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非金属矿物加工与利用非金属矿物加工与利用•概述•非金属矿物选矿与提纯技术•非金属矿物超细粉碎与分级•粉体表面改性•其它技术非金属矿物加工与利用概述1非金属矿产资源概述2我国非金属矿产资源现状与存在的问题3非金属矿加工的主要内容及发展趋势4非金属矿通用名词术语1非金属矿产资源概述•矿产资源是由地质作用形成，在当前技术经济条件下可以开采利用的自然资源。•矿产资源可分为能源（燃料）矿产、金属矿产和非金属矿产三大类。非金属矿产定义非金属矿产（nonmetallicore）国内外的一些文献资料也称为工业矿物与岩石（industrialmineralsandrocks）。是指除了矿物燃料以外的，其化学组成或技术物理性能可资工业利用，而且有经济价值的所有非金属矿物与岩石。白云母红柱石非金属矿产的分类•大体上可分为三种，即按矿产的用途分类，按矿产的地质成因分类以及按矿产品的价值分类。但实际上，由于非金属矿产种类繁多、地质成因复杂、用途广泛，很多矿种有多种成因、一矿多用，多矿一用，因而很难提出完善的分类方案。•按工业用途分类，我国分为6类：化工原料、建筑材料、冶金辅助原料、轻工原料、电气及电子工业原料、宝石类及光学材料。美国分为14类：磨料、陶瓷原料、化工原料、建筑材料、电子及光学材料、肥料矿产、填料、过滤物质及矿物吸附剂、助熔剂、铸型原料、玻璃原料、矿物颜料、耐火原料、钻井泥浆原料等。按用途分类用途非金属矿物与岩石化工原料岩盐、芒硝、天然碱、明矾石、自然硫、磷灰石、重晶石、天青石、萤石、石灰石等光学原料冰洲石、光学石膏、方解石、水晶、光学石英、光学萤石等电力电子石墨、云母、石英、水晶、电气石、金红石等农药、化肥磷灰石、钾盐、钾长石、芒硝、石膏、高岭石、地开石、膨润土等磨料润滑剂金刚石、刚玉、石榴子石、石英、硅藻土等工业填料和颜料方解石、大理石、白垩、滑石、叶腊石、伊利石、石墨、高岭土、地开石、云母、硅灰石、透闪石、硅藻土、膨润土、皂石、海泡石、凹凸棒石、金红石、长石、锆英砂、重晶石、石膏、石英、石棉、水镁石、沸石、透辉石、蛋白土等吸附、助滤、载体沸石、高岭土、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、地开石、膨润土、皂石、珍珠岩、蛋白土、石墨、滑石等用途非金属矿物与岩石保温、隔热、隔音材料石棉、石膏、石墨、蛭石、硅藻土、海泡石、珍珠岩、玄武岩、辉绿岩、浮石及火山灰等铸石材料玄武岩、辉绿岩、安山岩等建筑材料石棉、石膏、花岗岩、大理岩、石英岩、石灰石、硅藻土、砂石、粘土等玻璃石英砂和石英岩、长石、霞石正长岩、脉石英等陶瓷、耐火材料高岭土、硅灰石、滑石、石英、红柱石、蓝晶石、硅线石、叶腊石、电气石、透辉石、石墨、菱镁矿、白云石、铝土矿、陶土熔剂和冶金萤石、长石、硼砂、石灰岩、白云岩等钻控工业重晶石、石英砂、膨润土、海泡石、凹凸棒石从功能材料角度的分类序号材料类型非金属矿物原料非金属矿物材料或制品品种应用领域1填料和颜料方解石、大理石、白垩、滑石、叶蜡石、伊利石、石墨、高岭土、地开石、云母、硅灰石、透辉石、硅藻土、膨润土、皂石、海泡石、凹凸棒土、金红石、长石、锆英砂、重晶石、石膏、石英、石棉、水镁石、沸石、透闪石、蛋白土等细粉（10～1000μm），超细粉（0.1～10μm），超微细粉或一维、二维纳米粉（0.001～0.1μm），表面改性粉体、高纯度粉体，复合粉体，高长径比针状粉体，大径厚比片状粉体，多空隙粉体等塑料、橡胶、胶黏剂、化纤、涂料、陶瓷、玻璃、耐火材料、阻燃材料、胶凝材料、造纸、建材等。序号材料类型非金属矿物原料非金属矿物材料或制品品种应用领域2力学功能材料石棉、石膏、石墨、花岗岩、大理石、石英岩、锆英砂、高岭土、长石、金刚石、铸石、石榴子石、云母、滑石、硅灰石、透闪石、石灰石、硅藻土、燧石、蛋白石等石棉水泥制品、硅酸钙板、纤维石膏板、石料、石材、结构陶瓷、无机/聚合物复合材料（上下水管、塑钢门窗等）、金刚石（刀具、钻头、砂轮、研磨膏）、磨料、衬里材料、制动器衬片、闸瓦、刹车带（片）、石墨轴承、垫片、密封环、离合器面片、润滑剂（膏）、汽缸垫片、石棉橡胶板、石棉盘根等建材、建筑、机械、电力、交通、农业、化工、轻工、航空航天、石油、微电子、地质勘探、冶金、煤炭等序号材料类型非金属矿物原料非金属矿物材料或制品品种应用领域3热学功能材料石棉、石墨、石英、长石、金刚石、蛭石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、水镁石、珍珠岩、云母、滑石、高岭土、硅灰石、沸石、金红石、锆英砂、石灰石、白云石、铝土矿等石棉布、石棉片、石棉板、岩棉、玻璃棉、矿棉吸声板、泡沫石棉、泡沫玻璃、蛭石防火隔热板、硅藻土砖、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、微孔硅钙板、玻璃微珠、保温涂料、耐火材料、镁碳砖、碳/石墨复合材料、储热材料、莫来石、董青石、氧化锆陶瓷等建材、建筑冶金、化工、机械、交通、电力、航空、航天、石油、煤炭等。4电磁功能材料石墨、石英、水晶、金刚石、蛭石、硅藻土、云母、滑石、高岭土、金红石、电气石、铁石榴子石、沸石等碳-石墨电极、电刷、胶体石墨、氟化石墨制品、电极糊、沸石电导体、热敏电阻、电池、非线性电阻、陶瓷半导体、石榴子石型铁氧体、压电材料（压电水晶、自动点火元件等）、云母电容器、云母纸、云母板、电瓷、封装陶瓷等电力、微电子、通讯、计算机、机械、航空、航天、航海等5光功能材料石英、水晶、冰洲石、方解石等偏光镜片、折光镜片、聚光镜片、光学玻璃、光导纤维、滤光片、偏振材料、荧光材料等通讯、电子、仪器仪表、机械、航空、航天、轻工等6吸波与屏蔽材料金红石、电气石、石英、高岭土、石墨、重晶石、膨润土、滑石等氧化钛（钛白粉）、纳米二氧化硅、氧化铝、核反应堆屏蔽材料、护肤霜、防护服、保暖衣、塑料薄膜、消光剂等核工业、军工、化妆（护肤）品、民（军）用服装、农业、涂料、皮革等7催化材料沸石、高岭土、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、地开石等分子筛、催化剂、催化剂载体等石油、化工、农药、医药等8吸附材料沸石、高岭土、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、地开石、膨润土、皂石、珍珠岩、蛋白土、石墨、滑石等助滤剂，脱色剂、千燥剂、除臭剂、杀(抗》菌剂、水处理剂、空气净化剂、油污染处理剂、核废料处理剂、固沙剂等啤酒、饮料、食用油、食品、工业油脂、制药、化妆品、环保、家用电器、化工等9流变材料膨润土、皂石、海泡石、凹凸棒石、水云母等有机膨润土、触变剂、防沉剂、增稠剂、凝胶剂、流平剂、钻井泥浆等各种涂料、胶黏剂、清洗剂、采油、地质勘探等10黏结材料膨润土、海泡石、凹凸棒石、水云母、碳酸钙、石英等团矿黏结剂、硅酸钠、胶黏剂、铸模、黏土基复合黏结剂等冶金、建筑、铸造、轻工等11装饰材料大理石、花岗岩、岘石、云母、叶腊石、蛋白石、水晶、石榴子石、橄榄石、玛瑙石、玉石、辉石、孔雀石、冰洲石、琥珀石、绿松石、金刚石、月光石、磷灰石等装饰石材、珠光云母、彩石、各种宝石、玉石、观赏石等建筑、建材、涂料、皮革、化妆品、珠宝业、观光业等12生物功能材料沸石、麦饭石、高岭土、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、膨润土、皂石、珍珠岩、蛋白土、滑石、电气石药品及保健品、药物载体、饲料添加剂、杀（抗）菌剂、吸附剂、化妆品添加剂制药业、生物化学工业、农业、畜牧业、化妆品等2我国非金属矿产资源现状与问题•中国非金属矿产资源比较丰富，探明储量多，品种齐全，矿石质量一般较好，产地分布也较为广泛，是世界上少有的几个非金属矿产资源条件较好的国家之一。我国非金属矿资源特点•种类比较齐全，已发现的91种资源，涵盖了冶金辅料、化工原料、建材原料和其他非矿品种。按用途分共有132个矿种，包括冶金辅助原料17种、化工原料26种、建筑材料及其它非金属矿产89种。按有用矿物或岩石分类，可大致归属于近80种工业矿物或岩石。•部分非金属矿资源储量在世界占有较大比重，石膏、石棉萤石、菱铁矿、硅灰石、硫、重晶石等十余种储量居世界前列，硅灰石43%、石墨32%、菱镁矿30%、重晶石20%、硼矿物16%。•钾盐、天然碱、金刚石、宝石、玉石、彩石等矿产，探明储量少，远远不能满足国内生产建设的需求。•地质控制程度低的部分所占比重较大；资源量大，基础储量少；经济可用性差或经济意义未确定的资源储量多，控制和推断的资源储量多，探明的资源储量少。我国非金属矿工业面临的挑战•人均资源占有量少。按人均计算我国的资源量，仅达到国际人均水平的58%。•某些矿种稀缺。如我国的金刚石储量小，品位低。我国金刚石品味最富的原矿品位和砂矿类品位仅相当于南非金刚石选矿厂的尾矿品位。•难选矿物多，利用技术复杂。如高岭土伴生有蒙脱石、伊利石、水钻石以及石英、云母、黄铁矿、方解石等，给选矿增加了困难，用途受到限制。•中、小型矿床居多，大型矿床偏小。已勘察的165个非金属矿床中，大型矿床27个，中型矿床23个，小型矿床115个。•地域分布相对集中，非产地利用则增加运输成本。已探明的资源大部份集中在中东部地区。如菱铁矿和滑石90%，石墨和萤石的80%以上集中分布在东部和中部地区。•我国非金属矿资源家底不清。许多开采企业，没有地质报告进行生产。如全国膨润土矿山不小于千家，有50%以上矿山是未经地质勘察工作的矿区（点）采掘。3非金属矿加工内容及发展趋势•选矿和提纯•粉碎和分级•表面改性•其它加工利用技术选矿和提纯技术•是保证非金属矿自身性质得以发挥而进行的选别、纯化、提取过程，是非金属矿深度综合利用的必要过程和手段。•光纤及压电材料用的石英粉要求纯度达到99.999%，杂质含量达到PPM级，现代高档纸张用的高岭土和磷酸钙涂料要求白度达到90以上，细度-2微米含量超过90%。•包括传统的重、磁、浮、电选等，也有一些针对特殊矿种和特殊要求而开发的新的或综合的选矿技术，如磁流体水力旋流分选等。•非金属矿物选矿提纯技术的发展趋势（1）发展分选效率高、分选粒度细的选矿提纯技术，特别是微细粒提纯技术和综合力场选矿技术以及高岭土、石英、硅藻土、石墨等的化学提纯技术。（2）在传统非金属矿石墨的选矿中将进一步提高再磨再选作业的效率，在石棉的选矿方面将强化纤维的保护和提高分选精度及产品纯度。粉碎和分级•包括碎磨分级甚至通过超细粉碎等一系列细化和粒级分化过程。以此利用非金属矿物的自身特性和超细化所带来的表面及界面特性。•具有特殊功能的高技术陶瓷是近十年来迅速发展的新材料，被称之为继金属材料和高分子材料后的第三大材料，在制备高性能陶瓷材料时，非金属矿物原料越纯，粒度越细，材料的致密性越好，强度和韧性越高。一般原料的粒度小于1微米甚至0.1微米，如果原料能达到纳米级，则制备的陶瓷称为纳米陶瓷。显像管用的氧化铝微粉平均粒径一般为1.5-5.5微米，复印粉及打印墨粉要求粒径达到微米级。•粉碎和分级的发展趋势（1）开发效率高、粉碎比大、粉碎极限粒度小、适用范围宽，而且具有自行分级功能或可实现超细粉碎与精细分级及表面改性组合加工的新型超细粉碎技术和工艺设备。（2）发展和完善粒度大小及其分面的自动监控技术及粒度检测方法和仪器表面改性•为了充分利用非金属矿物粉体的填充、增强等性能，通过表面改性进行粉体表面的有机化和功能化。•我国目前采用的层面防水材料主要是以沥青为基料的改性乳化沥青及各种无机高分子材料的一些系列产品.其耐老性差,易渗漏,性能单一.而以滑石轻钙、粉煤灰为基料，经表面改性的粉料做成的防水层，可在400mm水柱压力下，在水中浸泡一年不漏水，在90°C至-40°C范围内，防水性能不降低，还具有防火、隔热功能。•主要发展趋势（1）在重视基本原理研究和改进及优化现有方法的基础上发展简单可靠、易于控制的新的表面改性方法；（2）降低表面处理剂，尤其是各种偶联剂的生产成本，并研制应用性能好、成本低或具有某些特殊功能的新型表面改性剂，特别是研制那些与基质材料在化学成份或分子结构紧密相关的“衍生物”以改善非金属矿粉与有机高聚物基质的相容性；（3）发展适应性强、药剂分散度高、粉体表面改性效果好的专门的表面改性设备；（4）发展改性过程参数和自动监控技术和产品质量的检测方法和仪器。非金属矿选矿及深加工的技术进展•深加工研究是当今非金属矿物开发利用的关键。•主流发展方向是粒度超细化、质量高纯化、表