非金属材料的加工

［行业发展］非金属矿物材料的加工与应用郑水林（中国矿业大学北京校区化环系，北京 １０００８４）［摘 要］非金属矿物材料应用范围广泛，市场前景看好。

本文着重介绍了非金属矿物材料的加工技术，包括颗粒制备与处理、材料的复合及加工技术等。

［关键词］非金属矿物材料；加工；复合；应用［中图分类号］ＴＢ３２１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００７－９３８６（２００２）０４－０００３－０５１ ２１世纪的产业发展与非金属矿物材料 “非金属矿物材料”是指以非金属矿物和岩石为基本或主要原料，通过物理、化学方法制备的功能性材料或制品，如机械工业和航空航天工业用的石墨密封材料和石墨润滑剂、石棉磨擦材料、高温和防辐射涂料等；微电子工业用的石墨导电涂料、显像管石墨乳、熔炼水晶等；以硅藻土、膨润土、海泡石、凹凸棒石、沸石等制备的吸附、助滤和环保材料；以高岭土（石）为原料制备的煅烧高岭土、铝尖晶石、莫来石、赛隆、分子筛和催化剂；以珍珠岩、硅藻土、石膏、石灰石、蛭石、石棉等制备隔热保温防火和节能材料及轻质高强建筑装饰材料；以碎云母为原料生产的超细云母填料、颜料以及云母纸和云母板等；以膨润土为原料制备的凝胶及有机膨润土等。

非金属矿石是人类利用最早的矿物材料。

从原始人使用的石斧、石刀到现在以非金属矿为原料制备的各种非金属矿物新材料，人类在利用非金属矿物原（材）料方面走过了从简单利用到初步加工后利用，再到深加工和综合利用的漫漫历程。

现代科技革命和产业发展，尤其是高技术和新材料产业的发展开创了广泛应用非金属矿物材料的新时代，非金属矿物原（材）料加工业已被视为２１世纪的朝阳工业。

以信息、微电子、生物、航空航天、海洋开发以及新材料和新能源为主的高技术和新材料产业将在２１世纪进一步发展壮大，这些高技术和新材料产业与非金属矿物（原）材料密切相关。

例如，石墨、云母、石英、锆英石、金红石、高岭土、滑石、叶蜡石、长石、金刚石等与微电子及信息技术及其产业有关；氧化硅、石墨、云母、高岭土、硅灰石、硅藻土、滑石、方解石、夕线石、石英、红柱石、蓝晶石、石棉、菱镁矿、石膏、珍珠岩、叶蜡石、金刚石、石榴子石、蛭石、电气石、绿泥石等与新材料技术及其产业有关；石墨、重晶石、膨润土、石英等与新能源有关；沸石、麦饭石、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、膨润土、蛋白土、珍珠岩、高岭土、麦饭石等与生物技术及产业有关；石墨、石棉、云母、石英等与航空航天技术与产业有关。

非金属材料的机械加工引言非金属材料是指不含金属元素或金属成分含量较低的材料，如塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。

这些材料具有低密度、绝缘性能好、耐腐蚀、抗磨损等特点，被广泛应用于电子、汽车、航空航天、医疗器械等领域。

然而，非金属材料的机械加工相对较为复杂，因此需要采取一系列的加工方法和技术来满足不同需求。

常见的非金属材料机械加工方法切削加工切削加工是指利用切削刃对材料进行剪切和切削的过程。

常见的切削加工方法包括车削、铣削、钻削等。

车削车削是通过将工件固定在车床上，通过旋转刀具对材料进行切削的加工方法。

可以通过改变车床刀具的形状和位置来实现不同形状和尺寸的加工。

铣削铣削是通过将工件固定在铣床上，通过旋转刀具切削材料表面的加工方法。

铣削可以实现复杂形状的加工，如槽、孔、平面等。

钻削钻削是通过旋转刀具对材料进行钻孔的加工方法。

钻削适用于对材料进行孔加工和定位加工。

磨削加工是利用磨削刃对材料进行研磨和修整的过程。

常见的磨削加工方法包括砂轮磨削、磨粒磨削等。

砂轮磨削砂轮磨削是最常见的磨削加工方法之一，通过旋转砂轮对材料进行表面研磨的加工方法。

砂轮磨削适用于对材料进行平面研磨、外圆磨削等。

磨粒磨削是利用磨粒对材料进行研磨的加工方法。

磨粒可以是金刚石、氧化铝等，通过磨粒与材料表面的相互作用来实现研磨加工。

切割加工切割加工是将材料通过切割方式进行加工的方法。

常见的切割加工方法包括剪切、激光切割、水刀切割等。

剪切剪切是利用剪切力对材料进行切割的加工方法。

剪切适用于对薄板材料进行切割，如金属板、塑料板等。

激光切割激光切割是利用激光光束对材料进行加工的方法。

激光切割适用于对复杂形状和尺寸的材料进行切割，如金属板、塑料板等。

水刀切割水刀切割是利用高速喷射的水流对材料进行切割的加工方法。

水刀切割适用于对薄板材料进行切割，如橡胶、塑料等。

非金属材料机械加工中的注意事项在进行非金属材料的机械加工时，需要注意以下事项：1.材料的选择：根据不同的加工需求和材料特性，选择合适的非金属材料进行加工。

矿物精细加工|了解6大非金属矿物材料加工工艺天然非金属矿物材料因其构成的多而杂性和产出状态的不同，即使是同一种矿物，产出地点不同，在性质上也有所差别。

因此，必需对矿物材料进行加工处理，以优化矿物材料的性能，提高其使用价值和技术经济效益。

矿物材料加工处理后的增值情况非金属矿物材料的常用加工工艺重要有选矿提纯、颗粒的形态处理、热处理、界面处理剂改性、改型、成型及后处理技术等。

1、非金属矿物材料选矿提纯工艺矿物材料的提纯是指通过某些特别的方法，将矿物材料中的杂质除去，以提高有用组分的纯度。

目前重要的提纯方法有物理方法（如浮选、磁选等）和化学方法（如酸浸、热氯化等）。

石英选矿提纯方法高岭土提纯、增白、磁化处理工艺目前，我国矿物材料提纯技术存在的重要问题是：（1）高纯加工技术相对落后目前国内矿物加工工艺和设备还难以充足电子工业、新型或高技术陶瓷工业对非金属矿物原材料，如石英、锆英石、金红石、氧化铝等高纯度的要求。

（2）微细粒矿物加工提纯技术的工业应用落后微细粒矿物加工提纯技术是加工高纯非金属矿产品的紧要方法之一，由于很多待分别或分选的非金属矿物嵌布粒度细，只有经超细粉碎后才能单体解离，因此微细粒矿物加工提纯技术是分选这些微细嵌布的非金属矿物的有效技术手段，但是，我国微细粒矿物加工提纯技术在非金属矿矿物加工提纯中的讨论开发和实际应用远远不够。

（3）矿物加工的回收率和资源综合利用率较低，这是我国中小矿物加工企业普遍存在的问题。

2、矿物材料颗粒形态处理工艺矿物的颗粒形态是指矿物颗粒的形状和大小等特征，如颗粒的比表面积、粒度、表面光滑度等。

矿物材料的颗粒形态处理的重要目的有以下儿点：一是使矿物材料的颗粒形态特征充足应用条件的要求；二是提高矿物颗粒在流体中的分散度。

三是促进产品的成形。

矿物颗粒形态处理技术的关键在于最大限度地保护矿物本身的晶体结构特征。

通常对不同的晶体形态应采纳不同的处理工艺，片状矿物一般采纳磨剥解离工艺，纤维状矿物采纳松解工艺，粒状矿物采纳超细粉碎工艺。

非金属材料加工方法引言非金属材料，也被称为非金属材料，在工业生产中广泛应用。

与金属材料不同，非金属材料常常需要特殊的加工方法来满足不同的需求。

本文将介绍几种常见的非金属材料加工方法，并探讨它们的优缺点及适用范围。

剪切剪切是一种常见的非金属材料加工方法，可以将非金属材料剪成所需的形状和尺寸。

剪切通常使用剪切机或剪切刀来完成。

剪切适用于较薄的非金属材料，如塑料片、橡胶片、纸张等。

剪切的优点是操作简便、快速，成本较低。

然而，剪切对于较硬的非金属材料效果较差，容易引起毛边和断裂。

打孔打孔是一种常见的非金属材料加工方法，可以在材料上形成孔洞。

打孔通常使用钻头、冲压和激光等方式来完成。

打孔适用于各种非金属材料，如塑料、纸张、橡胶和木材等。

打孔的优点是可以快速地形成孔洞，并且可以控制孔洞的形状和尺寸。

然而，对于某些非金属材料，打孔可能需要较高的技术要求，并且需要应对孔洞周围的变形和破坏。

磨削磨削是一种常见的非金属材料加工方法，可以通过磨削工具来改善表面质量和尺寸精度。

磨削适用于需要高精度的非金属材料加工，如陶瓷、大理石和光学玻璃等。

磨削通常使用砂轮、砂带或磨石等工具进行，通过磨削操作可以去除材料表面的不规则和毛刺，并使材料表面光滑和平整。

然而，磨削的过程相对较慢，并且可能导致材料的变形和损坏。

焊接焊接是一种常见的非金属材料加工方法，可以将两个或多个非金属材料连接在一起。

焊接通常使用热源来熔化材料，并在冷却后形成连接。

焊接适用于各种非金属材料，如塑料、橡胶、玻璃和石材等。

焊接的优点是连接强度高、连接面密封性好。

然而，焊接过程需要控制温度和时间，以免引起材料的破裂和变形。

模具制造模具制造是一种常见的非金属材料加工方法，可以通过模具来制造复杂的非金属零件和产品。

模具制造通常包括设计、制造模具、注塑或压制等步骤。

模具制造适用于塑料、橡胶和复合材料等非金属材料的加工。

模具制造的优点是可以高效地批量生产相同形状和尺寸的产品，且产品质量稳定。

非金属矿物粉体材料制备与处理技术非金属矿加工利用的目的是通过肯定的技术、工艺、设备生产出充足市场要求的具有肯定粒度大小和粒度分布、纯度或化学成分、物理化学性质、表面或界面性质的粉体材料以及肯定尺寸、形状、机械性能、物理性能、化学性能、生物功能等的功能性产品或制品。

非金属矿物加工利用技术重要包含以下二个方面：（1）颗粒制备与处理技术。

重要包括矿石的粉碎与分级技术、选矿提纯技术、矿物（粉体）的表面或界面改性技术、脱水干燥技术、造粒技术等；（2）非金属矿物材料加工技术。

重要包括非金属矿物材料的原材料配方技术、加工工艺与设备等。

1.1颗粒制备与处理技术颗粒制备与处理技术是非金属矿物粉体材料所必需的加工技术，目的是通过肯定的技术、工艺、设备生产出充足市场要求的具有肯定粒度大小和粒度分布、纯度或化学成分、物理化学性质、表面或界面性质的非金属矿物粉体材料或产品。

（1）“粉碎与分级”是以充足应用领域对粉体原（材）料粒度大小及粒度分布要求的粉体加工技术。

重要讨论内容包括：粉体的粒度、物理化学特性及其表征方法；不同性质颗粒的粉碎机理；粉碎过程的描述和数学模型；物料在不同方法、设备及不同粉碎条件和粉碎环境下的能耗规律、粉碎及分级效率或能量利用率及产物粒度分布；粉碎过程力学；粉碎过程化学；粉体的分散；助磨剂的筛选及应用；粉碎与分级工艺及设备；粉碎及分级过程的粒度监控和粉体的粒度检测技术等。

它涉及颗粒学、力学、固体物理、化工原理、物理化学、流体力学、机械学、岩石与矿物学、晶体学、矿物加工、现代仪器分析与测试等诸多学科。

（2）“表面改性”是以充足应用领域对粉体原（材）料表面性质及分散性和与其它组分相容性要求的粉体材料深加工技术。

对于超细粉体材料和纳米粉体材料表面改性是提高其分散性能和应用性能的重要手段之一，在某种意义上决议其市场的占有。

非金属矿物粉体材料的重要讨论内容包括：表面改性的原理和方法；表面改性过程的化学、热力学和动力学；表面或界面性质与改性方法及改性剂的关系；表面改性剂的种类、结构、性能、使用方法及其与粉体表面的作用机理和作用模型；不同种类及不同用途无机粉体材料的表面改性工艺条件及改性剂配方；表面改性剂的合成和表面改性设备；表面改性效果的表征方法；表面改性工艺的自动掌控；表面改性后无机粉体的应用性能讨论等。