2016.10月工業(yè)和信息化部編制發(fā)布了《建材工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016~2020年)》(簡稱《規(guī)劃》),�,!兑�(guī)劃》提出,發(fā)展先進(jìn)適用技術(shù)和裝備,,提高非金屬礦資源開采率,、選礦回收率和綜合利用率,。積極推廣應(yīng)用礦物功能材料,重點(diǎn)開發(fā)基于非金屬礦物用于節(jié)能防火,、填充涂敷,、環(huán)保治理、儲能保溫等方面的礦物功能材料,。培育壯大礦物功能材料,,推進(jìn)礦物功能材料在土壤改良和環(huán)境治理中實(shí)用化,建設(shè)若干礦物功能材料特色產(chǎn)業(yè)園區(qū),,2020年特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)產(chǎn)值達(dá)百億,。
而日前中國非金屬礦物功能材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會在京召開。會上,,中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會副會長兼秘書長王文利匯報了中國非金屬礦物功能材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟籌備情況,,中國建材聯(lián)合會紀(jì)委書記、副秘書長,、綜合管理部主任周清浩宣讀了《關(guān)于中國非金屬礦物功能材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事會負(fù)責(zé)人批復(fù)》,。
一、什么是非金屬礦物功能材料
狹義礦物材料是指可直接利用其物理,、化學(xué)性能的天然礦物巖石,,或以天然礦物巖石為主要原料加工,、制備而成,而且組成,、結(jié)構(gòu),、性能和使用效能與天然礦物巖石原料存在直接繼承關(guān)系的材料;廣義礦物材料是指以天然礦物巖石為主要原料制備的材料,。
礦物功能材料是指具有電,、光、磁,、聲,、熱等功能效應(yīng)的天然礦物巖石或以其為主要原料制備的具有電、光,、磁,、聲、熱等功能效應(yīng)的礦物材料,,在軍工,、航天、電子及環(huán)保等領(lǐng)域具有重要作用,。
我國是礦產(chǎn)資源大國,,具有特殊功能效應(yīng)和可用于制備功能材料的礦物資源十分豐富,如金紅石,、電氣石,、冰洲石、云母,、剛玉,、壓電石英、光學(xué)螢石及石墨等,。概括而言,,我國礦物功能材料,主要包括環(huán)境礦物材料,、生物醫(yī)用礦物材料及礦物電子電學(xué)材料。隨著納米材料與技術(shù)的興起,,礦物納米材料研究更是方興未艾,。
二、非金屬礦物功能材料的應(yīng)用
1.環(huán)境礦物材料
環(huán)境礦物材料是指以天然礦物巖石為主要原料,,在制備和使用過程中能與環(huán)境相容和協(xié)調(diào),、或在廢棄后可被環(huán)境降解、或?qū)Νh(huán)境有一定凈化和修復(fù)功能的材料,。充分發(fā)揮一些環(huán)境礦物材料的成分,、結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢,,可凈化并修復(fù)環(huán)境,環(huán)境礦物材料是礦物功能材料的重要發(fā)展方向,。
如利用赤鐵礦的吸附作用和氧化–還原作用制備吸附去除水中五氯苯酚的材料,;膨脹石墨用于吸附廢水中的有機(jī)污染物;坡縷石與殼聚糖,、磁性氧化鐵,、 TiO2 復(fù)合用于吸附、光催化去除水中有機(jī)污染物,;利用長石具有孔道結(jié)構(gòu)和一定陽離子交換性的特點(diǎn),,吸附去除水中的磷和重金屬;利用天然石灰石或方解石進(jìn)行中和沉淀和提高溶液 pH 值,,有效去除酸性廢水中的磷,、氟和重金屬離子;利用電氣石的熱電性,、壓電性和自極化效應(yīng)產(chǎn)生的荷電效應(yīng),,對煙氣有害成分中的帶電物質(zhì)進(jìn)行吸附去除。
2.特殊功能礦物材料
特殊功能礦物材料一直是我國礦物材料研究的薄弱領(lǐng)域,,近幾年有所加強(qiáng),,出現(xiàn)了一些新成果和新技術(shù)。
如用累脫石,、滑石,、菱鎂礦合成熱膨脹系數(shù)小、耐急冷急熱性好的堇青石,,用于制備各種抗熱振性陶瓷和耐火材料制品,;用方鉛礦制備鉛酸電池材料硫酸鉛,既解決硫酸鉛原料昂貴問題,,又解決火法煉鉛對環(huán)境的污染問題,;以重晶石粉為基體,采用化學(xué)共沉淀技術(shù)表面包覆銻摻雜二氧化錫制備重晶石基復(fù)合導(dǎo)電粉末粉體,、納米鐵/云母復(fù)合材料,;用坡縷石制備高吸水保水復(fù)合材料,用蛭石,、膨脹蛭石制備高吸水材料等,。
3.生物醫(yī)用礦物材料
生物醫(yī)用礦物材料包括生物醫(yī)學(xué)礦物材料和礦物藥。生物醫(yī)學(xué)礦物材料研究以骨替代材料為重點(diǎn),,主要涉及具有良好生物活性,、生物相容性、可降解性、抗磨損性和抗壓性的磷灰石和硅灰石,,如用磷灰石和硅灰石制備聚乳酸/硅灰石復(fù)合材料,、磷灰石–硅灰石/β-磷酸三鈣復(fù)合材料、磷灰石–硅灰石生物活性玻璃陶瓷等新型生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料,,這些材料具有較好的力學(xué)性能,、生物活性、生物相容性和降解性,,是良好的骨替代材料。
截至目前,,生物醫(yī)學(xué)礦物材料研究有所進(jìn)展,,礦物藥研究進(jìn)展相對更大,不僅藥用礦物種類增加,、應(yīng)用范圍擴(kuò)大,,而且礦物藥的制備引入了納米新技術(shù)。
4.納米礦物材料
納米礦物材料是近 20 年礦物材料研究的熱點(diǎn),,并與很多傳統(tǒng)的礦物材料研究領(lǐng)域相關(guān),,如:非金屬礦物深加工中的超細(xì)粉碎正向納米級方向發(fā)展;具有納米級孔徑的微–介孔礦物材料的合成,、充填 (自組裝)等,。用于研制礦物納米材料的礦物也由傳統(tǒng)的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物擴(kuò)展到了非硅酸鹽層狀結(jié)構(gòu)礦物,甚至其他非層狀結(jié)構(gòu)礦物,。納米礦物材料的性能也得到進(jìn)一步優(yōu)化,。
近幾年納米礦物材料研究仍然集中于礦物納米粉體材料與聚合物/礦物納米復(fù)合材料兩個方向。如以白云石為原料采用普通的化學(xué)方法制備花瓣狀的納米氧化鎂微片,;用高嶺石制備納米氧化鋁,、納米莫來石粉體;用硅灰石制備納米二氧化硅,;對蒙脫石進(jìn)行有機(jī)化“插層”預(yù)處理,,在熔融瀝青中“剝離”為納米顆粒,并在瀝青中均勻分散,,形成納米增強(qiáng)瀝青復(fù)合材料,;坡縷石用于制備酚醛樹脂/坡縷石納米復(fù)合材料、互穿網(wǎng)絡(luò)納米復(fù)合材料和摩擦材料等,。
結(jié)束語
我國礦物功能材料研究取得了一系列新成果,,但其發(fā)展還存在著科技創(chuàng)新研發(fā)薄弱、發(fā)展目標(biāo)不明確,、生產(chǎn)規(guī)模小、行業(yè)規(guī)范不足,、組織體制不健全等問題,。非金屬礦產(chǎn)的開發(fā)與應(yīng)用不同于金屬礦產(chǎn),。金屬礦產(chǎn)主要是以應(yīng)用它的某一元素為主,而非金屬礦產(chǎn)主要是應(yīng)用它的物化性質(zhì)與工藝特性,。非金屬礦物開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)是對非金屬礦物的成分,、結(jié)構(gòu)及各種物化性能的研究。
未來,,應(yīng)加快我國礦物功能材料特別是與節(jié)能減排,、新能源、低碳社會,、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重大問題緊密相關(guān)的礦物功能材料研究步伐,,進(jìn)一步提高我國礦物材料的研究水平。