Tecnologías clave y direcciones de desarrollo para la preparación directa de materiales de alto rendimiento a partir de minerales no metálicos

Yang Huaming, Qiu Guanzhou, Wang Dianzuo

(Escuela de Biología de Recursos, Universidad Central Sur, Changsha 410083, Hunan)

Resumen El núcleo de la integración de recursos y materiales es el desarrollo de recursos minerales para preparar directamente la última tecnología de materiales de alto rendimiento y el establecimiento de teorías básicas relevantes, y la formación de un nuevo sistema disciplinario de materiales minerales. El acabado de recursos minerales implica tecnologías ultrafinas, de alta purificación, modificación de superficies y funcionalización. Los materiales minerales se utilizan ampliamente en materiales de alta tecnología, ingeniería ambiental, información electrónica, materiales automotrices y otros campos. Este artículo se centra en el análisis de la relación entre las propiedades minerales y sus características de aplicación, profundiza en tecnologías de procesamiento funcional como el procesamiento ultrafino de minerales, el procesamiento morfológico, la modificación mecanoquímica, la radiación electromagnética, el tratamiento de superficies y los compuestos dopantes, y señala las funciones funcionales. Materiales minerales basados ​​​​en propiedades minerales El desarrollo y diseño de materiales minerales es la dirección clave de desarrollo del sistema de disciplina de materiales minerales y la industrialización.

Palabras clave minerales no metálicos; tecnología de funcionalización de materiales;

Acerca del primer autor: Yang Huaming, Ph.D., profesor y supervisor doctoral de la Universidad Central Sur. Las principales áreas de investigación son el acabado de recursos minerales, los materiales minerales funcionales y los materiales inorgánicos no metálicos. Tel: 0731-8830549, correo electrónico: hmyang@mail.csu.edu.cn.

1. Introducción

El procesamiento de minerales tradicional proporciona principalmente materias primas minerales calificadas para sectores industriales como la industria química y la metalurgia, y no implica el procesamiento de recursos minerales en materiales. El desarrollo de la alta tecnología moderna ha planteado requisitos más altos para el rendimiento de los materiales, y los minerales tienen propiedades de adsorción, intercambio, catálisis, fundente, endurecimiento, refuerzo, luz, electricidad, magnetismo, calor, sonido y otras propiedades, y su uso en cambios bajo la acción de diversos campos físicos y químicos sientan las bases para el desarrollo de materiales minerales con nuevas funciones y nuevos usos. A través del procesamiento físico y químico, los minerales se convierten directamente en materiales funcionales, y se utilizan tecnologías de modificación y dopaje para impartir las funciones correspondientes para lograr la integración de recursos y materiales, proporcionando actualizaciones tecnológicas para la industria tradicional de procesamiento de minerales y la preparación de nuevos materiales funcionales. . Una forma de pensar completamente nueva.

La disciplina de los materiales minerales es un nuevo punto de crecimiento disciplinar resultante de la intersección e integración de la cristalografía, la mineralogía, el procesamiento de minerales, la ciencia de los materiales y la ciencia química. Es actualmente el campo emergente más activo y vital. de los sujetos marginales. Los materiales minerales son una parte importante de los nuevos materiales de alta tecnología. Entre los 22 campos que involucran materiales en las "Directrices para las áreas clave de industrialización de alta tecnología del desarrollo prioritario nacional actual" publicadas por la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma, los materiales minerales representan 11. .

La investigación y la aplicación han demostrado que los materiales minerales funcionales tienen una procesabilidad, un alto rendimiento y una practicidad incomparables con respecto a los materiales ordinarios. La serie resultante de nuevos productos y nuevas funciones también ha aportado grandes beneficios a la industria de procesamiento de minerales. vitalidad ilimitada, combinados con conocimientos multidisciplinarios como ciencia de materiales, química e ingeniería química, física del estado sólido, mecánica, protección del medio ambiente, agricultura eficiente, etc., e integrados con la biotecnología, la nanotecnología y la tecnología de la información modernas, estos contenidos han formado una nueva dirección del tema. Se ha trabajado mucho en el país y en el extranjero en muchos aspectos de la utilización de alto valor agregado, como materiales minerales funcionales, preparación de polvos ultrafinos, estructura de materiales minerales y nanominerales. Algunos de los productos desarrollados se han puesto en la industria. producción; utilizando propiedades minerales y combinándolas con nuevas tecnologías modernas. Se han desarrollado nuevos materiales como nanoplásticos, nanocauchos y materiales nanomesoporosos para elevar los materiales tradicionales a un nivel superior, con un mejor rendimiento y al mismo tiempo aplicaciones más amplias; La mecanoquímica y la mecanoelectroquímica tienen procesamiento ultrafino, química de interfaz, modificación de dopaje y otros procesos, las cuestiones teóricas se discutieron en profundidad y se establecieron una serie de sistemas teóricos que promovieron el rápido desarrollo de este campo.

2. Propiedades minerales y desempeño de la aplicación

La investigación y caracterización de las propiedades minerales, así como las indicaciones e interpretaciones de la relación entre las propiedades del material mineral y las propiedades básicas, estructuras y Los mecanismos de formación son la base para la investigación y el desarrollo de materiales minerales. Las propiedades físicas y químicas de los minerales determinan sus usos. El desarrollo de la tecnología de prueba moderna ha permitido a las personas analizar la adsorción, el intercambio, el flujo, el endurecimiento y el refuerzo de minerales, así como la luz, la electricidad, el magnetismo, el sonido, la radiación nuclear, la superficie y la interfaz. y otras propiedades El estudio de sus cambios bajo la acción de diversos campos físicos y químicos se ha vuelto más directo y fructífero.

Algunos materiales minerales con funciones como adsorción, intercambio, catálisis, mejora y biocompatibilidad, especialmente materiales minerales con funciones de información como detección, respuesta y alerta temprana (como sensibles a la humedad, sensibles al calor, sensibles a la presión, fotosensibles, sigilo y antibacteriano, radiación infrarroja, conversión fotoeléctrica y otras funciones) recibirán gran atención y aplicaciones de investigación y desarrollo. En el campo de la construcción, los materiales de construcción en el nuevo siglo se están desarrollando en la dirección de "materiales de construcción ecológicos" que son más cómodos, seguros, ahorradores de energía, cuidados de la salud y otros multifuncionales; Ciertos materiales minerales seguramente desempeñarán un papel en la ligereza, el aislamiento térmico y las propiedades de aislamiento térmico. Los materiales minerales también se utilizan actualmente en la estabilización del suelo y el control del desierto.

3. Procesamiento ultrafino de materiales minerales

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, es necesario no solo adaptarse a condiciones de alta temperatura, alta presión y alta dureza, pero también tienen la capacidad de emitir luz, conducir electricidad, electromagnetismo y adsorber materiales con propiedades especiales. La investigación y el desarrollo de materiales en polvo ultrafinos ha atraído la atención de todos los países. El Reino Unido ha establecido un nuevo centro de tecnología de fabricación de materiales avanzados para estudiar materiales en polvo ultrafinos; la estrategia de desarrollo de ciencia y tecnología y el plan de desarrollo quinquenal propuesto por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea también incluyen materiales en polvo ultrafinos en los Estados Unidos; A principios de la década de 1990, la tecnología nano (polvo ultrafino) figuraba como una "tecnología gubernamental clave" y una importante dirección de investigación a principios del siglo XXI.

(1) Amplia gama de usos de los polvos minerales ultrafinos

Los materiales minerales ultrafinos se utilizan como cargas y materiales funcionales en la fabricación de papel, pinturas, plásticos, industria ligera, metalurgia y otras industrias; Puede usarse como retardante de llama en recubrimientos y pigmentos; en los campos de vanguardia de las industrias electrónica y de aviación, también puede usarse como materiales para capacitores, materiales para componentes sensibles, materiales superduros, materiales superconductores y materiales ópticos, eléctricos y magnéticos. y materiales que absorben las olas. El uso de materiales en polvo ultrafinos inorgánicos aumenta enormemente su valor.

Cuando se añaden pigmentos o materiales en polvo ultrafinos a tintas o pinturas, pueden hacer que los colores sean brillantes y brillantes. La sílice a nanoescala puede proporcionar al caucho una resistencia a la tracción, al desgarro y al desgaste extremadamente altas. El polvo magnético ultrafino Fe2O3 se utiliza en cintas de audio o de vídeo, y la capacidad de almacenamiento de información es 10 veces mayor que la del polvo magnético normal. A medida que disminuye el tamaño de las partículas, aumenta el área de superficie específica y las propiedades mecánicas y la conductividad térmica del material son mejores que las de los materiales ordinarios.

(2) Tendencias de desarrollo de los polvos minerales ultrafinos

1. Refinamiento ultrafino

El objeto de investigación de los materiales en polvo ultrafinos hace más de diez años era los polvos anteriores. 1 μm, la investigación sobre materiales en polvo ultrafinos ha avanzado hasta el nivel nanométrico en los últimos años. A medida que el tamaño de las partículas se hace más pequeño, su propio rendimiento aumenta y puede combinar propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas. La Tabla 1 enumera la relación entre la profundidad del procesamiento de partículas minerales y el rango de aplicación.

Tabla 1 Profundidad de procesamiento y ámbito de aplicación de partículas minerales

2 Alta purificación

La alta purificación consiste en eliminar la interferencia de impurezas externas y realizar las características de la sustancia misma. Los productos de alta pureza pueden generar un enorme valor agregado. El precio del ZrO2 al 99,998% es más de 300 veces el precio del ZrO2 para materiales refractarios ordinarios y más de 50 veces el precio del ZrO2 para materiales electrónicos. La barita de alta pureza [w (BaSO4) > 99%] se ha utilizado para preparar materiales conductores de alto rendimiento. Se usa ampliamente en plásticos conductores, caucho conductor y recubrimientos conductores, y se ha utilizado ampliamente en la industria aeroespacial, electrónica de precisión y comunicaciones. tecnología y otros campos.

3. Funcionalización y composición

La funcionalización y la composición son el resultado de la búsqueda de rendimiento material por parte de las personas y también son necesidades del desarrollo de alta tecnología. Por ejemplo, el material magnético compuesto de Fe2O3 en la nueva resina capilar de intercambio iónico básico de estireno-divinilo tiene un magnetismo extremadamente fuerte a temperatura ambiente y una buena transparencia óptica. Gracias a esta función especial, logra buenos resultados en imágenes e impresión en color. La función es el núcleo de los materiales, y el desarrollo de la ciencia y la tecnología requiere materiales con diversas funciones; el propósito del compuesto es darles nuevas funciones a los materiales artificialmente. Por ejemplo, el óxido de estaño submicrónico que contiene óxido de antimonio no sólo es conductor sino también transparente.

4. Refinamiento

El refinamiento de materiales se refiere al refinamiento de las propiedades del polvo, como su tamaño de partícula, distribución del tamaño de partícula, forma de partícula, superficie específica, volumen de poro y poro. diámetro, fase cristalina, conductividad, magnetismo, absorción de luz, conductividad de la luz y una serie de propiedades, que tienen diferentes requisitos para diferentes polvos. Diferentes formas de SiO2 encapsulado producirán diferentes efectos.

4. Procesamiento morfológico de partículas minerales

El procesamiento morfológico de partículas minerales no metálicas suele ser una parte importante del procesamiento de materiales minerales. La clave para procesar la morfología de las partículas minerales es maximizar la protección y visualización de las características de la estructura cristalina mineral durante el proceso de trituración, molienda, disociación o aflojamiento. Además del procesamiento de formas, también se incluye la selección de minerales.

El tratamiento morfológico de las partículas es inseparable del acabado mineral.

(1) Aprovechar al máximo las características morfológicas de las partículas de los materiales minerales.

La morfología de las partículas tiene un impacto significativo en el rendimiento y la calidad del material. Al fabricar plástico reforzado con mica (polipropileno PP), utilice polvo de mica 200-HK (-62 μm representa el 45 %, relación diámetro-espesor 50) y utilice la misma proporción de polvo de mica 325-S (-62 μm representa el 84 %. relación diámetro-espesor 30), la resistencia a la tracción de sus productos aumenta en un 8%, la resistencia a la flexión aumenta en un 8,75% y la resistencia de los productos de polipropileno (PP) que no están reforzados con mica aumenta en un 34% y un 43,75 % respectivamente.

Cuando se utiliza la misma materia prima mineral para producir diferentes materiales, los requisitos para la forma de las partículas minerales también son diferentes. Al fabricar productos de fibrocemento, se requiere que las fibras de refuerzo contengan una cierta cantidad de fibras estructurales duras para facilitar la dispersión, el moldeo, la deshidratación y la filtración de las fibras, y para mejorar la rigidez. La relación de aspecto de la fibra de 25 a 80 es más efectiva. Al producir productos textiles de asbesto, se debe poner énfasis en la capacidad de hilado de la fibra, y su relación de aspecto es generalmente superior a 1000. Los métodos de procesamiento morfológico y las funciones de las partículas minerales se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Métodos principales para procesar la morfología de las partículas minerales

(2) Promover que las partículas minerales se dispersen completamente en fluidos

Permitir que las partículas minerales se dispersen completamente en líquido o gas El propósito es promover reacciones químicas o fisicoquímicas de flujo bifásico, o formar una fase dispersa estable de materiales minerales en un líquido. La estabilidad de la dispersión y la fase dispersa depende principalmente del tamaño de las partículas, la densidad de las partículas, la forma y el tamaño, el coeficiente de fricción, la viscosidad del medio, las propiedades eléctricas de la interfaz y la afinidad entre el medio y el material de las partículas del mineral. Generalmente, la preparación de materiales de modificación de interfaz y el tratamiento químico de partículas minerales requiere que las partículas minerales sean lo más pequeñas posible; la preparación de materiales de fase dispersa estables también requiere mejorar o cambiar la actividad química de la superficie y la afinidad del medio del material.

(3) Moldeo de materiales minerales funcionales

Los materiales minerales finamente molidos o completamente sueltos pueden mejorar su plasticidad y facilitar el uso de vertido, extrusión, inyección, copiado y moldeado, cementación. , moldeado de plástico y otros medios para producir diversos productos moldeados. El aumento del área de superficie específica puede mejorar la velocidad de reacción física y química y la capacidad de moldeo compacto entre diferentes sustancias, al tiempo que mejora la capacidad de unión con materiales cementantes, mejora la procesabilidad de materiales minerales funcionales conformables y mejora el rendimiento general. Una gradación de partículas y una relación de aspecto de fibra razonables pueden aumentar la densidad máxima de empaquetamiento de los refuerzos de relleno en materiales compuestos, logrando así la mejor resistencia y rendimiento del producto con la fórmula más económica y la menor cantidad de aglutinante.

5. Modificación mecanoquímica de minerales

Los cambios mecanoquímicos de los minerales causados ​​por la acción mecánica ultrafina se manifiestan principalmente en: ① la formación de defectos superficiales y masivos; y cambios en la composición química; ③ los electrones de la superficie se excitan por la fuerza, generando plasma; ④ los enlaces de la superficie se rompen, provocando cambios de energía en la superficie; ⑤ formación de una capa compuesta de nanofase y una superficie amorfa;

La razón principal de la modificación mecanoquímica es que la fragmentación y disociación continua de las partículas aumenta el área superficial y, al mismo tiempo, la energía superficial también continúa aumentando, formando una cubierta amorfa en la superficie. Su capacidad de adsorción, densidad de carga, solubilidad en agua, reactividad química, comportamiento de aglomeración y capacidad de adhesión también aumentan rápidamente, lo que depende principalmente del efecto de volumen de las partículas gruesas dominado por las propiedades físicas de las partículas, y luego tanto del efecto de volumen como del efecto de superficie. volverse dominante Otro tipo de material para el estatus.

La mecanoquímica proporciona un medio eficaz para los compuestos de materiales, especialmente los compuestos de componentes multifásicos de metales y no metales. El diseño del tipo de reacción superficial y la innovadora tecnología de modificación del polvo pueden hacer que la materia orgánica, la materia inorgánica y las partículas metálicas se autoorganicen en nuevas capas de estructura nanofásica bajo la acción de una fuerza externa mecánica de alta energía, que es un material en polvo. nuevas formas de modificar, diseñar y desarrollar materiales funcionales compuestos inorgánicos-orgánicos avanzados.

6. Procesamiento en campo de materiales minerales

El procesamiento en campo de materiales minerales incluye: modificación ultrasónica, modificación de radiación de ondas electromagnéticas y haces de partículas, plasma de microondas, modificación de tratamiento térmico, etc. Mediante la acción de campos externos, se inducen defectos en la red cristalina mineral, se cambian las propiedades y estados de los minerales y se estimula la actividad química de los minerales y otros reactivos. Especialmente en la modificación de superficies, modificación química, dopaje y compuestos de materiales minerales, el uso de campos externos puede acelerar estos procesos de reacción.

La alta frecuencia de las ondas ultrasónicas tiene mayor energía que las ondas sonoras (20 Hz a 20 kHz). Sus principales características son: longitud de onda corta, fácil de concentrar energía, puede formar gran intensidad, producir vibraciones violentas y provocar muchos efectos especiales, como. como efectos de cavidad en la fase líquida, etc., dan como resultado efectos mecánicos, térmicos, ópticos, eléctricos, químicos y biológicos, cambiando así las propiedades y el estado de los minerales.

Según las diferentes longitudes de onda de las ondas electromagnéticas, las ondas electromagnéticas se pueden dividir en rayos gamma, rayos ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio. Los haces de partículas incluyen principalmente electrones, neutrones y varios haces de iones con cierta energía. Las ondas electromagnéticas y los haces de partículas se utilizan ampliamente en el procesamiento de minerales. Utilice la radiación para cambiar las propiedades de los minerales. Por ejemplo, los rayos X y los rayos γ pueden inducir defectos en la red cristalina mineral, lo que puede estimular que los electrones en la banda de valencia entren en la banda de conducción, dejando agujeros en la banda de valencia; en la superficie de los minerales puede promover el efecto de adsorción de aniones. La irradiación puede generar radicales libres y acelerar la oxidación de minerales en el agua o el aire, lo que puede aumentar significativamente la actividad química. El efecto de la radiación en los ángulos de contacto de los minerales, estos cambios tienen aplicaciones importantes en la extracción de minerales de alta pureza, la separación de minerales y los efectos de interfaz. Por ejemplo, para las nanopartículas de fosfato, se puede obtener un micropolvo esférico uniformemente disperso usando métodos de calentamiento tradicionales durante al menos 3 horas y usando radiación de microondas durante solo aproximadamente 6 minutos. Se han producido nanopolvos de Fe2O3, TiO2 y Al2O3 de aproximadamente 10 nm mediante reacción de plasma con microondas. La composición química y las propiedades físicas de los materiales minerales también pueden cambiarse mediante calentamiento. Por ejemplo, las propiedades físicas y químicas del caolín han cambiado después del tratamiento térmico, incluyendo principalmente mayor blancura, menor densidad, mayor área de superficie específica, mejor absorción de aceite, poder cubriente y resistencia al desgaste, y mejor aislamiento y estabilidad térmica. La tecnología de tratamiento térmico juega un papel importante en el desarrollo y utilización del caolín que contiene carbón y es básicamente un proceso necesario.

7. Modificación superficial de materiales minerales

Tratando la superficie de partículas minerales mediante métodos físicos o químicos, se pueden obtener materiales minerales con propiedades superficiales especiales. La modificación de la superficie de materiales minerales incluye principalmente recubrimiento de metalización de la superficie, deposición por reacción química, deposición química de vapor (CVD) de la superficie, recubrimiento de la superficie, humectación e impregnación, tratamiento modificador, etc.

Los métodos comúnmente utilizados para la metalización de superficies de materiales minerales incluyen: método de infiltración de plata sinterizada; método de recubrimiento al vacío; Los materiales minerales con superficies metalizadas tienen mejor resistencia mecánica y resistencia al desgaste que los materiales minerales individuales. No sólo son resistentes a la corrosión, sino que también tienen una densidad aparente ligera, buena conductividad eléctrica y buenas propiedades decorativas.

La deposición química de vapor (CVD) es un método en el que un gas mezclado interactúa con la superficie de un sustrato a una temperatura muy alta, lo que hace que ciertos componentes del gas mezclado se descompongan y formen un metal o compuesto en el Matriz mineral. Película sólida o recubrimiento. La deposición química de vapor incluye la deposición química de vapor asistida por plasma (PACVD) o la deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD) y la deposición química de vapor por láser (LCVD). Las reacciones químicas de deposición de vapor pueden activarse mediante la generación de plasma o mediante irradiación láser. La tecnología CVD se utiliza principalmente para recubrir metales preciosos en superficies minerales. La matriz mineral incluye varios grafitos refractarios, caolinita, wollastonita, etc., que no se erosionan fácilmente con gases reactivos a altas temperaturas. Las condiciones de deposición de algunas matrices minerales se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3 Condiciones de deposición de deposición química de vapor de algunos minerales

Cubrir la superficie del mineral con un recubrimiento cambia las propiedades del material mineral, con el propósito de mejorar la apariencia decorativa o la resistencia a la oxidación. del material mineral, etc. para mejorar el rendimiento de su aplicación. Por ejemplo, la reacción de hidrólisis de compuestos metálicos se utiliza para depositar partículas de óxido metálico en la superficie de la mica para producir mica nacarada.

Mediante la acción del modificador sobre la superficie de las partículas minerales, la superficie mineral tiene la capacidad de tener una fuerte afinidad con la matriz orgánica y mejorar el rendimiento del material compuesto. Los modificadores comúnmente utilizados incluyen varios agentes de acoplamiento, tensioactivos, siliconas, polímeros bajos en poliolefina, etc. Las investigaciones muestran que la principal interacción entre los modificadores y las superficies minerales es el enlace químico, y también se han informado enlaces de hidrógeno y adsorción física. Para explicar la forma mecánica del enlace de interfaz entre los materiales minerales y la matriz orgánica, se propusieron la teoría deformable y la teoría de capas restringidas. El tratamiento modificador se utiliza principalmente para producir materiales minerales con fines de refuerzo utilizados en plásticos y caucho.

8. Tecnología de dopaje y composición de materiales minerales

El dopaje y la composición siempre han sido un tema importante en la investigación de materiales minerales. La investigación de nuevos materiales se centra principalmente en la modificación del dopaje. Investigación experimental y teórica sobre selección selectiva de dopantes, experimentos de métodos de dopaje y determinación razonable del contenido de dopaje.

En términos de teoría, la gente suele aplicar la teoría de la mecánica cuántica para calcular los niveles de energía de las impurezas, las energías de formación de defectos puntuales y los cambios en la estructura de las bandas de energía causados ​​por el dopaje, y utilizan la teoría de la química cuántica para calcular la relación entre la valencia de enlace de las impurezas y la estructura del material. .

El proceso de dopaje de compuestos no es sólo un proceso físico y químico simple, sino que también incluye cambios en la estructura cristalina, involucrando muchas disciplinas como la física de sólidos, la química estructural, la química de superficies, etc. Las partículas minerales pueden cambiar la estructura del mineral directamente o mediante dopado (agregando dopantes) durante el tratamiento químico para lograr funciones eléctricas, magnéticas, ópticas y otras. Los métodos de dopaje comúnmente utilizados incluyen principalmente dopaje por adición directa, reacción (como precipitación química), dopaje por irradiación de alta energía, etc. Composite se centra principalmente en la preparación de materiales compuestos.

La investigación se centra en el diseño de dopantes, el cálculo de cantidades óptimas de dopaje y el desarrollo de propiedades de aplicación de materiales.

9. La frontera del desarrollo de los materiales minerales

Los altos requisitos para el procesamiento y el rendimiento de los materiales han llevado al rápido desarrollo de los materiales minerales, la penetración de la alta tecnología y la intersección de. Múltiples disciplinas han desencadenado el procesamiento físico de materiales minerales. Investigación básica sobre la estructura, escala y propiedades físicas y químicas de los materiales minerales, desde el estado de valencia iónica, coordinación, localización, simetría, orden, enlace, estructura electrónica, magnetismo, distribución de densidad de carga de los componentes minerales, hasta los átomos y átomos de minerales Estructura electrónica, estructura molecular, estructura cristalina, estructura de fases, estructura de granos, estructura de límites de superficie y granos, estructura de defectos, etc. estudian las propiedades físicas y químicas de materiales minerales desde subnanómetros, nanómetros, micrométricos hasta milimétricos y más macroscópicos; niveles estructurales, para El estudio de los materiales minerales proporciona información básica.

La ciencia de los materiales minerales es una disciplina aplicada de vanguardia desarrollada con la mineralogía industrial y la mineralogía de procesos como precursora. Actualmente, se limita básicamente a la utilización primaria más simple y a las etapas simples de procesamiento aproximado. Con el desarrollo de la economía nacional, esta situación está lejos de cumplir con los requisitos, lo que indica que se desarrollará en profundidad y deberá ser procesada con precisión. Inspirándonos en el desarrollo de nuevos materiales de carbono, creemos que es necesario realizar investigaciones en ingeniería estructural a escala atómica y molecular. Después de la Segunda Guerra Mundial, una razón importante para el rápido desarrollo económico fue el beneficio de la investigación sobre el procesamiento profundo de materiales minerales con alto valor añadido. Por lo tanto, el núcleo de la frontera de la investigación de materiales minerales radica en los dos aspectos siguientes: ① Partiendo de la estructura más esencial de los materiales minerales, investigar y desarrollar nuevos materiales con alto valor agregado y súper rendimiento. Las modificaciones de ingeniería molecular y atómica se llevan a cabo sobre la base de estructuras minerales para cambiar la estructura y mejorar el rendimiento de los materiales minerales, creando así nuevos materiales y mejorando la rentabilidad. ② Estudiar la relación entre la estructura del cristal mineral y las propiedades del material para crear nuevos materiales funcionales estructurales a nanoescala. El trabajo sobre estructuras de cristales minerales ha podido demostrarlo. Se han utilizado estructuras de contención, regeneración y bandas de anillos para fabricar microcondensadores. Las partículas internas son conductoras y los anillos externos no son conductores, lo que da como resultado decenas de millones de combinaciones microscópicas de ellos. microcondensadores. En función Excelente aplicación de materiales. Este es principalmente el resultado obtenido del estudio de los límites de grano y las estructuras de grano de las rocas minerales. La posibilidad de fabricar nuevos materiales funcionales a partir de la estructura cristalina gemela de los minerales debe considerarse principalmente en función de las diferencias estructurales y de rendimiento de las distintas partes que componen los cristales gemelos. Esta idea permitirá a las personas ingresar a un campo extremadamente flexible y maravilloso. visión. Las principales direcciones en las que es necesario centrarse son:

1) Desarrollar tecnología y equipos de procesamiento físico que puedan preparar partículas minerales ultrafinas con un tamaño de partícula uniforme o un tamaño de partícula estrecho para satisfacer las necesidades de funciones especiales. como para maquinaria de precisión Pulido, materiales optoelectrónicos

2) Desarrollar tecnología de procesamiento que pueda mantener el estado original de estructuras minerales especiales, como capas y porosas, y aprovechar al máximo las funciones de los materiales

3) Tecnología de composites de materiales minerales, composites con polímeros y nanomateriales, e investigación de interfaces en tecnología de composites

4) Investigación sobre la microestructura y propiedades de aplicación de los minerales; p>5) Dopantes, Diseño estructural de modificadores e investigación sobre relaciones cuantitativas estructura-propiedad;

6) Investigación sobre estructura, desempeño y desarrollo de aplicaciones de materiales minerales a nivel nano.

La tecnología clave y la dirección de desarrollo de materiales minerales de alto rendimiento preparados directamente a partir de recursos minerales no metálicos

Yang Huaming, Qiu Guanzhou, Wang Dianzuo

（ Escuela de Procesamiento de Recursos y Bioingeniería, Universidad Central Sur, Changsha Hunan 410083, China)

Resumen: El núcleo de la unificación de recursos y materiales es desarrollar las tecnologías generales y establecer la teoría básica para la preparación directa de materiales avanzados a partir de recursos minerales y para formar un nuevo sistema disciplinario de materiales minerales. El procesamiento fino de recursos minerales se trata de la tecnología superfina, la purificación de alto grado, la modificación de la superficie y la funcionalización de los materiales minerales que se han utilizado ampliamente en los campos de. materiales de alta tecnología, protección ambiental, información electrónica, materiales de motores, etc. El artículo se centra en la relación entre las propiedades minerales y sus características de aplicación, presentando tecnologías de procesamiento para polvos superfinos, tratamiento morfológico, modificación mecanoquímica, radiación electromagnética y tratamiento de superficies. y dopaje. El documento también indica que el desarrollo y diseño de materiales funcionales basados ​​en las características minerales es la dirección de desarrollo importante del sistema de disciplina de materiales minerales y la industrialización.

Palabras clave: minerales no metálicos, procesamiento profundo, Tecnología de funcionalización, Materiales minerales.