论石材硬度分类及其找矿

翠花

　　2石材硬度的概念及其研究方法硬度的基本概念硬度是指固体材料面抵抗机械破坏的能力。针对岩石和矿物而言，岩石硬度是指岩石面抵抗机械破坏刻划压入研磨的能力；矿物硬度是指矿物矿物硬度的大小，主要取决于内部质点间的联接力的大小，联接力越大则矿物的硬度也就越大。通常具有共价键的矿物硬度最大，具有离子键的矿物硬度次之，具有分子键的矿物硬度最小。其次矿物硬度还与质点的内部结构有关，其质点堆积越紧密矿物的硬度也越大，反之则矿物的硬度也越小。另外有些矿物地址西安市北大街444号大小差别。　　岩石的硬度大小，主要取决于矿物的成分，般说来，含硅质和硅酸盐类矿物越多岩石硬度越大，含碳酸盐类质矿物和含水硅酸盐类质矿物越多岩石硬度越小。其次岩石硬度大小还与其结构有关，般说来，岩石结晶越细小其硬度越大，反之结晶越粗大，其硬度越小。再则，岩石的硬度大小与其构造密切相关，般说来，垂直层面岩石的硬度大，而平行层面岩石的硬度则小。　　硬度类型及其研究方法矿物和岩石的硬度根据研究方法的不同，通常分为相对硬度和绝对硬度两种类型。　　1相对硬度相对硬度，是指矿物间相互刻划确定的硬度。相对硬度分为摩氏硬底和工艺硬度两种类铟。　　1摩氏硬度，是由德国矿物学家摩尔首先提出物系列，由种不同硬度的矿物组成。由低到高划分为级，它们的排列顺序是滑石石膏方解石，石磷灰石长石石英黄玉刚玉金刚玉，称为摩氏硬度计。　　2工艺硬度，是由工艺界近期提出的，沿用摩氏硬度原理，制定了个新的标准矿物系列，由15种不同硬度的矿物组成，由低到高划分为15级，它们的排列顺序是滑石石膏方解石萤石磷灰石长石纯石英石英黄玉石榴石锆石刚玉挂电石硼电石金刚石，称为工艺硬度计。工艺硬度计与摩氏硬度计前6级是相同的。工艺硬度计岩石相对硬度的测量方法。般采用摩氏法，把被测岩石与摩氏标准矿物相互刻划，依其软硬关系进行比较来确定岩石的相对硬度例如某种岩石的棱角可划伤方解石面，而岩石平面又被萤石棱角所刻伤，则这种岩石的摩氏硬度在3，4之间。再如某种岩石的棱角可划伤长石面，而岩石平面又被石英棱角所划伤，则这种岩石的摩氏硬度在67之间。而在野外测定岩石的相对硬度，如找不到标准矿物时，可用手头的物品做相对硬度标尺，用来大致确定岩石摩氏硬度，铜钥匙的硬度约为3，3.5摩氏硬度，铁钉的硬度约为3.54摩氏硬度，小钢刀的硬度约为55.5摩氏硬度。根据手头的这些物品，在野外就可以大致确定岩石的相对硬度了。　　绝对硬度，是指用仪器测定的硬度。绝对硬度根据测试方法的不同，又分为静态硬度和动态硬度两种类型。　　1静态硬度，是指在静荷载压力下，将压头压人试件面部，根据试件面留下的压痕尺寸来的硬度。这类研究方法主要有种3布氏硬度指在静荷载下，以钢球在试件压痕凹面上的单位应力为硬度值，用符号来。　　1洛氏硬度，指在静荷载下，以金刚石圆锥在试件上顶角为12，压痕深度来的硬度值，用符号来。　　夂努氏硬度显微硬度指在小尹1的静荷载下，以金刚石菱形棱锥棱锥夹角分别为130.　　17230在试件压痕投影面积上的单位应力为硬度值，用符号来。　　上述布氏洛氏维氏法，主要适应于测定金属致使岩石硬度测值误差较大。故岩石静态硬度测试多采用努氏硬度法。　　2动态硬度是指在动荷冲力下，以冲头冲击试件面回弹尺寸来的硬度。国内通用肖氏法来测定岩石的绝对硬度。　　肖氏硬度是英国材料学家肖尔首先提出的。我们，19型肖氏硬度计，冲头重量为36.2纟，顶端球面半径为1.设计从19的高度落下冲头，以回弹高度12.35mm时定为HS100，而在同样高度落下回弹为0时定为0，在两者，度差12.351这区间内刻划100等分，再将刻度延伸到HS140.故肖氏硬度为0140，用符号来。　　在相对硬度计矿物数列中，摩氏硬度级别从1工艺硬度级别从5.前级矿物可以被后级矿物所刻动，但前后相邻矿物之间的绝对硬度值，既不是等差级数，也不是等差倍数关系。例如滑石的绝对硬度值为2.48，石膏的绝对硬度度值为3612，它们之间的硬度差为33.6石膏绝对硬度是滑石的5倍。再如金刚石与滑石的绝对硬度差为10057.6kgmm2，金刚石是滑石绝对硬度的4191.7倍。以压人法测得的矿物绝对硬度与相对硬度之间的对比关系对比。从对比可以明显看出相对硬度是不全面精确的，它虽然能反映矿物硬度间比例关系因此，绝对硬度才是反映岩石物理力学强度的客观准确的尺度。　　绝对硬度与相对硬度对比矿系物列相对硬度绝对硬度摩氏硬更等级相对滑石硬度相邻硬度比值滑石儋方解石萤石磷灰石长石英黄玉刚玉金刚石石材硬度分类及其找矿目前，在我国石材标准中，尚未有石材硬度分类方案=在国外，仅前苏联和日本有石材硬度分类方案。　　前苏联根据摩氏硬度，把石材划分为大类大类硬质石材摩氏硬度67大类中硬石材摩氏硬度35大类软质石材摩氏硬度12日本根据抗压强度把石材划分为大类大类硬质石材大于50MPa大类次硬石材501013大类软质石材小于1042.　　我国武汉工业大学，袁蓟生先生根据摩氏硬度，把石材划分为大类。　　大类硬质石材摩氏硬度67大类中硬石材摩氏硬度35大类软质石材摩氏硬度23袁先生的分类同前苏联分类大同小异，只是把第大类软质石材提高了个摩氏硬度级别，但岩石类型仍然相同。　　上述分类，笔者认为有如下问值得研究1关于分类的科学性问。分类是个逻辑问和。前苏联分类中在石材摩氏硬度的区间有5，62，3两个空档，这两上空档中的石材归为何类不得而知，足其分类包容性不全，这显然是分类中的个逻辑借误。　　2关于石材第类中的岩石类型问。在此类中前苏联和袁先生者指的是滑石岩石膏岩多孔白云岩和石灰岩类。这类岩石，在我国石材市场上，过去未到过有关石材产品。　　3关于日本石材分类标准，适用于建筑用天然石材。我国石材界，通常把花岗石称为硬质石材，大理石称为软质石材。我国花岗石材标准，要求抗压强度大于60，相当于日本的硬质石材大类；我国的大理石材标准，要求抗压强度大于20MPa，相当于日本的次硬石材大类。但是我国大理石的抗压强度据全国52个厂矿统计资料显，在50.4174MPa之间，都在日本硬质石材大类之中。因此，日本的石材强度分类缺乏代性。　　为了克服上述分类中的缺点，根据我国近个石材厂矿产品的物理力学指标，把我国的石材划分为两个大类个亚类，现分述如下硬石材大类摩氏硬度57，肖氏硬度般这类石材的岩石摩氏硬度为67，为中至浅色硅质岩和硅酸盐岩石。主要代岩石类型有花岗岩闪长岩正长岩混合花岗岩花岗质片麻岩混合岩石英岩等。硬石材石质含02在53以上，硬度很大，锤击有回弹震手感，难以击碎。因此，矿体钻探和爆破法开采，易采用金刚石钻具钻孔，锯石机开采宜采用金刚石串珠锯，矿石加工宜采用金刚石切机和金刚石磨具。含0265以上的花岗岩和石英岩也可选用高温火焰切割法进行矿山开采。　　硬质石材虽然开采和加工难度大，但抗风化性强，坚固耐用，适于室外装饰用，耐用年限可达2次硬质石材亚类这类石材的岩石摩氏硬度为56，是新划分有辉石岩角闪石岩辉长岩玄武岩类等。次硬质石材石质含02约4553，硬度较大，锤击有回弹震手感，较难击碎。矿石开采和加工采用金刚石机具为佳。　　次硬质石材硬度较大，抗风化也较强，坚固耐用，耐用年限可达150年以上。　　软石材类1软质石材亚类摩氏硬度35，肖氏硬度这类石材的硬度明显降低，为碳酸盐岩和钙镁硅酸盐岩石。主要代岩石类型有大理岩白云大理岩石灰岩白云岩蛇纹岩类等。该类石材岩石硬度较软，锤击有轻微的回弹震手感，但较易被击碎。　　12因肖氏硬度测试数据不多，此系石材肖氏硬度分类暂定参考指标。　　因此矿体钻探和爆破法开采，可采用硬质合金钻具钻孔，锯石机开采宜选用普通钢丝绳锯切割。矿石加工可采用硬质合金锯片和普通磨具加工即可。当软质石材岩石中含有较多的石英或硅酸盐矿物时就增加了矿石加工的难度，可采用刚玉或碳化硅机具加工，或采用金刚石机具加工，可提高加工的速度和效益。　　这类石材因硬度较低，坚固和耐用性亦较差，适于室内装饰用，耐用年限可达75150年。　　2次软质石材亚类摩氏硬度13这类石材硬度最低，为含水硅酸盐岩石，主要为彩色滑石岩叶腊石岩高岭石岩蛇纹石岩类。这种石材色泽美观，质地细腻，具有良好的加工性能，可用般钢质刀具进行加工，是特殊的优质工艺原料。此种石料虽然也可以加工成装饰板材，但因其质软易被划伤，面复合玻璃保护利用方佳，故用量甚少。因此，此类石材仅列人雕刻工艺石材类，不列入建筑装饰石材为妥。　　笔者开篇已指明，本文石材包括建筑装饰用和雕刻工艺用两大类。但两大类石材的岩石类型是有所区别的。也就是各类石材的找矿方向不同3对建筑装饰石材而言，外装饰石材主要在硬质花岗岩苏长岩拉长岩等岩石类型中寻找，内装饰石材主要在软质蛇纹岩大理岩白云岩等岩石类型中寻找。对雕刻石材主要在硬质红色花岗岩白岗岩黑色辉长岩等岩石类型中寻找，工艺石材则主要在最软的纯滑石岩高岭石岩叶腊石岩蛇纹石岩中寻找。　　1于俊清，张显志，论中国石材命名石材，2000.4 2张显志，论我国的石材术语，石材，1998.4 3袁蓟生，石材原料岩石的硬度4刘禄尊，饰面石材分类及其特征俄文译大理石资源地质工作暂行要求及参考资料国家建材局地质公司编1985年