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矿物的物理性质检测

矿物的物理性质是鉴定矿物的主要依据，某些矿物的性质还是工业部门应用的特性从事耐火材料工作，研究矿物物理性质，主要是为了合理选择和利用工业原料，并探讨其与耐火材料性能之间的关系。

本文仅讨论与耐火材料较为密切的矿物的物理性质。

1 矿物的力学性质

矿物的力学性质是在外力作用下（如刻划、敲打等）所表现出的能力，包括解理、硬度等。

1.1 解理和断口

矿物被敲打后沿一定的结晶方向破裂成光滑平面的能力，称为解理，该平面称为解理面，如不沿一定的方向而是任意方向破裂成凹凸不平的表面，称为断口。

解理的产生与晶体的内部构造密切相关，而与外形无关在晶体内质点各方向结合力的强度不同，结合力最弱的地方容易产生解理。

解理面是质点间结合力最小的平面，如层状结构的硅酸盐矿物云母、蛙石，构造中层与层之间以分子键来联系，键能弱，所以平行层面有极完好的解理；而孤岛状构造的硅酸盐矿物，如镁橄榄石，因构造各方向键能相近，往往解理不完全。解理和断口互为消长，解理极完全则无断口，断口发育则无解理。

矿物解理按其产生的难易和解理的平滑程度分为四级：

（1）极完全解理矿物极易沿一定方向裂成叶片或薄片，解理面平滑，如云母。

（2）完全解理矿物被敲击后容易分裂成小块，解理面相当平滑，如方解石、菱镁矿。

（3）中等解理。解理程度较差，矿物破碎后可以见到解理面，也可以见到方向不定的断口，如长石。

（4）不完全解理。解理面很小，不易发现，大部分为平坦的断口，如绿柱石、橄榄石。

如果所见矿物的分裂面都是断口，如石英(具有贝壳状断口)，则称为无解理的矿物。

由于结晶格架中构造单位之间的连结力在各个方向不同，故同一矿物可以有不同方向和不同发育程度的几组解理同时出现不同的矿物，具有不同的解理。

解理与耐火材料生产工艺关系密切，容易发生解理或解理方向较多的矿物，则容易破碎，因而可以大大缩短破碎时间，提高破碎效率。但是，破碎后的颗粒缺少棱角，易使坯体及制品的气孔率偏高。

某些晶体利用解理这一性质，提高其使用价值。如石墨、滑石，因其薄片状解理发育，可作为润滑材料°

1.2 硬度的检测

矿物抵抗外来机械作用(刻划、压入、研磨等)的能力称为矿物的硬度。

通常以两种矿物相互刻划比较而得，其中一种矿物的硬度为已知，就可确定另一种矿物的相对硬度。矿物的相对硬度采用莫氏硬度，由十种矿物表示，见下表

部分矿物的莫氏硬度

在上表中，硬度等级高的矿物可以刻划硬度等级低的矿物并留右刻痕矿物的硬度也可用下列代用品近似确定，如指甲硬度为1~2.5，小刀硬度为5~5.5。若要精确地测定矿物硬度，可用显微硬度计等专业仪器。国家磨料磨具质量检验检测中心专业检测硬度，欢迎各位咨询。

矿物中含有水分子或遭受风化，有裂隙，具有脆性，含杂质及粉末状、土状等疏松状集合体都会使硬度降低。

不仅不同矿物的硬度不同，而且在同一晶体的不同方向上硬度也有所不同，如蓝晶石矿物，在(100)面上，沿晶体延长方向的硬度为4.5，而沿垂直延长方向的硬度为6.5。

矿物的硬度与耐火材料生产的关系颇为密切矿物与原料的硬度大，就难破碎，破碎时耗能大，设备效率低且容易损坏但是矿物的硬度可以表征耐火制品的耐压强度。如果耐火制品中的主要矿物的硬度校大，可得到较高的耐压强度。高硬度的矿物是重要的工业原料，如金刚石广泛被用于研磨、抛光、切割等重要匸序。

2 矿物的热学性质

耐火材料生产与使用离不开温度的因素因此，矿物的各种热学性质对耐火材料的制造与使用十分重要。

2.1熔点

硅酸盐矿物具有较高的熔点，如镁橄榄石为1890℃，滑石为1550℃。

氧化物是由离子键结合，也具有较高的熔点，如方镁石（MgO）为2800℃，刚玉（A12O3）为2050℃。

金属键、分子键结合的晶体熔点较低，如由分子键结合的有机化合物晶体的熔点非常低。

AO型氧化物的熔点

AO2氧化物的熔点

反萤石型氧化物的熔点

就氧化物而言，一般配位数较大，晶体的熔点都较高，化学稳定性和硬度也都较大。目前认为耐火氧化物中最有前途的是下列几种：A12O3（熔点2050℃）、SiO＜（熔点1713℃）、MgO（熔点2800℃）、CaO（熔点2572℃）、Cr2O3（熔点2275℃）、ZrO2（熔点2710℃或2950℃）。

碳化物和氮化物是陶瓷、耐火材料等高温材料的重要原料，它们的熔点较高具体见下表。

碳化物、氮化物的熔点

熔点与耐火材料的关系是很明显的耐火材料需要高熔点的矿物，如果耐火制品中的主要矿物熔点高，则制品在高温下抵抗熔化的性能就好，其耐火度就高。

2.2 热膨胀性

固体的热膨胀常用线膨胀系数和体膨胀系数来表示。

方镁石的热膨胀系数与温度的关系

热膨胀性对耐火制品的高温使用性能（如体积稳定性、热震稳定性）有重要影响热膨胀系数大的制品的热震稳定性差。在应用耐火材料砌筑热工窑炉时，需要注意各类耐火材料在不同部位的膨胀性，以便留有足够的缝隙材料的热膨胀性、热膨胀系数的大小，热膨胀曲线的特征，是正确制定烘炉升温曲线的依据。

制品的热膨胀性能主要取决于其物相组成、显微结构和外界温度。下表列出了某些矿物的热膨胀系数

某些矿物的热膨胀系数

2.3导热性

热从物体温度较高的部分，沿着物体内部自动传到温度较低的部分，叫做热传导，用导热系数（或导热率）λ表示不同物质的导热性能

λ和温度t一般成反比关系。晶体的导热主要是晶格质点的热振动，当温度升高时，质点热振动加剧，其平均自由程较小。

几种氧化物在不同温度下的λ值

导热系数λ小于0.84kJ/（m・h・℃）（0.2kcal/（m・h・℃））的材料，称为隔热材料。例如硅藻土砖，体积密度0.55g/cm3，导热系数0.08+0.21 x 10-3tp），允许工作温度为900℃，还有轻质黏土砖、蛭石、珍珠岩制品、漂珠制品等

导热系数表示砖体在骤热或骤冷时热传递速度的快慢。导热系数大的制品内外层温差减小，相应地减少了内外层间的热应力，从而有利于提高热震稳定性测定。耐火制品的导热系数对于热工设计中进行热量衡算是必不少的。

国家磨料磨具质量检验检测中心专业检测机构，欢迎沟通咨询。

3 矿物的比重和其他物理性质

3.1比重

矿物的比重是指矿物在空气中的重量与同体积的水在4℃时重量之比，其数值与密度完全一样，天然矿物的比重变化范围很大，由比重为0.9的地蜡直到比重为23的俄铱矿族矿物。一般把旷物的比重分为如下三级：

轻的，比重在2.5以下；

中等的，比重在2.5〜4之间；

重的，比重在4以下

绝大多数的矿物比重在2.5〜4之间。由于矿物中常有类质同象混入物，故比重可在一定范围内变化。

矿物的比重除了作为一种鉴定特征外，在分选有用矿物、研究原料的烧结行为时，都有很大的实用意义。例如，原料中常存在的铁，烧结过程中随着电价的变化，比重发生变化，体积效应相应变化。

3.2 润湿性

矿物表面能否被液滴所润湿的性质称为润湿性。矿物润湿性的大小，可以根据水在矿物表面所形成的接触角的大小来确定，如下图所示，θ越小者，润湿性越大。下表为某些矿物的接触角。一般难润湿的矿物易浮，如滑石、石墨、黄铜矿等；润湿性强的矿物难浮，如石英、方解石、云母等。

矿物的润湿性是浮选的理论基础，是浮选常用来判断矿物可浮性好坏的标志，也是用以考察制品抗渣性能的重要参数。

矿物的接触角(°)

3.3 磁性

根据矿物在磁场内引起磁场强度变化的不同，矿物磁性分为三类：

（1）铁磁性矿物，能为磁体所吸，本身也可吸铁，易磁化，磁化后磁性保留而不失去，如磁铁矿。

（2）顺磁性矿物，能为磁体所吸，本身不能吸铁，可以磁化，磁化后磁性可失去，如黄铁矿。

（3）逆磁性矿物，为磁体所排斥，这类矿物极少。

利用矿物的电磁性可将矿物分离，以及制造各种电讯材料，还可利用它进行物相鉴定。在用黏土、高铝耐火原料合成莫来石时应用磁性去除铁质矿物。

对矿物有任何检测方面的需求和疑问，可咨询囯磨质检，为您解答！