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| 非金屬礦：創(chuàng )新加工技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)集約化發(fā)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-08-11 09:34:26 瀏覽次數： |
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一、非金屬礦粉體加工
礦物一般都需要通過(guò)特定的技術(shù)、工藝、設備生產(chǎn)出滿(mǎn)足應用要求的具有一定粒度大小和粒度分布、純度或化學(xué)成分、物理化學(xué)性質(zhì)的粉體產(chǎn)品。在非金屬礦物的加工中所應用的粉體加工技術(shù)，包括粉碎、分級、選礦、提純等。有的非金屬礦經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的粉碎加工即能使用，如作為建筑材料的大理石、方解石等和用作飼料的石灰石粉；有些需要選礦提純，如應用在高級和高技術(shù)陶瓷領(lǐng)域的石英、粘土等；還有些需要進(jìn)行深加工，如作微電子工業(yè)用的石墨，造紙工業(yè)用的高純超細高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣，涂料工業(yè)用的膨潤土等。
1.選礦提純
選礦提純是指利用礦物之間或礦物與脈石之間密度、粒度和形狀、磁性、電性、顏色（光性）、表面潤濕性以及化學(xué)反應特性對礦物進(jìn)行分選和提純的加工技術(shù)。選礦提純是分離、富集、綜合利用礦產(chǎn)資源采取的必要方法。
隨著(zhù)科技的發(fā)展，無(wú)論是新興產(chǎn)業(yè)還是傳統產(chǎn)業(yè)，都將對非金屬礦物材料的純度提出更高的要求。但開(kāi)采方法不當，就會(huì )導致粘土、硅石、陶土、石膏等極為普通的原料也逐漸表現出資源枯竭的趨勢。為遏制這種危險勢頭，滿(mǎn)足相關(guān)應用領(lǐng)域對非金屬礦物材料高純化的要求，尖端的選礦提純技術(shù)——微細粒選礦提純和綜合力場(chǎng)（重力、離心力、磁力、電力、化學(xué)力）精選技術(shù)將成為未來(lái)非金屬礦物提純技術(shù)的發(fā)展主流。
雖然近幾年我國非金屬礦物選礦提純技術(shù)有了一定的進(jìn)展，但總體來(lái)說(shuō)研發(fā)資金和人力投入不夠，在很多方面仍存在問(wèn)題，尤其是“采富棄貧”現象屢禁不止。大部分礦山機械化和自動(dòng)化程度不高，選礦回收率和資源綜合利用率較低，對環(huán)境造成威脅。業(yè)內人士分析稱(chēng)，未來(lái)我國非礦選礦提純總的發(fā)展趨勢是：
（1）常規選礦方法、工藝和設備將進(jìn)一步得到推廣、應用和發(fā)展；
（2）非金屬礦選礦將向高純、超細技術(shù)領(lǐng)域邁進(jìn)，以滿(mǎn)足特種陶瓷、工程塑料、光導纖維等新型材料對非礦原料更嚴格的質(zhì)量要求；
（3）各種新技術(shù)如超聲波等在非金屬礦選礦中的應用及現代檢測技術(shù)的應用等將逐步推廣、普及；
（4）微細粒選礦提純和精選技術(shù)、綜合利用技術(shù)或無(wú)尾礦加工技術(shù)將成為未來(lái)非金屬礦提純技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，促進(jìn)相應設備的研發(fā)與應用；環(huán)境友好型設備將更受青睞。
2.粉碎分級
粉碎是借助機械力將大塊固體物質(zhì)碎成適當細度的操作過(guò)程。礦物原料的粒度大小和粒度分布及顆粒形狀對非金屬礦物材料的功能發(fā)揮有很大影響，因此，粉碎分級是實(shí)際生產(chǎn)中至關(guān)重要的環(huán)節。
近年來(lái)，非金屬礦粉碎分級設備發(fā)展很快，目前國內已經(jīng)有多家企業(yè)獨立生產(chǎn)各種破碎、細磨、超細磨設備以及各種干式、濕式精細分級設備，科技含量高，水平一流，整體進(jìn)步顯著(zhù)。單從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，國內粉碎分級設備主要是采用多臺小設備，雖然能滿(mǎn)足用量的要求，但一般難以滿(mǎn)足質(zhì)量特別是粒度分布穩定的要求。因而，設備大型化是未來(lái)發(fā)展的趨勢之一，不僅節能降耗，而且可以降低單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
此外，納米技術(shù)作為覆蓋學(xué)科領(lǐng)域極廣的高新科技而備受關(guān)注，并逐漸滲透到非金屬礦物加工過(guò)程中，用于提高產(chǎn)品的功能性，給人類(lèi)提供了更廣闊的創(chuàng )新空間。有專(zhuān)家分析研究稱(chēng)，納米技術(shù)在非金屬礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向主要有三個(gè)：其一，利用非金屬礦物本身的獨特結構和理化性質(zhì)來(lái)制備天然納米材料；其二，利用非金屬礦物在納米尺度的間層結構，實(shí)現物質(zhì)在納米尺度的分散；其三，利用天然介孔礦物，制備介孔納米粒子組裝體系材料。開(kāi)展這些領(lǐng)域的研究工作既可以拓展納米技術(shù)的應用范疇，也能更快地提升非金屬礦深加工技術(shù)的水平和層次，意義深遠。
3.表面改性
非金屬礦的表面或界面性質(zhì)，如吸附、催化、電性、光性、流變、分散等，是決定其功能的重要因素?，F代工業(yè)生產(chǎn)中許多領(lǐng)域對非金屬礦粉體的表面性質(zhì)有特殊要求，這就需要利用表面改性技術(shù)對這些原材料進(jìn)行深加工，提高其分散性能和應用性能，進(jìn)而提高市場(chǎng)競爭力。粉體改性技術(shù)已經(jīng)成為當今粉體材料科學(xué)發(fā)展的主要方向之一，也是粉體材料從科研階段向工業(yè)應用過(guò)渡的重要環(huán)節。經(jīng)過(guò)長(cháng)期的研究改造和引進(jìn)國外先進(jìn)機型，我國現有的表面改性設備有了很大進(jìn)步，像PSC連續式粉體表面改性機生產(chǎn)工藝現已十分純熟，促成了表面改性技術(shù)飛躍性的發(fā)展。就我國當前非金屬礦粉表面改性技術(shù)的現狀及發(fā)展趨勢來(lái)看，重點(diǎn)是設備結構更優(yōu)化和調控自動(dòng)化；跨學(xué)科應用，研發(fā)出性能好、成本低、環(huán)保高效的新型表面改性機。
二、新應用
1.節能降耗
節能降耗是節省能源、防止資源浪費，進(jìn)而維持可持續發(fā)展的一個(gè)重要方面。非金屬礦物材料在絕熱、節能和催化工程中起著(zhù)重要的作用。例如，硅藻土、海泡石、石棉等可用作保溫材料；螢石、白云石等在煉鋼中可用作助熔劑；蒙脫石、沸石等比表面積很大，吸附性很強，可用作催化劑或催化劑載體。
在工業(yè)“三廢”處理問(wèn)題上，非金屬礦物同樣有廣泛的應用。利用石灰石、水鎂石等堿性非金屬礦物材料中和工業(yè)上排放的有害氣體，可達到清除廢氣的目的；利用沸石、膨潤土等礦物巖石可處理含重金屬廢水。
2.生態(tài)材料
生態(tài)材料是指對資源利用率高、能源消耗低、功能性強，并從設計、制備、使用到再生的壽命周期全程中符合生態(tài)平衡和可持續發(fā)展要求的一類(lèi)材料或制品。
由于非金屬礦種類(lèi)繁多，可以在保證性能達標的基礎上選擇天然高能態(tài)的節能礦物原料來(lái)替代需要加工耗能的，這樣就可使產(chǎn)品更具生態(tài)環(huán)境協(xié)調性。此外，非金屬礦物的再生循環(huán)使用性研究能更充分利用資源，符合可持續發(fā)展理念。
三、重點(diǎn)區域性產(chǎn)業(yè)
*黑龍江•石墨*
有“黑色的金子”之稱(chēng)的石墨，在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程越來(lái)越快，尤其是具有資源優(yōu)勢的黑龍江省，加緊建立產(chǎn)業(yè)基地，現已取得了很大成效。由該省申報的“高純石墨材料開(kāi)發(fā)及其典型應用”項目被列入國家科技支撐計劃，將在年內啟動(dòng)。據預測，到2015年，在科技創(chuàng )新的推動(dòng)下，黑龍江省石墨產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值預計達到250億元，石墨深加工產(chǎn)品將占總產(chǎn)值的60%，達到150億元。
近年來(lái)，石墨之都——雞西，從石墨產(chǎn)業(yè)上尋找突破口，調整產(chǎn)業(yè)結構，轉變發(fā)展方式，規劃出恒山區、麻山區兩個(gè)石墨產(chǎn)業(yè)園區，承接高附加值石墨產(chǎn)品和以石墨為主要原料的新興材料、制品，走集團化道路，打造石墨新材料基地，領(lǐng)跑?chē)鴥韧袠I(yè)。
*江西•黑滑石*
20世紀80年代，探明江西廣豐縣有儲量超過(guò)10億噸的黑滑石資源，是名副其實(shí)的“黑滑石之都”。由于廣豐黑滑石儲量大，易煅燒，含鐵量低，不僅可替代高嶺土制造高檔陶瓷，還可以部分替代白滑石應用于航天材料、耐火材料、油漆、塑料制品、醫藥、紡織等工業(yè)領(lǐng)域。鑒于此，江西省通過(guò)制定實(shí)施一系列政策法規，引導資源的合理開(kāi)發(fā)和科學(xué)利用，規范市場(chǎng)，培育深加工產(chǎn)業(yè)集群，提高產(chǎn)品科技含量，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，打造礦產(chǎn)資源價(jià)值穩步增長(cháng)的新引擎。另外，黑滑石企業(yè)打破傳統發(fā)展模式，除了提高產(chǎn)量外，更注重技術(shù)創(chuàng )新，組建“黑滑石應用技術(shù)開(kāi)發(fā)聯(lián)盟”，實(shí)現上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)資源整合，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。
*福建沙縣•石英*
沙縣石英礦資源豐富，目前探明的石英礦儲量超過(guò)5000萬(wàn)噸，鉀長(cháng)石礦覆蓋超過(guò)20平方公里，儲量超過(guò)5000萬(wàn)噸。硅產(chǎn)業(yè)是沙縣化工新材料領(lǐng)域的重要組成部分。近年來(lái)，沙縣依托豐富的石英礦資源優(yōu)勢，搭建硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺，高效推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。投資100多萬(wàn)元建成沙縣硅化工中心實(shí)驗室，為硅化工企業(yè)提供原材料、中間產(chǎn)物和終產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量監測和分析，同時(shí)做好科技研發(fā)工作，促進(jìn)硅化工產(chǎn)品的提檔和創(chuàng )新。此外，建設硅產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟園，主攻礦產(chǎn)及尾礦、廢棄物的綜合利用，走可持續發(fā)展之路。
*廣西•碳酸鈣*
為加快推進(jìn)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，發(fā)揮資源優(yōu)勢，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉型升級，廣西已將碳酸鈣產(chǎn)業(yè)納入千億元產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃，力爭到2015年培育4至5家全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，形成具有較強市場(chǎng)競爭力的碳酸鈣產(chǎn)業(yè)集群。到2020年，全區碳酸鈣產(chǎn)業(yè)呈現規?；l(fā)展，形成一批百億元企業(yè)、百億元產(chǎn)業(yè)園區，產(chǎn)業(yè)規模突破千億元。
*江蘇東海•硅微粉*
東海是全國最大的硅微粉生產(chǎn)基地，有生產(chǎn)企業(yè)40多家，主要產(chǎn)品有活性硅微粉、熔融硅微粉、電子電工級硅微粉、球型硅微粉等，國內市場(chǎng)占有率達80%以上，被廣泛用于電子封裝、陶瓷制造、集成電路、化工行業(yè)等。依托豐富的資源，東?？h初步建成全國性的硅微粉生產(chǎn)基地，年產(chǎn)量近6萬(wàn)噸，將以精深加工為發(fā)展方向，實(shí)現硅微粉產(chǎn)品向純度高、粒度細、球形化方向的戰略轉移。
四、發(fā)展動(dòng)力
1.健全法律提高行業(yè)標準
今年3月國土資源部下發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展鐵、銅、鉛、鋅、稀土、螢石、鉀鹽等礦產(chǎn)資源合理開(kāi)發(fā)利用“三率”指標研究》，促進(jìn)礦山企業(yè)節約與綜合利用礦產(chǎn)資源。
受區域限制的影響，一直以來(lái)，非金屬礦的開(kāi)發(fā)與利用存在很大問(wèn)題，導致礦產(chǎn)資源的過(guò)度開(kāi)采和嚴重浪費。許多中小型企業(yè)設備老舊、產(chǎn)品科技含量低，但價(jià)格低廉，從而造成市場(chǎng)惡性競爭，擾亂市場(chǎng)秩序，妨礙行業(yè)健康發(fā)展。此外，非金屬礦山領(lǐng)域還存在非法違法生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)建設的現象，事故頻發(fā)，所以建立健全相關(guān)的法律法規體系，提高行業(yè)準入門(mén)檻，嚴格規范行業(yè)發(fā)展是至關(guān)重要。
2.改進(jìn)生產(chǎn)工藝與設備
非金屬礦礦種多、應用領(lǐng)域廣，加工工藝也千差萬(wàn)別。要滿(mǎn)足各領(lǐng)域對礦產(chǎn)品的質(zhì)量要求，就要采用最優(yōu)加工工藝流程，從根本上提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品優(yōu)勢。
再者，先進(jìn)的生產(chǎn)設備是提高效率擴大產(chǎn)能的保障，應根據實(shí)際生產(chǎn)條件，適當改進(jìn)原有設備，實(shí)現高效高質(zhì)量的生產(chǎn)。
3.重視解決環(huán)保問(wèn)題
現代高科技含量材料產(chǎn)品的發(fā)展是以滿(mǎn)足較高的社會(huì )需要性較低的環(huán)境負荷為前提的，非金屬礦也不例外。只有功能明確、突出，適應相關(guān)應用領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求的環(huán)境友好型非金屬礦深加工產(chǎn)品或材料才能贏(yíng)得穩定的市場(chǎng)。
總而言之，要發(fā)展非金屬產(chǎn)業(yè)，就要因材制宜、因地制宜，除依靠行政管理來(lái)監督整治市場(chǎng)環(huán)境外，更要積極推動(dòng)完善市場(chǎng)機制，嚴格市場(chǎng)準入，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)政策、財政政策、土地政策、環(huán)保政策聯(lián)動(dòng)。具備資源優(yōu)勢的地方區域應盡快調整產(chǎn)業(yè)結構，統籌規劃，打造產(chǎn)業(yè)鏈，提高競爭力。
在經(jīng)濟發(fā)展和科技進(jìn)步的大背景下，市場(chǎng)對非金屬礦粉的需求持續上升，相關(guān)領(lǐng)域對非金屬礦粉產(chǎn)品的質(zhì)量要求也不斷提高，強烈刺激著(zhù)非金屬礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。面臨機遇與挑戰并存的市場(chǎng)浪潮，我國的非金屬礦產(chǎn)業(yè)需調整結構，依靠科技創(chuàng )新，走綠色發(fā)展之路。
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