非金屬礦

非金屬礦

非金屬礦,全稱非金屬礦物材料,源於非金屬礦物和岩石,其來源廣,功能性突出;在加工和套用過程中環境負荷小,污染輕.它是21世紀各國著力開發的新型無機非金屬功能材料。非金屬礦物材料的開發和套用的程度和水平也從一個側面反映了現代社會和工業的發展程度。非金屬礦物材料是從事礦物學、岩石學與結晶學以及礦物加工人員於20世紀80年代提出的。對於它的定義、內涵、範圍以及特徵,目前還沒有定論,但是在進入21世紀後人們對它的研究呈現出前所未有的熱度。

定義

非金屬礦非金屬礦
一般認為,非金屬礦,即非金屬礦物材料,是指以非金屬礦物和岩石為基本或主要原料,通過深加工或精加工製備的具有一定功能的現代新材料,它是無機非金屬材料的一種,如功能填料顏料摩擦材料密封材料保溫隔熱材料電功能材料吸附催化材料環保材料、膠凝與流變材料聚合物/納米黏土複合材料、建築裝飾材料等。

特徵

非金屬礦非金屬礦
現代非金屬礦物材料具有以下主要特徵:

1、原料或主要組分為非金屬礦物或經過選礦或初加工的非金屬礦物。

2、一般來說,與同樣用非金屬礦物為原料生產的矽酸鹽材料(水泥玻璃陶瓷等)以及無機化工產品(如硫化鋇氯化鋇碳酸鍶氧化鋁等)不同,非金屬礦物沒有完全改變非金屬礦物原料或主要組分的物理、化學特性或結構特徵。

3、非金屬礦物材料是通過深加工精加工製備的功能性材料。因此,非金屬礦物材料具有一定的技術含量和明確的用途,不能直接套用的原礦和初加工產品不屬於非金屬礦物材料的範疇。當然,深加工或精加工是一個相對的概念,隨著科學技術的發展和社會的進步,其內涵也將發生變化

用途

非金屬礦古老的非金屬礦製品——石斧
非金屬礦物材料是人類利用最早的材料。原始人使用的石斧石刀等都是用無機非金屬礦物或者岩石材料製備的。但是,在現代科技革命和新興產業發展之前的人類文明進化過程中,基本上是以金屬材料為主導,隨著現代科技進步、人類生活水平的提高和環境保護意識的覺醒,開創了套用非金屬材料的新時代。

目前,非金屬礦物材料廣泛套用於化工機械能源汽車輕工食品加工冶金建材等傳統產業以及航空

非金屬礦現代的非金屬礦製品
航天、電子信息新材料等為代表的高新技術產業和環境保護生態建設等領域。

以電子信息、航空航天海洋開發、新材料和新能源為代表的高新技術產業和非金屬材料密切相關。例如,石墨雲母石英鋯英石金紅石基礦物材料與電子信息產業有關;石墨、重晶石膨潤土、石英基礦物材料等與新能源開發有關;沸石麥飯石硅藻土凹凸棒石海泡石、膨潤土、蛋白土珍珠岩高嶺土基礦物材料等與生化產業有關;石墨、石棉、雲母、石英基礦物材料等與航空航天產業有關。

分類

非金屬礦物種類繁多,因此非金屬礦物材料的種類也很多。在這裡採用兩種分類方法:1、按礦物原料的化學成分和結構進行分類(見表1.1);2、按材料的功能進行分類(見表1.2)

非金屬礦非金屬礦
非金屬礦非金屬礦

主要研究內容

非金屬礦非金屬礦
非金屬礦物材料的研究內容主要包括以下五個方面:

1、非金屬礦物材料物理化學

包括非金屬礦物材料及其原料的物理性質化學性質熱力學性質,材料加工或製備過程的物理化學原理等。

2、非金屬礦物材料的結構和性能

包括非金屬礦物材料的物相微觀結構孔結構、顆粒大小和形狀、比表面積以及材料的熱、電、磁、聲、力、化學、流變等性能;材料的結構性能的關係(包括使用性能);材料的結構與性能的表征等。

3、非金屬礦物材料加工工藝與設備

非金屬礦非金屬礦

包括非金屬礦物材料的加工與設備,原料配方、原料性質以及工藝條件對非金屬礦物材料結構和性能的影響;非金屬礦物材料製備過程的自動控制等。其核心技術主要是原料配方複合技術和加工工藝與設備。追求功能化、環境友好或無害化是非金屬礦物材料配方技術的主要研究方向;而追求工藝性能和操作參數的最佳化以及降低能耗、物耗等是非金屬礦物材料加工工藝與設備研發的主要內容。

4、非金屬礦物材料的套用

套用技術是非金屬礦物材料重要的研究內容之一。雖然非金屬礦物材料是一種傳統基礎材料,但在現代高新技術領域也是一種新型的功能材料,其套用性能和套用技術有待於通過研究去挖掘、完善和提高。通過套用研究還可以反過來促進非金屬礦物材料加工技術的進步。非金屬礦物材料套用研究的主要內容包括套用性能、套用配方、相關套用工藝與設備以及檢測、評價技術與標準及檢測設備等。

5、非金屬礦物材料的環境服役行為和失效機理

包括材料損傷失效的診斷和檢測的原理和方法;材料損傷、失效過程的環境影響因素,各個因素作用的規律,失效過程的動力學;控制材料損傷、失效演化過程的物化原理及使用技術;材料使用可靠性、壽命預測和評價的方法和技術;材料實際服役環境的實際模擬技術方法等。

發展趨勢

非金屬礦非金屬礦物超細粉體加工
非金屬礦物材料是現代高溫高壓高速工業的基礎原材料,也是支撐現代高新技術產業的原輔材料和多功能環保材料。因此,非金屬礦或非金屬礦物材料工業是現代社會的朝陽工業之一。中國是全球非金屬礦產資源品種較多、儲量較為豐富的國家之一,許多非金屬礦種,如石墨、滑石、菱鎂礦、重晶石、螢石等的儲量和年產量都居世界前列。未來非金屬礦物材料的發展趨勢主要有下面兩個方面:

1、追求較高的技術含量、較低的環境負荷和更適應社會的發展需要。只有能夠滿足相關套用領域技術進步和產業發展需要和環保需要的非金屬礦深加工產品或非金屬礦物材料才有可能贏得穩定的市場。因此。未來的非金屬礦物材料加工技術的發展趨勢將是交叉、融合礦物學、礦物加工、化工、材料、機械、電子、信息以及相關套用領域的不同學科,通過採用超細粉碎精細分級提純、改性、改型、複合等深加工或精加工技術,發掘和提升非金屬礦物材料或者深加工產品的功能和套用性能。

2、功能化是未來非金屬礦物材料的主要發展趨勢。為了滿足相應領域對功能化非金屬礦物材料的要求,將重點發展與航空航天、海洋開發、生物化工、電子信息、節能節水、環境保護、生態建設、新型建材、新能源開發、特種塗料、快速交通工具等相關的功能性非金屬礦物材料,如石墨密封材料石墨潤滑材料石墨導電材料、摩擦材料、石墨插層化合物、高純超細石墨粉雲母珠光顏料、高溫潤滑材料、輻射禁止材料催化材料等。

無機非金屬材料

材料與我們的生活息息相關,一般材料可以分為金屬材料、無機非金屬材料、有機材料和複合材料四大類,而無機非金屬材料更是在我們的生活中扮演著重要的角色。玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料、半導體材料、絕緣材料……這些材料在建築、醫學、日常生活常常見到,還有一些新型無機非金屬材料也慢慢地滲入到方方面面。這此任務就是搜尋這些不同的無機非金屬材料。

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