料學科目前仍處於快速發展之中，涉及的材料功能範圍和應用領域較寬，近十年來國內外該領域的科學研究和技術創新非常活躍，許多新品種、新的加工與制備技術及新的用途和市場還在不斷開發之中。面對這樣一門新學科，雖然近15年來，非金屬礦物材料一直是作者團隊主要的研究領域和方向，在本文的撰寫過程中也結合長期科研和教學實踐體會進行了認真的思考、總結、分析，提出了自己的觀點。但書中肯定還存在不足之處，歡迎讀者和專家學者批評斧正！

編著者

2015年12月

版前言

在現代工業和社會中隨處可以見到非金屬礦物材料的應用領域，從航空航天、微電子、通信等高新技術產業到建材、交通、電力、石油、化工、機械、輕工等傳統產業；從節能、環保新技術領域到現代高速發展的材料工業。非金屬礦物材料在現代產業和社會發展中的重要性是毋庸置疑的。非金屬礦物材料源於非金屬礦物和岩石，其來源廣，功能性突出；在加工和應用過程中環境負荷小，污染輕。它是21世紀各國著力開發的新型無機非金屬功能材料。非金屬礦物材料開發和應用的程度和水平也從一個側面反映了現代社會和工業的發達程度。

非金屬礦物材料是從事礦物學、岩石學與結晶學以及礦物加工人員於20世紀80年代提出的。進入21世紀後非金屬礦物材料的研究開發呈現出前所未有的熱度。但什麼是非金屬礦物材料？它的內涵、範圍及特征是什麼？目前一直沒有定論。在已公開出版的有關著作中，非金屬礦物材料研究、開發和科研工作者，常常自覺或不自覺地將玻璃、陶瓷、耐火材料等納入非金屬礦物材料；也有一些著述中將礦物加工作為礦物材料的一部分進行論述。時至今日，雖然非金屬礦物材料在國民經濟各部門及社會生活中得到了廣泛應用，在我國某些高等學校已作為專科或本科專業，礦物材料工程專業也已經作為一級學科礦業工程或材料科學與工程專業下設置的二級學科博士點和碩士點，但對於非金屬礦物材料或礦物材料的定義、內涵及其特征目前尚未進行專門的討論和規範。

本書作為一本繫統論述非金屬礦物材料的專著，參考國內外有關礦物材料和非金屬礦物材料的論述和2005年非金屬礦工業協會受我國科技部委托組織完成的《非金屬礦物材料發展戰略研究報告》，對非金屬礦物材料進行了定義，並提出了非金屬礦物材料的特征和主要研究內容。在此基礎上，首先主要對非金屬礦物材料原材料的結構和性能進行了較全面的介紹。然後，按照功能性將非金屬礦物材料分為非金屬礦物填料和顏料、非金屬礦物基摩擦材料、非金屬礦物基密封材料、非金屬礦物保溫隔熱材料、非金屬礦物基電功能材料、非金屬礦物膠凝與流變材料、非金屬礦物吸附、催化與環保材料、建築裝飾材料、聚合物/黏土納米復合材料等9大類，分別對其結構、性能、品種、加工、應用等進行了繫統論述。全書共11章。

本書在撰寫過程中，著力考慮繫統性、科學性和在研究開發及生產中的實用性。考慮到熱力學性質是非金屬礦物材料研究開發的重要基礎數據，本書第2章收集整理了各種非金屬礦物材料的主要熱力學參數；在材料的加工技術中，盡量選擇目前先進的工業化技術或中試生產技術，同時注意介紹材料的制備基礎或加工原理；在加工設備中盡量介紹先進的工業化設備。另外，特別關注新技術和新材料的開發，如環境功能材料、黏土納米復合材料等。

本書的第1～10章由鄭水林撰寫，第11章由楊敏撰寫。在寫作過程中，參考了大量前人和同行專家學者的相關著作、論文，對此，深表感謝！

非金屬礦物材料是一門年輕的學科，涉及的領域較寬。許多新的品種、新的加工與制備技術及新的用途和市場還在不斷開發中。與材料性能與應用相關的基礎研究也在廣泛開展；與此相關的論文、專利文獻浩如煙海。對這樣一門新學科，雖然作者在該領域的研究開發和教學方面做了一些工作，在本文的撰寫過程中也做了認真的思考、分析，提出了自己的觀點，但書中肯定還存在不足之處，歡迎讀者和專家學者批評斧正！

編者

2007年2月

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