当前非金属矿粉加工技术的问题与思考


来源:池州科技信息网


    在我国国民经济快速发展和人民生活水平显著提高的大背景下,伴随高新技术新产业、塑料、橡胶、造纸、涂料、建材、石化、机械等传统产业以及环保产业等现代产业的快速成长,市场对非金属矿粉需求量呈较快增长态势。据中国非金属矿工业协会和有关专业协会的不完全统计,2004年,(玻璃及填料用)石英砂和石英粉、重质碳酸钙、高岭土、滑石、石膏、石墨、萤石、镁砂及制品、硅灰石、云母、膨润土、硅藻土、石棉、重晶石、锆英石粉等主要非金属矿产品的产量合计已达到8000多万吨;此外,2004年,我国生产建筑陶瓷近30亿m2,卫生陶瓷达7000万件以上,据此估算年消费瓷土、长石、石英等非金属矿物粉体1300万吨左右;两项合计,2004年中国大陆非金属矿产品的总产量约9737.5 万吨左右。2005年估计达到10394万吨左右,较2004 年增长约6.74%。此外,2004年我国石灰产量达到14200万吨左右,2005年15000万吨左右,分别比上年增长4.6%和5.6%左右,主要用于建材与建筑,钢铁、冶金,化工行业轻质碳酸钙、电石、氯碱等的生产,高等级公路以及烟气脱硫和废水处理等,其中建材与建筑约占石灰消费量的66%,钢铁冶金约占22%。

  另据海关统计,2005年非金属矿产品的出口总额为48.03亿美元,比2004年增长45.23%。其中采选产品13.6亿美元,比去年增长52.98%;加工产品34.43亿美元,比去年增长42.39%。其中石英、硅砂、红柱石、蓝晶石及硅线石、硅藻土、重晶石、石棉、未膨胀的绿泥石、蛭石、珍珠岩、膨润土、鳞片石墨等的出口量显著增长,增长率均在两位数以上;脱色土及漂白土、滑石、萤石、碳酸钙等的出口量呈负增长。

  由以上主要统计数据可见,我国非金属矿物粉体已形成一个规模宏大的产业,而且可以预见,随着国民经济的持续快速增长,非金属矿物粉体的产量和消费量也将持续增长。那么,我国非金属矿粉加工技术的现状是这样的呢?能否满足相关应用领域对非金属矿粉产品日益增长的数量和质量要求呢?

  1.非金属矿加工技术现状与问题

  矿种多、应用领域广、技术指标要求复杂是非金属矿物加工的主要特点之一。由于这一特点,非金属矿的加工工艺也是千差万别的。有些非金属矿可以直接粉碎加工成商品,如方解石、石灰石、硅灰石;有些必须要进行提纯,如石墨、高纯石英、砂质高岭土;有些应用领域只需对非金属矿进行简单的粉碎加工,如饲料用的石灰石粉,铸造用的膨润土以及普通的非金属矿物填料;有些应用领域则要求进行较深度的加工,如微电子工业应用的胶体石墨、高纯石英,造纸工业用的高岭土、重质碳酸钙颜料,涂料工业用的有机膨润土,纳米复合材料用的蒙脱石,新型导电材料用的石墨层间化合物以及珠光云母和着色云母、在高聚物基复合材料(塑料、橡胶、胶粘结等)中应用的高性能非金属矿物填料,等等。以下就粉碎、分级、提纯、改性、煅烧等几个主要方面对中国目前的非金属加工技术现状和问题进行简单综述和分析。

  1.1 粉碎分级

  目前,非金属矿物粉体的粉碎加工根据产品的粒度大小大体分为:破碎(产物粒度30~1㎜)、磨矿或磨粉(产物粒度1000~10m)及超细粉碎或超细磨(产物粒度10~0.1m)3个层次。每一层次还可以细分为几个不同的作业段,如破碎可以分为粗破碎、细破碎;磨矿可以分为粗磨(20~200目)和细磨(325目)。粉碎分级技术的核心是设备,目前不同粉碎和分级层次所应用的主要设备列于表1。

  表1 非金属矿物粉体加工中应用的粉碎和分级设备

作业名称 粉碎设备 筛分与分级设备

破碎 颚式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机等 固定(格条)筛、各种振动筛、平面摇动筛等
磨矿或磨粉 球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机、雷蒙磨(悬辊式磨粉机)、辊磨机、旋磨机、柱磨机、涡流磨、振动磨、塔磨机、离心磨、机械冲击磨、压辊磨等 直线振动筛、双轴振动筛、高频振动筛、概率筛、旋流细筛、水力旋流器、螺旋分级机、水力分级机、旋风(惯性)分级机、叶轮式分级机、悬吊筛等
超细粉碎或
超细磨 气流磨、搅拌磨、研磨剥片机、砂磨机、振动磨、球磨机、压辊磨、环辊磨、高速机械冲击磨、胶体磨、行星球磨机等 涡轮式空气离心分级机、卧式螺旋卸料离心机、碟片式离心机、小直径水力旋流器(组)

  近十年来,非金属矿粉碎分级设备发展较快,国内能生产各种破碎、细磨、超细磨设备及各种干式和湿式精细分级设备,设备的性能和技术水平有了显著进步。进入21世纪以来,国内非金属矿物的粉碎、分级、超细粉碎生产中绝大多数采用国产设备。由于大处理量精细分级设备制造技术的突破,球磨机和分级系统广泛用于大规模重质碳酸钙的干法生产(D97=5~45m),D97=10m产品的单机生产能力达到5~7t/h;大型搅拌磨和砂磨机(3000~5000L)已在涂料级重质碳酸钙及高岭土的超细研磨加工中的推广应用,d902mm产品的单机生产能力达到2000kg/h以上。此外,已有部分先进、实用的粉碎、分级设备出口到东南亚、南亚、中东、非洲和欧洲等地区国家。

  目前国内非金属矿物粉碎分级技术存在的主要问题主要体现在三个方面:一是粉碎分级设备;二是粉碎分级工艺;三是针状和片状微粉加工技术。

  (1)粉碎分级设备

  但从技术层面来说,国内粉碎分级设备,特别是超细粉碎和精细分级设备与先进工业化国家相比尚存的问题主要集中在生产能力大型化、产品精细化、过程控制智能(在线)化、磨损控制和设备稳定性等方面。

  这里所说的设备大型化是指单机生产能力的大型化,而不是生产线因设备重复设置的生产能力大型化。设备大型化是用户用量增大和质量稳定的必然要求。现代化大型企业对非金属矿粉的要求是同一规格的产品用量大,而且质量要求(如粒径和粒度分布、白度等)稳定。采用多台小设备,虽然也能满足用量的要求,但一般难以满足质量(特别是粒度分布)稳定的要求。设备大型化也是节能、降耗、降低单位产品生产成本的必然要求。设备大型化使单位产品能耗、磨耗降低,劳动强度减小、人工减少,从而降低了单位产品的生产成本。
这里所说的产品精细化主要是指粉体产品的细度、粒度分布、颗粒形状、分散稳定性等指标。虽然我国非金属矿行业将小于10m的粉体称之为超细粉体。但一方面,各不同应用领域对超细粉体粒度及其分布的要求不一致,如造纸面涂料要求-2m达到90%以上,最大颗粒不大于5m;塑料薄膜要求d975~6m,最大颗粒不大于10m; 另一方面,随着现代高技术和新材料产业的发展和传统产业产业升级速度的加快,对非金属矿物粉体产品的细度要求不断提高,如新的高品质专用面涂级GCC,要求其浆料固含量75%~78%;粘度<350mpa;最大粒度3~5μm, -2μm含量≥95%,1μm含量≥75%;平均粒径0.3~0.5μm。目前一些新材料领域,不仅粒度要求达到几m,甚至小于1m,而且对颗粒形状有特殊要求,如高性能电池领域应用的球形石墨以及大规模集成电路板塑封用的球形硅微粉。

  过程控制智能(在线)化是稳定产品质量、降低劳动强度和减少人工的必然要求。由于中国目前劳动力资源丰富以及设备售价等方面的原因,目前国内粉碎分级设备的智能(在线)控制方面尚未全面实施,过程产品细度和粒度分布的控制主要还是依据取样的粒度分析结果进行人工调控。

  磨耗和可靠性是粉碎分级设备的主要性能之一。过大的磨耗不仅影响产品的纯度、白度等指标,而且导致与物料接触部件的使用寿命下降,降低设备的可靠性。设备的磨耗除了与物料的硬度有关外,主要取决于材料、粉碎分级方式以及器件的形状等。例如涡轮式分级设备,叶轮的材质、形状、转度等对其磨耗重要影响,高转速虽然有助于降低分离粒径,但往往降低设备的稳定性和提高了设备的磨耗,而且也提高了单位产品能耗。国内目前就存在一味仿制国外某型号分级设备,增大分级机转速的现象。

  (2)粉碎分级工艺

  目前粉碎分级工艺存在的主要问题是工艺设计和设备选型问题。

  客观上种类繁多的非金属矿物品种和千差万别的产品规格给非金属矿物粉碎分级,特别是超细粉碎和精细分级工艺的工艺设计和设备选型带来一定的技术难度。但我这里要讲的主要是主观上存在的一些原因。这些原因包括选型程序、选型方式方法以及选型者的技术能力。

    先讲工艺设计和设备选型程序。正确的程序应该是首先明确要粉碎加工什么矿物?根据市场调研确定产品的定位(细度和粒度分布)、产量、工作制度等。再根据现有的工业设备技术水平来设计粉碎分级方式并进行比较,是采用干法还是湿法;然后再在工艺设计的基础上选择设备型号。现在有些投资者往往是先确定某某厂家或某某型号的设备,然后再考虑生产矿粉。颠倒的选型程序可能导致工艺设计和设备选型不正确,增大投资的风险。

  再讲选型方式方法。无论是工艺设计还是设备选型首先要考虑的是必须满足产品细度、粒度分布和产量的要求;其次要重点比较不同工艺和设备选型方案的单位产品能耗指标(对于粉碎分级作业来说能耗是主要的生产成本构成);然后要比较单位产品磨耗、单位产品投资等指标;最后要比较设备的稳定性和成熟性。目前有的投资方或设计方在设备选型时,往往只注意满足产品细度和产量,忽视单位产品能耗以及设备稳定性和成熟性的比较,或者太关注于节省设备投资,从而或者导致最终的生产线单位产品能耗和维护费用高,产品生产成本高,缺乏市场竞争力,或者难以达到预期的产品细度、产量指标。

  最后要讲工艺设计和设备选型人员的技术素质。由于目前大多数超细粉碎和精心分级设备没有制定相应的国家或行业标准,设备制造商的产品样本表述大多以所谓中等硬度的标准矿物为准,而且对于细度的表示方法也不尽相同。因此,除了道德素质外,选型人员的技术素质对于正确选择工艺设备是非常重要的。这里所指的技术素质包括对行业的整体了解程度、对现有粉碎分级工艺设备的熟悉程度以及工艺设计和设备选型的能力。

  (3)针状和片状微粉加工技术

  目前国内在大径厚比白云母微粉生产技术和高长径比硅灰石微粉生产技术方面仍程度不同地存在一些问题。特别是白云母粉体生产技术,国产技术设备径厚比小、表面光泽差、单机生产能力小、单位产品能耗较高、质量不稳定。高性能大径厚比白云母粉仍要进口。

  2.2 选矿提纯

  由于非金属矿物成矿的特点及应用的特点,工业上大多数非金属矿物,如石灰石、方解石、大理石、白云石、石膏、重晶石、滑石、叶腊石、绿泥石、膨润土、伊利石、硅灰石、煤系硬质高岭岩、玻璃原料石英岩等只进行简单的拣选以及分类进行粉碎、分级、改性活化和深加工。国内目前工业上进行选矿提纯的非金属矿主要有:石棉、石墨、软质高岭土、硅藻土、膨润土、高纯石英、云母、石榴子石、蓝晶石、硅线石、红柱石、蛭石、菱镁矿、长石、金红石、锆英砂以及萤石、磷灰石、钾盐等。

  目前,石棉主要采用风选和筛分分级;石墨天然可浮性好,主要采用浮选,对要求固定碳含量达到95以上的高纯石墨采用化学选矿(强酸、碱处理和高温煅烧);软质高岭土主要采用重选(水力旋流器和离心分级)除砂,强磁或高梯度磁选、超导磁选及化学漂白(还原和氧化漂白)除铁增白;硅藻土主要采用擦洗分散、分级除晶质二氧化硅、选择性沉降分离粘土;高纯石英主要采用酸浸和纯水洗涤;云母则主要根据云母类型的不同,采用人工或机械拣选及摩擦选矿以及风选和重选除砂;石榴子石主要采用摇床分选;硅线石和蓝晶石则在去除矿泥的基础上主要采用浮选;长石主要采用磁选,石英与长石分离时,主要采用浮选;蛭石主要利用其膨胀后与脉石矿物的密度差采用简单的风选和水选;金红石和锆英砂主要采用电选、磁选和重选综合力场选矿工艺;萤石主要采用浮选工艺。

  这些年非金属矿选矿技术可以说是进展缓慢,研发资金和人力投入少,矿上企业基本上是“采富弃贫”,目前国内在非金属矿提纯加工方面问题很多,主要如下:

    ①机械化和自动化程度不高。部分矿山和滑石、硅灰石、方解石等矿种主要采用人工手选,即使机械化程度比较高的石墨、石棉、高岭土等非金属矿的选矿工艺,其自动化程度也较低,过程调控和产品质量控制还是以人工为主。这是产品质量不稳定的主要原因之一。

    ②回收率和资源综合利用率较低。选矿回收率低于国外工业发达国家,就连天然可浮性好的鳞片石墨,某些选厂的回收率也不到80%。资源综合利用程度低,有些老矿山尾矿对生态环境造成严重威胁。

    ③工业化高纯加工工艺与装备不能满足应用的需要。最典型的例子是生产石英玻璃、石英坩埚、光纤套管等的高纯度石英(杂质含量小于10个ppm),迄今为止,仍依赖进口,对我国高新技术和国家安全有重要影响。

  2.3 粉体改性

  在塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料或高聚物基复合材料中应用的非金属矿物填料以及油漆涂料、涂层材料、油墨、化妆品等中应用的非金属矿物填料和颜料以及吸附催化用的非金属矿物材料,表面处理或表面改性是其重要的加工技术之一。目前非金属矿物粉体表面改性采用的主要方法是表面化学包覆、沉淀反应包膜、插层改性等;表面改性剂包括有机物和无机物二大类;改性工艺包括干法和湿法;改性设备主要有连续式的粉体表面改性机、间歇式的加热搅拌机、涡流磨、搅拌反应罐和反应釜等。表2所示为目前国内非金属矿物粉体表面改性常用的方法、工艺、表面改性剂及改性设备,其中SLG连续式粉体表面改性工艺与设备在超细轻质碳酸钙的干法改性中占据主导地位。

  表2 非金属矿物粉体表面改性常用的表面改性剂及改性设备
方 法 工艺 表面改性剂 表面改性设备 应用的非金属矿物
表面化学包覆 干法 硅烷、钛酸酯、铝酸酯、锆铝酸盐等偶联剂;表面活性剂;有机硅;不饱和有机酸及有机低聚物;等等 SLG型连续粉体表面改性机、高速加热搅拌机、卧式浆叶混合机、涡流磨、流化床等 GCC和PCC、滑石、高岭土、云母、硅灰石、氢氧化铝、氢氧化镁石英粉、长石粉等
湿法 硅烷、锆铝酸盐、经过处理的部分钛酸酯和铝酸酯偶联剂;水溶性表面活性剂及高分子、乳化硅油等 加热搅拌反应罐或搅拌筒、反应釜等 PCC和GCC、高岭土、云母、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛、电气石等
沉淀反应包膜 湿法 钛盐、铝盐、硅酸钠、铁盐、铬盐、钴盐、锌盐、锆盐等 加热搅拌反应罐、反应釜、洗涤脱水及干燥机、焙烧窑炉等 云母、二氧化钛、石墨、高岭土、电气石、氢氧化镁等
插层改性
/ 季铵盐、高聚物单体、碱或碱土金属、无机酸及其盐、稀土氧化物等 反应器、洗涤脱水及干燥机等 膨润土及其他粘土矿物、石墨、蛭石等

  当前,国内非金属矿物粉体表面改性技术存在的主要问题是:

  ①针对特定用途的非金属矿物表面改性工艺和配方技术远远不能满足应用的需要。如在工程塑料 中应用的针状硅灰石、滑石、云母等;在再生纸脱墨中应用的滑石粉;在橡胶轮胎中应用的石墨;在丁基橡胶和催化剂中应用的煅烧高岭土;在涂料和涂层材料中应用的膨润土、高岭土、铁红、珠光云母和着色云母;在化妆品中应用的云母和滑石等。目前的状况是虽然国内大量出口滑石、云母、石墨和硅灰石等非金属矿物粉体产品,但同时以高于出口价几倍甚至于几十倍的价格进口相应的表面改性产品。

  ②表面改性设备程度不同地存在一些影响产品质量和稳定性的问题,特别是间歇式操作的干法表面改性设备。

2.4 其他

    非金属矿粉加工技术还包括脱水(过滤和干燥)、煅烧、造粒及包装等。

    目前工业上应用的过滤设备主要有压滤机、离心机、真空过滤机等;干燥设备主要有喷雾干燥机、圆筒干燥机、闪蒸干燥机、多功能干燥机、流化床干燥机、隧道式干燥机等。针对超细粉体干燥过程粉料团聚问题的集干燥与解聚于一体的干燥技术与设备,如多功能强力干燥机、闪蒸干燥机等也已在超细重质碳酸钙、超细高岭土、超细水镁石等的加工中成功地得到应用;压滤脱水设备和卧式螺旋离心脱水设备已广泛用于超细高岭土、膨润土、凹凸棒土等高粘度非金属矿物的加工;国产喷雾、挤压等造粒设备及颗粒整形设备也已在工业上应用。此外,近几年针对非金属矿物超细粉体的包装设备有了较快发展,国内制造的自动计量和气固分离、连续包装的真空包装机和其它自动化连续包装设备已在非金属矿物超细粉体的包装中得到广泛应用。目前该领域存在的主要问题是设备的性能还不能完全满足应用的需要,特别是一些特殊物料,如-1m超微细物料的过滤与干燥解聚、超细球形粉体的生产等等。

  煤系硬质高岭土是中国的优势矿产资源,自上个世纪90年代以来用煤系高岭土为原料生产超细高白度煅烧高岭土逐渐形成开发热潮,进入本世纪后生产能力迅速膨胀,目前形成的生产能力已达到20万吨以上。煤系高岭土的煅烧技术和设备是其关键加工技术之一,最初采用静态煅烧的隧道窑、倒烟窑和立窑成型煅烧,不仅产量低、产品质量(白度)不稳定,而且能耗高,后来引进英国产的燃油和燃气隔焰式回转窑取得了成功。近年来国内不仅开发了燃气隔焰式回转窑和电加热回转窑并在新建的煅烧高岭土生产线上得到应用,而且在2005年成功地开发了直焰式燃气回转窑。由于超细研磨机的大型化、直焰式回转煅烧窑煅烧技术的成功应用以及解聚分级技术的进步,不仅用煤系高岭岩生产超细煅烧高岭土的质量稳定性提高,而且能耗和生产成本显著下降,生产线投资显著减少。1994~2004年投产的生产线,万吨生产能力投资需要4000-7000万元;2006年7月投产的“内蒙古华生高岭土有限公司”3万吨/年生产线,投资仅4000多万元。产品白度高达95,-2mm³92%。但是,目前在煅烧高岭土生产领域也存在一些问题。主要是2004年前投资建设的生产线投资和能耗较高,导致生产成本居高不下,产品的市场竞争力不强;另外,技术市场不规范,一些落后的生产技术和设备给投资者和行业造成了较大的负面影响。
总之,我国当前非金属矿物加工技术存在的不足和主要问题是生产线规模较小、自动控制水平低、产品质量稳定性不够、单位产品能耗和磨耗高以及环境污染等;装备制造商虽然很多,但大多规模较小,工艺配套技术相对较差,还没有出现能够参与国际竞争的集设备制造、工艺设计、工程建设于一身的大型企业;此外,产品标准不能满足相关行业,特别是高新技术行业发展的需要,这是我国目前一方面大量低价出口某种非金属矿产品,同时又高价进口同类非金属矿深加工产品的原因之一。

  2.对未来技术发展的思考

  中国是一个经济和社会正在迅速发展和变化的世界大国,高新技术产业的快速发展、传统产业的技术进步、环保国策的全面落实以及在未来20年全面建设小康社会发展目标的实施将给非金属矿物加工工业带来前所未有的发展机遇。可以预计,中国的非金属矿粉体加工业在未来一段时间将以较快的速度持续发展,最终成为非金属矿物粉体生产和消费大国。但在未来的发展中一定要注意注意“质”的发展,要下大力气提高产品的档次和技术含量,特别是根据高技术、新材料发展、新农村建设、节能和新能源发展以及建设环境友好型社会的需要生产适用性好的非金属矿产品;根据环境保护和循环经济发展的要求提高资源的综合利用率和高效回收采选尾矿;通过技术、标准等要素促进产品质量的提高和稳定。

  粒度大小和粒度分布及颗粒形状对非金属矿物粉体的性能或功能有很大影响,许多非金属矿物粉体的功能,如在高聚物基复合材料中的增强或补强性、陶瓷材料的强度和韧性、作为造纸和涂料颜料的遮盖率、着色力以及粉体的电性、磁性、光性、吸波与屏蔽、催化、吸附、流变、抗菌、脱色、粘结等都与其粒度大小、粒度分布及颗粒形状及比表面积有关。由于超细粉体具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、烧结温度低且烧结体强度高、填充补强性能好、遮盖率高等优良的物理化学性能,许多应用领域要求非金属矿物材料的粒度微细(微米或小于1m);部分领域不仅要求粒度超细而且要求粒度分布范围窄。因此,超细粉碎、精细分级以及特殊粒形(如片状、针状、球状等)粉体的加工技术是非金属矿物主要的深加工技术之一。根据当前我国非金属矿物粉碎分级技术存在的问题和该领域的发展趋势,今后粉碎分级技术的发展重点应是:①提高机械粉碎的产品细度(<1mm)、降低粉碎极限、提高单机产量(设备大型化)、降低(单位产品)能耗和磨耗和稳定产品质量;②发展高效低耗和大处理量的分级技术和设备;③在现有设备和工艺基础上发展人工智能技术,根据原料特点和产品细度要求自动优化生产工艺配置和操作参数,达到高效、低耗、稳定产品质量的目的。

  非金属矿物来的纯度在很多情况下指其矿物组成,而非化学组成;正是矿物组成决定矿物的结构。一些非金属矿物的化学成分基本相近,但矿物组成和结构相去甚远,因此其功能或应用性能也就相差甚远,例如石英和硅藻土,化学成分虽都是二氧化硅,但前者为晶质结构(硅氧四面体),而后者为结构复杂的非晶质多孔结构,因此,它们的应用性能或功能很不相同。矿物组成、化学成份和结构对非金属矿物材料功能的影响还与矿物的纯度有关。在很多情况下,为了充分发辉非金属矿物材料的功能必须对其进行选矿提纯,特别是当矿物原料中杂质较多,且这种杂质对于非金属矿物材料某一主要功能有不利影响时。因此,选矿提纯技术对非金属矿物粉体功能的发挥是十分必要的。未来无论是新兴的高技术和新材料产业、环保产业还是传统产业都将对非金属矿物粉体材料的纯度提出更高的要求。而随着非金属矿物粉体材料纯度要求的提高,精选提纯技术的难度也将增加;另外资源的贫化、综合利用率要求的提高以及环保要求的日益提高也将增加精选提纯技术的难度。因此,微细粒选矿提纯和精选技术、综合利用技术或无尾矿加工技术将成为未来非金属矿提纯技术的主要发展趋势,涉及的非金属矿物将包括石墨、石英、高岭土、云母、滑石、硅藻土、锆英砂、硅灰石、重晶石、金红石、膨润土、萤石、硅线石、红柱石、蓝晶石、电气石等。

  非金属矿物粉体的许多功能取决于表面或界面性质。如吸附、催化、电性、光性、流变、分散及与材料中其它组分的相容性等。矿物的表面性质既与矿物的组成、化学成分和结构有关,也与加工技术有关。许多应用领域都对非金属矿物粉体的表面或界面性质有特殊要求,如高聚物基复合材料(塑料、橡胶、胶粘剂等)、多相复合陶瓷材料、油漆涂料、生物医学材料、化纤等要求非金属矿物粉体表面或界面与有机或无机基料(高聚物、陶瓷坯料、油性漆、水性漆、化学纤维等)及生物基体有良好的相容性或配伍性;石化工业用的沸石和高岭土催化剂或载体要有特定的孔径分布和较高的比表面积;炼油脱色用的活性白土(膨润土)以及啤酒过滤用的硅藻土要有较强的表面吸附能力;用于水处理的硅藻精土对有机、无机污染物及重金属离子等有选择性吸附的能力。由于表面改性技术可提高或改善非金属矿物粉体与填充或复合基料的相容性和配伍性,对提高现代高聚物/无机复合材料、多相复合陶瓷材料、高档或特种油漆涂料、功能性纤维、吸附与催化材料等的发展有重要意义。优化无机粉体的表面性质以取得最佳的应用性能和应用效果,始终是粉体表面改性技术追求的目标。根据我国当前非金属矿粉表面改性技术存在的问题及粉体表面改性技术的发展趋势,未来粉体表面改性技术的发展重点应是:①在设备结构优化(适用性广、分散性能好、粉体与表面改性剂的作用机会均等、改性温度和停留时间方便调节、单位产品能耗和磨耗较低、无粉尘污染等)的基础上采用人工智能技术对主要工艺参数和改性剂用量进行在线自动调控;②在现有表面改性剂基础上、降低生产成本;运用先进化学、高分子和化工科学技术和计算技术,研究开发应用性能好、成本低、在某些应用领域有专门性能或特殊功能并能与粉体表面和基质材料形成牢固作用的新型表面改性剂;③在多学科综合的基础上,根据目的材料的性能要求来选择粉体材料和“设计”粉体表面,并运用先进计算方法

  现代高技术和新材料的发展是以较高的科技含量、较低的环境负荷和更适应社会发展的需要为前提的,非金属矿物材料也不例外。只有功能明确或突出,能满足相关应用领域技术进步和产业发展要求和环保要求的非金属矿深加工产品或非金属矿物材料才有可能赢得稳定的市场。因此,未来非金属矿粉加工技术应该交叉、融合矿物学、矿物加工、化工、材料、机械、电子、信息以及相关应用领域不同学科,通过超细粉碎、精细分级、提纯、改性、改型、复合等深加工或精细加工技术,发掘和提升非金属矿产品的功能和应用性能。

  
    主要参考文献

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