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非金属矿产概论 资源系：伍 刚 2013年 第一章 绪论 一、非金属矿产的位置 矿产可以分为以下四类： 金属矿产从中可提取金属元素的矿物资源。 非金属矿产从中可提取非金属元素或可直接 利用的矿物资源。 可燃有机矿产能为工业和民用提供能源的地 下资源（气、液、固状态）。 地下水资源地下的水资源。 可见，非金属矿产在矿产中占有非常重要的地位。 国民经济中、在我们的生活中也是如此。 各行各业、衣食住行同样都离不开它。如： 衣服化纤原料； 农业化肥； 碗、杯瓷碗、瓷杯、紫砂壶等； 住房玻璃、地面等； 公路、铁路路面、路基等； 医药原料、药瓶、元素等； 工业铸石、厂房（建筑材料）等； 精神、文化宝玉石、观赏石、砚石等等； ： ： 二、非金属矿产的价值 非金属矿产也是非常具有经济价值的一类矿产 。现在大家都知道黄金值钱，但，非金属中的宝 玉石价值更高。老话说：“黄金有价，玉无价。” 2004年3月11日报道，全国最大钻石亮相合肥 “通灵之星”，直径约十五毫米（相当于一枚一 角硬币大小），重11.07克拉，价格1165.6万元 。 2004年5月4日报道， “蓝色巨人”是世界上已进 行切割处理的最大的蓝宝石（全球第三大蓝宝石 ，但另两颗比它大的的蓝宝石都还没被切割过） 。5月19日，“蓝色巨人”将在英国拍卖，估计成 交价格在150万美圆左右。 2004年9月25日报道， 国内最贵翡翠饰品标价 3600万，“一代天骄”近日在北京一家珠宝城展 出。“一代天骄”由9颗极品老坑玻璃种翡翠组成 ，并配有162粒共35.4克拉的钻石。 2004年11月4日，“亚洲钻石之王”拍出4700 万港元，这枚无暇美钻重88.88克拉，香港 苏富比拍卖行以4732.64万港元成交。 2006年2月19日晚，央视鉴宝栏目：斯里兰卡产 的，六射星光蓝宝石，重186.58克拉，世界第四 大，价值466万元。为斯里兰卡大使夫人所有。 一般30005000美圆/克拉，2.5万元/克拉。 2006年10月11日报道，非洲南部莱索托拍卖售 出一颗603克拉的钻石，价格1240万美圆（10月 9号）。为世界第十五大钻石莱索托诺言。 买家将加工成60克拉的单钻和其它小钻，最终售 价可达2000万美圆以上。 2007年1月12日报道，超级巨钻身价4000万 ，“北极光”（广州一家商场的珠宝专柜），重 26.62克拉。“北极光”发现于1912年，出产于北 极，钻坯重达162克拉。 2007年4月10日报道：4月9日，模特在济南一家 珠宝店内展示翡翠吊坠“月亮之神”。这枚吊坠是 缅甸老坑满绿翡翠，质地温润，重228.35克，配 有两颗钻石，标价人民币6000万元。 2009年10月23日（楚天都市报），一颗重达 32.01克拉的正方形钻石在纽约拍卖行以770万美 元的价格成交。 这颗胡桃大小、无暇透明的钻 石镶嵌在一枚戒子上，两侧各有一颗梨形的小钻 石，重量分别为1.61克拉和1.51克拉。 史上最贵钻石是一颗来自17世纪的35.56克拉灰 蓝色钻石，去年它以2430万美元的价格售出 除此之外，还有很多的、值钱的非金属矿产，象 ：图章石、砚石、观赏晶体、奇石、紫砂壶等等 ，极大地丰富人们精神和文化生活。 三、非金属矿产的分类： 1、冶金辅助原料：萤石、菱镁矿、耐火粘土、白 云岩、石灰岩等； 2、化学、化肥工业原料：磷灰石、磷块岩、黄铁 矿、钾盐、岩盐、明矾石、石灰岩等； 3、工业制造业原料：石墨、金刚石、云母、石棉 、重晶石、刚玉等； 4、压电、光学原料：压电石英、光学石英、冰洲 石、萤石等； 5、陶瓷、玻璃原料：长石、石英砂、高岭土、粘 土等； 6、建筑、水泥原料：砂岩、砾岩、沸石、石灰岩 、石膏、花岗岩、珍珠岩等； 7、宝石、工艺美术材料：硬玉、软玉、玛瑙、水 晶、绿松石、琥珀、蔷薇辉石、叶腊石、蛇纹石 、孔雀石、电气石、绿柱石等。 第二章 化肥及化学原料 一、原料种类 主要是：硫、磷、钾、钠、镁、氯。 一）、硫 1、硫的分布： 硫的克拉克值为：4.7%； 在：超镁铁质岩中为：1%， 镁铁岩中为：3%， 中性岩中为：2%， 酸性岩中为：4%， 沉积岩中为：30% 2、硫（源）的类型 自然硫（硫磺） 硫化物（黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿 、 白铁矿、闪锌矿等） 硫化氢（可燃性天然气中） 硫化石油 沥青砂岩 焦化气体 硫酸盐 含油页岩 地下水中硫化氢 还有：石膏、硬石膏、明矾石等制取（缺硫国家和 地区）； 3、用途 主要用途制硫酸（化学工业的粮食）、硫磺 。 硫酸用于：化肥、农药、医药、炸药、冶金、造 纸、石油等工业部门的重要原料。 在化学工业：化肥、合成洗涤剂、合成树脂、水 处理等。 在冶金工业：溶矿、酸洗除锈、等。 硫磺用于：橡胶、人造纤维、医药、染料、玻璃 等； 生活方面：面粉、淀粉、制糖的漂白剂。 4、硫的工业要求 边界品位：8% 工业品位：12% 矿石品级： 35% 级品 2535% 级品 1225% 级品 二）、磷 1、磷的分布 地壳克拉克值：0.093% 超基性岩：0.017%； 基性岩：0.14%； 中性岩：0.16%； 酸性岩：0.07%； 沉积岩：0.077%。 含磷的矿物很多，主要利用的是磷块岩、磷灰石。 2、用途 磷矿是一种重要的化工矿物原料。 用于：磷肥、 化工原料：黄磷（白磷）、赤磷、磷酸、其 它磷酸盐； 磷酸盐：制糖、陶瓷、玻璃、纺织、国防、 半导体、冶金等。 制药、农药、感光剂、无碳橡胶等。 氟磷灰石晶体作激光发射材料。 3、磷的工业要求 磷灰（石）岩 磷块岩 边界品位（P2O5）： 工业品位（P2O5）： 可采厚度（米） 夹石剔除厚度（米） 矿石品级：级品 （不需选矿） 级品 2530%（不选或洗选） 级品 1225% （需选矿） 三）、钾、钠、镁、氯 钾、钠、镁、氯及其化合物具有巨大的工业意义。 1、分布 （%） K Na Mg Cl 克拉克值 2.5 2.5 1.87 0.017 超基性岩 0.03 0.57 25.9 0.005 基性岩 0.83 1.94 4.5 0.005 中性岩 2.3 3 2.18 0.01 酸性岩 3.34 2.17 0.56 0.024 沉积岩 2.28 0.66 1.34 0.016 主要来自于蒸发沉积矿床（盐类矿床），还有盐湖 、泻湖等。矿物种类繁多，这里就不一一介绍了。 2、用途 钾及化合物：肥料、火柴、焰火、黑色炸药、医药 、农药、纺织、染料、制革、电子管、制皂、印 刷、玻璃、陶瓷、电池、照相、航空汽油等。 钠：重要的化工原料盐酸：化工、纺织、造纸、 肥皂、染料、冶金、陶瓷、玻璃、医药；制碱、 金属钠等；日常生活。 氯：漂白粉、清洁剂、杀虫剂、氯苯、塑料、结晶 硅的提纯等。 镁：镁的化合物及金属镁。 化工原料、医药、玻璃、纺织、造纸、水泥、 木材消毒及防腐。 第三章 工业原料和化工原料 一、原料种类 硼、硒、砷、锶 1、分布 （%） 硼 硒 砷 锶 克拉克值：0.0012 510-6 1.710-4 0.034 超基性岩：0.0048 510-5 0.034 基性岩： 0.0019 210-4 0.044 中性岩： 0.0015 2.410-4 0.08 酸性岩： 0.0027 1.5 10-4 0.03 沉积岩：0.01-0.017 610-5 6.610-4 0.045 碱性岩： 0.01 二、原料来源 盐类矿床、泻湖、湖泊卤水、含硼地下水、矽 卡岩等。 三、一般工业要求 硼镁石矿床 （ B2O3 ）： 盐湖硼矿床（ B2O3 ）： 边界品位： 3% 1.5% 工业品位： 5% 2% 可采厚度： 1米 0.3米 夹石剔除厚度： 1米 0.6米 矿石品级：级 11% （不需选矿） 级 510% 硒是稀有分散元素，一般不形成自己的独立矿床 。 硒主赋存在：黄铜矿、黄铁矿、方铅矿，有时赋存 在辉钼矿中。 硒主要是在硫化物矿物冶炼过程中，综合回收的。 四、用途 硼：农业、光学玻璃、原子能、合金、国防、医药 、陶瓷、搪瓷、彩釉、橡胶、化妆品等； 硒：半导体、玻璃、冶金、化工、太阳能电池、石 油催化、制药、搪瓷、颜料、橡胶、等等； 砷：农药、药剂、玻璃、陶瓷、制革、半导体、激 光、焰火、中药、木材防腐； 锶：原子电池、冶炼、焰火、陶瓷、制药等。 第四章 元素和矿物 氟和萤石、钡和重晶石 一、分布 F（%） Ba（%） 克拉克值： 0.066 0.065 超基性岩： 0.01 0.0001 基性岩： 0.037 0.03 中性岩： 0.05 0.065 酸性岩： 0.08 沉积岩： 0.05 0.08 二、原料来源 Ba: 独立的钡矿物来源：重晶石（BaSO4）、毒重石 （BaCO3）、本斯顿石（Ba6Ca7(CO3)15） 综合矿物来原（矿石）：重晶石萤石；重晶石 多金属；铜重晶石；赤铁矿重晶石；菱铁 矿重晶石；毒重石多金属；金重晶石；天 青石重晶石；重晶石稀有金属；等等。 F: 萤石类、磷灰石类、冰晶石。 三、一般工业要求 F：萤石含量：含萤石岩石 35% 低品级矿石 1535% 中品级矿石 3575% 高品级矿石 75% 按用途：化学（制酸）、冶金（熔剂）、搪瓷 （陶 瓷）、光学萤石。 Ba: 重晶石矿石中重晶石含量 1090% 综合矿石中重晶石含量 570% 四、用途 萤石：光学、制酸、玻璃纤维、冶金熔剂、水泥、 搪瓷、电弧焊接、医药、等等。 重晶石：化学工业、造纸、橡胶、医学、陶瓷、玻 璃、焰火、建筑、冶金、真空技术、糖果、电子 技术、烟煤选矿、分析化学、 第五章 应用化学成分的矿物 一、种类及分布 1、种类 长石、高铝矿物、菱镁矿、水镁石 2、分布：甚广 二、原料来源 侵入岩、喷出岩、沉积岩。 钾长石（正长石、微斜长石、透长石）、斜长 石（钠长石钙长石）等。 三、工业要求 玻璃配料：4550%；Al2O318%, Fe2O30.2%, SiO270% 陶瓷釉陶：2025% 建筑陶瓷：812%; 电工技术：911% 研磨材料： 钾肥： 高铝矿物：蓝晶石 Al2OSiO4 硅线石 Al AlSiO5 红柱石 Al2 SiO4 蓝线石 Al7BO35 SiO43 黄玉 Al2(F,OH)2SiO4 冶金耐火材料、玻璃、陶瓷工业 菱镁矿（MgCO3）、水镁石 Mg（OH）2 高镁矿物 耐火材料、水泥、陶瓷、化肥、造纸、人造碱液等 。 第五章 应用物性及化学成分 一、滑石、叶蜡石 滑 石 （Mg3Si4O10(OH)2） 叶蜡石 (Al2Si4O10(OH)2) 可见，性质相近。 滑石宝贵性质：化学稳定性、粉末高白度、油脂型 、滑、软、耐火、介电、高吸附性、脱水性等。 常共生矿物：绿泥石、碳酸盐矿物、阳起石、透闪 石、石英等 二、硅灰石、橄榄石 1、 硅灰石 （CaSi3O9） 属辉石类； 用于：陶瓷、矿物棉、特殊水泥、冶炼、造纸、塑 料、颜料、油漆、电焊的电极涂料、磨料、耐火材料、 杀虫剂、铸造和橡胶涂料、酸性土壤中和，等等。 矽卡岩（钙矽卡岩）、区域变质型硅灰石矿床，具 有工业意义。 大型：500万吨 中型：250-500万吨 小型：250万吨 2、橄榄石 橄榄石 ：(MgFe)2SiO4 ；硬度6.5 镁橄榄石：熔点1890 铁橄榄石：熔点1205 用于：铸造砂、耐火材料、细瓷、喷砂磨料等等。 矿床：碳酸盐、超镁铁质岩中的橄榄石矿床。 第六章 应用矿物物性的单矿物 晶体工业原料云母、石棉、冰洲石、金 刚石、刚玉、压电石英、光学石英，等等。 1、云母 云母的种类很多，大家随便都能说出好多种。 但，有工业意义的是：白云母、金云母。 白云母 (KAl2(OH,F)2AlSi3O10) 金云母 (K(Mg,Fe)3(OH,F)2AlSi3O10) 含铁量不能高，要低，要不然就变黑云母了 。 应用物性： 介电性、热稳性、化学稳定性、高机械强固性 击穿电压： 0.15 白云母 29003300V 金云母 33004000V 0.5 白云母 4900V 金云母46006100V 热稳性：白云母耐热强度 500600 金云母耐热强度 1000 化学稳定性： 机械强度： 原料类型：解离面积4（边长比1:11:3）； 二个品级： 一级 无线电工业 二级其它工业 白云母、金云母主要是在高温和相对较大压 力的条件下形成。如，白云母伟晶岩、金云母矽 卡岩，等等。 2、石棉 石棉石质的棉花，像棉花纤维状的矿物。 主要有两类：蛇纹石石棉、角闪石石棉 蛇纹石 (Mg,Fe)6(OH)8Si4O10) 石棉 :防火，熔点1450 1550，并具有高的碱和弱的酸稳定性。 角闪石石棉：具有高碱和酸稳定性，由于该石棉种类较多 ，所以，熔点11001300。 现在为了环保不让开采。 主要与岩浆热液有关 3、冰洲石 冰洲石无色-有色透明的方解石。对可见光 和紫外光具高透明度、高光学均匀性、高折射率 。 能划分的最小光学体：101010 。 利用其高透明度和非常高的双折射性，在物 理、光学、生物学、医学、宇航、计算机、通讯 中获取偏振光、偏振光分析。 内生和外生低温热液矿床。 4、金刚石 金刚石C，高硬度、高折射、高色散。 金刚石的切削工具（金刚石针、玻璃刀、） 、钻头、轴承、研磨砂、等等。 矿床类型：金伯利岩型、钾镁煌斑岩型、砂 矿型。 5、刚玉 刚玉Al2O3，高硬度，高化学、物理稳定性 ，高耐火性（熔点：2050）。 应用于：高精密仪器中的轴承、易磨件，拉丝模、 研磨砂、微波和激光发射，等等。 矿床类型：玄武岩型、伟晶岩型、矽卡岩型、岩浆 热液型、变质热液型、砂矿型。 6、压电及光学石英 石英SiO2，较高硬度、高强度、热稳定，化 学稳定性（易溶于HF）、很好的透光性（紫外 、红外光）。 应用于：无线电、超声波、声纳、探伤、压力计、 测量压强和震动、滤波器、压电转换器；光学玻 璃、棱镜、薄片、紫外线玻璃及透镜，等等。 矿床类型：伟晶岩型、热液型、变质型、砂矿型等 等。 第七章 应用物理性质的矿物集合体和非晶质体 一、矿物集合体 1、石墨 石墨 C，六方晶系，片状晶体。具有极高 的耐火性（385050），化学惰性，高导热性 ，导电性，润滑性。 应用：耐火材料、防焦结涂料、润滑材料、轴承、 转炉、铅笔芯、颜料、碱性电池、电瓶、滑动触 点、照明碳棒、焊接电极、印相纸、合成金刚石 、黑色琴键、皮鞋油、核反应堆和火箭发动机的 制动器垫片、垫块、喷射器、喷管轴套和零件， 等等。 矿床类型：主要为变质型。 2、沸石 沸石种类十分多，有40多种。化学结构式复 杂。 沸石具有：高吸附、催化、离子交换、分子 筛等性质；阳离子交换、再生、改性的能力。 应用：净化废气、废水；石油化工催化剂；脱水剂 ；地下水和矿泉水中提取金属，水的软化剂；氮 气氧气分离，饮料、酒、油料的澄清剂；饲料 添加剂（降低家禽、家畜发病率，家禽、家畜、 养鱼除臭剂）、土壤优化保墒；造纸、包装材料 、橡胶、塑料等填充剂；等等。 矿床成因：岩浆、热液、变质、沉积成因。 二、非晶质体 1、玉髓 玉髓SiO2，块状构造的非晶质的SiO2。 硬度高，化学性质稳定，韧性，机械性均一，耐 磨性，耐破坏性、低孔隙度。 应用：乳钵、研磨棒、轴承、等等。 矿床类型：风化、低温热液、砂矿型。 2、玛瑙 玛瑙具有纹带构造的非晶质SiO2。具有高 机械强度、高韧性、高硬度。 应用：同玉髓；半透明透明、颜色花纹美丽者 可做玉石。 矿床类型：火山热液型、砂矿型。 3、琥珀 琥珀古树脂（化石）。 4、孔雀石 孔雀石Cu2CO3 (OH)2，常含有：CaO、 Fe2O3、SiO2、 MnO。翠绿暗绿近黑色。 细纤维状集合体肾状、钟乳状、皮壳状、土 状。常有蓝色的蓝铜矿（Cu3CO32(OH)2）共生 。 应用：铜矿石；玉石、饰品原料；观赏石，等等。 矿床类型：淋积矿床（金属硫化物表生氧化次生 富集）。 5、绿松石 绿松石CuAl6(OH)8PO445H2O ，常含有： Fe、Sc、Ti、Zn、Ba、Ca、Be、Mg、Mn、Ni 、Mo、V、Sr、Zr等杂质。 常为非隐晶质致密块状集合体，硬度56 ，密度2.82.9 g/cm3。（性较脆） 颜色：天蓝、亮绿、苹果绿、浅灰绿、淡黄 白色。 应用：宝、玉石。 矿床类型：淋积矿床（含Cu、P地体淋积成矿）。 6、欧泊（贵蛋白石） 欧泊（贵蛋白石）SiO2nH2O，含水的非 晶质二氧化硅。多为透明半透明的白色，少数 为：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色，并具有 变彩。 应用：宝石，是最漂亮的变彩宝石。 矿床类型：低温火山热液，风化淋积型。 7、猫眼石类 猫眼石具有似动物眼睛虹膜样的矿物或矿物 集合体。因所像的动物眼睛不同，所以，有的叫 ：猫眼石、虎睛石、鹰眼石等。 但正宗的猫眼石，应是金绿宝石的猫眼石。其 它主要为硅化石棉（可有各种颜色）。 8、硅化木 硅化木主要由蛋白石、玉髓、石英替代 了原木质的成分，保留下原木质的结构。 硅化木：观赏、烟灰缸、小箱、胸针、托盘 、花瓶、灯架、桌面、等等。 其颜色：白、灰、黄、褐、棕、蓝、红、黑 等。 第八章 应用化学成分的岩石石膏及硬石膏 一、化学组成 石膏CaSO42H2O；颜色：白、灰、黄、 淡天蓝、玫瑰红等；硬度：2 。 硬石膏 CaSO4 ；颜色：白、灰、紫、淡 天蓝、玫瑰红等；硬度33.5 。 二、应用 建筑材料、隔音板、混凝土、陶瓷和搪瓷模 具、医疗、冶金、农业等。 观赏石、枕头、台灯、饰品等。 三、矿床类型 蒸发沉积、（岩浆）热液型（硬石膏）。 第九章 应用物性和化学成分的岩石 一、粘土岩 粘土岩主要由直径0.001泥质颗粒和 泥土矿物所组成的沉积岩。矿物种类繁多。利用 其性质：可塑性、吸附性、粘合性、吸