一、中国非金属矿物粉体工业现状
一般来说，非金属矿物粉末制品已经存在很久了，如石灰石和熟石灰烧制的生石灰，玻璃制品的硅质原料，土木工程用的砂石等。然而，非金属矿物微粉和功能性非金属矿物材料是随着现代科技革命、工业发展、社会进步、人类生活质量的提高和环保意识的普遍增强而发展起来的。我国该领域的大规模生产和工业应用始于20世纪70年代末或80年代初。经过近20年的发展，特别是20世纪90年代以来，我国非金属矿加工业已形成相当规模。就普通或大宗产品而言，不仅能基本满足国内市场需求，而且能大量出口，在国际非金属矿物制品市场上占有重要地位。
据中国非金属矿工业协会及相关专业协会的不完全统计，2002年，中国石英粉、石英砂、重质碳酸钙、高岭土、滑石、石墨、萤石、石膏、硅灰石、云母、膨润土、硅藻土、石棉、水铝榴石粉等玻璃用非金属矿粉的产量已达3500多万吨(见表1)。此外，2002年中国生产建筑陶瓷220亿平方米，卫生陶瓷6000万件。据此，估计瓷土、长石、应时等非金属矿物粉末的年消耗量在1000万吨以上。据中国石灰协会统计，2002年中国石灰产量达1320万吨，主要用于生产轻质碳酸钙、电石、纯碱、建材、建筑、高等级公路、废水处理和烟气脱硫等。在钢铁厂和烧结厂。根据上述不完全统计分析，2002年我国非金属矿物粉体产量总计超过1.8亿吨，加工能力估计达到2亿吨以上。其中超细粉体的加工能力和产量已超过120万吨。
应该看到，中国非金属矿物粉体工业虽然规模较大，在国家经济建设中发挥着不可或缺的作用，但科技含量和产品档次还不高。我国仍有一些非金属矿物粉体，特别是与现代高新技术和新材料发展相关的非金属矿物深加工产品依赖进口，如石墨、膨润土、云母、蓝晶石、高岭土等。2002年，这些矿产品的进口量分别比上年增长67.55%、33.45%、44.92%、114.8%和14.92%。2002年，中国优质高岭土的进口量达到万吨，平均价格为每吨218.91美元。特别是，中国目前是世界石墨生产大国。
而出口量最大的国家，如此高的进口增速说明中国的石墨深加工或产品无法满足国内市场的需求。此外，用于大规模集成电路封装的高档应时玻璃原料和球形硅粉基本依赖进口。
此外，由于非金属矿产种类繁多，粉体加工行业布局分散，企业数量多，但集约化程度低。
二。我国非金属矿物粉体加工技术现状
粉体加工技术广泛应用于非金属矿物的加工，如粉碎、分级、提纯、改性、固液分离、煅烧、造粒和包装等。矿物种类多、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，非金属矿物的加工工艺也大不相同。一些非金属矿物可以直接粉碎并加工成商品，如方解石，而另一些则必须提纯。例如，石墨的某些应用只需要对非金属矿物进行简单的粉碎和加工，如饲料用石灰石粉、铸造用膨润土和普通非金属矿物填料。有些应用需要深加工，如微电子工业用的胶体石墨和高纯应时，造纸工业用的高岭土和重质碳酸钙颜料，涂料工业用的有机膨润土，纳米复合材料用的蒙脱土，新型导电材料用的石墨。下面简单回顾一下主要的粉体加工环节。
(1)选矿和提纯
由于非金属矿物的成矿和应用特点，工业上的大多数非金属矿物，如石灰岩、方解石、大理岩、白云石、石膏、重晶石、滑石、叶蜡石、绿泥石、膨润土、伊利石、硅灰石、煤系硬质高岭石、用作玻璃原料的石英岩等。，进行简单的分选和分类，进行粉碎、分级、改性、活化和深加工。目前用于工业选矿提纯的非金属矿物主要有石棉、石墨、软质高岭土、硅藻土、高纯应时、云母、石榴石、蓝晶石、硅线石、蛙石、菱镁矿、长石、金红石、石英砂、萤石、磷灰石、钾盐等。
石棉主要通过空气分离和筛选进行分类。石墨具有良好的自然可浮性，主要靠浮选。对于固定碳含量在95%以上的高纯石墨，采用强酸、碱处理和高温煅烧软质高岭土的化学选矿，主要通过重力分离水力旋流器和离心分级除砂。强或高梯度磁选机、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、分级除去结晶二氧化硅和选择性沉降分离粘土。高纯应时主要采用酸浸和纯水洗云母，根据人工或机械分选和石榴石的摩擦选矿、风选和重选，主要采用摇床分离硅线石和蓝晶石。在去除煤泥的基础上，主要采用浮选长石和磁选。从应时分离时，主要利用浮选蛙石，主要利用膨胀蛙石与脉石矿物的密度差。菱镁矿采用简单的风选和水选，菱镁矿主要采用热选，即控制温度煅烧后分离金红石和石英砂，萤石主要采用电选、磁选和重选的综合力场选矿工艺，萤石主要采用浮选磷矿。选矿工艺复杂，根据原矿性质有浮选、重选、焙烧等方法。
(2)粉碎和分级
目前非金属矿物粉体的研磨加工可分为粉碎(产品粒度35-1mm)、研磨或碾磨(产品粒度1000-10μm)和超细研磨或超细粉碎(产品粒度10-0.1μ m)三个层次。每个级别还可以细分为几个不同的操作部分。比如粉碎可分为粗粉碎，细粉碎和粉碎可分为粗粉碎(20-200)目和细粉碎(≥325)目。表2列出了不同破碎和分级级别中使用的主要设备。
近年来，我国非金属矿物粉体加工设备发展迅速，超细粉碎和细分级设备生产企业达70余家，可生产气流磨、机械冲击磨、搅拌球磨机、振动球磨机、转鼓球磨机、连续行星式球磨机、塔式磨、旋转式磨、分级自磨机、高压气流磨等各种超细粉碎和干湿细分级设备。
(3)表面改性
用于聚合物材料如塑料、橡胶、粘合剂或聚合物基复合材料的非金属矿物填料，用于油漆、涂料等的非金属矿物填料和颜料。、吸附催化非金属矿物材料也需要进行表面处理或表面改性，以提高其应用性能。表面改性方法主要有化学包覆、沉淀反应包覆和插层改性。使用的表面改性剂包括有机和无机物质。改性工艺包括干法和湿法改性设备，包括连续式粉体表面改性机、间歇式加热混合机、旋涡磨、搅拌反应釜和反应釜。表3列出了目前非金属矿物粉体表面改性常用的改性剂和改性设备。
(4)其他
非金属矿物粉末的加工还包括脱水、过滤和干燥、煅烧、造粒和包装。
目前工业上使用的过滤设备主要有压滤机、离心机、真空空过滤机等干燥设备，包括喷雾干燥机、转鼓干燥机、闪蒸干燥机、多功能干燥机、流化床干燥机、隧道干燥机等。针对超细粉体干燥过程中的粉体团聚问题，多功能强力干燥机和闪蒸干燥机等干燥技术和设备已成功应用于超细重质碳酸钙、超细高岭土和超细水镁石等的加工。压滤脱水设备和卧式螺旋离心脱水设备已广泛应用于超细高岭土、膨润土、凹凸棒石等粘土矿物的加工，国产造粒设备如喷雾挤压和颗粒成型设备也已在工业上得到应用。此外，近年来非金属矿物超细粉体的包装设备发展迅速，我国已能制造出具有自动计量和气固分离连续包装的true 空包装机等自动连续包装设备。
此外，近三年来，用于燃烧煤系高岭土的耐火回转窑已开发成功，并在新建工厂得到应用。现在，我国不仅能制造油气用隔爆型回转窑，还能制造具有自主知识产权的电热回转窑，基本解决了烧制煤系高岭土关键设备的国产化问题。
但是，我国目前的非金属矿物加工技术还存在一些不足。主要问题是生产线规模小(大型设备较少)，自动控制和调节水平低，产品质量不稳定，单位产品能耗和磨损高，环境污染大。设备厂商虽然多，但大多规模小，配套技术差。没有一家能参与国际竞争的大型企业，集装备制造、工艺设计、工程施工于一体。此外，在某些方面，比如石灰，现代煅烧窑的比例很小，大多是能耗高、质量不稳定(欠烧或过烧)的土窑。由于我国石灰年产量已达数亿吨，能源浪费和环境污染非常大，却很少有人关注和积极解决。
此外，产品标准不能满足相关产业特别是高科技产业发展的需要。这是中国低价出口大量非金属矿物产品，而高价进口同类非金属矿物加工产品的主要原因之一。
三、非金属矿物粉体加工技术的发展趋势
非金属矿物粉体在现代高科技新材料中的广泛应用是基于其独特的功能。因此，功能化是非金属矿物粉体的发展方向，也是粉体加工技术追求的目标。
影响非金属矿物粉体功能性的主要因素有结构、纯度或化学成分、粒度和形状、表面或界面的物理化学性质等。
对于非金属矿物来说，纯度在很多情况下是指其矿物成分，非化学成分是决定矿物结构的矿物成分。有许多非金属矿物的化学成分基本相似，但矿物成分和结构相差甚远，因此其功能或应用性能也相差甚远。例如，应时和硅藻土都是二氧化硅，但前者是结晶硅氧四面体，而后者是复杂的无定形多孔结构，因此它们的应用性质或功能有很大不同。矿物成分、化学成分和结构对非金属矿物材料功能的影响也与矿物的纯度有关。在很多情况下，为了充分发挥非金属矿物材料的功能，必须对矿物原料进行选矿和提纯，特别是当矿物原料中含有很多杂质，对非金属矿物材料的某项主要功能产生不利影响时。因此，选矿提纯技术对于非金属矿物粉体的功能化是非常必要的。21世纪，高新技术和新材料产业、环保产业和传统产业将对非金属矿物粉体材料的纯度提出更高的要求。随着非金属矿物粉体材料纯度要求的提高，精细提纯技术的难度也将增加。此外，资源的稀释，资源综合利用率的提高，环保要求的提高，也会增加精细净化技术的难度。因此，提纯细粒选矿技术、综合利用技术或无尾矿处理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、应时、高岭土、云母、滑石、硅藻土、石英砂、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。
原材料的粒度、粒度分布和颗粒形状对非金属矿物材料的性能或功能有很大影响。许多非金属矿物粉体的功能，如高分子基复合材料中的增强或补强，陶瓷材料的强度和韧性，作为造纸和涂料颜料的遮盖率和着色力，粉体的电、磁、光、吸波和屏蔽、催化、吸附、流变性、抗菌、脱色和粘结性能等，都与其粒度有关。大多数非金属矿物的功能取决于颗粒大小、分布和颗粒形状。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、烧结体强度高、填充增强性能好、覆盖率高等优异的物理化学性能。因此，许多应用领域要求非金属矿物原料的粒度为微米或亚微米级，有些领域不仅要求粒度超细，而且要求粒度分布范围窄。如高档造纸涂料要求重质碳酸钙的细度为-2μm≥90%，最大粒径分布要求5 ≤微米，-0.2μ m ≤ 10 ~ 15%。例如，可降解塑料要求重质碳酸钙的细度为-6 ~ 7μ m ≥ 97%，最大粒径≤8 μm；功能性纤维填料要求97%细度≤2μm、最大粒径≤3μm的无机非金属填料；高分子复合材料用氢氧化镁和氢氧化铝阻燃填料要求中值直径d ≤ 10μ m，97% ≤ 5μm，从颗粒形状来看，用于制备珠光云母的云母粉径厚比应达到80以上。作为工程塑料(如汽车零部件)的硅灰石填料，粒径应小于5μ m，长径比应大于10。21世纪，各种非金属矿物超细窄分布粉体的市场需求将持续增长。因此，超细粉碎、精细分级和粒度控制技术，以及具有特殊颗粒形状(如片状、针状、球状等)的粉体加工技术。)将是非金属矿物加工技术的重点发展方向之一。
非金属矿物粉末的许多功能取决于表面或界面性质。例如吸附、催化、电、光、流变、分散和与材料中其他组分的相容性。矿物的表面性质不仅与矿物成分、化学成分和结构有关，还与加工工艺有关。许多应用领域对非金属矿物粉末的表面或界面性质有特殊要求，例如塑料、橡胶、粘合剂、多相复合陶瓷材料、油漆和涂料、生物医用材料、化学纤维等聚合物基复合材料。要求非金属矿物粉末的表面或界面与聚合物、陶瓷坯料、油性涂料、水性涂料、化学纤维等有机或无机基材有良好的相容性。和生物基质。石化工业中使用的沸石和高岭土催化剂或载体应具有特定的孔径分布和高比表面积。分子筛应具有一定的钙离子吸附能力，用于炼油脱色的活性白土膨润土和用于啤酒过滤的硅藻土应具有较强的表面吸附能力，用于水处理的精制硅藻土可选择性吸附有机和无机污染物及重金属离子。粉体表面改性技术虽然发展较晚，但对改善非金属矿物粉体与填料或复合基材的相容性，促进现代高分子无机复合材料、多相复合陶瓷材料、高档或特种油漆涂料、功能纤维、吸附和催化材料等的发展具有重要意义。因此，粉体表面及界面改性技术将成为非金属矿物粉体加工技术最重要的发展方向之一。
改革开放以来，我国非金属工业有了很大发展，加工技术有了很大进步，但仍面临诸多挑战。虽然我国非金属矿深加工产业有了很大发展，但一些所谓的深加工产品找不到市场，企业经营困难。我们每年向国外出口大量非金属矿产，有些矿产出口量居世界第一。但国内相关企业还是要进口深加工产品，有些深加工产品甚至用国内出口的原料或初加工产品加工后返销。除了中国企业的经济实力、市场营销和技术开发能力较弱之外，一个很重要的原因是中国的非金属矿行业往往更注重资源的开发，而忽视了产品功能的开发和推广。一些企业在开发资源和项目时，往往不注意认真研究市场，如何从产品功能上满足市场要求，满足相关产业发展的需要，如何通过应用研究挖掘和提高产品功能和应用性能，如何在加工过程中注意保护生态环境。现代技术和新材料的发展是基于更高的科技含量、更低的环境负荷和更好地适应社会发展的需要，非金属矿物粉体和材料也不例外。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及环境保护要求的非金属矿物粉体或深加工产品，才能赢得稳定的市场。因此，未来非金属矿物粉体材料的发展趋势将是矿物学、粉体加工、材料科学及相关应用领域的不同学科交叉融合，合作研究，不断探索和提升非金属矿物粉体产品的功能和应用性能，推动相关应用领域的技术进步和产业发展。
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