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非金屬礦展望:前沿、需求和生命健康 版權信息
- ISBN：9787030736048
- 條形碼：9787030736048 ; 978-7-03-073604-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
非金屬礦展望:前沿、需求和生命健康 內容簡介
本書深入分析論述了當前非金屬礦科學和技術的進展和動態，重點論證指出非金屬礦所面對的世界科技前沿問題、在經濟主戰場和國家重大需求中的關鍵難題以及非金屬礦在人民生命健康領域中關鍵科學問題和核心技術障礙。論述簡明深入，言簡意賅，較全面地清晰地反映了近期新的非金屬礦科學研究情況、認識和核心科技點。
非金屬礦展望:前沿、需求和生命健康 目錄
目錄
**篇 面向世界科技前沿
第1章 礦物生長機制和成因
1.1 葉蠟石成因與應用專屬性 4
1.2 黏土礦物轉化與有機質生烴機制 9
1.3 含銨云母的穩定性與地球氮循環 14
1.4 黏土礦物的生長機制 19
第2章 結構和屬性
2.1 黏土礦物結構與近紅外光譜機制 26
2.2 蒙脫石層電荷的快速精確測定 32
2.3 云母蛭石化與屬性變化 44
2.4 氧化石墨的結構和性能演變 49
2.5陰離子黏土礦物組成對結構及性能的調控 54
2.6 電氣石極端條件效應及功能 59
第3章 模擬和計算
3.1 蒙脫石分子模擬的挑戰 66
3.2 非金屬礦理論模型數據庫 72
第4章 剝離和高效利用
4.1 蒙脫石二維剝片 80
4.2 高嶺石插層與剝離 85
4.3 高效利用混維凹凸棒石黏土 89
4.4 凹凸棒石精制及高值應用 95
第5章 環境指示和治理
5.1 蒙脫石與土壤有機污染物遷移轉化 102
5.2 蒙脫石界面催化及環境意義 107
5.3 硅藻蛋白石（古）環境指示意義 112
5.4 纖蛇紋石在過硫酸鹽氧化中的活化機制 117
5.5 碳酸鹽礦物在高級氧化中的作用機制 122
第二篇 面向經濟主戰場和國家重大需求
第6章 清潔加工和增值改性
6.1 清潔低能耗白云石煉鎂工藝與裝備 132
6.2 低品位黏土礦全組分重構材料 143
6.3 工業石膏選純與應用研究進展 148
6.4 燒綠石型材料的結構與性能 153
第7章 新型材料
7.1 硅酸鹽礦物儲熱特征強化 160
7.2 高嶺土陶瓷基板與微納材料制備 166
7.3 石灰石-黏土膠凝材料 171
7.4 電氣石的場效應及應用機制 175
7.5 石墨熱電性能及應用 181
第8章 催化和能源
8.1 蒙脫石層間域納米反應器 188
8.2 從蒙脫石到硅基負極材料 193
8.3 高嶺石基FCC催化劑載體 199
第9章 動物養殖
9.1 非金屬礦動物健康產品 204
9.2 凹凸棒石基抗菌促生長替抗產品 209
9.3 非金屬礦與飼料 215
第三篇 面向生命健康
第10章 安全和毒性
10.1 蛇紋石石棉安全評估與資源化 224
10.2 非金屬礦與人體組織相互作用 229
10.3 埃洛石的毒性之源 235
第11章 抗菌性和食品、醫藥
11.1 天然沸石和抗菌消毒 242
11.2 醫藥食品級硅藻土 246
**篇 面向世界科技前沿
第1章 礦物生長機制和成因
1.1 葉蠟石成因與應用專屬性 4
1.2 黏土礦物轉化與有機質生烴機制 9
1.3 含銨云母的穩定性與地球氮循環 14
1.4 黏土礦物的生長機制 19
第2章 結構和屬性
2.1 黏土礦物結構與近紅外光譜機制 26
2.2 蒙脫石層電荷的快速精確測定 32
2.3 云母蛭石化與屬性變化 44
2.4 氧化石墨的結構和性能演變 49
2.5陰離子黏土礦物組成對結構及性能的調控 54
2.6 電氣石極端條件效應及功能 59
第3章 模擬和計算
3.1 蒙脫石分子模擬的挑戰 66
3.2 非金屬礦理論模型數據庫 72
第4章 剝離和高效利用
4.1 蒙脫石二維剝片 80
4.2 高嶺石插層與剝離 85
4.3 高效利用混維凹凸棒石黏土 89
4.4 凹凸棒石精制及高值應用 95
第5章 環境指示和治理
5.1 蒙脫石與土壤有機污染物遷移轉化 102
5.2 蒙脫石界面催化及環境意義 107
5.3 硅藻蛋白石（古）環境指示意義 112
5.4 纖蛇紋石在過硫酸鹽氧化中的活化機制 117
5.5 碳酸鹽礦物在高級氧化中的作用機制 122
第二篇 面向經濟主戰場和國家重大需求
第6章 清潔加工和增值改性
6.1 清潔低能耗白云石煉鎂工藝與裝備 132
6.2 低品位黏土礦全組分重構材料 143
6.3 工業石膏選純與應用研究進展 148
6.4 燒綠石型材料的結構與性能 153
第7章 新型材料
7.1 硅酸鹽礦物儲熱特征強化 160
7.2 高嶺土陶瓷基板與微納材料制備 166
7.3 石灰石-黏土膠凝材料 171
7.4 電氣石的場效應及應用機制 175
7.5 石墨熱電性能及應用 181
第8章 催化和能源
8.1 蒙脫石層間域納米反應器 188
8.2 從蒙脫石到硅基負極材料 193
8.3 高嶺石基FCC催化劑載體 199
第9章 動物養殖
9.1 非金屬礦動物健康產品 204
9.2 凹凸棒石基抗菌促生長替抗產品 209
9.3 非金屬礦與飼料 215
第三篇 面向生命健康
第10章 安全和毒性
10.1 蛇紋石石棉安全評估與資源化 224
10.2 非金屬礦與人體組織相互作用 229
10.3 埃洛石的毒性之源 235
第11章 抗菌性和食品、醫藥
11.1 天然沸石和抗菌消毒 242
11.2 醫藥食品級硅藻土 246
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非金屬礦展望:前沿、需求和生命健康 節選
**篇 面向世界科技前沿 第1章 礦物生長機制和成因 1.1 葉蠟石成因與應用專屬性 1.問題背景 葉蠟石（pyrophyllite）是一種常見的鋁質黏土礦物，其晶體化學式為Al2［Si4O10］(OH)2（Anthony et al.， 1990; Drits et al.， 2012）。它既是重要的非金屬礦材料，也是重要的工藝雕刻材料，但知名度卻遠不如以其為主要礦物組分的壽山石、青田石、昌化石和巴林石等印章雕刻石料（葉澤富等， 2017）。葉蠟石礦在世界各地均有分布，礦石的主要礦物組成為葉蠟石、伊利石、石英和少量的斜長石等，礦石主要發育在古火山帶的蝕變帶中，如環太平洋火山帶（Portela et al.， 2021; Imura et al.， 2021）。葉蠟石礦在我國也有眾多產地，主要賦存在福建和浙江沿海的晚中生代火山巖區，尤其與古火山活動密切相關（杜鵬， 2019; 葉孔凱， 2019），如浙江青田、龍泉和泰順等，福建寧德市屏南縣壽山，新疆吉木薩爾縣大小三臺溝，內蒙古好力保等。筆者參與的國際大洋發現計劃的第376航次，在新西蘭克馬德克火山弧中熱液活動極為活躍的兄弟火山上實施了鉆探工作，在獲得的巖心中發現了強烈的葉蠟石蝕變段（圖1），其主要由長石等鋁硅酸鹽礦物蝕變而成（圖2）。 葉蠟石因具有諸如特殊的流變性、力學性能、熱輻射性能等功能屬性，在材料工業有非常廣泛的應用，如作為高溫陶瓷、（超）高壓模具、陶瓷濾芯（膜）（Ha et al.， 2017）、印章及工藝品等的雕刻材料和其他功能材料的載體等（El Gaidoumi et al.， 2019）。我國制備人造金剛石等超硬材料時，其密封傳壓模具的坯體通常使用北京門頭溝葉蠟石礦石制造，偶見其他產地葉蠟石替代門頭溝葉蠟石的研究（毛靚玉等， 2002；李蘅等， 2004）。層內摩擦系數受層內能約束，是解釋葉蠟石所受應力和變形之間的紐帶，而闡述這些現象的原理是建立在晶體結構精確表征的基礎上的（Sakuma et al.， 2020）。 圖1 葉蠟石化火山巖礫石 圖2 長石蝕變形成的葉蠟石光學顯微照片 盡管目前在葉蠟石礦的地質成因、礦石組成和葉蠟石的應用開發等每一個方向都有較為詳盡的研究（汪靈， 1997; Bozkaya et al.， 2007; Berradaand Belkabir， 2009; Zhang S Y and Zhang H F， 2020），但是關于不同地質成因葉蠟石礦的評價及材料應用的專屬性和針對性研究極為貧乏。葉蠟石的工業應用主要受葉蠟石的礦物學特征所約束（Liu and Bai， 2017），即葉蠟石成因不同，其結晶度不同、顆粒尺寸不同，化學組成也不同。事實上，在工業應用中使用的僅僅是以葉蠟石為主的礦石，而非純的葉蠟石，礦石中尚含有伊利石或石英等其他雜質礦物。葉蠟石礦的礦物組合不同和葉蠟石含量的差異等導致材料性能差異和物理性質不穩定，限制了葉蠟石的使用，降低了葉蠟石的工業價值。例如，葉蠟石的晶粒尺寸影響了其脫水溫度和脫水過程（Drits et al.， 2011）。葉蠟石在金剛石等超高壓材料的合成中起到不可或缺的傳壓作用，但即便是被認為*有效的北京門頭溝葉蠟石的礦物學研究也極為簡單，40余年來幾無進展，可查資料僅有基礎的化學組成信息、礦物組成信息（陶知恥和蒲正行， 1977；陳天虎等，2001），而精細的礦物學研究幾乎空缺。因此，有必要針對葉蠟石的成因與其材料功能專屬性之間的聯系開展研究。 2. 關鍵問題 1）材料特定功能屬性與葉蠟石的晶體結構和晶體化學組分之間的聯系是什么？ 葉蠟石有很多獨*的功能屬性，如作為傳壓介質的傳壓能力可由層內摩擦系數來表征，而層內摩擦系數受其晶體結構的2∶1結構片的晶體化學組成約束，在八面體位的類質同象鋁替代，將賦予結構層以不同量的負電荷并引起結構層的輕微變形，其層間將有相應的金屬陽離子介入以平衡電荷，進而改變了摩擦系數。葉蠟石的化學組成影響葉蠟石的燒結性能（Sule and Sigalas， 2020），過剩的氧化鋁將提高葉蠟石燒結陶瓷的力學性能。此外，微量元素摻雜也常被用來改善材料的物理特性。因此，葉蠟石晶體化學組成與其功能屬性有何內在聯系是一類重要的科學問題。 2）具有特定功能屬性的葉蠟石的地質成因是什么？ 葉蠟石地質成因不同，其晶體化學也必不同，相應的材料的功能屬性也必有差異。針對熱液成因、變質成因等不同地質成因的葉蠟石的晶體化學組成研究基本上是空白。例如，閩浙火山巖區的葉蠟石多為熱液蝕變成因，常被作為雕刻材料使用。再如，北京門頭溝趙家臺的葉蠟石是變質成因的，適于作傳壓介質。因此，查明葉蠟石的晶體化學和結構與其地質成因的差異也是一項重要的科學問題。 3. 科學意義 以具有特定功能屬性的葉蠟石礦為切入點，追溯其晶體化學組成、晶體結構以確定其功能屬性的根本原因，這樣的逆向研究具有厘清其應用理論基礎的重要科學意義。針對這類礦床的野外產狀、礦物組合特征、流體特征、微量元素等地質特征開展研究，查明葉蠟石顆粒的微觀形貌與地質成因之間的聯系。將葉蠟石的晶體形貌、化學組成等特征與其特定的功能屬性關聯研究，探索纖維狀、微細片狀葉蠟石的力學性質與八面體配位陽離子組成的關系。探索葉蠟石純礦物的晶體化學組成與燒結性能的關系，提升葉蠟石應用的科學性、針對性，提高礦業的經濟產出。因此，葉蠟石
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