提升非金屬礦附加值，具體是提升什么？

非金屬礦材料的應用價值在很大程度上取決于其核心物理指標，其中強度（如作為填料時的抗沖擊性、耐磨性）和白度（直接影響產品的外觀色澤）是兩個至關重要的性能。然而，在傳統加工工藝中，提升強度（往往通過表面改性或復合）與保持高白度（要求極高的純度并避免引入深色雜質）之間存在內在矛盾。

近年來，材料科學與粉體技術的進步正推動著從礦物精選、超微粉碎到表面功能化整個產業鏈的升級，使得強度與白度的協同提升成為可能，并呈現出清晰的技術發展趨勢。

1

源頭控制：高純精選與超微粉碎技術的進步

協同提升的基礎在于獲得高純度、超細粒度的原料。傳統機械粉碎產生的熱量和鐵質污染（來自磨介和設備磨損）是降低產品白度的主要因素。當前趨勢是采用高梯度磁選、浮選和光電揀選等先進技術預先剔除含鐵礦物、有機質等著色雜質，從源頭保障原料的高白度。

同時，采用陶瓷介質球、高分子內襯或氣流粉碎的超微粉碎技術極大減少了加工過程中的二次鐵污染，在制備亞微米級甚至納米級粉體的同時，保持了原料的本征高白度。超細化的顆粒本身也為后續復合增強提供了更大的比表面積和更活躍的表面能。

2

表面改性：從簡單偶聯到“增白型”與“增強型”一體化包覆

表面改性是解決強度-白度矛盾的關鍵環節。早期的單一硅烷偶聯劑改性雖能提升與有機聚合物的相容性和復合強度，但偶聯劑本身可能帶有顏色或因高溫處理而黃變，影響白度。最新的趨勢是開發多組分、多功能的復合改性劑體系及低溫改性工藝。

“增白型”偶聯劑：選用本身為白色或無色的改性劑，如部分鈦酸酯、鋁酸酯偶聯劑。

引入功能性助劑：在改性體系中復配納米氧化鋅、二氧化鈦等本身具有極白顏色和光活化特性的功能性組分。它們既能作為包覆層的一部分提高遮蓋力和白度，又能與基體樹脂產生相互作用，提升復合材料的整體強度與抗老化性能。

原位聚合包覆：采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）等單體在礦物顆粒表面進行原位聚合，形成一層透明的聚合物殼層。該殼層能有效提高與塑料、橡膠等基體的界面結合強度，同時聚合物本身的高白度不會對礦物白度產生負面影響，實現了協同增強。

3

復合化與功能化：構建“核-殼”結構協同增效

未來的趨勢已超越單一的填料角色，轉向設計具有特定結構的功能性復合材料。通過精確設計“核-殼”結構，以高白度的非金屬礦（如碳酸鈣、硅灰石）為“核”，以一種或多種兼具增強和增白功能的聚合物或無機物為“殼”，實現1+1＞2的效果。

例如，開發納米碳酸鈣/二氧化鈦復合顏料。該材料以納米CaCO3為核心，表面包覆納米TiO2。CaCO3提供了低廉的成本和基本的剛性，而納米TiO2外殼不僅提供了極高的白度和遮蓋力（優于單獨使用CaCO3），其光催化特性還能賦予復合材料抗菌、自清潔等新功能，同時TiO2顆粒本身也具有增強效應。這種復合化策略完美地將低成本、高白度、高強度和多功能性融為一體。

4

工藝與裝備智能化：實現精準控制與質量穩定性

所有上述技術的工業化實現依賴于先進工藝和裝備。目前的趨勢是集成化、智能化和低污染化。大型連續式表面改性設備、精準的給藥與溫度控制系統，確保了改性劑用量和反應條件的最優化，避免了因局部過熱或反應不均導致的產品黃變或性能不穩定。智能制造技術的應用，通過對生產全過程參數的監控與反饋，保證了每一批產品強度與白度指標的高度一致性和可重復性，滿足了高端下游應用領域（如高品質塑料、涂料、造紙）的苛刻要求。

5

總結

非金屬礦強度-白度的協同提升已不再是孤立的技術改進，而是一個貫穿礦物精選、超微粉碎、表面化學、復合材料設計與智能制造的系統性工程。其核心趨勢是從被動除雜轉向主動構建，通過設計多功能的復合顆粒結構，并借助智能化工藝精準控制，最終實現在不犧牲任何一方性能的前提下，甚至賦予新材料更多功能，同步提升其力學性能和光學性能。這一趨勢極大地提升了非金屬礦產品的附加值和技術壁壘。

參考文獻：

張凌燕

《非金屬礦深加工技術》化學工業出版社

鄭水林

非金屬礦粉體表面改性技術進展，中國礦業大學（北京）

蓋國勝等

微納米顆粒復合與包覆技術，清華大學

粉體網等

注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！進粉體產業交流群請加中國粉體網編輯部微信：18553902686