非金屬礦物市場應用前景分析

摘要：許多非金屬礦物均可以用于生產環保型材料。如：利用硅藻土、膨脹珍珠巖、礦物的多孔、大比表面積和強吸附能力，過濾澄清飲料；利用電氣石和伊利石吸收射線，凈化空氣；利用膨潤土、沸石和硅藻土改良土壤等。目前環保領域需求量比較大的非金屬礦產品主要是膨潤土、沸石、硅藻土、海泡石和凹凸棒石等。基于此，本文對非金屬礦物介紹及其市場應用前景進行一番分析與探討。

關鍵詞：非金屬礦物 市場應用 環保

一、膨潤土

膨潤土是我國應用較為廣泛的工業礦物，是一種主要由蒙脫石礦物組成的黏土巖。而蒙脫石是一種具膨脹性能、呈層狀結構的含有少量堿和堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物，由 2 個硅氧四面體層中間夾 1 個鋁（鎂）氧（氫氧）八面體層組成，屬于 2∶1 型的 3 層黏土礦物。在黏土礦物形成過程中常會發生同晶替代作用，晶體結構層間存在過剩負電荷，能以靜電吸附陽離子保持電中性，表現出較強的吸附性。此外，膨潤土具有很大的表面積，使其具有巨大的吸附能力。隨著膨潤土使用范圍的不斷擴大，國內外近年來已開展了利用膨潤土處理廢水的各類研究，特別是應用于富營養化水體凈化處理的研究更是受到人們的格外關注。而我國天然膨潤土資源豐富，因此開發膨潤土和改性膨潤土水處理劑具有廣泛的應用前景。對于有機污染物來講，有機膨潤土較其他膨潤土具有更強的吸附能力。國外用季銨鹽改性黏土去除水溶液中馬拉硫磷和丁草胺，其中溴化十四烷基三甲基銨改性膨潤土的效果最好，對兩種農藥的去除率分別為 91.5%和 73.25%。改性膨潤土吸附處理是一種很有發展前景的除磷新方法。對含磷量小于 11 mg/L 的廢水，去除率大于 95.5 %，廢水中剩余的磷含量小于 0.5 mg/L，達到我國廢水綜合排放 I 級標準。吸附處理含磷廢水后的膨潤土，還可以作為農用肥料，既能為農作物提供磷肥，又能改良土壤，實現了估計廢棄物和磷的循環利用。

二、沸石

沸石是沸石族礦物的總稱，是一簇多孔含水的堿或堿土金屬架狀結構鋁硅酸鹽礦物，并且是當今世界各國十分重視的新興礦產資源。目前世界上已發現的天然沸石達 43 種，常見的有絲光沸石、斜發沸石、鈉沸石等。沸石構架上的平衡陽離子與構架結合得不緊密，極易與水溶液中的陽離子發生交換作用。因而具有良好的選擇吸附、離子交換及催化等性能，已成為具有重要地位的環境工程材料之一。美國、日本都已建造了一定規模的天然沸石污水處理廠。為進一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能，必須對天然沸石進行改性或改型處理。天然沸石的改型主要是改變沸石中陽離子類型，以提高其離子交換、吸附等性能。天然沸石經過改性，可以明顯提高其孔隙率及表面活性，提高吸附性能、離子交換性能及交換量等，從而提高其使用價值。改性沸石包括范圍很廣，從經簡單的離子交換處理直到結構完全崩塌而得到的產品都屬改性沸石范圍。對沸石的改性處理的報道很多，然而，常見的天然沸石改性方法包括結構改性、內孔結構改性和沸石晶體表面改性三大類。徐傳云等研究了天然絲光沸石經活化改性脫除生活污水中的氨氮。結果表明，隨沸石粒徑的減小，去除效果增強。采用 800℃焙燒后再用中性鹽改性處理的方法，沸石的 NH4+交換量最大，可達 2.26×10-3（質量分數）。沸石處理廢水有以下優點：①儲量豐富，價廉易得；②制備方法簡單；③可去除水中無機的和有機的污染物；④具有較高的化學和生物穩定性；⑤容易再生。

總之，沸石是一種廉價的環保節能產品。生物沸石脫氨氮技術是近年來引起人們重視的一種生物物化相結合實現廢水脫氨氮的新技術。這一技術就是把沸石對銨根離子的選擇性吸附能力和生物硝化反硝化結合起來，加強生物脫氨氮系統的性能和效率。

三、硅藻土

硅藻土是海洋或湖泊中生長的硅藻類的殘骸在水底沉積，經自然作用而逐漸形成的一種非金屬礦物。其主要成分為非晶質的 SiO2，及一定的有機質。硅藻土具有獨特的孔結構，孔隙率高，質量輕，比表面積大，且具有一定的吸附性。此外，硅藻土表面為大量的硅羥基所覆蓋，并有氫鍵存在。為了提高硅藻土污水處理的效果，需對硅藻土原土進行提純、活化、擴容和改性等處理。蔣小紅等分析了改性硅藻土處理城市廢水的技術原理，指出改性硅藻土相對于一般的鋁鹽、鐵鹽等污水處理劑，具有效果穩定、二次污染少、可回收利用空間大、價格低廉等優點，提出了該技術的常規和改進的工藝流程，從理論上說明該技術的可行性。在硅藻精土中加入適量的傳統的鋁鹽、鐵鹽絮凝劑、無機高分子絮凝劑及有機高分子絮凝劑、混凝劑中的一種或幾種復合而成的改性產物，對城市廢水進行生產性試驗，結果表明，該技術對對SS 和 TP 的去除率分別大于 94%和 92%，從而進一步驗證了該技術的可行性。

隨著近年來我國在硅藻土提純方法和提純技術方面的發展，生產硅藻精土的成本大為降低，從而拓寬了其應用領域。將硅藻土應用到廢水處理領域，不但為我國豐富的硅藻土資源開辟了一個廣闊的新市場，也有利于緩解我國目前污染治理方面所面臨的“二次污染”問題，且因為硅藻土是一種天然礦物，硅藻土污泥的回收利用空間大，且穩定性好，經適當的處理可回用到農業、廢水處理或建材等領域。但因改性硅藻土廢水處理技術還是一項較新的技術，各方面還不完善，還需加強理論和實際工程應用上的進一步研究和探索。

非金屬礦具有天然自凈化功能，在一般性環保技術不能解決的非點源區域性污染問題方面能發揮獨特的作用，即非金屬礦環境屬性的地質技術特性，這是物理化學、生物治污方法所不能比擬的。因此，研究與開發“資源型”環保礦物材料有著廣闊的發展前景，既可擴大礦物資源的綜合利用，又可大幅度地降低環境污染治理成本，產生明顯的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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