中國粉體網(wǎng)訊 礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，我國90%以上的能源、80%以上的工業(yè)原料和 70%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料都來自于礦產(chǎn)資源。非金屬礦產(chǎn)是指能源礦產(chǎn)、金屬礦產(chǎn)以外，自然產(chǎn)出的可供提取有用非金屬元素、化合物或能直接利用其工藝技術(shù)性能的礦物和巖石。
我國非金屬礦產(chǎn)資源豐富，已探明礦產(chǎn)93種，年采礦量超過100億噸。礦種多、應(yīng)用領(lǐng)域廣、技術(shù)指標(biāo)要求復(fù)雜是非金屬礦物加工的主要特點之一。由于這一特點，非金屬礦的加工工藝也是千差萬別的。而表面改性是其重要的加工技術(shù)之一。
一、非金屬礦物粉體表面改性緊迫性
1.需求預(yù)測
新常態(tài)下，我國經(jīng)濟對非金屬礦產(chǎn)品的需求量將保持穩(wěn)定增長，對產(chǎn)品的品種和質(zhì)量會提出更高的要求。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級對高性能產(chǎn)品的需求將保持增長；高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將成為非金屬礦產(chǎn)業(yè)新的增長點；節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)建設(shè)、農(nóng)業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)等將成為部分產(chǎn)品的重要市場。
礦產(chǎn)名稱 | 2015年表觀消費量 | 2020年表觀消費量 | 年均增長率（%） |
石墨 其中：晶質(zhì)石墨
微晶石墨 | 110 65 45 | 165 85 80 | 8.45 5.51 12.20 |
長石 | 2300 | 2800 | 4.01 |
石 膏 | 4700 | 5000 | 1.25 |
滑 石 | 220 | 260 | 3.40 |
溫石棉 | 25 | 30 | 3.71 |
高嶺土 | 380 | 400 | 1.03 |
硅灰石 | 55 | 100 | 12.70 |
膨潤土 | 500 | 600 | 3.71 |
40 | 60 | 8.45 | |
螢 石 | 410 | 450 | 1.88 |
菱鎂礦 | 1400 | 1600 | 2.71 |
重晶石 | 500 | 650 | 5.39 |
硅質(zhì)原料 | 3500 | 3000 | -3.04 |
2. 非金屬礦產(chǎn)業(yè)政策
2016年國家出臺的一系列非礦相關(guān)政策表明：未來將以提質(zhì)、增效、升級為發(fā)展主線，走融合發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展道路，以發(fā)展非金屬礦材料及制品業(yè)為重點，增加產(chǎn)品功能附加值，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
“十三五”非金屬礦工業(yè)預(yù)期發(fā)展目標(biāo)
發(fā)展方向 | 具體預(yù)期發(fā)展目標(biāo) |
產(chǎn)業(yè)規(guī)模 | 培育一批銷售收入超億元的骨干企業(yè)，打造15~20個銷售收入5~10億元的綜合性龍頭企業(yè)，建成5~10個年產(chǎn)值超過50億元以上的資源特色產(chǎn)業(yè)集群生產(chǎn)基地。 |
創(chuàng)新能力 | 研發(fā)投入不斷增加，骨干企業(yè)研發(fā)投入占銷售收入比重達到3%。建成一批工程技術(shù)公共服務(wù)平臺。 |
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) | 淘汰落后產(chǎn)能，關(guān)閉一批技術(shù)落后、污染環(huán)境、無序開采和加工企業(yè)，提高產(chǎn)業(yè)集中度，重點礦種大中型企業(yè)產(chǎn)能所占比重達到40%以上。 |
產(chǎn)品結(jié)構(gòu) | 開發(fā)新產(chǎn)品，擴展新的應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展深加工及非金屬礦物功能材料，中高端產(chǎn)品產(chǎn)值所占比重達到60%。 |
“三率”指標(biāo) | 重要非金屬礦產(chǎn)的開采回采率和選礦回收率提高1~2個百分點，部分礦種廢石和尾礦綜合利用率達到30%。 |
二、非金屬礦物粉體表面改性現(xiàn)狀分析
粉體表面改性是指用物理、化學(xué)、機械等方法對粉體材料表面或界面進行處理，有目的地改變粉體材料表面的化學(xué)性質(zhì)，以滿足現(xiàn)代新材料、新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需要。它是集粉體加工、材料加工、材料性能、化工、機械等于一體的新技術(shù)。目前非金屬礦物粉體表面改性采用的主要方法是表面化學(xué)包覆、沉淀反應(yīng)包膜、插層改性等。
非金屬礦物粉體表面改性常用的表面改性劑及改性設(shè)備
方法 | 工藝 | 表面改性劑 | 表面改性設(shè)備 | 應(yīng)用的非金屬礦物 |
表面化學(xué)包覆 | 干法 | 硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯 、鋯鋁酸鹽等偶聯(lián)劑；表面活性劑；有機硅；不飽和有機酸及有機低聚物等
| SLG型連續(xù)粉體表面改性機、高速加熱攪拌機、臥式漿葉混合機、渦流磨 、流化床等
| 重質(zhì)和輕質(zhì)碳酸鈣、滑石、高嶺土、伊利石 、云母 、硅灰石 、氫氧化鋁、氫氧化鎂、石英粉、長石粉等
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濕法 | 硅烷、鋯鋁酸鹽 、經(jīng)過處 理的部分鈦酸酯和鋁酸酯偶 聯(lián)劑；水溶性表面活性劑及高分子、乳化后的硅油等
| 加熱攪拌反應(yīng)罐或攪拌筒、反應(yīng)釜等
| 輕質(zhì)和重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土 、云母、二氧化硅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、二氧化鈦、重晶石、電氣石等
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沉淀反應(yīng)包膜 | 濕法 | 鈦鹽、鋁鹽、硅酸鈉 、鐵 鹽 、鉻鹽 、鈷鹽 、鋅 鹽 、鋯鹽等
| 加熱攪拌反應(yīng)罐、反應(yīng)釜、洗滌脫水及干燥機、焙燒窯爐等
| 云母、二氧化鈦、石墨、高嶺土、電氣石、氫氧化鎂等
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插層改性 | - | 季銨鹽、高聚物單體 、堿 或堿土金屬、無機酸及其鹽、稀土氧化物等
| 反應(yīng)器、洗滌脫水及干燥機等
| 膨潤土及其他粘土礦物、石墨、蛭石等
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當(dāng)前，國內(nèi)非金屬礦物粉體表面改性技術(shù)存在的主要問題是針對特定用途的非金屬礦物表面改性工藝和配方技術(shù)遠遠不能滿足應(yīng)用的需要。如在工程塑料中應(yīng)用的針狀硅灰石、滑石、云母等；在再生紙脫墨中應(yīng)用的滑石粉；在橡膠輪胎中應(yīng)用的石墨；在丁基橡膠和催化劑中應(yīng)用的煅燒高嶺土；在涂料和涂層材料中應(yīng)用的膨潤土、高嶺土、鐵紅、珠光云母和著色云母；在化妝品中應(yīng)用的云母和滑石等。
目前的狀況是雖然國內(nèi)大量出口滑石、云母、石墨和硅灰石等非金屬礦物粉體產(chǎn)品，但同時以高于出口價幾倍甚至于幾十倍的價格進口相應(yīng)的表面改性產(chǎn)品。此外，表面改性設(shè)備程度不同地存在一些影響產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性的問題，特別是間歇式操作的干法表面改性設(shè)備。
小結(jié)
非金屬礦物或非金屬礦物材料是現(xiàn)代高溫、高壓、高速工業(yè)的基礎(chǔ)原材料，也是支撐現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的原輔材料和多功能環(huán)保材料。因此，非金屬礦或非金屬礦物材料工業(yè)是現(xiàn)代社會的朝陽工業(yè)之一。
粉體表面和界面改性技術(shù)將成為非金屬礦物粉體加工技術(shù)最主要的發(fā)展方向之一。非金屬礦物粉體的許多功能取決于表面或界面性質(zhì)。如吸附、催化、電性、光性、流變、分散及與材料中其他組分的相容性等。礦物的表面性質(zhì)既與礦物的組成、化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)有關(guān),也與加工技術(shù)有關(guān)。
未來非金屬礦加工技術(shù)的發(fā)展趨勢將是交叉、融合礦物學(xué)、礦物加工、化工、材料、機械、電子、信息以及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域不同學(xué)科、通過采用超細粉碎、精細分級、提純、改性、改型、復(fù)合等深加工或精細加工技術(shù)，發(fā)掘和提升非金屬礦產(chǎn)品的功能和應(yīng)用性能。
