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非金屬礦產及其在國民經濟中的地位

非金屬礦產系指除金屬礦產、能源礦產和水以外的各種可供利用的礦物和巖石。它是人類最早使用並最有開發應用前景的壹類礦產資源。目前,這種礦產資源在西方國家被稱為“工業礦物和巖石”,而前蘇聯等國以及我國則采用“非金屬礦產”這壹名稱。其種類繁多,迄今已達200余種。

非金屬礦產是人類物質生活、科學進步、經濟發展中不可缺少的重要原料。在20世紀初葉,被利用的主要非金屬礦產約為60種,目前已達200種以上(其中150余種礦物,50種巖石)。隨著現代工業的發展可供利用的礦物和巖石種類將繼續增長。由於非金屬礦種多,壹般產量大,用途廣,這些特點使非金屬礦產資源在國民經濟中的地位日益提高。據統計1974年工業礦物(非金屬礦)世界耗量總值為600億美元,1980年增至850億美元,預計到2000年將達到2000億美元。非金屬礦的產銷量與壹個國家的工業發展水平緊密相關。目前產銷量較大的大多是壹些工業發達的國家,如原西德按人口平均非金屬原料消費量每年約15t,美國約9t,日本和西歐國家也接近美國水平。

近幾十年來,非金屬礦產之所以得到如此快速發展,其主要原因在於科學技術的發展使可利用的非金屬礦的品種增多,性能改善,用途擴大。此外,新興工業發展和環境保護與節能的需要也擴大了非金屬礦產的利用。當今世界已經把對非金屬礦的開發利用程度作為衡量國家技術水平高低的壹項標準,可見其的重要性。目前,非金屬礦產利用比較廣泛的領域主要有以下幾個方面。

壹、建築材料

非金屬礦產在建築材料方面消費量最大,約占整個產量的90%,占產值的60%。僅石灰巖壹項,全世界壹年的消耗量近20×108t。近20年來,隨著現代化城市建築向高層、超高層發展,需要改變傳統的建築材料(磚、瓦、沙、石)的組成和發展輕質骨料與輕質板材,從而使人們註意研究和尋找具有輕質、高強、隔熱、隔音、防震等性能的非金屬原料,因此使某些過去認為沒有用的、或用途有限的礦物和巖石得到廣泛的利用。

目前輕質骨料主要包括蛭石、珍珠巖、沸石巖、浮巖、膨脹粘土、頁巖、板巖、火山碴、矽藻土、煤矸石等。由於它們具有優良的物理化學性能,而且容易取得、經濟便利,因而成為理想的輕質建築原料。

隨著高級建築石材、室內外建築飾面材料和大量工藝雕刻石材等的需求快速增長,必然促進花崗巖、大理巖、板巖等石材工業蓬勃發展。

二、冶金工業的輔助材料

隨著冶金工業高速發展和冶煉技術與工藝的改進以及對輔助原料的需求向多品種、高質量發展,因而對冶金用非金屬原料如耐火材料、熔劑、球團礦黏合劑提出更多、更高的要求。目前國內外利用的概況是:

1.耐火材料

過去有菱鎂礦、白雲石、矽石、耐火粘土、鉻礦石、高嶺土等。現又增加了藍晶石、矽線石、紅柱石、剛玉、葉蠟石、膨潤土、珍珠巖、鋯石、石墨、石英巖、石英砂巖、水鎂石等。

2.熔劑材料

除傳統的石灰巖、螢石和鋁土礦外,近年來又增加了橄欖石、純橄欖巖、葉蠟石等。高爐中加入上述材料,壹是做助熔劑;二是做爐渣的調節劑。它可以減少高爐添加的熔劑的總量,達到進壹步節能的目的。

3.鐵礦球團的黏合材料

鑒於富鐵礦石日趨不足,許多國家已廣泛利用貧鐵礦石制成球團煉鋼。隨之而來,作為球團礦的黏合劑的礦物原料引起關註,鈉質膨潤土是理想的黏合材料,已得到廣泛的利用。

三、陶瓷工業

陶瓷業屬於資源、能源大量消耗型領域,節約燃料已成為陶瓷業突出問題之壹。為此,各國正註意開辟新的原料領域,提供生產陶瓷用的礦物原料。傳統的陶瓷原料如高嶺土、葉蠟石及其他粘土等屬於鋁矽酸鹽,而矽灰石、鈣長石、透閃石、透輝石等礦物歸為鈣矽酸鹽。後者在20世紀60年代才開始使用,主要優點是節約燃料,提高產品質量和降低成本,對陶瓷工業的發展意義重大。

四、環境保護與“三廢”處理

在當今人類生活中,環境是最受關註的問題之壹。環境汙染是工業發達國家的壹大社會禍害,某些非金屬礦可以用來消除汙染,清潔環境。由於非金屬礦產具有資源豐富、價格低廉、除害效果好、常可回收有益組分等優點,世界各國在“三廢”處理中相當重視利用天然原料。已經投入試用的有沸石巖、珍珠巖、海綠石砂巖、矽藻土、矽質巖及白雲巖等,尤其是天然沸石被普遍利用在環保方面,處理廢氣、汙水、放射性廢物,凈化城市供水等。

五、公路建設

隨著現代交通事業的發展,大量修建高速公路,石材用量劇增,目前已啟用的有石英巖、玄武巖、石灰巖、浮石、珍珠巖、蛭石以及各種廢礦渣等。公路領域對非金屬礦產的利用前景廣闊。

六、輕工、日用化工

這是非金屬礦產最熱門的開發領域,除日常生活有關的環保產品外,還有飲料或飲用水助劑、澄清劑、食品保鮮劑、安全香煙處理劑、各種吸附劑、幹燥劑、除油垢劑、食油處理劑等。這些產品均有很大的市場容量,是非金屬礦產開發利用的廣闊天地。

七、農業

農業是非金屬礦產極有發展前景的重要應用領域。為解決農用鉀肥、磷肥的不足,壹些國家如南非、印度、日本、意大利等廣泛開展了含鉀巖石如鉀長石、明礬石、霞石、白榴石、金雲母等的研究,有的已用於工業生產。此外,為了提高肥效、改良土壤,還直接利用下述礦物或巖石如海綠石、泥炭、藍鐵礦、矽藻土、沸石巖、蛇紋巖、細粒石灰巖、珍珠巖等。

八、礦物填料及礦物材料

在橡膠、塑料、絕緣材料、油漆塗料、造紙等工業上,礦物塗料用量很大,據外刊報道,2000年僅塑料工業將消耗礦物填料達1500×105t左右。因為上述工業產品采用礦物填料後,在相對密度、硬度、強度、軟化點、耐火性和導熱性、表面平滑度、透明度、顏色及其他性能都有改善,擴大了利用範圍,並節省了部分金屬用量,例如:添加了礦物填料的工程陶瓷、工程塑料可以制作陶瓷氣缸、汽車外殼等。因此,礦物填料已列為重點開拓對象。該類礦物種類較多,包括石棉、重晶石、粘土、雲母、矽灰石、透輝石、脈石英、沸石、矽藻土等,可以生產系列填料,經濟效益較好,使非金屬原料增值。利用礦物或巖石制取技術材料是非金屬礦開發利用的重要和有遠景的領域,是壹個新發展趨向。

九、節能

隨著現代工業的發展,能源消耗不斷增加,世界各國十分重視節能和開拓新的能源。除了利用油頁巖作重要的油氣新采源外,並啟用了沸石、珍珠巖、蛭石、浮石、矽質巖、礦棉(礦物纖維)等,生產各種保溫放熱制品,如用基性巖制取巖棉;膨脹珍珠巖、蛭石、矽藻土制取保溫材料;用矽質粘土或沸石制取鋸末礦棉,泡沫保溫材料等。

在建材工業中,非金屬礦產的利用具有重要節能意義,例如:在水泥生產中,加入復合礦化劑即含氟、硫、鋇元素為主要成分的礦物原料,包括螢石、重晶石、石膏、黃鐵礦等,可以降低熟料的煆燒溫度。在陶瓷業,采用矽灰石或透輝石、透閃石、鈣長石、絹英巖、霞石正長巖等低溫快燒原料,既可以節能,又可以改善工藝條件和產品性能。

近代,在開發節能產品中,玻璃鋼工業得到飛速發展,玻璃鋼的強度超過合金鋁,可與高級合金鋼媲美。在驅動部件和交通工具等采用玻璃鋼,可大幅度減輕制品的重量,降低能耗,如汽車部件和車身用玻璃鋼制造可減輕重量20%~30%。據測算,每減重10%,可節油5%左右。其他如船舶、電動機片、火車窗框等使用玻璃鋼亦有顯著節能效果。

此外,近年來日本已開發出取暖的放熱材料,其用矽藻土加煤粉、鹽、還原鐵制成,產品可放入衣袋或鞋內,成為小型化學加熱器。這類產品對於寒冷地區和某些病人尤其適用,由於攜帶方便、價格低廉,產品市場看好。

我國非金屬礦產資源十分豐富,儲量和品種均不亞於美、俄羅斯等國。但在利用範圍和產銷量方面卻遠不及它們。只有加強探查和應用試驗並加以推廣,才能將豐富的資源用來增強國力。

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