材料化学精品课程第5讲-材料的化学合成与制备A

1、1 Teacher: Ph. D. Tengyun Zhang(张腾云张腾云) E-mail: 20072008 学年第学年第 2 学期学期 第第 五五 讲讲 材料化学导论材料化学导论-第三章第三章 Chemosynthesis 27 3.1.1 天然矿物原料天然矿物原料 因其花纹似蛇皮而得名，因其花纹似蛇皮而得名， 最常见的颜色为绿色和褐最常见的颜色为绿色和褐 色。主要用作烧制钙镁磷色。主要用作烧制钙镁磷 肥、炼钢熔剂、耐火材料、肥、炼钢熔剂、耐火材料、 建筑用板材、雕刻工艺、建筑用板材、雕刻工艺、 提取氧化镁和多孔氧化硅，提取氧化镁和多孔氧化硅， 还用于医疗方面，净化高还用于医疗方面，净化

2、高 氟水，制造氟宁片等。氟水，制造氟宁片等。 28 3.1.1 天然矿物原料天然矿物原料 为钙的偏硅酸盐矿物，是一种新兴的工业为钙的偏硅酸盐矿物，是一种新兴的工业 矿物原料。目前主要用于矿物原料。目前主要用于陶瓷陶瓷工业，其次工业，其次 用作冶金保护渣和涂料，有的硅灰石岩可用作冶金保护渣和涂料，有的硅灰石岩可 作建筑饰面材料或生产白水泥的配料。作建筑饰面材料或生产白水泥的配料。 一种单斜辉石矿物，主要用一种单斜辉石矿物，主要用 作耐火材料。作耐火材料。 29 3.1.1 天然矿物原料天然矿物原料 氟磷灰石氟磷灰石，氯磷灰石氯磷灰石，羟磷灰石羟磷灰石。 提取磷的原料矿物，含稀土元素时可综提取磷的

3、原料矿物，含稀土元素时可综 合利用。合利用。 氟磷灰石可作激光发射材料。氟磷灰石可作激光发射材料。 晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有 4个钙离子和个钙离子和8个氟离子。萤石及其加个氟离子。萤石及其加 工品的用途已涉足工品的用途已涉足30多个工业部门。多个工业部门。 炼钢铁加入萤石，能提高熔液的流动炼钢铁加入萤石，能提高熔液的流动 性，除去有害杂质硫和磷。性，除去有害杂质硫和磷。 世界萤石产量的一半用以制造氢氟世界萤石产量的一半用以制造氢氟 酸，进而发展制造冰晶石，用于炼铝酸，进而发展制造冰晶石，用于炼铝 工业等。电冰箱里的冷却剂（氟利昂）工业等。电冰箱里的冷却剂

4、（氟利昂） 要用萤石；要用萤石；1986年，年， 我国第一代人造血液也要用萤石。我国第一代人造血液也要用萤石。 30 3.1.1 天然矿物原料天然矿物原料 叶蜡石叶蜡石pyrophyllite 叶蜡石叶蜡石是一种含水的铝硅酸盐，化学式是是一种含水的铝硅酸盐，化学式是Al2 Si4O10(OH)2，其中，其中Al2O3的理论含量为的理论含量为 28.3%，SiO2为为66.7%，H2O为为5.0%。 31 门头沟叶蜡石矿区遭盗采门头沟叶蜡石矿区遭盗采 3.1.1 天然矿物原料天然矿物原料 32 3.1.1 天然矿物原料天然矿物原料 叶蜡石是生产合叶蜡石是生产合 成金刚石的关键成金刚石的关键 辅助

5、材料，目前，辅助材料，目前， 全国全国85%以上的以上的 叶蜡石都由北京叶蜡石都由北京 门头沟矿区供应。门头沟矿区供应。 叶蜡石加工成粉叶蜡石加工成粉 的价格大约在的价格大约在550 元元/吨，比煤还贵。吨，比煤还贵。 33 3.1.1 天然矿物原料天然矿物原料 耐火材料：耐火材料： 早期大块叶蜡石直接砌凿成砖块、烟囱、炉底，称作耐火石或炉早期大块叶蜡石直接砌凿成砖块、烟囱、炉底，称作耐火石或炉 石；制耐火砖原料；转炉炼钢用于盛钢桶衬砖；叶蜡石与粘土制成耐火泥浆、石；制耐火砖原料；转炉炼钢用于盛钢桶衬砖；叶蜡石与粘土制成耐火泥浆、 耐火涂料、耐火混凝土骨料；耐火涂料、耐火混凝土骨料； 制造坩埚

6、制造坩埚：坩埚用叶蜡石要求：耐火度坩埚用叶蜡石要求：耐火度1690；Al2O325%； Fe2O30.5% 玻玻 璃：璃： 为无碱玻璃和部分中碱玻璃原料；与石英熔炼拉成玻璃纤维可制为无碱玻璃和部分中碱玻璃原料；与石英熔炼拉成玻璃纤维可制 玻璃钢，或制成耐酸玻璃钢，或制成耐酸 、碱及高温的玻璃布，是一种新型贴墙材料、碱及高温的玻璃布，是一种新型贴墙材料 。 白水泥：白水泥： 与石灰石混合、磨细、烧成，生产白水泥与石灰石混合、磨细、烧成，生产白水泥 造造 纸纸 用作填料用作填料：增加纸张的密度、平滑性、均整性、柔软性及透印性。具片：增加纸张的密度、平滑性、均整性、柔软性及透印性。具片 状结构的叶蜡

7、状结构的叶蜡 石在生产铜版纸中用作涂料石在生产铜版纸中用作涂料 做纸张填料粒度要求做纸张填料粒度要求-0.07mm，白，白 度度90%；做纸长涂料要求；做纸长涂料要求-2 m90%，白度，白度90% 塑塑 料：料： 在偶联剂作用下，表面亲有机物性能增强，用于塑料的填料以提高塑在偶联剂作用下，表面亲有机物性能增强，用于塑料的填料以提高塑 料的强度和刚度料的强度和刚度 橡胶用掺合剂橡胶用掺合剂：使橡胶表面光滑，增加耐磨性：使橡胶表面光滑，增加耐磨性 34 3.1.2 无机合成原料无机合成原料 35 3.1.2 无机合成原料无机合成原料 是刚玉的一种，主要成分是刚玉的一种，主要成分 是氧化铝是氧化铝

8、(Al2O3)，红色来，红色来 自铬自铬(Cr)。自然没有铬的。自然没有铬的 宝石是蓝色的蓝宝石。宝石是蓝色的蓝宝石。 红红 宝宝 石石 36 3.1.2 无机合成原料无机合成原料 37 3.1.2 无机合成原料无机合成原料 38 3.1.2 无机合成原料无机合成原料 39 3.1.2 无机合成原料无机合成原料 二氧化钛是世界上最白的东西，二氧化钛是世界上最白的东西， 1克二氧化钛可以把克二氧化钛可以把 450多平多平 方厘米的面积涂得雪白。它比方厘米的面积涂得雪白。它比 常用的白颜料一常用的白颜料一锌钡白还要锌钡白还要 白白5倍，因此是调制白油漆的倍，因此是调制白油漆的 最好颜料。最好颜料。 纳米二氧化钛（纳米二氧化钛（TiO2）作为一种）作为一种新型光催化剂新型光催化剂、抗紫外线剂、光电效应剂、抗紫外线剂、光电效应剂 等，以