【正文】 在固相反應(yīng)中的氧化還原反應(yīng)，常用的還原劑是氫氣和一氧 化碳，它們的作用機(jī)理有所不同，三氧化二鐵以一氧化碳作還原 劑，是煉鐵的基本反應(yīng)。每一種化合物都有它自己的分解溫度。 （ 2）固相反應(yīng) 無(wú)機(jī)非金屬材料化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)就是高溫下的固體和固體之間發(fā)生的表 面離子互相交換的反應(yīng)。Al2O3Al2O3Al2O3 + 6H2O → 3CaOAl2O3SiO2SiO2 + (n+1)H2O → 2CaO煅燒完成后迅速冷卻即為 水泥熟料 。Fe2O3)。 產(chǎn)生的氧化鈣與料中的二氧化硅、三氧化二鋁及三氧化二鐵發(fā)生 反應(yīng)，形成 硅酸二鈣 （ 2CaO2H2O → Al2O3通常不是單純的分解、化合、氧化還原等反應(yīng)， 而是各種反應(yīng)的復(fù)合。例如它可使水泥中的高堿水化鋁酸鈣 (4CaOAl2O3 CaSO4 2 K3〔 Fe(CN)6〕 ＋ 3 FeCl2 → Fe3〔 Fe(CN)6〕 3↓＋ 6KCl 硫 ? 硫在地殼中總含量為 ％。煅燒氫氧化鐵可得到磚紅色三氧化二鐵，它可用作顏料。無(wú)水三氯化鐵是暗綠色。綠礬在空氣中從表面開(kāi)始氧化，變?yōu)辄S褐色三價(jià)鐵的堿式鹽。這種鐵構(gòu)雜質(zhì)往往以三氧化二鐵的形式出現(xiàn)。當(dāng)通人過(guò)量的二氧化碳時(shí)，又因生成能溶解于水中的酸式碳酸鈣而使溶液變清。所以將酸滴在大理石上，迅速出現(xiàn)泡沫而腐蝕。 ? 在自然界中碳酸鹽分布很廣，特別是鈣鹽和鎂鹽。 ? 煅燒天然菱鎂礦所得氧化鎂熔點(diǎn)高到近 3000℃ ，用以制造耐火管、磚及坩鍋等耐火材料制品。4SiO2例如菱鎂礦 (MgCO3)、白云石 (MgCO3 ? 鋁鹽和氨或堿溶液作用時(shí)，生成凝膠狀水合氫氧化鋁。 ? 天然氧化鋁的水化物晶體存在于礬土礦物中，如鋁礬土 (H4Al2O5)等。 只有蒸餾或用化學(xué)法處理才能得到純水。 ? 碳酸鈣不溶水，但當(dāng)水中溶有二氧化碳時(shí)，則碳酸鈣可溶解生成酸式碳酸鈣。鈣在自然界中主要以碳酸鹽和硫酸鹽形式存在，如石灰石 (它是一種不純的 CaCO3)、大理石、方解右、白堊和石膏 (CaSO4它是硅酸經(jīng)高度縮合形成的，叫做多硅酸， 其中 x、 y隨沉淀?xiàng)l件的不同而變化，因而也就形成不同種硅酸。 ? 二氧化硅不溶水，有很高耐酸腐蝕性，但受氫氟酸的浸蝕，生成四氟化硅氣體： SiO2 + 4HF ? SiF4 ?+ 2H2O 熱的強(qiáng)堿溶液和熔融碳酸鈉可以把二氧化硅轉(zhuǎn)變成可溶性 的硅酸鹽： SiO2 + 4OH－ ? SiO2－ 3 + 2H2O SiO2 + Na2CO3 ? Na2SiO3 + CO2 ? 將硅酸鹽用強(qiáng)酸處理可析出游離的硅酸，這是因?yàn)楣杷崾? 一種電離度較小的弱酸。純凈的石英又叫水晶，它是一種堅(jiān)硬、脆性、難溶無(wú)色透明的固體，常用以制作光學(xué)儀器等。它能溶解在熱的氫 氧化鉀或氫氧化鈉溶液中，生成硅酸鹽和氫。 （ 2） 化合物晶體 非金屬單質(zhì)晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上的粒子總是非極性 分子，而非金屬化合物晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上，有的排列 著極性分子，有的排列著非極性分子。 ? 晶體和無(wú)定形體 晶體 是具有天然多面體外形的均相物體，是以其內(nèi)部原子或正、負(fù)離子或分子在空間作規(guī)則排列為其特征的； 晶體有固定的熔點(diǎn)；晶體還是各向異性的（即晶體的某些性質(zhì)如解理性、光學(xué)性、導(dǎo)熱性等，從不同方向去測(cè)定時(shí)，常是不同的） 無(wú)定形體 完全沒(méi)有確定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在加熱時(shí)無(wú)固定熔點(diǎn)而是軟化。 ? 分子晶體就是晶格結(jié)點(diǎn)上排列著極性或非極性分子的晶體。由于地球化學(xué)的原因，氧和氮是自然界循環(huán)的組成物；碳和硫則是在地殼形成時(shí)的高溫高壓作用下，碳、硫化合物分解的產(chǎn)物 。 （ 2）當(dāng)非金屬元素的原子半徑較小、成鍵價(jià)電子較少的情況 下，可以形成少原子分子，例如鹵素分子，（ F Cl Br I2)，氧分子（ O2)，硫 (S8)、氮（ N2）、磷 (P4)等分子，在半徑較 大、成鍵電子較多的情況下，則形成多原子分子，如碳 (C)、硅 (Si)、硼（ B)等。奇數(shù)族元素的氧化數(shù)多為奇數(shù)， 偶數(shù)族元素的氧化數(shù)多為偶數(shù)。 每個(gè)電子層中的軌道數(shù)應(yīng)等于 n2。（如圖 22所示） （ 3）原子的核外電子分布和外層電子構(gòu)型 ① 泡利 (W． Pauli)不相容原理 “ 在每個(gè)原子軌道上最多只能分布 2個(gè)自旋相反的電子 ” ，即在一個(gè)原子中不能有 4個(gè)量子數(shù)完全相同的 2個(gè)電子存在。 b. 原子軌道和方向 同一電子層可能有不同形狀的原子軌道： s軌道是圓球形，p軌道是啞鈴形， d、 f軌道也有各自的形狀。 1926年，奧地利科學(xué)家薛定諤提出了電子運(yùn)動(dòng)的軌跡方程， 確定四個(gè)量子數(shù)決定了電子在原子中所處的狀態(tài)。除稀有氣體元素 (He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn) 和氫外， Ⅲ A～ Ⅶ A族非金屬元素共 15種 (如表 示）。 （ 3）表面改性 首先，將在深化原理研究的基礎(chǔ)上發(fā)展適應(yīng)于不同用途和要求的、粉體和改性劑分散好、包覆率或活化度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、單位產(chǎn)品能耗少、成本低、工藝簡(jiǎn)單、容易控制的方法和相關(guān)設(shè)備；第二，開(kāi)發(fā)能顯著改善復(fù)合材料綜合性能的非金屬礦物復(fù)合活性填料的生產(chǎn)工藝與相關(guān)設(shè)備；第三，開(kāi)發(fā)能選擇性吸附有毒氣體及有害物質(zhì)的非金屬礦物（硅藻土、沸石、凹凸棒石、海泡石、膨潤(rùn)土等）的表（界）面改性和活化技術(shù)；第四，發(fā)展來(lái)源廣、價(jià)格低、應(yīng)用性能好的表面改性劑或活化劑。 (1) 熱化學(xué)加工 ： 可分為煅燒、焙燒、熔融等 (2) 濕法分解或浸取 ： 是用酸、堿、鹽類(lèi)溶液在水熱條件下提取固體物料中有用組份的過(guò)程 (3) 過(guò)濾分離 (4) 干燥、粉碎 非金屬礦物加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 深加工是開(kāi)發(fā)利用非金屬礦的必由之路，而功能化則是非金屬礦物材料發(fā)展的主題。 （ 1） “ 加工工藝與設(shè)備 ” 指非金屬礦物材料或制品的成型、固化、煅燒、表面修飾等工藝與設(shè)備，是制備非金屬礦物材料或制品的關(guān)鍵技術(shù)之一。 （ 5） “ 造粒技術(shù) ” 指采用機(jī)械、物理和化學(xué)方法將微細(xì)或超細(xì)非金屬礦粉體加工成具有較大粒度及粒度分布的的非金屬礦物材料深加工技術(shù)。 根據(jù)改性原理和改性劑的不同，表面改性方法可分為物理涂覆改性、化學(xué)包覆改性、沉淀反應(yīng)改性、機(jī)械力化學(xué)改性、膠囊化改性高能處理改性等。 非金屬礦物的分類(lèi)與用途 非金屬礦物加工技術(shù)的主要內(nèi)容 顆粒制備與處理技術(shù) （ 1） “ 粉碎與分級(jí) ” 根據(jù)粉碎產(chǎn)物粒度大小和分布的不同，可將粉碎與分級(jí)細(xì)分為破碎與篩分、粉碎（磨）與分級(jí)及超細(xì)粉碎（磨）與精細(xì)分級(jí)，分別用于加工大于 1㎜ 、 10～ 1000?m及 ～ 10?m等不同粒度及其分布的粉體產(chǎn)品。 ? 許多高新技術(shù)的發(fā)展都與非金屬礦的利用密切相關(guān) ? 非金屬礦的加工利用也與人民生活水平的提高密切相關(guān) ?