Gespeichert in:
| Titel: | Einführung in die angewandte Mineralogie |
|---|---|
| Von: |
Jens Götze, Matthias Göbbels
|
| Person: |
Götze, Jens
1959- Verfasser aut Göbbels, Matthias 1961-2024 |
| Hauptverfassende: | , |
| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg
Springer Spektrum
[2017]
|
| Notation: | RB 10126 TH 1000 TH 1600 UQ 6000 UQ 6800 |
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| Umfang: | IX, 271 Seiten Illustrationen, Diagramme (teilweise farbig) 24 cm |
| ISBN: | 9783662502648 |
Internformat
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einführung............................................................. 1
2 Einführung in Materialien und Stoffsysteme............................. 3
2.1 Einkristalle.................................................... 4
2.1.1 Chemische Abweichung von der Stöchiometrie............. 4
2.1.2 Strukturelle Baufehler.................................. 6
2.2 Keramiken...................................................... 11
2.3 Stoffsysteme................................................... 13
2.3.1 Beispielsystem CaO-Al203֊Si02.......................... 15
2.4 Materialeigenschaften.......................................... 19
2.4.1 Mechanische Eigenschaften.............................. 19
2.4.2 Thermische Eigenschaften............................... 20
Weiterführende Literatur............................................. 21
3 Anorganisch-nichtmetallische Rohstoffe................................ 23
3.1 Naturstein..................................................... 25
3.1.1 Stoffbestand und Gefüge von Natursteinen............... 26
3.1.2 Physikalisch-technische Eigenschaften.................. 28
3.1.3 Gewinnung und Nutzung von Naturstein................... 30
3.2 Sand und Kies.................................................. 31
3.2.1 Entstehung und Lagerstättentypen....................... 32
3.2.2 Stoffbestand und chemische Eigenschaften............... 33
3.2.3 Granulometrische Eigenschaften......................... 34
3.2.4 Gewinnung und Aufbereitung............................. 35
3.2.5 Einsatz von Sanden und Kiesen in der Industrie......... 35
3.3 Tonrohstoffe................................................... 37
3.3.1 Struktur und Klassifikation der Tonminerale............ 37
3.3.2 Feuerfeste Tone........................................ 39
3.3.3 Grobkeramische Tone................................ 40
3.3.4 Spezialtone - Kaolin................................... 40
3.3.5 Spezialtone - Bentonit................................. 42
3.4 Quarz und Si02-Rohstoffe....................................... 43
3.4.1 Das Si02-System........................................ 43
3.4.2 Realstruktur von Quarz................................. 46
3.4.3 Geologische Bildung von Quarzrohstoffen................ 47
3.4.4 Industrielle Verwendung................................ 49
3.5 Feldspat....................................................... 50
3.5.1 Struktur der Feldspäte................................. 51
3.5.2 Feldspat-Rohstoffe..................................... 52
3.5.3 Geologische Bildungsbedingungen und
Lagerstätten von Feldspäten............................ 54
3.6 Glimmer........................................................ 55
3.7 Karbonate...................................................... 57
3.7.1 Ungebrannte Karbonatgesteine........................... 58
3.7.2 Branntkalk, Sinterdolomit und Sintermagnesit. ......... 59
3.7.3 Kalkstein für die Zementproduktion..................... 60
3.7.4 Lagerstätten von Karbonatgesteinen..................... 61
3.8 Sulfate........................................................ 61
3.9 Zeolithe....................................................... 63
3.9.1 Struktur............................................... 64
3.9.2 Eigenschaften und Anwendungen.......................... 65
3.9.3 Natürliche Vorkommen und Synthese...................... 65
3.10 Mineralische Füllstoffe........................................ 66
3.11 Edelsteine..................................................... 67
3.11.1 Klassifikation und Bildung von Edelsteinen............. 68
3.11.2 Eigenschaften und Bestimmungsmethoden.................. 69
3.11.3 Edelsteinbearbeitung................................... 72
3.12 Evaporite...................................................... 73
3.13 Weitere Industrieminerale...................................... 74
3.13.1 Fluorit................................................ 74
3.13.2 Baryt.................................................. 74
3.13.3 Graphit................................................ 75
3.13.4 Wollastonit............................................ 75
3.13.5 Zirkon/Baddeleyit...................................... 75
3.13.6 Granat-Gruppe.......................................... 76
3.13.7 Olivin................................................. 76
3.13.8 Apatit................................................. 77
Weiterführende Literatur.......................................... 77
4 Keramische Werkstoffe............................................. 79
4.1 Feinkeramische Silikatwerkstoffe.. ............................ 81
4.1.1 Rohstoffe für silikatische Feinkeramik................. 81
4.1.2 Rheologisches Verhalten von
Ton-Wasser-Gemischen................................... 82
4.1.3 Formgebung von keramischen Massen...................... 84
4.1.4 Der keramische Brennprozess............................ 85
4.1.5 Feinkeramische Werkstoffe.............................. 87
4.2 Grobkeramische Silikatwerkstoffe............................... 94
4.3 Glasuren....................................................... 96
Weiterführende Literatur............................................. 97
5 Glas................................................................. 99
5.1 Der Glaszustand............................................... 100
5.2 Struktur von Gläsern.......................................... 103
5.3 Glaswerkstoffe und Glasherstellung............................ 106
5.4 Eigenschaften von Gläsern..................................... 110
5.5 Glaskeramik................................................... 114
Weiterführende Literatur............................................ 116
6 Baustoffe und Bindemittel........................................... 117
6.1 Baustoffe................................................... 117
6.2 Bindemittel................................................... 117
6.2.1 Bindemittel auf der Basis von Gips.................... 118
6.2.2 Bindemittel auf der Basis von Kalkstein............... 119
6.2.3 Hydratation von Zement................................ 126
Weiterführende Literatur............................................ 127
7 Feuerfest-Materialien............................................... 129
7.1 Feuerfeste Stoffsysteme....................................... 129
7.1.1 Die kristallinen Normaldruckmodifikationen
des Si02.............................................. 129
7.1.2 Das binäre System Si02-A1203.......................... 131
7.1.3 Das binäre System CaO-MgO............................. 132
7.2 Klassifikation von Feuerfest-Materialien..................... 132
7.2.1 Begrifflichkeiten..................................... 132
7.2.2 Schamottesteine....................................... 134
7.2.3 Silikasteine.......................................... 136
7.2.4 Basische Feuerfest-Materialien........................ 140
7.3 Prüfverfahren von Feuerfest-Materialien....................... 141
7.3.1 Abriebbeständigkeit................................... 141
7.3.2 Alkalioxid-Bursting................................... 141
7.3.3 Druckerweichen - Druckfeuerbeständigkeit.............. 142
7.3.4 Druckfließen.......................................... 142
7.3.5 Elastizitätsmodul..................................... 143
7.3.6 Gasdurchlässigkeit.................................... 144
7.3.7 Heißbiegefestigkeit/Heißdruckfestigkeit............... 144
7.3.8 Porosität und Porengrößenverteilung................... 144
7.3.9 Temperaturwechselbeständigkeit (TWB).................. 144
7.3.10 Thermische (Aus-)Dehnung.............................. 145
7.3.11 Wärmeleitfähigkeit (WL)............................... 146
Weiterführende Literatur............................................ 147
8 Mineralische Werkstoffe in der Elektrotechnik/Elektronik........... 149
8.1 Dieletrika und Ferroelektrika............................... 149
8.2 Piezoelektrische Werkstoffe................................. 155
8.3 Halbleiter.................................................. 158
8.4 Isolator-Materialien........................................ 160
Weiterführende Literatur.......................................... 162
9 Natürliche und synthetische Hartstoffe............................. 163
9.1 Metallische Hartstoffe...................................... 164
9.1.1 Struktur und Eigenschaften........................... 164
9.1.2 Herstellung.......................................... 165
9.2 Nichtmetallische Hartstoffe................................. 166
9.2.1 Synthetische nichtmetallische Hartstoffe............. 166
9.2.2 Natürliche nichtmetallische Hartstoffe............... 171
Weiterführende Literatur.......................................... 177
10 Kristallzüchtung................................................. 179
10.1 Das Vemeuil-Verfahren....................................... 181
10.2 Das Czochralski-Verfahren................................... 183
10.3 Das Zonenschmelz-Verfahren.................................. 186
10.4 Das Hydrothermal-Verfahren.................................. 188
Weiterführende Literatur.......................................... 192
11 Mineralogische Aspekte in der Energietechnik....................... 193
11.1 Mineralogische Aspekte der Kohle-Energiegewinnung........... 193
11.2 Kernenergie............................................. 199
11.3 Alternative Energien........................................ 204
Weiterführende Literatur.......................................... 206
12 Umweltmineralogie.................................................. 207
12.1 Charakterisierung von Reststoffen und Abfallentsorgung...... 207
12.2 Mineralogie und Geochemie der Atmosphäre.................... 213
12.2.1 Quellen der Aerosole (Emission)...................... 214
12.2.2 Umwandlungsprozesse und Verweilzeit der
Aerosole in der Atmosphäre........................... 215
12.2.3 Austrag der Stäube aus der Luft (Immission).......... 216
12.2.4 Mineralogie und Geochemie von Aerosolen.............. 217
12.2.5 Umweltprobleme von Aerosolen sowie Aspekte
der Staubmessung..................................... 221
12.3 Asbest...................................................... 222
12.4 Natursteinverwitterung und Sanierung von
Bauwerksschäden.............................................. 227
12.4.1 Verwitterung und Steinzerfall........................ 228
12.4.2 Schadensanalyse...................................... 231
12.4.3 Maßnahmen zur Beseitigung von
Bauwerksschäden...................................... 231
Weiterführende Literatur.......................................... 233
13 Biomineralogie - Biomaterialien.................................... 235
13.1 Prinzipien der Biomineralisation............................ 236
13.2 Natürliche Biomineral-Systeme............................... 239
13.2.1 Bakterielle Bildung von Fe/Mn-Mineralen.............. 239
13.2.2 Karbonat-Biominerale................................. 241
13.2.3 Phosphate als Biominerale............................ 244
13.2.4 Si02-Bildung durch Organismen........................ 244
13.3 Minerale im menschlichen Körper............................. 248
13.4 Technische Biomaterialien................................... 250
Weiterführende Literatur.......................................... 252
14 Vom Erz zum Stahl.................................................. 253
14.1 Vom Erz zum Roheisen ....................................... 253
14.1.1 Eisenerze und Vorprodukte............................ 253
14.1.2 Der Hochofenprozess.................................. 255
14.2 Das System Eisen-Kohlenstoff................................ 258
14.3 Vom Roheisen zum Stahl...................................... 260
14.4 Feuerfest-Materialien....................................... 263
Weiterführende Literatur.......................................... 264
Stichwortverzeichnis
265
Dieses moderne Lehrbuch vermittelt wichtige stoffliche und technologische (¡rundlagen
in verschiedenen technischen Systemen und angewandten geoWissenschaftlichen Be-
reichen. Ausgehend von der Mineralogie ausgewählter nichtmetallischer Rohstoffe und
Industrieminerale werden Zusammenhänge zwischen Eigenschaften und industriellen
Einsatzmöglichkeiten dargelegt sowie umweltrelevante Aspekte bis hin zu Problemen
der Biomineralogie diskutiert. Line Einführung erfolgt in wichtige mineralogische
und physikalisch-chemische Aspekte technischer keramischer Massenprodukte wie
Sihkalkeramik, (¡las, Zement, Feuerfest materiahen oder der Materialsynthese.
Damit ist es das erste Lehrbuch, welches in kompakter Form die (¡rundlagen der An-
gewandten Mineralogie als materialbezogene Geowissenschaft darstellt und wichtige
Brücken zu industriellen Fragestellungen und Lösungsansätzen aufzeigt. Es richtet sich
vor allem an Bachelor- und Master-Studenten der Geo- und Materialwissenschaften,
ist aber auch für angrenzende Fachdisziplinen geeignet.
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| author | Götze, Jens 1959- Göbbels, Matthias 1961-2024 |
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