合成礦物

又稱“人造礦物”。在工廠和實驗室中由人工方法製成的與天然礦物相同或類同的物質。如人造金剛石、人造壓電石英、人造紅寶石等。可以滿足生產上對某些礦物的迫切需要，並由合成過程進一步闡明有關天然礦物的成因。

基本介紹

• 中文名：合成礦物
• 外文名：synthetic mineral
• 舉例：人造水晶、人造壓電水晶
• 釋義：人工方法製成類似單質或化合物

簡介

由人工方法製成的與天然礦物相同或類似的單質或化合物。如人造水晶、人造壓電水晶。可彌補天然礦物材料的不足。如阿司匹林、磺胺、合黴素等。

在工廠和實驗室中用人工方法製成的與天然礦物相同或類同的礦物，如合成金剛石、合成壓電石英、合成紅寶石等。由於自然界這些礦物資源不能滿足生產上的迫切需要，人們就模擬這些礦物在自然界形成時的物理化學條件，用人工方法合成這些礦物。合成礦物的製成可以進一步闡明與這些合成礦物類同的天然礦物的成因。

主要特徵

合成礦物的突出優點

由於合成礦物有很多突出的物理化學性能。從而提升了它們在陶瓷%耐火材料中的套用價值。在物理性能方面，通常採用合成礦物加工而成的陶瓷材料具有較低的氣孔率和較大的體密度，從而可使材料具備很高的荷重軟化溫度，材料所特有的硬度也可使其具備良好的耐磨性。 在化學性能方面，採用合成礦物製備而成的陶瓷材料不易與熔融物發生反應，可使其保持良好的抗侵蝕性，例如，用氧化鋁、氧化鋯和氧化矽合成的ABS 對高溫玻璃熔體具有很強的抗侵蝕性，合成鎂鉻尖晶石對熔渣等高溫侵蝕性成份也呈惰性’氧化鋁%氧化鋯等其它一些合成礦物即使在達到甚至超過其自身熔融溫度時也不會受到氧化作用的影響’碳化矽。碳化硼等合成礦物即使在溫度高達1400°時也能夠保持良好的抗氧化性’矽酸鹽類合成礦物莫來石。矽酸鋯等即使在超過其熔融溫度時也具有抗氧化性能，

由於採用電爐進行礦物合成具有可調節性和靈活性的特徵，這樣可確保合成礦物能夠嚴格按人們的意圖得到製備。在尖晶石合成過程中。可通過合理控制氧化鎂和氧化鋁的最佳含量得到理想的合成尖晶石礦物’同樣通過靈活%準確地調節氧化鎂或氧化鉻的含量可分別得到以鎂為主體成份的鎂鉻尖晶石和以鉻為主體成份的鉻鎂尖晶石。合成礦物的純度遠高於天然礦物，例如在熔融莫來石中莫來石的含量可高達百分之99%而從自然界中得到的天然莫來石礦物的莫來石含量一般僅為93%-94%熔融氧化鋁中的氧化鋁含量也可高達98%而從自然界中得到的高鋁礦物(((天然剛玉的氧化鋁含量一般僅為75%-90% 。

合成礦物的質量特徵

質量穩定是合成礦物所具有的另一個顯著特徵。 如果我們把經過加工處理後的高純度氧化鋁和高純度的氧化矽置入電爐內。通過合成的方式可獲得質量穩定的高純度莫石通過對高純度氧化鋁進行加工處理 同樣也可得到純度高達99。5%以上的氧化鋁。 如果採用鋁礬土加工製備氧化鋁，通過三種或多種鋁礬土相混合可減小天然礦物在純度上的差異。通常鋁礬土中的主體成份是氧化鋁和氧化鈦，除此之外有氧化鐵和氧化矽等。 在高溫熔融階段，焦碳、鐵屑等添加劑的引入有助於雜質成份的排出，可得含量為96%左右的氧化鋁。

合成礦物的顆粒尺寸和形狀特徵

合成礦物最終的顆粒尺寸和形狀取決於對其加工破碎情況。在破碎加工階段，首先應當把合成礦物加工破碎至能夠實施顎式破碎的尺寸，然後把物料投入顎式破碎機中進行破碎，再進一步通過圓錐式破碎機、旋轉式錘擊破碎機、輥式破碎機以及振動磨等設備加工成細小的顆粒。 根據所選擇破碎設備的不同可得到塊狀或針狀顆粒。採用輥式破碎機易於加工出針狀顆粒，而採用旋轉式錘擊破碎機易得到塊狀粉碎顆粒。 通過球磨機、氣流磨等粉碎合成礦物套用設備可加工出更加細小的顆粒。為了避免原料在球磨過程中受到污染，可選用與合成礦物相似的無害材料作球磨機的內襯， 通過利用不同大小的顆粒在水中或空氣中具有不同沉降速率的原理可以達到分離細小顆粒的目的。採用該種分離方法可使合成礦物粒減小至亞微細狀態，通常， 用於陶瓷工業的合成礦物顆粒一般可通過目篩甚至更細。

合成礦物配合料的均一性

在合成礦物過程中。 通過分析測定混合料中某一成份變化情況可實現對各成份間化學反應的有效控制。 在分析測定時。 首先從爐中取出物料試樣並快速降溫。破碎成粉末狀。並採用原子吸收儀進行分析測定。 該過程只需幾分鐘即可完成。 在合成鎂鉻尖晶石過程中。 氧化鉻是配合料中起支配作用的成份。 通過及時對其實施分析測定可有效地實現對整個反應過程的嚴格控制#對於氧化鋁而言。氧化鈦是最終需要減少的成份。 所以需要經過嚴格選擇。 在氧化鋁加工製備的配料階段。需經過多次重複性分析試驗。並通過適當增大配料量來確保配料穩定。在氧化鋁加工製備的熔融階段。 氧化矽和氧化鐵等雜質成份能夠得以排除。 氧化鈦最終亦可減少到預期含量。並確保配料符合規範化要求。

合成礦物的熱處理特性

通過對合成礦物妥善進行熱處理可使材料性能得到進一步改善。 例如。在合成氧化鋁陶瓷材料時。通過熱處理可使氧化鋯沉澱出來並形成薄層。從而使氧化鋁陶瓷材料得到鋼化。 如果把澆注到鋼球上使之得到淬冷，通過該種方式處理後所形成的氧化鋁薄層可確保合成材料更加堅硬#通過對熔融氧化鋁進行熱處理。可促使液態氧化鈦得到氧化， 這樣可以使合成礦物受到如同合金一樣的熱處理作用，並產生類似於合金的熱處理效果。

發展前景

隨著自然界中優質天然礦物的日益匱乏，隨著各領域對陶瓷材料。耐火材料各項性能要求的不斷提高及需求量的不斷增加， 隨著人們環境保護意識的逐步增強，合成礦物的品種和需求量將逐年遞增，合成礦物的用途也將越來越廣泛。 不容忽視的是通過人工合成還可實現各種合成礦物的回收和再利用，例如ABS 是一種由氧化鋁、氧化鋯和氧化矽組成的合成礦物，它廣泛套用在玻璃工業中，在長期生產使用過程中， 其中的二氧化矽會因為受到玻璃熔體的侵蝕作用而呈多孔性並使其失去使用價值。 但通過在玻璃熔爐中引入更多的二氧化矽成份， 可確保該種材料重新恢復原有的二氧化矽含量， 使工業廢棄物得到循環使用， 這既有利於環境保護又有助於資源的再利用。