礦物材料科學基礎

《礦物材料科學基礎》重點介紹了礦物材料的基本概念、礦物學基礎、晶體結構、表/介面特性、精深加工理論、表面改性及功能化原理、複合結構設計等共性科學基礎。《礦物材料科學基礎》共9章，內容包括礦物材料概述（概念、發展趨勢）；礦物學基礎（成因、結構演變、物性等）；礦物材料晶體結構（概念、典型矽酸鹽結構、構效關係等）；礦物材料表面與介面（幾何特性、表/介面能、吸附、團聚、分散等）；礦物材料加工理論（提純、粉碎、分級、分離等）；礦物材料熱力學基礎（基本參數、相圖、礦物熔體熱力學等）；礦物材料表面改性（概念、改性劑、改性方法與原理等）；礦物材料功能化改性的方法及原理；礦物材料的結構/功能複合設計（概念、原則等）。

叢書序
前言

第1章 礦物材料概述 1
1.1 礦物材料的概念、結構及物性 1
1.1.1 礦物材料的定義 1
1.1.2 礦物材料的組成和結構特點 2
1.1.3 礦物材料的應用性能 2
1.2 礦物材料的未來走向 13
1.2.1 礦物材料的知識體系 13
1.2.2 礦物材料的發展及面臨的挑戰 14
參考文獻 15

第2章 礦物學基礎 17
2.1 地球上礦物的空間分佈 17
2.1.1 地核的物質成分 17
2.1.2 地幔的礦物組成 17
2.1.3 地殼的礦物組成 18
2.2 地殼中礦物的空間分佈 18
2.2.1 玄武岩層中礦物的分佈 18
2.2.2 花崗岩層中礦物的分佈 18
2.2.3 變質岩層中礦物的分佈 18
2.2.4 沉積岩層中礦物的分佈 19
2.3 地球礦物的時間分佈 19
2.4 礦物分類 20
2.4.1 礦物的成分和結構 20
2.4.2 化合物類型及其陰離子與陰離子團的成分 20
2.5 地球上礦物的成因 21
2.5.1 地質作用 21
2.5.2 內生作用 21
2.5.3 外生作用 23
2.5.4 變質作用 25
2.6 礦物形成的時空關係 26
2.6.1 礦物的生成順序和礦物的世代 26
2.6.2 礦物的共生和伴生 27
2.7 宇宙礦物的分佈 27
2.7.1 隕石礦物 28
2.7.2 月岩礦物 28
2.7.3 宇宙塵礦物 28
2.8 礦物的形態 28
2.8.1 理想晶體與實際晶體 28
2.8.2 聚合體的形態 29
2.8.3 規則連生 30
2.8.4 晶體的表面微形貌 32
2.8.5 礦物集合體的形態 35
2.8.6 礦物形成的方式和條件 37
2.8.7 礦物成分和結構變化 38
2.8.8 礦物相變研究 38
2.8.9 假像和副象 39
2.8.10 晶質化與非晶質化 39
2.8.11 礦物標型 40
2.8.12 礦物中包裹體 40
2.9 礦物的物理性質 41
2.9.1 光學性質 41
2.9.2 力學性質 46
2.9.3 其他性質 47
2.9.4 放射性 52
參考文獻 53

第3章 礦物材料晶體結構 54
3.1 矽酸鹽晶體結構特徵 54
3.1.1 矽酸鹽礦物的化學組成 54
3.1.2 矽酸鹽的晶體結構 55
3.1.3 矽酸鹽礦物的分類 56
3.2 其他礦物晶體結構特徵 70
3.2.1 單質 70
3.2.2 氧化物 72
3.2.3 碳酸鹽 74
3.2.4 硫酸鹽 76
參考文獻 78

第4章 礦物材料表面與介面 79
4.1 礦物顆粒的幾何特性 79
4.1.1 礦物顆粒的大小與分佈 79
4.1.2 礦物顆粒的形狀 94
4.1.3 礦物顆粒比表面積 104
4.2 礦物的表/介面及表/介面能 109
4.2.1 表面張力和表面能 109
4.2.2 晶界與晶界能 115
4.2.3 表面和介面結構 117
4.2.4 礦物的表/介面能 122
4.2.5 礦物表面的電性 124
4.2.6 礦物表面的潤濕性 126
4.3 礦物表面的吸附特性 132
4.3.1 固體表面吸附現象 132
4.3.2 礦物對氣體的吸附 134
4.3.3 礦物在溶液中的吸附 139
4.4 礦物顆粒的團聚與分散 146
4.4.1 礦物顆粒團聚的類型 146
4.4.2 礦物顆粒在氣相中的團聚與分散 147
4.4.3 礦物顆粒在液相中的團聚與分散 153
參考文獻 163

第5章 礦物材料加工理論 164
5.1 礦物材料提純原理 164
5.1.1 概述 164
5.1.2 物理提純 167
5.1.3 化學提純 194
5.2 礦物超細粉碎理論 203
5.2.1 超細粉碎機理 203
5.2.2 超細粉碎過程的功耗 204
5.2.3 超細粉碎過程的動力學 207
5.2.4 超細粉碎過程的機械化學 211
5.2.5 粉碎過程的影響因素 232
5.2.6 超細顆粒的分散與助磨 234
5.3 礦物材料分級原理 247
5.3.1 概述 247
5.3.2 自由沉降 248
5.3.3 干涉沉降 250
5.3.4 水力分級 252
5.3.5 旋風分級 254
5.4 固液分離 255
5.4.1 概述 255
5.4.2 沉澱濃縮 256
5.4.3 離心分離 257
5.4.4 噴霧乾燥 258
5.4.5 閃蒸 259
參考文獻 260

第6章 礦物材料熱力學基礎 261
6.1 熱力學基本參數和關係 261
6.1.1 熱力學第一定律 261
6.1.2 熱力學第二定律 266
6.1.3 熱力學函數的基本關係 270
6.1.4 化學位元 274
6.2 相和相圖熱力學 277
6.2.1 相的相關概念 277
6.2.2 相平衡熱力學 280
6.2.3 相圖熱力學 287
6.2.4 晶體缺陷熱力學 295
6.2.5 相變熱力學 297
6.3 矽酸鹽熔體結構與熱力學 301
6.3.1 矽酸鹽熔體結構模型 301
6.3.2 含水矽酸鹽熔體結構及作用機理 308
6.3.3 矽酸鹽熔體密度與狀態方程 312
6.3.4 礦物共生相分析的基本原理 315
6.4 礦物材料反應熱力學 321
6.4.1 反應吉布斯自由能 321
6.4.2 反應能量消耗 321
6.4.3 熱力學參數 322
參考文獻 331

第7章 非金屬礦物的表面改性 332
7.1 非金屬礦物表面改性的應用與目的 332
7.1.1 非金屬礦物表面改性的應用 332
7.1.2 非金屬礦物表面改性的目的 334
7.1.3 非金屬礦物表面改性影響因素 335
7.2 非金屬礦物表面改性的方法及原理 338
7.2.1 概述 338
7.2.2 機械化學改性方法及原理 338
7.2.3 表面包覆改性方法及原理 340
7.2.4 表面化學改性方法及原理 344
7.2.5 沉澱反應改性方法及原理 345
7.2.6 接枝改性及原理 346
7.2.7 其他表面改性方法 346
7.3 表面改性劑及改性機理 349
7.3.1 偶聯劑 350
7.3.2 表面活性劑 358
7.3.3 不飽和有機酸及有機低聚物 362
7.3.4 超分散劑 363
7.3.5 其他改性劑 366
參考文獻 366

第8章 非金屬礦物的功能改性原理 368
8.1 非金屬礦物材料的功能歸類 368
8.2 非金屬礦物功能改性的原理與途徑 368
8.2.1 包覆功能化改性 368
8.2.2 插層功能化改性 369
8.2.3 複合功能化改性 378
8.2.4 交聯功能化改性 379
8.2.5 置換功能化改性 380
8.2.6 高溫煆燒功能化改性 382
8.2.7 超聲波加熱改性 384
8.2.8 微波加熱改性 384
8.3 非金屬礦物納米化功能改性的原理和應用 384
8.3.1 非金屬礦物納米化的現狀 384
8.3.2 非金屬礦物納米化的方法及原理 386
8.3.3 電氣石納米化改性 388
8.3.4 LiFePO4納米化改性 389
8.3.5 碳酸鈣的納米化改性 390
8.4 幾種典型非金屬礦物的功能改性實例 391
8.4.1 凸凹棒石的功能改性 391
8.4.2 海泡石的功能改性 394
8.4.3 膨潤土的功能改性 398
參考文獻 402

第9章 礦物材料的結構/功能複合設計 403
9.1 概述 403
9.1.1 材料複合的概念 403
9.1.2 複合材料的類別 405
9.1.3 複合材料的性能特點 410
9.2 複合設計的基本原則與效應 412
9.2.1 顆粒礦物複合設計與混合法則 414
9.2.2 纖維礦物複合設計與各向異性 415
9.2.3 層狀礦物複合設計 417

參考文獻 419