非金属矿产（如高岭土、石墨）深加工技术及应用前景

摘要：非金属矿作为三大矿产之一，在矿产资源开发利用及经济社会发展中具备重要地位。近年来随着国家战略的调整，非金属矿产不仅在石油、化工、建筑、机械等传统领域得到广泛应用，还逐渐被应用于航天、通信等高科技领域中，成为推动科学技术发展的一大助力。本文通过对非金属矿产（如高岭土、石墨）的深加工技术进行阐述，进而挖掘其应用前景，为非金属矿产的开发利用提供思路。

关键词：非金属矿产；高岭土；石墨；深加工技术；应用前景

常见的非金属矿产包括高岭土、石墨、萤石、叶腊石等等，不同非金属矿产的特性使其在各个领域发挥出重要作用。以高岭土为例，目前主要被应用于先进陶瓷、功能填料及催化剂等制作中，同时在生物医药、吸附材料、太阳能储能等方面也具有良好应用前景，成为推动我国战略性新兴产业发展的动力。

一、非金属矿产（如高岭土、石墨）深加工技术应用现状

高岭土作为一种白色或兼具各种色调的粘土类岩石，其内在结构是由高岭石族矿物晶体组成，大小控制在2μm内，以微小片状或管状晶体组成^[1]。目前我国探明的高岭土储量超过30亿吨，在世界范围内都名列前茅。石墨则整体呈现出银灰色，表面泛有金属光泽，硬度低，密度在2.25g/cm³，莫氏硬度在1~2，熔点在3000℃以上。石墨以良好的导电性、导热性、耐高温等为特征^[2]。

不同非金属矿产在深加工技术应用中存在一定差异，以石墨深加工技术为例，其作为锂电池发展的重要原料之一，近年来世界范围内对于石墨原料的需求量不断增大，使得石墨逐渐成为战略矿产资源。我国石墨资源储量相对丰富，在受限于技术开发水平低、市场规则混乱等多种因素的影响下，对石墨深加工技术重视不足，在产品开发中仍然以原矿为主，常见的石墨深加工产品包括柔性石墨、膨胀石墨等。其中美国、日本及德国等发达国家在柔性石墨深加工产业中居于前列，特别是日本能够实现对高纯柔性石墨的生产。而我国柔性石墨仍然处于发展建设阶段，在“八五”时期获得的柔性石墨加工技术及设备，仍然有待革新。而石墨在锂电子电池中的开发利用也处于试验阶段，但通过利用天然石墨基本能够实现对阳极材料的开发，且结构稳定，内部容量能够达到350mAh/g。膨胀石墨也属于石墨深加工产品的一种，其表现为松散的多孔结构，隔绝密封性能较为理想。以膨胀石墨的深加工为例，常用的深加工技术为激光膨化法、微波膨化法及等离子体膨化法等等。激光膨化法中通过借助具有高能量聚集特性的激光来进行加工，且石墨原料本身对于激光呈现出良好的可吸收性，吸收率＞95%，通过激光加工能够迅速对石墨进行加温以实现膨化处理。在有关研究中通过选用波长为10.6微米的中红外光进行石墨加工，结果显示当石墨鳞片厚度仅为几十微米时，激光穿透深度与波长基本一致，具有较为理想的体积加热效果。

二、非金属矿产（如高岭土、石墨）深加工技术的应用前景

随着现代加工技术的发展，对于高岭土、石墨等非金属矿产的深加工技术逐步得到丰富，成为推动新型战略产业发展的重要动力。纵观非金属矿产的深加工技术应用现状，在应用过程中还存在深加工技术有限、产品单一等问题，需要进一步探索非金属矿产深加工的应用前景。以高岭土的应用为例，近年来我国高岭土的开发产量不断提升，从1990年至1995年，开发产量从92.1万吨增加至199万吨，且每年仍然以加快速度提升，覆盖产业从原本的陶瓷、造纸等传统产业，逐渐应用于高新技术行业的发展中。

（1）石墨的应用前景

在《全国矿产资源规划（2016-2020年）》^[3]中将晶质石墨、稀土等24种矿产纳入到战略性矿产资源中，这显示出石墨矿产资源开发的重要性。我国石墨储量丰富，在多个地域中均有分布。以青海省为例，截止2021年底共探明非金属矿产78种，其中石墨矿床（点）45处，预估资源量超过2000×10⁴t，且均为晶质石墨。青海省响应国家号召，力争在十三五期间完成对“千亿锂电产业基地”的构建，以此来充分发挥出省内的资源优势，基本形成完整产业链。青海省锂电产业的发展使得对于石墨材料的需求量迅速增加，显示出良好的应用前景。但受限于石墨产业开发利用的影响，我国石墨出口量大，且缺乏对应的深加工核心技术，导致石墨的开发利用受到影响。为此，一方面要重视对中小型石墨开采矿山企业的管理，通过对企业资源的整合，形成大型开发集团，避免因开采秩序混乱而引发石墨资源浪费。另一方面，当前我国石墨深加工技术仍然有待提升，导致石墨大量出口，需要合理对石墨出口量进行限制，调整相关政策并适当提升出口价格，鼓励企业及相关机构加强对石墨深加工技术的研发。除此之外，石墨深加工技术高科技人才的缺乏也是限制其发展的一大因素，国家、高校及科研院等需要重视对高科技人才的培养，将氟化石墨、柔性石墨、石墨电极等深加工核心技术进行深度钻研，促进石墨加工产品从初级走向高端，才能够更好的发挥出石墨的应用价值。

（2）高岭土的应用前景

高岭土属于重要非金属矿产的一种，目前在对其进行深加工处理的过程中，以精细提纯、微细加工及改性为主。其中精细提纯涉及到氧化还原漂白提纯及高温煅烧提纯两种类型。以高温煅烧提纯为例，在煤系高岭土中，由于其含有碳及各种有机质，使得高岭土常常呈现出一种灰黑色的状态，通过高温煅烧能够对高岭土内部的有机污染物进行清除，还能够增强高岭土的白度和纯度，改善高岭土性能。但不论是哪种深加工方式，随着高岭土应用需求的变化，需要重视对高岭土深加工的革新。目前我国高岭土的开发应用中，仍然将陶瓷工业作为主要的应用行业，以生产日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等作为主要加工形式。但在橡胶、塑料等行业中高岭土的应用仍然有待探究。微生物法作为一种新型高岭土深加工技术，利用含氧化铁矿物杂质的原料来达到以微生物除铁的效果。实践应用中，通过运用含草酸的废液或微生物发酵液与盐酸进行配比，对高岭土进行淋滤，能够实现对高岭土中铁含量的有效降低，且淋滤后高岭土烧制白度＞88%，相较于未淋滤的78~87%明显更高^[4]。这种微生物法的应用不会对高岭土本身的特征造成损害，能够实现对铁及大量不需要组分的有效过滤，在提升高岭土原料品质上发挥出重要价值。未来高岭土的开发利用中，需要进一步探索更佳的提纯方法，并重视对山西、内蒙等区域优质煤系高岭土的开发利用，紧跟国内外研究方向，注重自主知识产权的研发，推动高岭土开发的可持续性进展。

三、结语

非金属矿产作为我国矿产资源开发利用的重点之一，随着我国战略发展方向的调整，对于高岭土、石墨等非金属矿产资源的加工利用越加重视。本文通过以高岭土及石墨为例，分析当前非金属矿产的深加工技术现状及未来的应用前景，推动非金属矿产的持续开发利用，为我国经济发展及结构转型添砖加瓦。

参考文献

[1]张翔,杨涛,陈天尧,等. 甘肃省非金属矿产资源产业高质量发展对策研究[J].甘肃地质,2025,34(03):1-7.

[2]王春连,王九一,游超,等. 战略性非金属矿产厘定、关键应用和供需形势研究[J].地球学报,2022,43(03):267-278.

[3]万建领. 探析阿克苏地区非金属矿产资源勘查及开发利用[J].新疆有色金属,2020,43(06):60-62.

[4]蒋洋,王婧. 我国非金属矿产业的高效利用和清洁发展模式探讨[J].中国非金属矿工业导刊,2019,(02):9-10+40.