非金属矿开发利用新视点


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  如何更好地开发和利用非金属矿,是一个重要的课题。近年来,国内外科学家在非金属矿开发利用方面取得了一些重大进展,为我们提供了很好的思路。请看———
  非金属矿在生态建材领域中的应用
  硅灰石、长石、透辉石、霞石、正长岩、玄武岩等一些非金属矿物和岩石,具有促使建材制品低温快烧的功能,是研究、开发和生产生态建材不可缺少的重要原材料。例如,采用硅灰石作为陶瓷原料,可使陶瓷制品的素烧温度从1280摄氏度降低至1090摄氏度,釉烧温度从1170摄氏度降至1050摄氏度,素烧时间从50小时减少至18小时,从而节省能耗30%~40%。采用玄武岩粉代替黏土生产水泥,烧成温度可降低70摄氏度~100摄氏度,节煤20%。
  沸石、硅藻土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、浮石等一些非金属矿物和岩石具有密度小、导热系数小、耐高温、吸附性强等优异性能,是生产安全舒适型生态建材的重要原材料。例如,以膨胀珍珠岩为骨料的新型墙体材料具有高强、轻质,防火、防水、保温、隔热、隔音等多种功能,以石膏为主的建筑材料具有轻质、隔热、保温、吸音、收缩率小、防震等功能。
  天然沸石具有特殊的等温吸附性能和高效率的热交换性能,针对这一特性,目前加拿大和美国已研制开发出了将太阳能作为能源、具有供暖和制冷功能的沸石墙面材料。
  美国还研制出一种用硅藻土制成的内墙涂料,该涂料可以多次反复涂抹,涂料能自然地结合在一起,不产生层间痕迹,墙面不反光,可使室内光线柔和,并且内墙颜色可随室内温度的变化而变化。
  粉状石墨过去用途很有限。最近有资料介绍,粉状石墨可用于制备具有功能型的水泥材料,如制备具有导电性能的水泥基涂料、砂浆、混凝土掺和料等,可应用于工业上防静电,建筑物屏蔽电磁波等。
  沸石、硅藻土、石盐、石膏、滑石、方解石、白云母水镁石、蛇纹石、雄黄、雌黄、硼砂、辰砂、明矾石,麦饭石等一些非金属矿物和岩石还具有吸附有害物质或药用功能,是生产保健型生态建材的重要原材料。不久前,瑞典科学家研究出一种硅藻土涂料,能吸附带臭味的分子,而这些分子难以靠通风排除,从而达到净化空气的目的。浴室和厨房内很容易滋生微生物,日本科学家研制出一种能自行杀灭细菌的瓷砖,这种瓷砖的表面涂有一层TiO2,在此涂层上覆盖两层铜银混合物,当瓷砖表面吸收光线时,金属离子就会活跃起来,使接触到瓷砖的细菌无法生存。
  另外,一些非金属矿物和岩石还具有药用功能,据有关资料介绍,可用于医疗、保健、降解毒性物质等方面的药用天然矿物有70余种,其中大部分为非金属矿物和岩石。这些药用矿物和岩石既有外用的,也有内服的。因此,有可能利用具有药用功能的非金属矿物和岩石开发和生产出能直接促进人类健康的医用产品。
  非金属矿在环保方面的应用
  在环保中使用的具有通道结构的非金属矿物可分为两种类型。一是在矿物的晶体结构中存在结构通道,如蛭石、蒙脱石、坡缕石、沸石等;二是由于矿物内部特殊的排列方式具有孔状结构,如硅藻土、蛋白土等。

  坡缕石和海泡石由于有较大的比表面积及一定的阳离子交换容量,因而有良好的吸附性能,并具有选择性,对极性分子,主要是水和氨具有很强的吸附能力,对醇、酸、醛、酮及正烯等有机分子也具有一定的吸附能力。将坡缕石改性后可用于处理印染废水,0.5%的添加量即可使处理后的印染废水,达到回收利用的标准。坡缕石吸附剂使用后,可利用焙烧的办法实现再生,再生后的坡缕石吸附剂,其吸附能力基本保持不变。此外,坡缕石还可用于处理含重金属的工业废水。
  蛭石有良好的阳离子交换性和吸附性,因此,在农业上主要用作土壤改良剂。例如蛭石可以改善土壤的结构,蓄水保墒,能提高土壤的透气性和含水性,使酸性土壤变为中性土壤,起到缓冲作用,阻碍pH值的迅速变化,使肥料在作物生长介质中缓慢释放,且允许稍过量地使用肥料而对植物无害。此外,蛭石还可向作物提供自身含有的钾、镁、钙、铁以及微量锰、铜、锌等元素。蛭石对干旱地区砂质土壤的改良效果更为突出。
  蛭石还可以用作工业废水、废液的离子交换剂和吸附剂,放射性元素和重金属元素的吸收剂和固定剂,大面积油污的处理剂等。
  蛭石还对某些放射性元素有吸附能力,对Cs还具有固定作用,可作为核废料的处理剂。
  近年来,国外开展了利用蛭石来处理含重金属废水的研究。俄罗斯科学家研究了蛭石和膨胀蛭石对Ni2+、Cu2+等离子的吸附能力,并在实际净化工作中应用。
  天然沸石以其良好的离子交换、吸附、催化、耐酸、耐热、耐辐射等性能,已被广泛用于石油化工、环保、农牧业、建材、轻工业及尖端技术等诸多领域。利用沸石的离子交换性能可以达到处理废水的目的。沸石在去除有机物质、放射性物质以及除氟、除铬、除砷等方面都有明显的效果,适用于处理冶金和机械加工企业排放的污水,可以清除和回收废水中如钢、铝、汞等有害人体健康的重金属。
  硅藻土、蛋白土呈微孔隙结构,具有较大的比表面积和很好的吸附过滤性能,国内外普遍用作过滤材料,在环保领域中可用来去除水体中油污、有机物。
  石棉也是一种重要的非金属矿物,它具有耐热、隔热、绝缘、耐化学腐蚀、吸附性强、机械强度高等优良性能,但对人体有害,目前一些发达国家限制或禁止使用石棉。最近日本科学家研究出一种利用城市垃圾和石棉生产新型建材的技术。他们将垃圾灰与石棉按一定比例混合,进而形成强度高、硬度大的烧结体,可以作为吸附材料和触媒载体,从而实现了垃圾资源化、石棉无害化。
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