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| 非金屬礦物材料深加工技術(shù)發(fā)展動(dòng)向淺析 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-05-11 11:16:39 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）非金屬礦物材料的廣泛使用已經(jīng)有了很長(cháng)的一段歷史，常規應用已經(jīng)基本步入了技術(shù)成熟穩定期。然而人類(lèi)對新科技新產(chǎn)品及高性能的追求的步伐不會(huì )停止，各種技術(shù)創(chuàng )新帶來(lái)的材料革命不斷涌現。本文將以非金屬礦物材料深加工技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向為話(huà)題，與大家分享一下材料學(xué)科的一些技術(shù)進(jìn)步成果。
1、合成礦物材料的性質(zhì)研究與應用技術(shù)
合成礦物材料的性質(zhì)研究與應用技術(shù)，將簡(jiǎn)單的加工利用單一純凈非礦材料變?yōu)閷Χ喾N礦物的復合深加工技術(shù)。非金屬礦物經(jīng)高溫、高壓等加工處理后，在物相、結構、成分等發(fā)生變化的同時(shí)，性質(zhì)也發(fā)生變化。據此，可以利用多種非礦材料合成具有不同性質(zhì)和用途的新材料。例如，利用硅藻土、石英粉、膨潤土、火山灰等生產(chǎn)微孔硅酸鈣制品，具有容重小、導熱系數低、無(wú)腐蝕、平整美觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于電力、化工、石油、冶金用管道及熱工設備保溫以及建筑保溫材料，這方面的技術(shù)在國內已日趨成熟。再如，中國科學(xué)院地質(zhì)所在國內外首先研制成功了青剛玉新產(chǎn)品，其硬度和耐磨性等性能與剛玉相似，卻有更好的質(zhì)量?jì)r(jià)格比。中國科學(xué)院地球化學(xué)所等單位利用開(kāi)采鋁土礦的廢料為原料合成莫來(lái)石，利用貴州的鋇礦物和粘土礦物合成鋇長(cháng)石特種耐火材料等。
2、納米礦物材料的性質(zhì)研究與應用技術(shù)
納米科技誕生于90年代初期，不久即引起了科技界的廣泛興趣，并相繼出現了冠以“納 米”為字首的分支學(xué)科，如納米材料學(xué)、納米礦物學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米機械學(xué)等。納米材料學(xué)是納米科技與材料學(xué)相結合的產(chǎn)物。研究結果證明，當物質(zhì)的幾何尺寸大小達到納米級時(shí)，該物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)(如顏色、脆性、韌性、熔點(diǎn)、比熱、熱膨脹系數、磁性、光性、聲波、化學(xué)活性和溶解度等)會(huì )發(fā)生一系列的變化。這種變化叫做納米效應。也有人把納米微?？醋骼^物質(zhì)三態(tài)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))之后的第四態(tài)。由于納米材料具有不同于傳統材料的獨特性能而成為當前材料科學(xué)、物理界、化學(xué)界研究的國際前沿。若能在礦物材料研究中注意引進(jìn)納米學(xué)的思想，那么將給礦物材料的研究帶來(lái)意想不到的成果，為新型礦物材料的研制開(kāi)辟新的途徑。目前，我國已開(kāi)始在納米級粘土微粒、SiO2微粒和納米級金微粒等方面進(jìn)行研制及應用。
3、碳質(zhì)礦物材料的性質(zhì)與應用技術(shù)
碳質(zhì)礦物材料是礦物材料學(xué)另一個(gè)值得高度重視的前沿領(lǐng)域。國際上很熱門(mén)，有人稱(chēng)之為“黑旋風(fēng)”。其實(shí)碳質(zhì)礦物材料并不一定都是黑色，它可以從透明到黑色，也有各種顏色。更重要的是，它具有最全面的物化性質(zhì)，也具有最廣泛的用途，是一種應用前景十分廣闊的全材料。例如，硬度最低的良導體石墨和硬度最大的絕緣體金剛石都是碳質(zhì)材料家族中的成員。當前最引人注目的碳質(zhì)材料是金剛石薄膜超硬材料、碳纖維復合材料和石墨烯。 大家知道，金剛石是迄今發(fā)現的所有礦物中最硬的。若能在刀具表面形成金剛石薄膜，對于延長(cháng)刀具使用壽命、提高產(chǎn)品加工精度都是至關(guān)重要的。
碳纖維是當前應用最廣并最具特殊價(jià)值的一類(lèi)纖維。它制成的復合材料是高性能復合材料，經(jīng)濟價(jià)值很高。碳纖維復合材料迅速發(fā)展的原因主要有三:一是碳資源豐富;二是可以循環(huán)使用，無(wú)污染、無(wú)毒害，是最清潔的材料;三是碳纖維具有一系列的優(yōu)異性能，可說(shuō)是近于全面的多形式的優(yōu)異性能。用碳纖維制成的復合材料幾乎可以成為工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)以及日常生活必需的所有材料，即是一類(lèi)“全材料”。石墨烯，英文名Graphene，是從石墨材料中剝離出來(lái)的由碳原子組成的二維晶體，是目前已知世界上強度最高的材料。同時(shí)石墨烯也是性能優(yōu)異的導體，最大的特性是其中電子的運動(dòng)速度達到了光速的1/300，遠遠超過(guò)了電子在一般導體中的運動(dòng)速度。
4、資源的二次利用與廢棄物質(zhì)的資源化
隨著(zhù)礦產(chǎn)資源的逐年減少和礦渣、尾砂、煙塵等廢棄物質(zhì)對環(huán)境影響不斷加劇，資源的二次利用與廢棄物質(zhì)的資源化間題也日益受到人們的重視。近年來(lái)，這方面的研究顯得比較活躍，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，并成為非金屬礦物材料較重要的發(fā)展方向之一例如，我國各煤礦都有大量的煤砰石堆放，污染環(huán)境，占用大片土地。煤炭科學(xué)研究院西安分院等單位將以高嶺石為主要成分的煤殲石進(jìn)行鍛燒、提純、改性、超細及剝片等深加工處理，開(kāi)發(fā)鍛燒高嶺土、全煤研石超內燃燒空心磚等非金屬礦物材料產(chǎn)品。
我國現有尾礦庫達420個(gè)，庫容內儲存量已達7x108m3，而且還以每年700~800萬(wàn)噸的速度遞增，真是“尾”滿(mǎn)為患。中南工業(yè)大學(xué)等單位采用湖南某礦山尾礦砂為主要原料開(kāi)發(fā)CaO-Al2O3-SiO2:系統的尾砂微晶玻璃，取得了初步的成果。貴州某廠(chǎng)每年排放上萬(wàn)噸剛玉煙塵，中國科學(xué)院地球化學(xué)所開(kāi)展了剛玉煙塵開(kāi)發(fā)建材、鉀肥產(chǎn)品和有用元素回收等綜合利用研究，進(jìn)展較為順利。此外，燃煤電廠(chǎng)排放粉煤灰中的空心微珠(特別是漂珠)，由于其質(zhì)輕、粒細、成分和性質(zhì)特殊，目前已制成輕質(zhì)漂珠磚，其最大特點(diǎn)是隨著(zhù)溫度升高，導熱系數和遞增率比耐火纖維和傳統的輕質(zhì)耐火材料小，是一種新型節能耐火材料制品，目前已在國內許多地區建成漂珠磚生產(chǎn)線(xiàn)。
綜上所訴，不難看出非金屬礦物材料新技術(shù)的趨勢是超微化、復合材料、環(huán)保循環(huán)再利用這三大主題。材料技術(shù)的開(kāi)發(fā)永無(wú)止境。中國工業(yè)正處于由資源型、粗放加工型、勞動(dòng)密集型向高技術(shù)高附加值型工業(yè)轉型的階段。作為一個(gè)非礦資源大國，非礦材料應用技術(shù)的開(kāi)發(fā)有著(zhù)非常重要的意義，非礦行業(yè)的前景一定是大有可為的。
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