10月工业和信息化部编制发布了《建材工业发展规划（2016~2020年）》（简称《规划》）。《规划》提出，发展先进适用技术和装备，提高非金属矿资源开采率、选矿回收率和综合利用率。积极推广应用矿物功能材料，重点开发基于非金属矿物用于节能防火、填充涂敷、环保治理、储能保温等方面的矿物功能材料。培育壮大矿物功能材料，推进矿物功能材料在土壤改良和环境治理中实用化，建设若干矿物功能材料特色产业园区，2020年特色产业园区产值达百亿。

 

而日前中国非金属矿物功能材料产业联盟成立大会在京召开。会上，中国非金属矿工业协会副会长兼秘书长王文利汇报了中国非金属矿物功能材料产业联盟筹备情况，中国建材联合会纪委书记、副秘书长、综合管理部主任周清浩宣读了《关于中国非金属矿物功能材料产业联盟理事会负责人批复》。  

 

一、什么是非金属矿物功能材料

狭义矿物材料是指可直接利用其物理、化学性能的天然矿物岩石，或以天然矿物岩石为主要原料加工、制备而成，而且组成、结构、性能和使用效能与天然矿物岩石原料存在直接继承关系的材料；广义矿物材料是指以天然矿物岩石为主要原料制备的材料。

 

矿物功能材料是指具有电、光、磁、声、热等功能效应的天然矿物岩石或以其为主要原料制备的具有电、光、磁、声、热等功能效应的矿物材料，在军工、航天、电子及环保等领域具有重要作用。

 

我国是矿产资源大国，具有特殊功能效应和可用于制备功能材料的矿物资源十分丰富，如金红石、电气石、冰洲石、云母、刚玉、压电石英、光学萤石及石墨等。概括而言，我国矿物功能材料，主要包括环境矿物材料、生物医用矿物材料及矿物电子电学材料。随着纳米材料与技术的兴起，矿物纳米材料研究更是方兴未艾。

 

二、非金属矿物功能材料的应用

1.环境矿物材料

 

环境矿物材料是指以天然矿物岩石为主要原料，在制备和使用过程中能与环境相容和协调、或在废弃后可被环境降解、或对环境有一定净化和修复功能的材料。充分发挥一些环境矿物材料的成分、结构和性能优势，可净化并修复环境，环境矿物材料是矿物功能材料的重要发展方向。

 

如利用赤铁矿的吸附作用和氧化–还原作用制备吸附去除水中五氯苯酚的材料；膨胀石墨用于吸附废水中的有机污染物；坡缕石与壳聚糖、磁性氧化铁、 TiO2 复合用于吸附、光催化去除水中有机污染物；利用长石具有孔道结构和一定阳离子交换性的特点，吸附去除水中的磷和重金属；利用天然石灰石或方解石进行中和沉淀和提高溶液 pH 值，有效去除酸性废水中的磷、氟和重金属离子；利用电气石的热电性、压电性和自极化效应产生的荷电效应，对烟气有害成分中的带电物质进行吸附去除。

 

2.特殊功能矿物材料

特殊功能矿物材料一直是我国矿物材料研究的薄弱领域，近几年有所加强，出现了一些新成果和新技术。

 

如用累脱石、滑石、菱镁矿合成热膨胀系数小、耐急冷急热性好的堇青石，用于制备各种抗热振性陶瓷和耐火材料制品；用方铅矿制备铅酸电池材料硫酸铅，既解决硫酸铅原料昂贵问题，又解决火法炼铅对环境的污染问题；以重晶石粉为基体，采用化学共沉淀技术表面包覆锑掺杂二氧化锡制备重晶石基复合导电粉末粉体、纳米铁/云母复合材料；用坡缕石制备高吸水保水复合材料，用蛭石、膨胀蛭石制备高吸水材料等。

 

3.生物医用矿物材料

生物医用矿物材料包括生物医学矿物材料和矿物药。生物医学矿物材料研究以骨替代材料为重点，主要涉及具有良好生物活性、生物相容性、可降解性、抗磨损性和抗压性的磷灰石和硅灰石，如用磷灰石和硅灰石制备聚乳酸/硅灰石复合材料、磷灰石–硅灰石/β-磷酸三钙复合材料、磷灰石–硅灰石生物活性玻璃陶瓷等新型生物医学复合材料，这些材料具有较好的力学性能、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，生物医学矿物材料研究有所进展，矿物药研究进展相对更大，不仅药用矿物种类增加、应用范围扩大，而且矿物药的制备引入了纳米新技术。

 

4.纳米矿物材料

纳米矿物材料是近 20 年矿物材料研究的热点，并与很多传统的矿物材料研究领域相关，如：非金属矿物深加工中的超细粉碎正向纳米级方向发展；具有纳米级孔径的微–介孔矿物材料的合成、充填 (自组装)等。用于研制矿物纳米材料的矿物也由传统的层状结构硅酸盐矿物扩展到了非硅酸盐层状结构矿物，甚至其他非层状结构矿物。纳米矿物材料的性能也得到进一步优化。

 

近几年纳米矿物材料研究仍然集中于矿物纳米粉体材料与聚合物/矿物纳米复合材料两个方向。如以白云石为原料采用普通的化学方法制备花瓣状的纳米氧化镁微片；用高岭石制备纳米氧化铝、纳米莫来石粉体；用硅灰石制备纳米二氧化硅；对蒙脱石进行有机化“插层”预处理，在熔融沥青中“剥离”为纳米颗粒，并在沥青中均匀分散，形成纳米增强沥青复合材料；坡缕石用于制备酚醛树脂/坡缕石纳米复合材料、互穿网络纳米复合材料和摩擦材料等。

 

结束语

我国矿物功能材料研究取得了一系列新成果，但其发展还存在着科技创新研发薄弱、发展目标不明确、生产规模小、行业规范不足、组织体制不健全等问题。非金属矿产的开发与应用不同于金属矿产。金属矿产主要是以应用它的某一元素为主，而非金属矿产主要是应用它的物化性质与工艺特性。非金属矿物开发应用的基础是对非金属矿物的成分、结构及各种物化性能的研究。

 

未来，应加快我国矿物功能材料特别是与节能减排、新能源、低碳社会、循环经济等社会和经济发展重大问题紧密相关的矿物功能材料研究步伐，进一步提高我国矿物材料的研究水平。