未來10年，極具發(fā)展“錢”景的10大類礦物功能材料！

礦物功能材料主要是以非金屬礦物或經(jīng)過選礦、初加工的非金屬礦為原料，在充分發(fā)揮非金屬優(yōu)異的離子交換性、吸附性、懸浮性、可塑性、化學(xué)穩(wěn)定性以及電學(xué)、熱學(xué)等性能的基礎(chǔ)上，經(jīng)過深加工或精加工制備的具有獨(dú)特功能的材料。根據(jù)功能及應(yīng)用方向的不同，礦物功能材料可以分為工業(yè)填料、熱功能材料、電功能材料、光功能材料、吸波屏蔽材料、催化載體材料、吸附材料、流變材料、粘結(jié)材料、生物醫(yī)藥材料等。

1、工業(yè)填料

      工業(yè)填料是具有一定化學(xué)成分、顆粒形狀和表面性質(zhì)的礦物粉體材料，如高嶺土、滑石、碳酸鈣等。近年來，研究主要集中在提升材料自身特性、降低材料生產(chǎn)成本、開發(fā)具有新功能的產(chǎn)品以及提高資源綜合利用水平等方面：提升材料自身特性，包括白度和細(xì)度等。如采用重選、磁選和化學(xué)漂白等聯(lián)合工藝提高高嶺土填料的白度，開發(fā)超細(xì)碳酸鈣、活性碳酸鈣等超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品。降低材料生產(chǎn)成本。如采用硫酸鉸做增白劑降低高嶺土鍛燒溫度，采用二氧化硫脈代替保險(xiǎn)粉做高嶺土漂白藥劑等。

      開發(fā)新功能產(chǎn)品。如以云母粉復(fù)配重晶石和鈦白粉等制備反射型隔熱水性環(huán)保涂料，采用機(jī)械化學(xué)法制備滑石/TiO2復(fù)合粉體顏料等。提高資源綜合利用水平，主要是廢舊資源循環(huán)再利用。如廢棄邊角料生產(chǎn)碳酸鈣粉體，以及利用云母粉和高密度聚乙烯協(xié)同補(bǔ)強(qiáng)實(shí)現(xiàn)廢舊PP的回收再利用。

2、熱功能材料

      熱功能材料包括導(dǎo)熱材料和保溫隔熱材料，主要有石墨、珍珠巖、蛭石等。近年來，研究主要集中在制備高導(dǎo)熱柔性石墨片和阻燃型有機(jī)保溫材料、提高無機(jī)保溫材料保溫性能、改善鎂碳磚應(yīng)用性能等方面：制備高導(dǎo)熱柔性石墨片。采用膨脹石墨壓延法制備高導(dǎo)熱柔性石墨膜或柔性石墨片，其制備過程無需高溫高壓技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可批量生產(chǎn)。

      制備阻燃型有機(jī)保溫材料。如以可膨脹石墨、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石等作為阻燃劑，加入到聚氨酯、酚醛樹脂等有機(jī)材料中制備復(fù)合保溫材料，提高有機(jī)保溫材料的阻燃性能。提高無機(jī)保溫材料的保溫性能。如利用膨脹珍珠巖加入SiO2氣凝膠、閉孔珍珠巖加入鋁礬土耐火骨料、蛭石加入覆蓋劑中等方法提高材料保溫性能。改善鎂碳磚的應(yīng)用性能。通過改善結(jié)合炭的炭結(jié)構(gòu)、優(yōu)化鎂碳磚的基質(zhì)結(jié)構(gòu)以及采用高效抗氧化劑等方法提高鎂碳磚的熱震穩(wěn)定性及抗渣滲透性等。

3、電功能材料

      電功能材料包括導(dǎo)電材料和絕緣材料，主要有石墨、石英、云母等。近年來，研究主要集中在制備石墨烯導(dǎo)電材料、高性能鋰離子電池負(fù)極材料、環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料、石英半導(dǎo)體材料等導(dǎo)電材料，以及制備芳綸云母紙、高導(dǎo)熱少膠云母帶等絕緣材料方面：制備石墨烯導(dǎo)電材料。主要包括兩個(gè)方面：一是將石墨烯加入導(dǎo)電聚合物中，如聚吡咯、聚苯胺、聚乙撐二氧噻吩等，提高其導(dǎo)電性、機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性；二是在將石墨烯加入絕緣聚合物中，如聚苯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯等，使其具備一定的導(dǎo)電性。

      制備高性能鋰離子電池負(fù)極材料。如利用納米Si的高可逆比容量和石墨優(yōu)異的循環(huán)性能，制備納米Si/石墨復(fù)合負(fù)極材料，具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的特點(diǎn)。制備環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料。如以包覆型導(dǎo)電云母制備環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料，涂覆在油罐和某些化學(xué)品（甲醇、甲苯等）罐內(nèi)，可以很好的保護(hù)罐體的安全。制備石英半導(dǎo)體材料。以高純石英為原料，采用濕法腐蝕、薄膜沉積、退火和薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)制備納米多孔硅薄膜和柔性單晶硅薄膜，應(yīng)用于太陽能電池。

      制備芳綸云母紙。研究云母粒徑和表面性質(zhì)、芳綸纖維的形態(tài)和用量、納米纖維素的加入、超聲波處理等因素對(duì)芳綸云母紙性能的影響。制備高導(dǎo)熱少膠云母帶。高導(dǎo)熱少膠云母帶具有更優(yōu)的電氣性能，可以有效降低電極絕緣層溫升，有望提高點(diǎn)擊單機(jī)容量和效率。

4、光功能材料

      以石英等為原料可以制備光學(xué)玻璃、光導(dǎo)纖維、透明石英玻璃管、濾光片等光功能材料。近年來，研究主要集中在提高材料自身性能、制備相關(guān)光學(xué)產(chǎn)品等方面：

提高材料自身性能，主要是高純石英的制備。如以石英砂為原料，采用破碎分級(jí)、堿液擦洗、攪拌酸浸、強(qiáng)酸處理、細(xì)磨篩分、強(qiáng)酸再處理的提純工藝流程，可獲得SiO2含量大于99.99%的高純石英產(chǎn)品。制備相關(guān)光學(xué)產(chǎn)品。如通過溫度、管內(nèi)氣體壓力、喂料速度、牽引速度等參數(shù)，可制備高精度石英玻璃管。

5、吸波屏蔽材料

      石墨、重晶石等可以吸收投射到表面的電磁波、核元素，起吸波與屏蔽的作用。

近年來，研究主要集中在制備石墨吸波材料、水泥基電磁屏蔽材料和核屏蔽材料等方面：制備石墨吸波材料。利用石墨（烯）與各種有機(jī)、無機(jī)物復(fù)合制備吸波材料，如石墨-石膏基吸波復(fù)合材料的制備及其在建材行業(yè)的應(yīng)用、改性石墨烯/聚酞亞胺吸波材料的制備等。制備水泥基電磁屏蔽材料。將各種屏蔽材料加入有機(jī)、無機(jī)基體中，賦予基體一定的電磁屏蔽、核屏蔽性能，如將膨脹石墨、碳纖維復(fù)摻入EPS多孔水泥基體中，可明顯提高基體電磁屏蔽效能。制備水泥基核屏蔽材料。將重晶石與水泥基膠凝材料、重骨料及添加劑等混合制備重晶石防輻射砂漿，對(duì)Y射線具有良好的屏蔽效果。

6、催化載體材料

      硅藻土、蛭石、高嶺土、膨潤(rùn)土、凹凸棒土和海泡石等非金屬礦物具有一定的吸附性和催化活性，且耐高溫，耐酸堿，是良好的催化載體材料。近年來，研究主要集中在制備水污染治理、空氣凈化以及化工原料合成等催化材料等方面：制備水污染治理催化材料。以非金屬礦物為載體負(fù)載Fe、TiO2、ZnO、CuO、Fe3O4等制備催化劑，對(duì)印染廢水、有機(jī)污染物、重金屬污染物具有較好的催化降解功能；如Fe3O4/蛭石復(fù)合材料吸附鉛，海泡石負(fù)載Fe處理水體重金屬污染等。

      制備空氣凈化催化材料。如采用沉積-沉淀法制備Pd-Cu/凹凸棒土催化劑，研究其CO催化氧化性能。制備化工原料合成催化材料。以非金屬礦物為載體制備的催化劑材料在化工原料的催化合成、生產(chǎn)制備中應(yīng)用，如AlCl3/凹凸棒土用于汽油脫二烯烴，HgCl2/蛭石催化劑用于催化乙炔氫氯化等。

7、吸附材料

      沸石、高嶺土、硅藻土、海泡石、凹凸棒、膨潤(rùn)土等非金屬礦物具有較大的比表面積，吸附能力較強(qiáng)，可以制備成助濾劑、脫色劑、干燥劑、除臭劑、抗菌劑、水凈化劑、空氣凈化劑、油污染處理劑、核廢料處理劑、固沙劑等吸附材料。近年來，研究主要集中在制備污染水體治理材料、飲用水凈化材料、空氣凈化材料和土壤改良材料等方面：制備污染水體治理材料。以非金屬礦物為原料，采用有機(jī)改性、表面改性、插層改性、微波改性、熱改性、酸改性、機(jī)械化學(xué)改性等方法制備吸附材料，在處理有機(jī)物、重金屬等水體污染效果明顯，如超聲與改性沸石強(qiáng)化處理高濃度氨氮廢水，改性膨潤(rùn)土對(duì)苯酚的吸附等。制備飲用水凈化材料。研究沸石、高嶺土等改性吸附劑對(duì)生活飲用水中無機(jī)氟的吸附處理，凈化飲用水。

      制備空氣凈化材料，主要在處理氣體和細(xì)顆粒物兩方面。在氣體處理上，如利用沸石、高嶺土等吸附處理空氣中N2、CH4、CO2等，以凹凸棒土吸附脫除燃煤煙氣中的汞，利用凹凸棒土制備顆粒狀的干燥劑等；在細(xì)顆粒處理上，將硅藻土進(jìn)行酸改性和羥基鋁后與煤粉混合燃燒，可以有效減少PM0.2的生成。制備土壤改良材料。主要集中在三個(gè)方面，一是與農(nóng)肥混用以達(dá)到肥效的緩釋、保肥作用，如在氮肥中加入斜發(fā)沸石，可以提高氮肥利用率，達(dá)到節(jié)水、控氮、高產(chǎn)的目的；二是鈍化土壤中的重金屬，如高嶺土和膨潤(rùn)土鈍化土壤中的Cd、Pb、Zn、Cu、Cr等重金屬；三是固沙植被，將酸改性凹凸棒土與生物結(jié)皮、高分子材料復(fù)配制備生物型高分子固沙材料，具有自繁殖能力和生物活性，生產(chǎn)成本低，應(yīng)用前景廣闊。

8、流變材料

      流變材料主要是利用凹凸棒土、膨潤(rùn)土等非金屬礦物可以在較低固含量下能形成高透明度、高茹度的膠體，可以制備成觸變劑、防沉劑、增稠劑、流平劑等流變材料。近年來，研究主要集中在制備新型鉆井泥漿、開發(fā)高性能油漆涂料助劑、制備面膜用高保水性細(xì)菌纖維素等方面：制備新型鉆井泥漿。通過改性膨潤(rùn)土與凹凸棒土復(fù)配、開發(fā)新型抑制劑、改善配方等方式改進(jìn)鉆井泥漿，解決井壁失穩(wěn)、鉆井液抗溫能力不足等問題。開發(fā)高性能油漆涂料助劑。研究膨潤(rùn)土、凹凸棒土等礦物功能助劑對(duì)涂料、油漆的懸浮性、觸變性、抗流掛性能的影響，開發(fā)具有高性能油漆涂料助劑。制備面膜用高保水性細(xì)菌纖維素。采用膨潤(rùn)土無機(jī)凝膠作為外源底物，通過原位發(fā)酵技術(shù)對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行改性，實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素的高保水性能，更好的應(yīng)用于保水面膜等日用行業(yè)上。

9、粘結(jié)材料

      粘結(jié)材料是通過物理、化學(xué)等作用，可以將不同種類、零散的材料粘結(jié)在一起，制成有一定機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合固體的物質(zhì)，如膨潤(rùn)土、海泡石、凹凸棒土等。近年來，研究主要集中在制備冶金粘結(jié)劑、植物生防制劑粘結(jié)劑、型煤粘結(jié)劑、廢水治理建材粘結(jié)劑等方面：制備冶金粘結(jié)劑。研究發(fā)現(xiàn)單一的膨潤(rùn)土粘結(jié)劑生產(chǎn)球團(tuán)礦時(shí)，其成球效果不佳，而采用有機(jī)粘結(jié)劑或其他鎂質(zhì)粘結(jié)劑與膨潤(rùn)土粘結(jié)劑復(fù)配對(duì)生球強(qiáng)度、TFe含量、成球強(qiáng)度等均有提高。

      制備植物肥料粘結(jié)劑。利用凹凸棒土作為粘結(jié)劑，以馬鈴薯殘?jiān)鳛楣腆w培養(yǎng)基生產(chǎn)的長(zhǎng)枝木霉顆粒均勻、表面光滑、顆粒強(qiáng)度高，且保存時(shí)間更長(zhǎng)，對(duì)植物病害防治效果良好；以凹凸棒土為粘結(jié)劑，以生物質(zhì)炭為基體制備生物炭基尿素，研究其結(jié)構(gòu)、性能、重金屬吸附和肥料緩釋等。制備型煤粘結(jié)劑。以膨潤(rùn)土為粘結(jié)劑制備型煤，考察型煤的冷強(qiáng)度、熱強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等。制備廢水治理建材粘結(jié)劑。以膨潤(rùn)土做粘結(jié)劑，利用牡蠣殼、煤粉燒制空心磚，對(duì)廢水的Cu2+、Zn2+有很好的去除效果。

10、生物醫(yī)藥材料

      非金屬礦物都具有一定的藥用價(jià)值，其作用緩和、持久、療效穩(wěn)定且無副作用，在國(guó)內(nèi)外醫(yī)藥領(lǐng)域中均占有重要地位，可以制備藥品及保健品、藥物載體、飼料添加劑、抗菌劑、化妝品添加劑等生物醫(yī)藥材料。近年來，研究主要集中在制備飼料脫霉劑、動(dòng)植物抗菌劑等方面：制備飼料脫霉劑。蒙脫石飼料脫霉劑應(yīng)用于脫除飼料及原料霉菌毒素，無論是體外評(píng)價(jià)還是動(dòng)物試驗(yàn)，均具有明顯效果。

      制備動(dòng)植物抗菌劑。利用凹凸棒茹土和硝酸銅溶液制備載銅凹凸棒鉆土添加于飼料中，具有抗菌和腸道熟膜保護(hù)作用，能夠預(yù)防和治療雞白痢，降低雞白痢沙門菌對(duì)機(jī)體的損傷，提高雞的生產(chǎn)性能；以膨潤(rùn)土復(fù)配防腐劑等制備的生防制劑，對(duì)蘋果樹腐爛病菌具有很好的抑制效果。新材料產(chǎn)業(yè)是國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。發(fā)展非金屬礦物功能材料產(chǎn)業(yè)，是非金屬礦業(yè)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵舉措。同時(shí)，礦物功能材料是資源高效利用開發(fā)的體現(xiàn)，其產(chǎn)業(yè)具有高附加值、高應(yīng)用價(jià)值、高利潤(rùn)率的特點(diǎn)，未來10年，有望在“節(jié)能、環(huán)保、新能源、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥、新材料”等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，成為非金屬礦業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。

 

來源：網(wǎng)絡(luò)

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