納米礦物是指某種礦物的晶體大小在一維、或者二維、或者三維尺度上總是小于100nm，與之維度對應的是棒狀（纖維狀）納米礦物、片狀納米礦物、粒狀納米礦物。
1、“天生”的納米礦物
?。?）一維納米礦物
一維納米礦物呈現棒狀、針狀、纖維狀，主要包括粘土礦物和氫氧化物，根據結構和晶體化學(xué)特性可劃分為以下4類(lèi)：
第1類(lèi)是具有鏈層狀結構富鎂的硅酸鹽礦物，其晶體結構中為了滿(mǎn)足硅氧四面體片與鎂氧八面體片尺度匹配，結構中硅氧四面體自由氧的朝向周期性反轉，2個(gè)典型的礦物是坡縷石、海泡石，晶體形態(tài)總是呈現為直徑20-60nm的棒狀，而且這2種礦物都具有直徑幾個(gè)埃、蜂窩狀排布的一維微孔孔道。
第2類(lèi)是若干種層狀結構的硅酸鹽礦物，同樣為了滿(mǎn)足硅氧四面體片與鎂、鋁氧八面體片尺度的匹配片層發(fā)生卷曲，如伊毛縞石、埃洛石、纖蛇紋石總是呈現不同直徑的中空管形態(tài)。
第3類(lèi)是若干種錳氧化物礦物，如錳鉀礦、錳鋇礦、鈣錳礦，錳氧八面體公棱連接成為截面具有1×1、1×2、2×2、2×3、3×3的一維孔道，總是呈現納米直徑的棒狀晶體形態(tài)。由于其中存在二價(jià)、三價(jià)錳替代四價(jià)錳，帶有結構負電荷，各種陽(yáng)離子存在于晶體表面或者孔道內，不僅導致孔道結構的錳氧化物具有很復雜的成分，而且表現出很強的陽(yáng)離子交換特性和孔徑制約的分子篩分作用。為了與硅氧四面體骨架的硅酸鹽礦物、沸石礦物分子篩相區別，特別地稱(chēng)之為八面體分子篩礦物。
第4類(lèi)是鐵的氫氧化物，針鐵礦主要呈現針狀、棒狀形態(tài)，晶體直徑為10-100nm，長(cháng)徑比受到其形成時(shí)微環(huán)境影響。
?。?）片狀納米礦物
片狀納米礦物中最典型的是層狀結構粘土礦物、氫氧化物、層狀雙氫氧化物，如蒙脫石、水鈉錳礦等都呈現納米厚度片狀形態(tài)，而且由于結構中類(lèi)質(zhì)同象替代（蒙脫石中主要鋁替代硅，水鈉錳礦中主要是二價(jià)、三價(jià)錳替代四價(jià)錳）產(chǎn)生結構負電荷，表現出陽(yáng)離子交換特性。
層狀雙氫氧化物具有類(lèi)似水鎂石的結構，鋁離子替代其中的鎂離子而在層間出現平衡結構電荷的陰離子，因而又稱(chēng)陰離子粘土，在自然界很少聚集成礦，通常呈現納米厚度的片狀顆粒作為次要礦物存在于風(fēng)化殼和土壤中，由于識別和發(fā)現困難較少受到關(guān)注，但層狀雙氫氧化物是在實(shí)驗室條件下非常容易合成的納米礦物。
?。?）粒狀納米礦物
粒狀納米礦物中比較常見(jiàn)的是水鋁英石、施氏礦和水鐵礦。
水鋁英石是硅酸鹽礦物，火山灰地表風(fēng)化早期的產(chǎn)物，也是土壤中最常見(jiàn)的粘土礦物之一。
施氏礦是一種發(fā)現于礦山廢石中的礦物，通常出現在礦山酸性排水環(huán)境中，在pH＝3-4酸性富硫酸鹽環(huán)境中穩定。
水鐵礦是地表氧化環(huán)境中普遍存在的高活性鐵氫氧化物礦物。
粒狀納米礦物在高分辨掃描電鏡下常常表現為幾個(gè)納米不規則粒狀，在掃描電鏡下常常呈現球型集合體形態(tài)。
2、納米礦物資源及其開(kāi)發(fā)利用現狀
納米礦物很多情況下都表現出納米顆粒、納米材料特性，在聲、光、電、磁、熱性能方面表現出與宏觀(guān)礦物不同的特性。例如，納米礦物具有巨大的比表面積、高吸附和離子交換容量、高化學(xué)反應活性、高熱分解活性等。這就決定著(zhù)納米礦物的加工利用與傳統資源的利用有所不同，更多著(zhù)眼于發(fā)揮和利用納米礦物的納米特性加工功能性材料。
這類(lèi)主要由某種納米礦物構成的礦產(chǎn)資源就稱(chēng)為納米礦物資源。并不是所有的納米礦物都是資源，納米礦物資源應該具備以下幾個(gè)屬性：
?。?）主要由納米礦物構成，某種功能性礦物含量達到工業(yè)利用所要求的品位；
?。?）大量聚集達到一定的規?；蛘呖砷L(cháng)期開(kāi)發(fā)利用的儲量；
?。?）具有納米效應和特性，具有納米礦物材料開(kāi)發(fā)應用價(jià)值。
納米礦物資源開(kāi)發(fā)利用是基于礦物的納米屬性，而不是利用礦物的成分，屬于非傳統的礦產(chǎn)資源。從這角度來(lái)說(shuō)，必須從礦物材料角度重新認識一些傳統資源。
?。?）凹凸棒石粘土
凹凸棒石粘土、海泡石粘土就屬于非常典型的納米礦物資源，也是我國的特色非金屬礦產(chǎn)資源。蘇皖地區凹凸棒石納米礦物資源的屬性在近10余年來(lái)得到高度重視和認識，凹凸棒石特有的吸附性能、膠體性能、載體性能、補強性能、高反應活性等納米屬性，在凹凸棒石晶束解聚加工、新型功能材料開(kāi)發(fā)和利用方面都得到很好的體現。
江蘇盱眙依托凹凸棒石粘土納米礦產(chǎn)資源已經(jīng)開(kāi)發(fā)了系列納米功能材料產(chǎn)品，誕生了一批高新技術(shù)企業(yè)，整個(gè)凹凸棒石粘土加工和利用產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成百億年產(chǎn)值，并成為重要的支柱產(chǎn)業(yè)。
?。?）褐鐵礦
褐鐵礦是納米礦物針鐵礦為主要礦物成分的納米礦物資源，在長(cháng)江中下游地區分布十分廣泛。最新調查研究表明，僅銅陵地區的褐鐵礦成因就有3種類(lèi)型，分別為硫鐵礦礦體風(fēng)化、菱鐵礦透鏡體風(fēng)化、黑柱石矽卡巖風(fēng)化形成，它們各自具有不同的元素和礦物組成特征。
褐鐵礦在傳統礦產(chǎn)資源類(lèi)型中一直被當作鐵礦石類(lèi)型之一，含金時(shí)當作金礦石利用，但在浸出法提取其中微量金后，礦石的主要組成基本沒(méi)有變。褐鐵礦用于煉鐵品位太低，很多情況下作為水泥的鐵質(zhì)配料進(jìn)行利用，顯然沒(méi)有很好地體現褐鐵礦納米礦物資源的價(jià)值。
近年來(lái)，陳天虎課題組深化了對針鐵礦表面物理化學(xué)性質(zhì)、晶體化學(xué)與晶體形貌、熱化學(xué)反應活性、熱處理氣氛與結構演化的認識，圍繞銅陵地區褐鐵礦納米礦物資源特性、礦物環(huán)境材料加工與應用開(kāi)展一系列探索性研究工作。
?。?）鮞狀赤鐵礦
鮞狀赤鐵礦是以納米赤鐵礦為主要礦物的納米礦物資源，在我國鄂西、湖南、貴州等地分布廣泛，儲量超百億噸，在傳統的礦產(chǎn)資源類(lèi)型中一直作為鐵礦石進(jìn)行勘探、評價(jià)、加工實(shí)驗。由于成因和沉積環(huán)境制約，鮞狀赤鐵礦礦石普遍高磷、高硅、鐵品位低，不同種類(lèi)的納米礦物顆粒交互嵌生，導致難選、難利用。
盡管近十年來(lái)在我國鐵礦石資源嚴重短缺的壓力驅動(dòng)下，鮞狀赤鐵礦礦石選冶加工開(kāi)展了大量研究，主要探索還原焙燒、磁選工藝，但是到目前為止仍然沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性的開(kāi)發(fā)利用技術(shù)突破。
?。?）硬錳礦、軟錳礦
硬錳礦、軟錳礦常常由多種納米錳氧化物、氫氧化物礦物構成，多由富錳碳酸鹽風(fēng)化氧化形成，也屬于納米礦物資源。但在傳統工業(yè)領(lǐng)域僅作為冶金和生產(chǎn)錳化合物的化工原料。雖然錳砂作為地下水除錳、鐵的濾料已經(jīng)廣泛應用很多年，對錳砂除錳、鐵作用的機理和影響因素也有所探討和認識，但是對其納米礦物材料的屬性仍然缺少了解和認識。
3、環(huán)保材料——納米礦物資源的重要應用方向
納米礦物資源的重要特點(diǎn)是：主要由一種或多種納米礦物或者礦物納米顆粒組成，一般都含有非納米礦物顆粒。礦物組成復雜、化學(xué)組成變化大，選礦提純比較困難。
因此，納米礦物資源的開(kāi)發(fā)利用有其獨特的方面，必須揚長(cháng)避短。充分利用納米礦物和礦物納米顆粒比表面積大、化學(xué)活性高以及其他功能特異性，制備功能性納米礦物環(huán)保材料是一個(gè)非常有前景的研究方向和應用領(lǐng)域，并已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，市場(chǎng)前景廣闊。
基于納米礦物資源的環(huán)保材料具有如下特點(diǎn)：
資源豐富，原料廉價(jià)，生態(tài)環(huán)保；
具有天然的多孔結構，容易實(shí)現納米結構化，加工工藝簡(jiǎn)單；
含有變價(jià)元素，可以轉化為多種價(jià)態(tài)和結構狀態(tài)的功能材料，去除污染物的機理多種多樣，具有吸附、沉淀、催化、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、微生物電子供體或電子受體；
應用廣泛，可用作包括水處理、大氣污染控制、生態(tài)修復各種領(lǐng)域的功能性材料。
來(lái)源：陳天虎,謝巧勤,劉海波,等.納米礦物與納米礦物資源[J].地球科學(xué),2018,43(5):1439-1449.
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