当前位置： 石墨 >> 石墨前景 >> 精深化纳米化助力我国非金属矿物功能材料
一、应用最广-工业填料
工业填料是具有一定化学成分、颗粒形状和表面性质的矿物粉体材料，如高岭土、滑石、碳酸钙等。近年来，研究主要集中在提升材料自身特性、降低材料生产成本、开发具有新功能的产品以及提高资源综合利用水平等方面。
(1)提升材料自身特性，包括白度和细度等。如采用重选、磁选和化学漂白等联合工艺提高高岭土填料的白度，开发超细碳酸钙、活性碳酸钙等超细碳酸钙产品。
(2)降低材料生产成本。如采用硫酸铵做增白剂降低高岭土煅烧温度，采用二氧化硫脲代替保险粉做高岭土漂白药剂等。
(3)开发新功能产品。如以云母粉复配重晶石和钛白粉等制备反射型隔热水性环保涂料，采用机械化学法制备滑石/Ti02复合粉体颜料等。
(4)提高资源综合利用水平，主要是废旧资源循环再利用。如废弃边角料生产碳酸钙粉体，以及利用云母粉和高密度聚乙烯协同补强实现废旧PP的回收再利用。
大部分人对于工业填料不甚理解，一听说填料的主要成分是碳酸钙时，马上觉得石头粉、非金属矿物质这些东西怎么可能作为填料使用呢，这不会影响产品质量吗？其实近代特别是21世纪以来，碳酸钙粉体因为其优良的特性，低廉的价格，越来越被广泛地用于塑料填充行业。碳酸钙本身的色泽较之其他无机矿物粉体材料都要白，稳定性要好，塑化好，在其他行业也应用广泛。碳酸钙的应用方向
二、存在问题
虽然经过了六七十年的发展，我国矿物功能材料产业仍存在许多不足。
产品系列化程度低，高附加值产品少。
我国矿物功能材料产品仍主要集中在初级阶段，如高纯石墨、高纯石英、以及工业填料等，而光伏、储能、电子、涂料等高档产品较少，精、深加工程度不足，产业链缺失，产品系列化程度低，高附加值产品少，整体竞争力不足。
1、加工与应用技术落后，创新动力不足
与发达国家相比，我国矿物功能材料的加工与应用技术仍然较为落后，目前仍局限于超细、高纯和较低层次的改性、改型，且机械化和自动化程度不高，同时科技研发投入不足，企业管理水平较低，技术创新能力薄弱。
重视加工技术研究，而忽视应用技术
近几十年来，我国超细粉碎和分级技术、表面改性技术等飞速发展，与发达国家的差距正在缩小，如超细粉碎和分级技术已经能够按需求加工l～10um的各类粉体材料，性能也逐渐接近或达到国际先进水平；而矿物功能材料应用技术研究还较少，尚不成体系，如功能材料结构与应用的相关关系。
2、不能满足高新技术产业发展需求
我国高新技术产业正处于产业结构调整、技术能力和经济效益大幅度提高的转型时期，而矿物功能材料作为高新技术产业发展的重要支撑基础原材料之一，由于其发展速度缓慢，对高新技术产业的发展支撑、推动作用较小。
3、检测技术与装备落后
高性能矿物功能材料的开发和应用离不开检测技术与装备的发展，尤其是在新能源、新材料、航空航天等领域的应用更是需要先进的检测技术和装备来评价应用效果。目前，我国检测技术与装备较为落后，高端、先进的检测设备主要靠进口，技术限制多、国产化困难重重，严重限制了非金属矿物材料产业的发展。
三、非金属矿产业技术发展趋势
1、技术发展规律
(1）超细粉碎及精细分级
粉碎及精细分级技术是非金属矿主要的深加工技术，其关键在于设备，日本、德国、美国、加拿大等国一直保持世界先进水平。目前，欧美及日本等超细粉碎以及精细分级技术主要在以下方面领先于我国:
a.设备大型化:与欧美和日本等国相比，我国大型设备明显不足，如:国外大型气流磨单机能力可达10吨/小时以上，原苏联用大型对喷气流磨磨水泥熟料、粉煤灰等，产品粒度10~20um，产量可达吨/小时。国内最大只有0.8吨/小时左右;国外大型精细分级机（细粒级产品细度在6~7um）单机处理能力可达10吨/小时以上，国内最大只有2吨/小时左右。
b.先进的工艺控制系统:国外的一些超细粉碎工艺设备及生产线已采用了自动化控制系统，而我国基本上依赖于人工经验进行操作或控制，产品质量和稳定性难以保证。
(2)表面改性
国外发达国家非金属矿物表面改性技术优于我国，主要表现为:
a.改性活化工艺和设备先进。国外先进的改性设备具有自动加药，生产连续，温度可控、单位产品药剂用量少、能耗低、颗粒高度分散、自动化程度高、操作简单方便等特点。
b.偶联剂品质多且质量稳定。
(3)纳米材料
非金属纳米材料是纳米材料的重要组成部分，目前，主要纳米非金属材料有纳米二氧化硫、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米碳管、纳米陶瓷材以及聚合物-粘土矿物纳米复合材料等，其中聚合物-粘土矿物纳米复合材料已成为日本、德国、美国等发达国家近年来材料科学研究的热点。
我公司新型针状晶须（2-4um，长径比50）2、产业发展趋势
(1)资源利用高效化，生产过程绿色化。提高资源综合利用水平，对尾矿、废弃物等进行综合利用；提高绿色生产制造水平，降低资源能源消耗，实现资源的低投入、高利用、低损耗、低排放。
(2)装备自动化、智能化。淘汰落后生产装备，加快开发生产水平先进、自动化程度高的非金属矿专用设备和成套装备：加快建立矿物功能材料产业大数据，推进“互联网+”与矿物功能材料产业的融合，实现智能化生产。
(3)企业大型化、规模化。在提升装备水平的同时，推进装备的大型化，并向规模化发展；建立矿物功能材料产业示范基地、技术创新平台与公共服务平台，形成产业聚集区与规模经济，引导产业规模化发展。
(4)产品系列化、功能化。充分利用非金属矿的不同优异性能，推进优势矿种的精、深加工技术，开发具有特定功能性的系列化产品，满足不同行业的需求，拓宽产品应用领域，推进产品系列化、功能化发展。非金属产业发展的重点是节能材料、电子工程材料、环保材料、密封材料、摩擦材料、耐火保温材料、生物工程材料的填料、涂料的开发研究。具体为:汽车工业用新型高性能摩擦材料、密封材料及工程塑料的功能填料。石油化工用耐腐蚀、耐高温高压、裂化催化用的密封材料、载体、复合材料及功能填料。机电工业用高性能绝缘材料、高性能减磨材料及润滑材料、电子元件包覆材料、研磨材料、高性能电极材料。建筑业轻质高强保温、隔音材料、高性能放火材料及新型内外墙装饰材料及装饰涂料（包括功能涂料)。农业、饲料工业用农药和化肥载体材料、农膜功能填料、土壤改良剂和饲料添加剂。环保工业用水净化材料、生活及工业废水废气处理吸附材料，核废料处理及辐射屏蔽材料。不断满足以上种种材料发展的需要，将是非金属矿产业的重要任务。四、世界非金属矿产品需求预测随着工业产业结构的变化，普遍采取降低能耗和节约原料用量的措施，新型材料的应用和人工合成矿物部分代替短缺矿物等，未来世界经济对非金属矿物的需求将呈现缓慢增长势头。未来非金属矿产品需求的增长将主要在发展中国家。预计非金属矿物原料的需求将主要集中在美国、日本、西欧、俄罗斯及其周边国家、环太平洋带的新兴工业国家（地区）和政治实现工业化的发展中国家。未来多数非金属矿、一些新型非金属矿产、节能和环保非金属产品将保持较高的增长速度。未来非金属矿产品的主要需求市场仍将是耐火材料、造纸、涂料、橡胶、塑料、陶瓷及环保领域。1、我国非金属矿工业发展方向我国传统的非金属矿加工工业主要立足于为冶金、化工、轻工、石油、机械、建材、农业、国防等工业部门提供初产品或中间产品，产品价值低廉。未来将向深加工及开发高附加值的高技术功能材料方向发展。如石墨加工成膨胀石墨，成为一种高级密封材料，用于宇航、原子能、化工、机械等工业;高纯石英用于光电通讯等。非金属材料的高科技应用2、今后市场需求较好的非金属矿及其支配品质预测(1)石墨:高纯石墨、膨胀石墨、石墨乳、渗硅石墨、密封材料等。(2)膨润土:环保材料、吸附脱色、化工、催化剂载体、防火材料等。(3)滑石:超细滑石粉、改性滑石粉、无菌滑石粉及塑料、涂料、造纸、化妆品、医药用的各种功能滑石粉及母料。(4)云母:高档湿磨云母粉、珠光云母粉等。(5)硅藻土:助滤剂、吸附材料、催化剂载体及保温材料。(6)高岭土:高档造纸涂料、高强陶瓷、坯料和细料、纳米材料、化妆品、医用涂层、农药、催化剂载体。(7)煤系高岭土:电缆塑料、环境材料、化工催化剂、国防尖端材料。(8)长石:陶瓷、玻璃、助熔剂。(9)凹凸棒:吸附剂、干燥剂、胶粘剂、抗盐搬土、污水净化。(10)硅砂:高档玻璃原料、电子塑封材料、铸造型砂。(11)碳酸盐:造纸、坯料和给料、塑料、橡胶、涂料、石墨用填料。五、结论
矿物功能材料是我国传统产业升级、新技术产业形成以及国民经济可持续发展的重要支撑材料，发展矿物功能材料产业意义重大。经过了几十年的发展，目前我国的矿物功能材料产业已经具有一定的规模，然而仍存在产品系列化程度低、加工与应用技术落后等问题，尚不能满足我国高新技术产业的发展需求。发展矿物功能材料产业任重道远。
参考文献:《矿产综合利用》19年第3期、《非金属矿产业发展现状及展望》原创力文档
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