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非金屬礦:創新加工技術推動產業集約化發展

發布者:未知 發布時間:2015-09-20

一、非金屬礦粉體加工 

 

    礦物一般都需要通過特定的技術、工藝、設備生產出滿足應用要求的具有一定粒度大小和粒度分布、純度或化學成分、物理化學性質的粉體產品。在非金屬礦物的加工中所應用的粉體加工技術,包括粉碎、分級、選礦、提純等。有的非金屬礦經過簡單的粉碎加工即能使用,如作為建筑材料的大理石、方解石等和用作飼料的石灰石粉;有些需要選礦提純,如應用在高級和高技術陶瓷領域的石英、粘土等;還有些需要進行深加工,如作微電子工業用的石墨,造紙工業用的高純超細高嶺土、重質碳酸鈣,涂料工業用的膨潤土等。 

 

    1.選礦提純 

 

    選礦提純是指利用礦物之間或礦物與脈石之間密度、粒度和形狀、磁性、電性、顏色(光性)、表面潤濕性以及化學反應特性對礦物進行分選和提純的加工技術。選礦提純是分離、富集、綜合利用礦產資源采取的必要方法。 

 

    隨著科技的發展,無論是新興產業還是傳統產業,都將對非金屬礦物材料的純度提出更高的要求。但開采方法不當,就會導致粘土、硅石、陶土、石膏等極為普通的原料也逐漸表現出資源枯竭的趨勢。為遏制這種危險勢頭,滿足相關應用領域對非金屬礦物材料高純化的要求,尖端的選礦提純技術——微細粒選礦提純和綜合力場(重力、離心力、磁力、電力、化學力)精選技術將成為未來非金屬礦物提純技術的發展主流。 

 

    雖然近幾年我國非金屬礦物選礦提純技術有了一定的進展,但總體來說研發資金和人力投入不夠,在很多方面仍存在問題,尤其是“采富棄貧”現象屢禁不止。大部分礦山機械化和自動化程度不高,選礦回收率和資源綜合利用率較低,對環境造成威脅。業內人士分析稱,未來我國非礦選礦提純總的發展趨勢是: 

 

    (1)常規選礦方法、工藝和設備將進一步得到推廣、應用和發展; 

 

    (2)非金屬礦選礦將向高純、超細技術領域邁進,以滿足特種陶瓷、工程塑料、光導纖維等新型材料對非礦原料更嚴格的質量要求; 

 

    (3)各種新技術如超聲波等在非金屬礦選礦中的應用及現代檢測技術的應用等將逐步推廣、普及; 

 

    (4)微細粒選礦提純和精選技術、綜合利用技術或無尾礦加工技術將成為未來非金屬礦提純技術的主要發展趨勢,促進相應設備的研發與應用;環境友好型設備將更受青睞。 

 

    2.粉碎分級 

 

    粉碎是借助機械力將大塊固體物質碎成適當細度的操作過程。礦物原料的粒度大小和粒度分布及顆粒形狀對非金屬礦物材料的功能發揮有很大影響,因此,粉碎分級是實際生產中至關重要的環節。 

近年來,非金屬礦粉碎分級設備發展很快,目前國內已經有多家企業獨立生產各種破碎、細磨、超細磨設備以及各種干式、濕式精細分級設備,科技含量高,水平一流,整體進步顯著。單從技術層面來說,國內粉碎分級設備主要是采用多臺小設備,雖然能滿足用量的要求,但一般難以滿足質量特別是粒度分布穩定的要求。因而,設備大型化是未來發展的趨勢之一,不僅節能降耗,而且可以降低單位產品的生產成本。 

 

    此外,納米技術作為覆蓋學科領域極廣的高新科技而備受關注,并逐漸滲透到非金屬礦物加工過程中,用于提高產品的功能性,給人類提供了更廣闊的創新空間。有專家分析研究稱,納米技術在非金屬礦產業的發展方向主要有三個:其一,利用非金屬礦物本身的獨特結構和理化性質來制備天然納米材料;其二,利用非金屬礦物在納米尺度的間層結構,實現物質在納米尺度的分散;其三,利用天然介孔礦物,制備介孔納米粒子組裝體系材料。開展這些領域的研究工作既可以拓展納米技術的應用范疇,也能更快地提升非金屬礦深加工技術的水平和層次,意義深遠。 

 

    3.表面改性 

 

    非金屬礦的表面或界面性質,如吸附、催化、電性、光性、流變、分散等,是決定其功能的重要因素。現代工業生產中許多領域對非金屬礦粉體的表面性質有特殊要求,這就需要利用表面改性技術對這些原材料進行深加工,提高其分散性能和應用性能,進而提高市場競爭力。粉體改性技術已經成為當今粉體材料科學發展的主要方向之一,也是粉體材料從科研階段向工業應用過渡的重要環節。經過長期的研究改造和引進國外先進機型,我國現有的表面改性設備有了很大進步,像PSC連續式粉體表面改性機生產工藝現已十分純熟,促成了表面改性技術飛躍性的發展。就我國當前非金屬礦粉表面改性技術的現狀及發展趨勢來看,重點是設備結構更優化和調控自動化;跨學科應用,研發出性能好、成本低、環保高效的新型表面改性機。 

 

    二、新應用 

 

    1.節能降耗 

 

    節能降耗是節省能源、防止資源浪費,進而維持可持續發展的一個重要方面。非金屬礦物材料在絕熱、節能和催化工程中起著重要的作用。例如,硅藻土、海泡石、石棉等可用作保溫材料;螢石、白云石等在煉鋼中可用作助熔劑;蒙脫石、沸石等比表面積很大,吸附性很強,可用作催化劑或催化劑載體。 

 

    在工業“三廢”處理問題上,非金屬礦物同樣有廣泛的應用。利用石灰石、水鎂石等堿性非金屬礦物材料中和工業上排放的有害氣體,可達到清除廢氣的目的;利用沸石、膨潤土等礦物巖石可處理含重金屬廢水。 

 

    2.生態材料 

 

    生態材料是指對資源利用率高、能源消耗低、功能性強,并從設計、制備、使用到再生的壽命周期全程中符合生態平衡和可持續發展要求的一類材料或制品。 

 

    由于非金屬礦種類繁多,可以在保證性能達標的基礎上選擇天然高能態的節能礦物原料來替代需要加工耗能的,這樣就可使產品更具生態環境協調性。此外,非金屬礦物的再生循環使用性研究能更充分利用資源,符合可持續發展理念。 

 

    三、重點區域性產業 

 

    *黑龍江?石墨* 

 

    有“黑色的金子”之稱的石墨,在先進科學技術的推動下,產業化進程越來越快,尤其是具有資源優勢的黑龍江省,加緊建立產業基地,現已取得了很大成效。由該省申報的“高純石墨材料開發及其典型應用”項目被列入國家科技支撐計劃,將在年內啟動。據預測,到2015年,在科技創新的推動下,黑龍江省石墨產業總產值預計達到250億元,石墨深加工產品將占總產值的60%,達到150億元。 

 

    近年來,石墨之都——雞西,從石墨產業上尋找突破口,調整產業結構,轉變發展方式,規劃出恒山區、麻山區兩個石墨產業園區,承接高附加值石墨產品和以石墨為主要原料的新興材料、制品,走集團化道路,打造石墨新材料基地,領跑國內同行業。 

 

    *江西?黑滑石* 

 

    20世紀80年代,探明江西廣豐縣有儲量超過10億噸的黑滑石資源,是名副其實的“黑滑石之都”。由于廣豐黑滑石儲量大,易煅燒,含鐵量低,不僅可替代高嶺土制造高檔陶瓷,還可以部分替代白滑石應用于航天材料、耐火材料、油漆、塑料制品、醫藥、紡織等工業領域。鑒于此,江西省通過制定實施一系列政策法規,引導資源的合理開發和科學利用,規范市場,培育深加工產業集群,提高產品科技含量,延伸產業鏈,打造礦產資源價值穩步增長的新引擎。另外,黑滑石企業打破傳統發展模式,除了提高產量外,更注重技術創新,組建“黑滑石應用技術開發聯盟”,實現上下游相關產業的技術資源整合,推進產業化發展進程。 

 

    *福建沙縣?石英* 

 

    沙縣石英礦資源豐富,目前探明的石英礦儲量超過5000萬噸,鉀長石礦覆蓋超過20平方公里,儲量超過5000萬噸。硅產業是沙縣化工新材料領域的重要組成部分。近年來,沙縣依托豐富的石英礦資源優勢,搭建硅產業發展平臺,高效推進產業發展。投資100多萬元建成沙縣硅化工中心實驗室,為硅化工企業提供原材料、中間產物和終產品進行質量監測和分析,同時做好科技研發工作,促進硅化工產品的提檔和創新。此外,建設硅產業循環經濟園,主攻礦產及尾礦、廢棄物的綜合利用,走可持續發展之路。 

 

    *廣西?碳酸鈣* 

 

    為加快推進碳酸鈣產業化發展,發揮資源優勢,推動產業轉型升級,廣西已將碳酸鈣產業納入千億元產業發展計劃,力爭到2015年培育4至5家全國碳酸鈣產業的龍頭企業,形成具有較強市場競爭力的碳酸鈣產業集群。到2020年,全區碳酸鈣產業呈現規模化發展,形成一批百億元企業、百億元產業園區,產業規模突破千億元。 

 

    *江蘇東海?硅微粉* 

 

    東海是全國最大的硅微粉生產基地,有生產企業40多家,主要產品有活性硅微粉、熔融硅微粉、電子電工級硅微粉、球型硅微粉等,國內市場占有率達80%以上,被廣泛用于電子封裝、陶瓷制造、集成電路、化工行業等。依托豐富的資源,東海縣初步建成全國性的硅微粉生產基地,年產量近6萬噸,將以精深加工為發展方向,實現硅微粉產品向純度高、粒度細、球形化方向的戰略轉移。 

 

    四、發展動力 

 

    1.健全法律提高行業標準 

 

    今年3月國土資源部下發了《關于開展鐵、銅、鉛、鋅、稀土、螢石、鉀鹽等礦產資源合理開發利用“三率”指標研究》,促進礦山企業節約與綜合利用礦產資源。 

 

    受區域限制的影響,一直以來,非金屬礦的開發與利用存在很大問題,導致礦產資源的過度開采和嚴重浪費。許多中小型企業設備老舊、產品科技含量低,但價格低廉,從而造成市場惡性競爭,擾亂市場秩序,妨礙行業健康發展。此外,非金屬礦山領域還存在非法違法生產經營建設的現象,事故頻發,所以建立健全相關的法律法規體系,提高行業準入門檻,嚴格規范行業發展是至關重要。 

 

    2.改進生產工藝與設備 

 

    非金屬礦礦種多、應用領域廣,加工工藝也千差萬別。要滿足各領域對礦產品的質量要求,就要采用最優加工工藝流程,從根本上提高生產效率和產品優勢。 

 

    再者,先進的生產設備是提高效率擴大產能的保障,應根據實際生產條件,適當改進原有設備,實現高效高質量的生產。 

 

    3.重視解決環保問題 

 

    現代高科技含量材料產品的發展是以滿足較高的社會需要性較低的環境負荷為前提的,非金屬礦也不例外。只有功能明確、突出,適應相關應用領域的技術進步和產業發展要求的環境友好型非金屬礦深加工產品或材料才能贏得穩定的市場。 

 

    總而言之,要發展非金屬產業,就要因材制宜、因地制宜,除依靠行政管理來監督整治市場環境外,更要積極推動完善市場機制,嚴格市場準入,推動產業政策、財政政策、土地政策、環保政策聯動。具備資源優勢的地方區域應盡快調整產業結構,統籌規劃,打造產業鏈,提高競爭力。 

 

    在經濟發展和科技進步的大背景下,市場對非金屬礦粉的需求持續上升,相關領域對非金屬礦粉產品的質量要求也不斷提高,強烈刺激著非金屬礦產業的發展。面臨機遇與挑戰并存的市場浪潮,我國的非金屬礦產業需調整結構,依靠科技創新,走綠色發展之路。(田志敏/文 中國粉體網編輯記者)

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