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非金属矿展望(前沿需求和生命健康)
0.00     定价 ¥ 168.00
图书来源: 浙江图书馆(由浙江新华配书)
此书还可采购25本,持证读者免费借回家
  • 配送范围:
    浙江省内
  • ISBN:
    9787030736048
  • 作      者:
    作者:何宏平//周春晖|责编:石卉//高微
  • 出 版 社 :
    科学出版社
  • 出版日期:
    2023-01-01
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内容介绍
本书分析、论述和提出非金属矿领域的若干科学前沿问题、重大技术需求和非金属矿涉及的生命健康问题等,旨在促进非金属矿基础科学与产业技术领域向更高和更深层次发展。本书既有面向世界科技前沿的非金属矿矿物生长机制和成因、结构和属性、模拟和计算、剥离和高效利用、环境指示和治理等问题;又有面向经济主战场和国家重大需求的非金属矿的清洁加工和增值改性、新型材料,以及非金属矿在催化和能源、动物养殖等领域的应用技术挑战;还有面向生命健康的非金属矿的安全和毒性、抗菌性,以及其在食品、医药等方面的应用等问题。 本书可作为矿物学、地球化学、矿物加工、化学化工、材料科学与工程、资源与环境、生物与医药等领域高校师生科学研究和技术开发的参考用书,也可供相关领域科研人员和管理人员参阅,或为政府部门和工业园区管理人员等制定政策提供参考。
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精彩书摘

第一篇 面向世界科技前沿
  第1章 矿物生长机制和成因
  1.1 叶蜡石成因与应用专属性
  1.问题背景
  叶蜡石(pyrophyllite)是一种常见的铝质黏土矿物,其晶体化学式为Al2[Si4O10](OH)2(Anthony et al., 1990; Drits et al., 2012)。它既是重要的非金属矿材料,也是重要的工艺雕刻材料,但知名度却远不如以其为主要矿物组分的寿山石、青田石、昌化石和巴林石等印章雕刻石料(叶泽富等, 2017)。叶蜡石矿在世界各地均有分布,矿石的主要矿物组成为叶蜡石、伊利石、石英和少量的斜长石等,矿石主要发育在古火山带的蚀变带中,如环太平洋火山带(Portela et al., 2021; Imura et al., 2021)。叶蜡石矿在我国也有众多产地,主要赋存在福建和浙江沿海的晚中生代火山岩区,尤其与古火山活动密切相关(杜鹏, 2019; 叶孔凯, 2019),如浙江青田、龙泉和泰顺等,福建宁德市屏南县寿山,新疆吉木萨尔县大小三台沟,内蒙古好力保等。笔者参与的国际大洋发现计划的第376航次,在新西兰克马德克火山弧中热液活动极为活跃的兄弟火山上实施了钻探工作,在获得的岩心中发现了强烈的叶蜡石蚀变段(图1),其主要由长石等铝硅酸盐矿物蚀变而成(图2)。
  叶蜡石因具有诸如特殊的流变性、力学性能、热辐射性能等功能属性,在材料工业有非常广泛的应用,如作为高温陶瓷、(超)高压模具、陶瓷滤芯(膜)(Ha et al., 2017)、印章及工艺品等的雕刻材料和其他功能材料的载体等(El Gaidoumi et al., 2019)。我国制备人造金刚石等超硬材料时,其密封传压模具的坯体通常使用北京门头沟叶蜡石矿石制造,偶见其他产地叶蜡石替代门头沟叶蜡石的研究(毛靓玉等, 2002;李蘅等, 2004)。层内摩擦系数受层内能约束,是解释叶蜡石所受应力和变形之间的纽带,而阐述这些现象的原理是建立在晶体结构精确表征的基础上的(Sakuma et al., 2020)。
  图1 叶蜡石化火山岩砾石
  图2 长石蚀变形成的叶蜡石光学显微照片
  尽管目前在叶蜡石矿的地质成因、矿石组成和叶蜡石的应用开发等每一个方向都有较为详尽的研究(汪灵, 1997; Bozkaya et al., 2007; Berradaand Belkabir, 2009; Zhang S Y and Zhang H F, 2020),但是关于不同地质成因叶蜡石矿的评价及材料应用的专属性和针对性研究极为贫乏。叶蜡石的工业应用主要受叶蜡石的矿物学特征所约束(Liu and Bai, 2017),即叶蜡石成因不同,其结晶度不同、颗粒尺寸不同,化学组成也不同。事实上,在工业应用中使用的仅仅是以叶蜡石为主的矿石,而非纯的叶蜡石,矿石中尚含有伊利石或石英等其他杂质矿物。叶蜡石矿的矿物组合不同和叶蜡石含量的差异等导致材料性能差异和物理性质不稳定,限制了叶蜡石的使用,降低了叶蜡石的工业价值。例如,叶蜡石的晶粒尺寸影响了其脱水温度和脱水过程(Drits et al., 2011)。叶蜡石在金刚石等超高压材料的合成中起到不可或缺的传压作用,但即便是被认为最有效的北京门头沟叶蜡石的矿物学研究也极为简单,40余年来几无进展,可查资料仅有基础的化学组成信息、矿物组成信息(陶知耻和蒲正行, 1977;陈天虎等,2001),而精细的矿物学研究几乎空缺。因此,有必要针对叶蜡石的成因与其材料功能专属性之间的联系开展研究。
  2. 关键问题
  1)材料特定功能属性与叶蜡石的晶体结构和晶体化学组分之间的联系是什么?
  叶蜡石有很多独*的功能属性,如作为传压介质的传压能力可由层内摩擦系数来表征,而层内摩擦系数受其晶体结构的2∶1结构片的晶体化学组成约束,在八面体位的类质同象铝替代,将赋予结构层以不同量的负电荷并引起结构层的轻微变形,其层间将有相应的金属阳离子介入以平衡电荷,进而改变了摩擦系数。叶蜡石的化学组成影响叶蜡石的烧结性能(Sule and Sigalas, 2020),过剩的氧化铝将提高叶蜡石烧结陶瓷的力学性能。此外,微量元素掺杂也常被用来改善材料的物理特性。因此,叶蜡石晶体化学组成与其功能属性有何内在联系是一类重要的科学问题。
  2)具有特定功能属性的叶蜡石的地质成因是什么?
  叶蜡石地质成因不同,其晶体化学也必不同,相应的材料的功能属性也必有差异。针对热液成因、变质成因等不同地质成因的叶蜡石的晶体化学组成研究基本上是空白。例如,闽浙火山岩区的叶蜡石多为热液蚀变成因,常被作为雕刻材料使用。再如,北京门头沟赵家台的叶蜡石是变质成因的,适于作传压介质。因此,查明叶蜡石的晶体化学和结构与其地质成因的差异也是一项重要的科学问题。
  3. 科学意义
  以具有特定功能属性的叶蜡石矿为切入点,追溯其晶体化学组成、晶体结构以确定其功能属性的根本原因,这样的逆向研究具有厘清其应用理论基础的重要科学意义。针对这类矿床的野外产状、矿物组合特征、流体特征、微量元素等地质特征开展研究,查明叶蜡石颗粒的微观形貌与地质成因之间的联系。将叶蜡石的晶体形貌、化学组成等特征与其特定的功能属性关联研究,探索纤维状、微细片状叶蜡石的力学性质与八面体配位阳离子组成的关系。探索叶蜡石纯矿物的晶体化学组成与烧结性能的关系,提升叶蜡石应用的科学性、针对性,提高矿业的经济产出。因此,叶蜡石

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目录
目录
第一篇 面向世界科技前沿
第1章 矿物生长机制和成因
1.1 叶蜡石成因与应用专属性 4
1.2 黏土矿物转化与有机质生烃机制 9
1.3 含铵云母的稳定性与地球氮循环 14
1.4 黏土矿物的生长机制 19
第2章 结构和属性
2.1 黏土矿物结构与近红外光谱机制 26
2.2 蒙脱石层电荷的快速精确测定 32
2.3 云母蛭石化与属性变化 44
2.4 氧化石墨的结构和性能演变 49
2.5阴离子黏土矿物组成对结构及性能的调控 54
2.6 电气石极端条件效应及功能 59
第3章 模拟和计算
3.1 蒙脱石分子模拟的挑战 66
3.2 非金属矿理论模型数据库 72
第4章 剥离和高效利用
4.1 蒙脱石二维剥片 80
4.2 高岭石插层与剥离 85
4.3 高效利用混维凹凸棒石黏土 89
4.4 凹凸棒石精制及高值应用 95
第5章 环境指示和治理
5.1 蒙脱石与土壤有机污染物迁移转化 102
5.2 蒙脱石界面催化及环境意义 107
5.3 硅藻蛋白石(古)环境指示意义 112
5.4 纤蛇纹石在过硫酸盐氧化中的活化机制 117
5.5 碳酸盐矿物在高级氧化中的作用机制 122
第二篇 面向经济主战场和国家重大需求
第6章 清洁加工和增值改性
6.1 清洁低能耗白云石炼镁工艺与装备 132
6.2 低品位黏土矿全组分重构材料 143
6.3 工业石膏选纯与应用研究进展 148
6.4 烧绿石型材料的结构与性能 153
第7章 新型材料
7.1 硅酸盐矿物储热特征强化 160
7.2 高岭土陶瓷基板与微纳材料制备 166
7.3 石灰石-黏土胶凝材料 171
7.4 电气石的场效应及应用机制 175
7.5 石墨热电性能及应用 181
第8章 催化和能源
8.1 蒙脱石层间域纳米反应器 188
8.2 从蒙脱石到硅基负极材料 193
8.3 高岭石基FCC催化剂载体 199
第9章 动物养殖
9.1 非金属矿动物健康产品 204
9.2 凹凸棒石基抗菌促生长替抗产品 209
9.3 非金属矿与饲料 215
第三篇 面向生命健康
第10章 安全和毒性
10.1 蛇纹石石棉安全评估与资源化 224
10.2 非金属矿与人体组织相互作用 229
10.3 埃洛石的毒性之源 235
第11章 抗菌性和食品、医药
11.1 天然沸石和抗菌消毒 242
11.2 医药食品级硅藻土 246
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