工业矿物与岩石教学大纲.docx

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工业矿物与岩石教学大纲

《工业矿物与岩石》教学大纲

（总学时：

64讲课学时：

40实验学时：

24）

一、课程教学目的

工业矿物与岩石是为材料科学与工程、材料化学及相关专业高年级学生开设的专业主干课程。

通过本课程的教学，使学生掌握主要工业矿物的矿物学与鉴定特征、晶体结构与晶体化学、理化性质与工艺技术性能、主要应用领域、原理与途径；了解主要工业矿物的开发应用现状与趋势、性能改善与优化、开采与选矿方法、产出状态与共生组合、主要产地与分布；掌握主要工业岩石原料的岩石类型、矿物组成与岩相学、化学成分与物理性质、工艺技术特性与应用途径；了解主要工业岩石原料的产状与分布、开采与选矿方法、工业应用的技术要求、应用现状与发展趋势、主要产地与分布。

二、课程教学的基本内容、要求及学时分配

第一章绪论3学时，了解

内容包括：

工业矿物与岩石的概念、分类。

第二章架状硅酸盐5学时，掌握

内容包括：

石英族、长石族、沸石族等工业矿物的矿物学特征、工艺技术特性、工业应用、研究现状与趋势等。

第三章层状硅酸盐8学时，掌握

内容包括：

云母族、蛭石、滑石、叶蜡石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、海泡石

第四章链状硅酸盐3学时，掌握

内容包括：

辉石族、闪石族、硅灰石等工业矿物的矿物学特征、工艺技术特性、工业应用、研究现状与趋势等。

第五章岛状硅酸盐2学时，掌握

内容包括：

红柱石、蓝晶石、夕线石等工业矿物的矿物学特征、工艺技术特性、工业应用、研究现状与趋势等。

第六章单质与卤化物5学时，掌握

内容包括：

金刚石、石墨、萤石等工业矿物的矿物学特征、工艺技术特性、工业应用、研究现状与趋势等。

第七章其它含氧盐矿物4学时，掌握

内容包括：

菱镁矿、重晶石、石膏、硬石膏等工业矿物的矿物学特征、工艺技术特性、工业应用、研究现状与趋势等。

第八章工业岩石原料4学时，掌握

内容包括：

霞石正长岩、煤矸岩、硅藻土等工业岩石的岩石学特征、工艺技术特性、工业应用、研究现状与趋势等。

第九章工业固体废物2学时，掌握

内容包括：

粉煤灰等固体废物的物相组成、物理-化学性质、工业应用、研究现状与趋势等。

第十章晶体光学基础4学时，掌握

内容包括：

偏光显微镜的结构、工作原理与使用，晶体光学理论及晶体在偏光显微镜下的性质与鉴定。

三、实践性教学内容、要求及学时分配

偏光显微镜的结构与使用2学时，掌握

单偏光镜下解理、多色性、突起等级的观察4学时，掌握

正交偏光镜下晶体光学性质观察6学时，掌握

锥光镜下晶体光学性质观察4学时，掌握

透明矿物的系统鉴定8学时，掌握

四、本课程与其他课程的联系及分工

学习该课程时，学生应具有初步的普通地质学和材料学基础知识，有较扎实的结晶学、矿物学通论基础，前导课程包括：

地球科学概论、材料科学概论、结晶学与矿物学通论。

结晶学原理、矿物晶体化学与分类、典型晶体结构等内容在《结晶学与矿物学通论》课程讲授；

五、教学方式

该课程采用课堂讲授、学生自学和撰写读书报告、课堂实践的形式开展教学。

课堂讲授采用多媒体；学生在教师指导下自学和撰写读书报告；实践教学在教师指导下学生独立操作。

六、成绩评定办法

理论试题成绩占60%；读书报告成绩占10%；实验报告成绩占30%。

七、教材及教参，中外文核心期刊名称

教材：

工业矿物与岩石，马鸿文，2001，地质出版社。

教参：

工业矿物与岩石，S.J.莱方德（美），1984，地质出版社。

工业矿物与岩石，米.库日瓦尔特（俄），1987，地质出版社。

中国工业矿物和岩石，陶维屏，张培元，1987地质出版社。

应用矿物学，潘兆橹等，1993，武汉工业大学出版社。

非金属矿物原料特性与应用，古阶祥，1990，武汉工业大学出版社。

非金属矿产开发应用指南，郑延力等，1992，西安：

陕西科学技术出版社。

IndustrialMineralsandRocks,6th,CarrDD，1994，Colorado.

TheIndustrialMineralsHandbook,HarbenPW,1995，England.

八、有关网站

中国科技网

中国材料资讯网www.mat-

中国材料信息网

中国期刊网

万方数据系统

中国陶瓷信息网

中国玻璃网

中国建材信息网

中国建材信息资源网www.chinaBMI.com

中国建材工业信息网

中国建材工业产品信息网

中国非金属矿工业信息网

中国专利网

中国专利信息网

中国耐火材料行业网www.china-Refract.org

纳米科技网

国家自然科学基金委

北京图书大厦

科技日报

材料导报www.mat-

美国国会图书馆http:

//www.loc.gov

美国研究单位目录

世界各地的学校和大学主页www.bbcnc.org.uk

世界名校目录www.clas.ufl.edu/clas/american-universities.html

Dialog

IndustrialMineralswww.nineralnet.co.uk

AmericaCeramicsSociety/

AmericaMineralogyDatabase

GemDatabaseHttp:

//

MaterialsResearchSocietywww.mrs.org

MaterialsGatewaywww.mrs.org/gateway

九、教学内容

第一章绪论

一、概念

工业矿物与岩石；矿石；矿物燃料；矿物；岩石；

工业矿物与岩石概念的外延

二、工业矿物与岩石的特点

三、工业矿物与岩石分类

用途分类；工业矿物与岩石的成分-成因分类

四、工业矿物与岩石的研究内容

五、工业矿物与岩石的研究方向

六、主要参考文献

七、相关网站

本章重点

1．工业矿物与岩石的概念

2．工业矿物与岩石用途分类

3．工业矿物与岩石的（结构）成分-成因分类

4．工业矿物与岩石的研究内容

思考讨论题

1．工业矿物与矿物、工业岩石与岩石的异同点是什么？

2．为什么工业矿物与岩石有不同分类方法？

第二章架状硅酸盐

一、石英

1.石英（SiO2）的存在状态

2.石英变体

3.石英（SiO2）材料

二、长石

1．概述

2.长石的工艺技术特性

3.长石的用途及质量要求

4.长石作为陶瓷-玻璃原料的作用

5．长石资源

三、沸石

1．概述

2.沸石的结构

3.沸石的工艺技术特性

4.沸石的应用

5．沸石岩的选矿工艺

6.沸石的化学改性

7.沸石的合成

8.沸石资源

本章重点

1.石英变体

2.长石作为陶瓷-玻璃原料的作用

3．沸石晶体结构-性能-应用的关系

思考讨论题

1.为什么石英发生多晶转变会影响材料的性能？

2．长石作为陶瓷-玻璃助熔原料的机理？

3．为什么沸石具有分子筛效应和离子交换功能？

第三章层状硅酸盐

一、云母

1.概述

2.白云母：

工艺技术特性、应用

3.金云母：

工艺技术特性、应用

4．锂云母（鳞云母）

5.云母资源

二、蛭石

1.概述

2.工艺技术特性：

膨胀性；阳离子交换性和吸附性；隔音性；

隔热性和耐火性；耐冻性和抗菌性；化学稳定性

3.蛭石的应用：

土壤改良；园艺栽培；环境保护；建筑材料；

保温材料；畜牧业；药用

4．蛭石资源

三、滑石

1.概述

2.工艺技术特性：

热学性能；电绝缘性能；化学稳定性；

吸附性和覆盖性

3.滑石的应用：

填料；涂料填料；陶瓷原料；药用滑石

4．滑石资源、开采与加工

四、叶蜡石

1.概述

2.工艺技术特性：

热辐射性；耐烧蚀性；耐高温性；化学稳定性

3.叶蜡石的应用：

陶瓷原料；耐火材料；玻璃纤维原料；填料和载体；

密封材料和反应腔材料；技术陶瓷原料；

雕刻彩石、观赏石和印章石原料

4．滑石资源与选矿

五、高岭石

1.概述

2.工艺技术特性：

粒度大小、分布及表面积；颜色和白度；

可塑性及粘结性；烧结性及耐火度；

吸附性和电绝缘性；化学性质；

3.高岭石的应用与技术要求：

陶瓷原料；造纸原料；

橡胶、塑料及油漆填料；

耐火材料原料；建筑材料原料

炼钢熔剂；合成4A型沸石分子筛原料

4．选矿与处理

5．研究现状及趋势

6．资源状况

六、蒙脱石

1.概述

2.工艺技术特性：

表面电性；膨胀性；悬浮性和造浆性；

阳离子交换性和吸附性；热稳定性；可塑性和粘结性

3.工业应用与技术要求：

悬浮剂；冶金工业粘结剂；吸附剂和净化剂；

填加剂；稠化剂；工业用粮代用品

4．膨润土和蒙脱石的改性：

钠化；酸化；有机化；Li化；凝胶化；

柱撑

七、坡缕石

1.概述

2.工艺技术特性：

比表面积；阳离子交换性和吸附性；

悬浮性及流变性；催化性；人工改性

3.坡缕石的应用：

钻井泥浆原料；稠化剂和稳定剂；

吸附剂、脱色剂、净化剂、过滤剂；催化剂；

粘结剂和密封剂；填料和调节剂

八、海泡石

1.概述

2.海泡石的性质与应用：

本章重点

1.白云母的电学特性

2.蛭石的膨胀性与应用

3．滑石和叶蜡石成分与应用的关系

4．高岭石与陶瓷材料

5．蒙脱石的改性

6．坡缕石与海泡石的悬浮性与流变性

思考讨论题

1.蛭石的膨胀性与其结构和成分有何关系？

2．为什么高岭石被作为陶瓷材料的原料？

3．蒙脱石改性处理的目的是什么？

4．坡缕石与海泡石作为钻井泥浆原料的主要原因是什么？

第四章链状硅酸盐

一、透辉石与透闪石

1.概述

2.工艺技术特性与应用：

透辉石；透闪石

二、硅灰石

1.概述

2.工艺技术特性

3．硅灰石的应用：

陶瓷原料；涂料填料；塑料、橡胶填料；建材原料

4．合成硅灰石

5．硅灰石资源

三、石棉

（一）角闪石石棉

1．概述

2．工艺技术特性：

纤维性与劈分性；力学性能；电学性能；

耐酸碱腐蚀性；热学性质；

3．角闪石石棉的应用：

石棉纺织制品；石棉水泥制品；

气体和液体净化材料；

塑料、橡胶、涂料的填料；

橡胶增强材料；涂料填料

（二）蛇纹石石棉

1．概述

2．工艺技术特性：

机械强度；热稳定性；电学性质；磁学性质；

比表面积；化学稳定性；生物活性；吸附性能；

分散成浆性能

3．温石棉的应用：

石棉水泥制品；石棉纺织品；石棉塑料制品；

石棉摩阻材料；石棉沥青制品；

石棉接合填料和填塞混合物；石棉保温隔热制品

4．石棉的资源与健康

本章重点

1.透辉石与透闪石与陶瓷原料

2．硅灰石形态与应用的关系

3．石棉纤维

思考讨论题

1.为什么透辉石与透闪石可以作为陶瓷原料？

2．硅灰石作为陶瓷原料与涂料填料的主要表现有哪些？

3．为什么石棉对人体有害？

第五章岛状硅酸盐（蓝晶石类）

一、概述

二、工艺技术特性

三、蓝晶石类矿物的应用：

莫来石耐火材料；不烧耐火材料；陶瓷原料；宝石原料；硅铝合金

本章重点

1.蓝晶石类矿物高温相变

2.蓝晶石类矿物与耐火材料

思考讨论题

1.蓝晶石类矿物作为耐火材料原料的主要表现有哪些？

2．蓝晶石类矿物对耐火材料物相的贡献是什么？

第六章单质与卤化物

一、金刚石

1.概述

2.金刚石的工艺技术特性：

光学性质；机械性质；电学性质；

热学性质；化学性质

3.金刚石的用途：

宝石级金刚石—钻石；工业级金刚石

4．金刚石的形成条件、产出状态、资源分布、开采与人工合成

二、石墨

1．概述

2．工艺技术特性：

耐高温性；吸热性；散热性；导电性；导热性；

润滑性；可加工性；涂敷性；化学稳定性；

中子减速性能

3．石墨的用途：

冶金领域；润滑剂；电气工业原料；防腐蚀材料；

原子能工业和国防工业原料

4．石墨采矿、选矿与资源

三、萤石

1．概述

2．工艺技术特性：

光学性质；助熔性；化学性质

3．萤石的应用：

冶金熔剂；化工原料；建材原料；光学材料

本章重点

1.金刚石的工艺技术特性

2.石墨的热学和电学性质

3．萤石的助熔性

思考讨论题

1.石墨和金刚石的化学成分都是碳，但为什么它们的性质差别很大？

2．萤石为什么能助熔？

第七章其它含氧盐矿物

一、菱镁矿

1．概述

2．热变化及性质

3．应用与要求：

耐火材料；制作含镁水泥；提炼金属镁

4．资源分布

二、重晶石

1．概述

2．重晶石的应用：

化工原料；钻探泥浆原料；玻璃原料；化工填料

三、石膏和硬石膏

1．概述

2．石膏的煅烧及其变化

3．石膏的应用：

水泥原料；建材原料；农用原料；填料；药用石膏；

化工原料；

4．石膏资源

本章重点

1.菱镁矿的热变化及性质

2．重晶石与钻探泥浆原料

3．石膏的煅烧及其变化

思考讨论题

1.为什么石膏可用作农用材料？

2．为什么石膏具有胶凝性质？

第八章工业岩石原料

一、霞石正长岩

1．概述

2．霞石正长岩的工艺特性与应用：

玻璃原料；陶瓷原料；填料

生产氧化铝、碱金属碳酸盐和波兰特水泥；

放射性废物处理

3．霞石正长岩开发应用中若干问题

4．霞石正长岩资源与开发

二、煤矸岩

1．概念与分类

2．矿物成分与岩相学

3．化学成分与物理性质

4．工业应用与技术要求：

供热与发电；煤矸石烧结砖瓦；煤矸石水泥

煤矸石混凝土砌块；铸石原料；陶瓷原料

Cr6+的还原剂；

5．研究现状与趋势

三、硅藻土

1．概述

2．化学成分与物理性质

3．工业应用与技术要求：

隔热、隔音材料；过滤剂；填料；

催化剂载体；吸附剂；软磨料；防结块剂；

4．原料加工

5．研究现状及趋势

6．资源分布

本章重点

1.霞石正长岩的矿物组成及性质

2．煤矸岩的工业应用

3．硅藻土的物相组成

思考讨论题

1.为什么霞石正长岩可作为陶瓷原料？

2．煤矸岩开发利用有何意义？

3．硅藻土的良好性能与物相组成有何关系？

第九章工业固体废物

一、概述

二、粉煤灰的组成：

化学组成；物相组成；粉煤灰的颗粒组成

三、粉煤灰的物理性质与分级

四、粉煤灰的活性

五、粉煤灰的应用：

粉煤灰水泥；粉煤灰混凝土；粉煤灰加气混凝土；

粉煤灰砖；蒸养粉煤灰砖；粉煤灰的农业利用；

粉煤灰用于筑路工程；提取有用元素和物质；

粉煤灰合成沸石分子筛；

本章重点

1.粉煤灰的颗粒组成

2．粉煤灰的火山灰活性

思考讨论题

1.粉煤灰的主要物相及作用是什么？

2．粉煤灰的火山灰活性源于何种物相？

第十章晶体光学基础

一、晶体光学原理

1．自然光与偏光

2．光在固体中的传播特点

3．光率体

4．光性方位

二、偏光显微镜

1．偏光显微镜的构造

2．偏光显微镜的适用与保养

三、单偏光镜下的晶体光学性质

1．解理与解理夹角

2．颜色与多色性

3．边缘、贝克线、糙面与突起

四、正交偏光镜间的晶体光学性质

1．正交偏光镜间的消光现象及消光位

2．正交偏光镜间的干涉现象

五、锥光镜下的晶体光学性质

1．锥光镜装置及特点

2．干涉图

本章重点

1.光率体

2．正交偏光镜间的晶体光学性质

3．干涉图

思考讨论题

1.偏光显微镜与实体显微镜的区别何在？

2．利用偏光显微镜鉴定矿物的一般程序和方法是什么？

3．干涉图如何形成？

实习一偏光显微镜的结构与使用

一、预习内容

《晶体光学》教材第二章的偏光显微镜的结构、调节与校正。

二、实习要求

1．了解偏光显微镜的结构、装置、使用和保养方法。

2．学会偏光显微镜的一般调节和校正方法。

三、实习内容

1．由教师结合实物讲解偏光显微镜的结构、使用和保养方法。

2．使用中倍物镜（10），调节照明亮度，调节焦距，校正中心及测定视域直径

实习二单偏光镜下解理、多色性、突起等级的观察

一、预习内容

《晶体光学》教材第三章的解理类型、颜色、多色性，边缘与贝克性的形成机理。

二、实习要求

1．学会解理夹角的测定方法；

2．学会利用会云母确定下偏光镜的振动方向；

3．观察突起等级，认识不同等级突起的特征；

4．学会利用贝克线移动规律确定相邻物质折射率的大小。

三、实习内容

1．观察黑云母的极完全解理、多色性；利用黑云母测定下偏光镜的振动方向；

2．观察角闪石的完全解理，测定解理夹角；

3．比较石英、萤石的边缘、糙面及突起高低；

4．观察方解石和白云母的闪突起现象。

实习三正交偏光镜下晶体光学性质观察

一、预习内容

正交偏光镜的检查与校正方法；干涉色及其级序；消光类型。

二、实习要求

1．学会正交偏光镜的检查与校正方法；

2．学会使用石膏试板，云母试板；

3．学会应用楔形边法判断矿物干涉色方法；

4．学会测定消光角及延性符号的方法。

三、实习内容

1．检查并校正上下偏光；

2．使用石膏试板，云母试板观察测定光率体椭圆半径方向和干涉色变化；

3．应用楔形边法判断橄榄石的干涉色级序；

4．测定角闪石的消光角及红柱石的延性符号。

实习四锥光镜下晶体光学性质观察

一、预习内容

锥光镜的装置及光学特点；干涉图；

二、实习要求

1．学会锥光镜的装置，了解其光学特点；

2．认识一轴晶、二轴晶不同类型干涉图的图像特点；

3．学会利用干涉图测定光性符号；

三、实习内容

1．观察石英干涉图特点，并使用石膏试板测定光性符号；

2．观察方解石的干涉图特点，并使用云母试板测定光性符号；；

3．观察白云母、重晶石的干涉图图像特点；

实习五透明矿物的系统鉴定

一、预习内容

解理，突起等级，多色性，干涉图

二、实习要求

1．全面总结、复习、观察、测定晶体光学性质的基本操作方法；

2．学会系统鉴定透明矿物的程序；

三、实习内容

1．系统测定角闪石的光学性质；

2．观察莫来石的光性特征。

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