Введение

Основой любого технологического процесса являются природные сырьевые материалы, использование которых невозможно без пониманимания их свойств. Эти свойства зависят, главным образом, от структуры минералов и горных пород, которая сформировалась в определенных геологических условиях и изменялась множество тысяч лет. Поэтому представления о зависимости свойств сырьевых материалов от типа их структуры лежат в основе выбора оптимального технологического режима получения продукта высокого качества.

Объектами исследований кристаллографии, кристаллохимии и минералогии являются различные минералы и горные породы, которые зародились на различных этапах формирования земной коры, имеют определенный тип структуры, классифицируются по различным признакам, а следовательно – обладают самыми разнообразными свойствами. Поэтому для формирования наиболее полных знаний о взаимосвязи свойств минералов и их структуры в учебное пособие включены следующие разделы:

● основы кристаллографии, в котором представлены сведения о кристаллических и аморфных веществах, особенностях зарождения и роста кристаллов, поятия об элементах симметрии, разделении кристаллов на классы симметрии, простых формах, установке кристаллов для определения индексов граней, а также о стереографических проекциях;

● основы кристаллохимии – содержит информацию о протранственных решетках Браве, плотнейших упаковках кристаллов, химических связях, главейших типах кристаллических структур, в том числе и кремнекислородных, а также о деффектах кристаллических решеток и их влиянии на свойства минералов;

● минералогия – включает систематизированную и обобщенную информацию о геологических процессах образования минералов, их свойствах, а также диагностических признаках, позволяющих на их основе распознавать минералы и относить их к тому или иному классу.

Таким образом, изучение основ кристаллографии, кристаллохимии и минералогии позволит будующим специалистам иметь высокую квалификацию и грамотно планировать технологический процесс.

Основы кристаллографии

Глава 1. Аморфные и кристаллические вещества

1. Основные разделы курса «Кристаллография и минералогия» и его значение в системе подготовки бакалавров, специалистов и магистров по специальности: Технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов»

В курсе «Кристаллография и минералогия» изучаются следующие разделы:

1. г

   (основа для изучения последующих разделов)

   еометрическая кристаллография – законы внешней симметрии кристаллов и их формы

2. кристаллохимия – внутреннее строение кристаллов;

3. минералогия – наука о минералах, т.е. об остаточных продуктах геологических процессов, происходящих в земной коре и на ее поверхности;

4. кристаллооптика – кристаллооптические методы анализа свойств кристаллов с помощью оптического микроскопа;

5. петрография – наука, изучающая минералогический, химический состав и структуру горных пород, т.е. минеральных агрегатов, слагающих земную кору;

6. техническая петрография – наука, изучающая минералогический состав и структуру технических силикатных материалов (керамики, цементного клинкера, огнеупоров, стекол, эмалей, глазурей и т.д.);

7. методы исследования структур силикатных материалов.

При всем многообразии способов изготовления тех или иных изделий (керамический кирпич изготавливается, в основном, по технологии пластического формования, санитарная керамика – шликерным литьем и т.д.), существуют общие обязательные стадии технологического процесса, а именно:

Первичная подготовка сырьевых материалов ( вылеживание глинистого сырья, измельчение каменистых материалов)

П риготовление шихты или керамической массы (дозирование компонентов, увлажнение, смешение, измельчение)

Ф ормование изделий (полусухое прессование, пластическое формование, шликерное литье)

С ушка полуфабриката (естественная или в специальных сушилах)

О бжиг изделий (при температурах, соответствующих данной технологии)

С ортировка продукции в соответствии со стандартами

Упаковка и складирование

В производстве силикатных материалов используются, главным образом, природные и технические сырьевые материалы, а также вторичные продукты (отходы других отраслей промышленности), которые представляют собой кристаллические или аморфные вещества.

Инженеру-технологу необходимо глубоко и всесторонне знать особенности состава, структуры и свойств сырьевых материалов для разработки и внедрения эффективных ресурсо- и энергосберегающих технологий. Это связано с тем, что ежегодно из недр земли извлекается около 100 млрд. тонн различного рудного и нерудного минерального сырья. Попутно в отвалы выдается около 150 млрд. тонн сопутствующих «пустынных» пород. По прогнозам ученых в ХХІ веке человечеству потребуется около 500 млрд. тонн полезных ископаемых. Следовательно, только рациональное использование минерального сырья даст возможность экономически и экологически эффективно удовлетворять потребности человечества.

Технические силикатные материалы и изделия (ситаллы, керамика, огнеупоры, портландцементный клинкер и др.) также (как и природные минералы) являются кристаллическими веществами. Причем, свойства их непосредственно зависят от структуры и фазового (минерального) состава.

В связи с вышеизложенным, следует отметить большое значение курса «Кристаллография и минералогия» в системе подготовки бакалавров, специалистов и магистров силикатной отрасли.