我国非金属矿科技发展现状及趋势

2014-01-22冯安生刘新海李一波刘玉林

中国非金属矿工业导刊 2014年2期

谭琦，冯安生，刘新海，李一波，刘玉林

（1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南郑州 450006；2.国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南郑州 450006）

我国是世界上非金属矿产资源丰富和品种齐全的国家之一。在已探明储量的92种非金属矿产资源中，石墨、石膏、石灰石、菱镁矿、膨润土和重晶石等居世界首位；滑石、萤石、硅灰石、石棉和芒硝等居第二位；珍珠岩、沸石、硼石等居第三位[1]；另外，高岭土、铝土矿、天青石等储量居世界前列；凹凸棒石、海泡石、硅藻土、蓝晶石族矿物、叶蜡石等潜在储量较大；大理石、花岗石资源也很丰富。储量丰富和品种齐全的资源为我国非金属矿工业的发展提供了必要的基础条件。

尽管我国非金属矿资源丰富，但我国人口众多，资源人均占有量偏低。另外，我国部分优质非金属矿资源消耗迅速，某些重要产区的资源量快速减少，优质资源保障程度不足已经显现[2-6]。同时，我国非金属矿工业还面临着矿产开发缺乏科学指导和法律监督，对矿产利用及资源保护缺乏指标评价体系，资源破坏严重和环境保护等共性问题。因此，急需非金属矿科技的发展来解决我国非金属矿工业存在的问题。

1 我国非金属矿科技发展现状及问题

1.1 发展现状

由于非金属矿产品独特的物理化学性质，使其应用领域几乎渗透到整个工业部门，在国民经济中发挥着重要的作用。非金属矿工业的发展状况是衡量国家科技进步以及工业发达程度的重要标志之一。近20年来，我国非金属矿工业科技事业取得了较快的发展，在重大项目的科技攻关、引进技术消化吸收与创新、科技成果的推广与应用、利用先进技术提升和改造产业生产等方面都取得了一定的进步。据不完全统计，在“七·五”至“十一·五”的20多年间，非金属矿行业共取得科技成果500多项，其中获得省、部级科技进步奖近100项，并先后成功开发了一批行业发展急需和对行业技术进步带动性较大的新技术、新工艺，以及市场急需的非金属矿精细加工新产品。

(1) 科技开发和技术创新取得重大进展。

非金属矿物粉体的生产能力和产量显著增长，如重质碳酸钙的生产能力由10年前的300万t左右发展到超过1000万t，满足了国内市场的需求；开发了一批非金属矿精细加工新产品，如利用硅藻土的吸附特性，制备成不同产品应用于油田废水处理[7]和空气净化[8]等方面，扩大了非金属矿的应用领域；此外，非金属矿物材料加工技术与装备水平快速提升，如以煤系硬质高岭岩为原料的煅烧高岭土成套生产技术与装备、大型无机粉体表面改性技术与装备、硅灰石矿物纤维制备与表面改性技术与装备等，既促进了非金属矿行业的发展，又提高了行业装备水平。

(2) 企业技术创新能力明显增强。

长期以来，非金属矿行业企业规模小、数量大、技术创新能力薄弱。近年来，通过贯彻落实科学发展观，非金属矿企业，特别是大、中型企业技术创新能力逐步增强，有力地推动了行业的技术创新工作。

(3) 行业科技体制改革继续深入。

以企业为主体，产、学、研紧密结合的技术创新局面正在形成。产、学、研结合是科技成果转化和技术创新的重要手段。“十一·五”期间，随着行业科技体制改革的不断深化,非金属矿行业通过科技攻关、新产品开发，有力地推动了产、学、研结合，加快了科技成果转化的步伐，增强了企业的实力，同时也为高校和研究院所科技成果的转化提供了平台。

1.2 存在的问题

我国非金属矿工业科技创新经过60年的发展，在科技体制改革、科技兴国战略实施等方面都取得了显著进步，促进了行业整体技术水平的提高。然而非金属矿行业的科技创新工作远不能满足行业发展的需求，非金属矿行业的技术发展水平与金属和煤炭业相比，仍然较低，特别是与发达国家存在较大的差距。主要表现在如下几方面。

(1) 行业整体工艺技术、装备落后。

在采矿方面，采矿工艺技术落后、设备陈旧、许多矿山仍处于半机械化和手工开采状态，劳动强度大，采矿回收率低，生态破坏和环境污染严重，矿山的开采技术水平落后；在选矿方面，缺乏针对性强、性能可靠的专有适用设备，工艺过程控制仍处在初级水平；在超细粉碎、分级、提纯、改性和复合等精细加工方面，存在设备规格小，稳定性、可靠性较差，自动控制水平低，表面改性剂品种少，产品规格少，质量不稳定，加工技术未过关；加工能耗、材耗差距大等，高档涂料级高岭土、高档石墨、高纯石英砂许多精细加工产品，至今仍依赖进口，进口价格较我国出口的同类产品价格高数倍、数十倍乃至100多倍；在环保方面，缺乏严格的法规，完善的监督执行机制，良好的环保意识和有效的措施和方法。

(2) 科技开发投入不足，技术创新能力薄弱，科技成果转化率较低。

造成这些问题的主要原因是我国非金属矿科技发展起步较晚、企业规模小，技术开发和创新能力较差、科研开发经费支持力度不足以及研究队伍分散和重复研究等。

(3) 尚未形成以企业为主体的技术创新体系。

国外一般是大型企业集团担负起主要的技术研发责任，组成跨学科的攻关团队，容易实现技术产业化，而我国过去都是一些专业化的科研院所或高校独立进行研究，缺乏国外大型企业的跨学科集成创新体制。

2 我国非金属矿科技发展趋势

我国是一个经济和社会正在迅速发展的世界大国，高新技术产业的快速发展、传统产业的技术进步与结构调整、环保国策的全面落实，以及全面建设小康社会发展目标的实施，将给我国非金属矿产业带来前所未有的挑战和发展机遇。紧紧抓住这一难得的历史机遇，加速非金属矿物材料的研发和生产，不仅可以满足我国经济、科技和社会发展对非金属矿物材料日益增长的需求，促进非金属矿产资源的综合利用，全面提升我国非金属矿物加工应用的水平，而且还将成为国民经济发展的新增长点，促进我国高新技术产业、传统产业及环保产业的全面发展和进步。今后，我国非金属矿科技发展重点围绕以下几个方面。

(1) 重视非金属矿研究与经济发展紧密结合。

基于非金属矿物的天然禀赋，紧密结合国家经济建设、社会建设、生态文明建设对健康(食品和饮水安全)、环保、节能低碳等非金属矿物材料以及高新技术等方面的重大需求，安排具有良好应用前景的高性能非金属矿物材料及相应技术与装备的共性或重大关键技术创新项目，以促进我国非金属矿物资源的高效利用和非金属矿产业的结构调整与产业升级。

(2) 重视非金属矿基础理论与矿物特性研究。

加强对非金属矿工艺矿物学特性的认识和探讨，从而能深入了解非金属矿的禀赋特征，充分利用非金属矿物的天然特性，采用先进加工技术和创新技术手段制备的非金属矿物材料能更好地发挥作用，实现其应用价值。

(3) 加强多种非金属矿综合开发利用。

加强对各种低品位非金属矿、多种非金属矿共生型重要非金属矿、非金属矿与金属矿共生矿，以及金属矿选矿尾矿的选矿与综合利用。加大对低品位非金属矿以及伴生矿物的开发，对于非金属矿产资源的节约和可持续发展，满足我国经济建设、社会建设、生态文明建设对非金属矿物原料和材料日益增长的需求具有重要意义。

(4) 重视产品精细加工与应用技术的研究。

材料化、功能化、精细化、产业化是非金属矿科技发展的方向。非金属矿物的应用价值不仅与矿物的种类有关，而且还取决于其矿物的纯度，颗粒的细度、级配，颗粒的结构(形状、晶体形态)以及颗粒的表面性能。大多数情况下必须经过超细粉碎、精细分级、晶体保护和表面改性等精细加工后，才能充分发挥其功能作用和满足各个领域的要求。作为高附加值、高技术含量的新型非金属矿物材料的发展和应用水平是代表一个国家材料科学技术水平的重要标志。

(5) 重视非金属矿专有设备与工艺技术的研究。

加快开发大型、高效、节能且保护非金属矿物晶体结构，满足非金属矿开采和加工特殊要求的专业化设备和成套装备。同时，发挥骨干企业带动科技创新的作用。在非金属矿资源地及产业集聚地建立专业化研发中心，着力突破非金属矿物制品关键制备及应用技术，开发适应下游产业需要的精细化产品。

(6) 强化综合利用，提高资源的利用效率。

矿产资源的不可再生性决定了唯有综合利用才能支撑可持续发展。资源综合利用重在综合利用率，要尽可能高的综合利用资源，最好是“完全利用”，而且是具有经济效益的完全利用。