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耐火原料名稱注釋與規范芻議

2019年03月22日 11:37 耐火材料網 xxb/文

 

高振昕  劉百寬

 洛陽耐火材料研究院,471039  濮耐高溫材料(集團)股份有限公司,457100

 

    2016年全國科技名詞委員會制定并發布了《國家科技名詞事業發展"十三五"規劃》,組織67個審定分委員會開展科技名詞審定公布工作,審定公布12個學科、62847條規范科技名詞。同時指出了現有科技名詞定義和應用中的各種問題。

    稱科技名詞的建立和規范化為"事業",似有夸大、宣染之嫌?然而,當人們細讀了大部分相關文獻后便會發現:它確實是一項非常繁瑣和龐大的工程;絕非一蹴而就。

    在規范統一的科技名詞體系的科技名詞中,有無耐火材料專業的科技名詞,尚不得而知,因為在規劃中明確指出重點是"前沿科學和對社會急需且有重大影響的科技名詞"。如此看來,可能還輪不到我們這個行業。即便如此,作為科技行業的學科自律而言,澄清和規范一些常用的科技名詞也是很必要的,特別是出版、學校和科研單位的文件、資料等文字材料,更應規范科技名詞的使用。

    專業名詞的使用是否準確,不只是學識水平問題,也是學習、工作態度是否認真的問題。雖然在每個行業中都有些俗稱和略語,但不能用于文字材料中;然而,實際上有些不規范的名詞卻堂而皇之地出現在各種書刊中,且被公認。

    當然,此問題的產生亦受時代認識、科研水平的影響,但應與時俱進,對那些不準確、不嚴謹的名稱及時改正便是。正所謂名正言順,名不正言不順,專業術語不準,如何能表征可信的文章?特別是在科技論著中用了不當的名詞、術語,影響不好。

    筆者僅就耐火原料方面的名詞、術語做一述評。

    耐火原料分為礦物、巖石類天然原料和人工合成原料兩大類,其名稱各有來歷。有條重要的分類原則是:礦物是指自然界的晶體;而人工合成的晶體不能稱礦物,在工程界常被混淆,常有稱人工合成的晶體為礦物。如"陶瓷-耐火材料的礦物組成"稱謂,便是錯誤;應稱相組成,包括晶體和玻璃質。

    絕大部分礦物的名詞原系外文翻譯過來的,或以化學組成、結晶構造、形貌特征、發現者姓名、地名或比喻為據來命名,國人在翻譯時多以讀音直譯方式表征,也有另取名者。

    有些礦物是依地名和發現者名姓命名的,如:

    高嶺石,本系景德鎮高嶺村一帶的粘土,外國人把高嶺讀作"Kaoling",德國學者李希霍芬(Richthofen)按音譯成"Kaolin",介紹給歐美礦物學界,寫成Kaolinite。經一百多年廣泛采用,遂成世界通用之高嶺石礦物名稱,Al2Si2O5(OH)4,納入科技詞典成為專業詞;而將Kaolin譯為高嶺土,意指結晶度低或非單一礦物的粘土。高嶺石也是中國鋁土礦的主要共生礦物之一,如水鋁石-高嶺石類型。

    世界任何地區出產的此礦物皆稱高嶺石,但在我國耐火材料行業還有另一名為"焦寶石"的稱謂,其實它是山東淄博地區出產的高嶺土,另起名稱純屬商業行為。可惜,竟然在業內得到流傳,甚至寫在《手冊》中,稱山東的高嶺土叫焦寶石。360百科網也設"焦寶石"專欄,以訛傳訛;河南多個公司也稱有焦寶石出售。這就是典型的不規范名詞,應該廢棄。

    葉臘石,Pyrophyllite化學式為: Al2Si4O10(OH)2,福建、江西一帶盛產葉臘石,質純的品級可做印章和裝飾品,為名貴石材;但葉臘石大多為伴生礦。國人未按原文音譯,而因其質軟而稱其為"臘石"。河南鞏義地區有一類鋁土礦的伴生礦是葉臘石,成為獨特的水鋁石-葉臘石類型。

    類高嶺石礦物Montmorilonite是在法國蒙托城被發現的,隨音譯之,中文譯為蒙托石。

    硅線石原為1824年由B.Silliman教授發現的天然礦物,遂以其姓氏命名為Sillimanite。但國人并未音譯為繞口的"西里馬尼石";而是依晶體的條狀習性譯為矽線石,既取了Si的發音,又顧及到晶體形態。1958年文字改革廢矽字改硅字,以免與錫和硒同音,稱硅線石。不過,這就有失周全了,它是鋁硅酸鹽礦物,Al2O3為主成分,且與發現者無關。厲經60年硅線石一詞已被公認,今人當從之。

    藍晶石,Kyanite一詞是依希臘文kyanos而得,意指藍色,中文不按音譯,而譯為藍晶石恰如其分,且有詩意;其另一名稱為Disthene,希臘文詞意為"二強的"。礦物學中確有藍晶石為二硬石的注釋。我們取巨大的單晶測顯微硬度,結果發現,藍晶石晶體的三個晶面硬度均不一樣,實為"三硬石"。這可能與其三晶面{100}、{010}和{001}皆為完全解理有關。其實晶體不同方位具有不同的硬度可以理解,在理論上是成立的,只是測試結果沒那么精密,顯示不出來而已。藍晶石的晶格體積較之硅線石和紅柱石為最小、密度高達3.53~3.65g/cm3,故莫來石化反應的膨脹率最高,理論值達26%,故稱最佳膨脹劑。上世紀80年代,鐵道系統工程師們找我討論,擬設計添加部分藍晶石制做車輪"剎車匝",以提高制動力。

    紅柱石乃依西班牙的Andalusia產地而命名為Andalusite,晶體常呈柱狀,有白色和紫紅等顏色,中文譯為紅柱石很形象。硅線石、紅柱石和藍晶石三種礦物的化學組成相同(Al2SiO5),故歸為硅線石系,國外亦有此表征。其實,此三礦物除化學組成和化學式相同外,在成礦條件、晶格構造和性質方面都各不相同;其相同者還有分解產物皆為莫來石和高含SiO2的玻璃相。很多中、外文獻將反應式:3Al2SiO5→Al6Si2O13+SiO2 中的SiO2視為方石英,其實不對。反應產物是莫來石和玻璃相。

    1965年英國出版了一本《Sillimanite》專著,介紹世界各國、地區的硅線石、紅柱石和藍晶石礦產情況,而只字未提中國。也是因為我國沒有可供開采的富礦。上世紀80年代,我國開展了找礦活動,在黑龍江、江蘇和河南等地發現了幾個開礦價值不高的貧礦(有用礦物<22%);唯獨在新疆的可可圫海阿爾泰山上有極其分散的藍晶石"雞窩礦",最大晶體達30~40mm,極純。只能由當地人背簍上山拾礦,十分艱難,尋找幾小時,每次可采得數公斤單晶。地質部門送幾顆給筆者,始得做了系統研究,發表文章將結果公布于眾。

    歐洲國家缺少鋁土礦而廣泛利用硅線石、紅柱石和藍晶石做耐火材料,取得了廣泛的技術、經濟效益,特別是法國商人通過宣傳和發表文章極力在中國推廣紅柱石,宣傳其優越性;但其原料售價頗高。我國盛產鋁土礦且有純度很高的"二級熟料",綜合性價此,并不亞于紅柱石。國人當以性價比量之,且莫從眾。

    尖晶石,(Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)2O4系礦物是自然界最龐大的系列,包括13個端元。其中以鎂鋁尖晶石Spinel  MgAl2O4為首,故"尖晶石"一詞也專指鎂鋁尖晶石,是比較稀少的天然礦物。也因其晶瑩剔透、具有適度的反射率可被加工成寶石,因而有"貴尖晶石"之稱;其他12個尖晶石都有各自的專用名稱,必須加前綴以示區別:如磁鐵礦Fe,Fe2O4,鉻鐵礦(Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)2O4...。

    作為耐火原料的主要是人工合成的鎂鋁尖晶石和自然礦物鉻鐵礦,后者早被開發利用,是鎂鉻系堿性耐火材料的重要原料。后來被發現其中的Cr3+可以氧化成Cr6+有致癌傾向而限制其應用,于是設想開發MgO-FeAl2O4系耐火材料取而代之。2002年以來在期刊上發表了不少合成FeAl2O4的文章,宣傳其可行性和用以制造耐火材料。實際上合成FeAl2O4是很難做到的,只有在嚴格控制還原氣氛的實驗室方可制得;在工業生產條件下是做不到的,得到的卻是Fe(Al,Fe)2O4,與FeAl2O4性能變異。

    如有文章稱:以"以三氧化二鐵和鋁粉為原料,通過燃燒合成方法制備鐵鋁尖晶石(FeA12O4)"的研究,只能視為純學術性的;2011年3期硅酸鹽學報刊登一篇文章稱:"以Fe2O3粉和Al2O3粉為原料,配料時需要引入一定量還原碳粉以消耗Fe2O3分解產生的氧氣,當燒結溫度高于1 500℃時所有的鐵源都轉化為鐵鋁尖晶石相。由于燒結溫度較高,目前僅限于實驗室合成"。該試驗既無學術價值,也不適于工業生產。

    其實,鎂鉻磚只有在氧化氣氛的窯(熔)爐中使用,始易生成Cr6+,如水泥回轉窯。早在上世紀60年代,德國Refra公司便開發了MgO-MgAl2O4系回轉窯用耐火磚,使用效果良好、行銷全球。

    菱鎂礦,MgCO3 ,Magnesite源自希臘城市美格里西亞Magnesia,依地名稱其為Magnesite,國際公認。國人并未音譯,卻依其為三方晶系的菱形晶體、且為MgCO3成分而譯為菱鎂礦,即科學又順口。

    世界各地的優質菱鎂礦盡皆粗大的晶體結構,依巖石學術語稱之為顯晶質菱鎂礦,macrocrystalline magnesite。與之相對,結晶微細的菱鎂礦曾被稱為隱晶質菱鎂礦,cryptocrystalline magnesite。Cryptocrystalline一詞系巖石學術語,該術語給出如下定義:

    "肉眼不能分辨的細小組分稱為非顯晶質,aphanite,其結構稱為非顯晶結構。某些非顯晶質巖石可在顯微鏡下檢驗出玻璃相;而有些則為全晶質。如果此類巖石中的單個組元可借顯微鏡鑒別,則該結構稱為微晶質,microcrystlline;如果太細,在高倍率顯微鏡下也不能鑒別者,便稱為隱晶質,cryptocrystalline。某些材料呈均質光性,當用XRD檢驗時卻證實為晶質"。

    菱鎂礦于670~680℃分解為方鎂石,MgO和CO2,方鎂石的熔點為2800℃,屬高熔點氧化物,用作堿性耐火原料為其低檔價值,經提純后可用于化工和電工材料。

    熱處理菱鎂礦有燒結和電熔兩種方式,在耐火材料行業稱燒結鎂砂和電熔鎂砂,前者又分為低溫燒結(輕燒)和高溫燒結(死燒),兩者均無固定的溫度范圍,故晶體尺寸和體積密度差異明顯。高溫燒結鎂砂因原礦純度愈高愈難燒結,故有采用先行低溫輕燒后,粉碎成球再行高溫燒結的二步燒結料,有利于致密化和晶體長大。

    對電熔鎂砂有大結晶之希求,似有片面之嫌,不能確定對耐火制品質量和使用效果有多少效益。各類鎂砂均按MgO含量分級。

    現行電熔鎂砂的同爐原料組成、結構不一,需經人工檢選:中心部分的純白色料純度極高,可達>99.5%,晶體可達厘米級,甚至呈單晶,可作電工材料;爐邊料雜質富集,俗稱"皮砂",質量不及燒結料。

    白云石,CaMg(CO3)2,Dolomite,本是以發現者法國化學家Dolomieu (英文寫成Doloman,1750~1843)命名的;國人沒有按原文直譯,而是以其潔白如云的外觀特征,而形象地譯成白云石,頗有詩意。

    煅燒白云石的應用已有近百年的歷史,在近年的許多外文資料中出現了Doloma一詞表征煅燒白云石。中文科技辭典中無此字;但在海辭網上注明為煅燒白云石。Doloma一詞的創建確有高見,吾等亦仿之,可用原字,或直稱"煅燒白云石";切莫簡稱白云石,與天然礦物混淆。

    堇青石Cordierite,是一種硅酸鹽礦物,乃是為了紀念法國地質學家P. L. A. Coedier而命名。典型化學式為Mg2Al4Si5O18,但可固溶許多其他元素如Fe、Ca、Mn等,從而呈現不同顏色。而完好的堇青石單晶為寶石級,英文名為Iolite或Dichroite。Iolite一詞源于希臘語,為"紫羅蘭"的意思,象征寶石級堇青石的顏色特征。我國臺灣和福建一帶出產堇青石,適于制造莫來石-堇青石陶瓷類制品,亦是制造匣缽的最佳原料。

    因組成不確定,堇青石的熔點較低,約為13801450,不是耐火原料,但因其具有膨脹系數低的特性為制造熱穩定性耐火材料結合相提供了條件。于是有許多文章介紹人工合成堇青石,將其作為結合相配入剛玉和莫來石質耐火材料中,借以改善制品的熱穩定性;其實,花費很大精力、財力預合成堇青石實不必要,因為制品在燒成(通常要在1550以上)過程中它要熔融;冷卻過程再結晶或形成玻璃相。此過程雖然會改進相間結合狀態;也會改變組成。不如直接將當量組成的原料配入泥料中在燒成中以液相結合骨料簡單。

    石墨Graphite乃因其色黑而譯為石墨,至于中文的"片狀石墨"一詞實屬畫蛇添足,石墨本為片狀晶體

    橄欖石Forsterite 自然界產出的橄欖石并無純Mg2SiO4,而是(Mg,Fe)2SiO4,鐵含量低的原料可用以制鎂砂-橄欖石質耐火材料。

    可見,礦物命名和譯名只有通過認真考證始得規范。

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