矿物材料年评

《矿物材料年评》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35章矿物材料年评谭琦冯安生郭珍旭赵毅刘岩岳铁兵20世纪80年代初，我国开始出现“岩石矿物材料”、“矿物岩石材料”、“矿物材料”、“矿物功能材料”、“纳米矿物材料”、“生物矿物材料”、“特种矿物材料”等术语，并逐步形成了“矿物材料学”这一新兴边缘学科。2010年，廖立兵[1]提出矿物材料是指可直接利用其物理、化学性能的天然矿物岩石或以天然矿物岩石为主要原料加工、制备而成，而且组成、结构、性能和使用效能与天然矿物岩石原料存在直接继承关系的材料。矿物材料主要涉及非金属矿物，也包括某些金属矿物，如磁铁矿（用作反雷达材料）和黄铁矿（用作Li(Al)-黄

2、铁矿电池）等。本评述主要针对2006～2013年期间，矿物材料研究的一些重要发展方向及其应用前景进行了总结。35.1环境矿物材料环境矿物材料是指由矿物及其改性产物组成的与生态环境具有良好协调性或直接具有防治污染和修复环境功能的一类矿物材料。根据环境矿物材料的特点，可分为四大类型：天然环境矿物材料、改性环境矿物材料、复合及合成环境矿物材料、工业废弃物。环境矿物材料具有表面吸附作用、孔道过滤作用、结构调整作用、离子交换作用、化学活性作用、物理效应作用、纳米效应作用及与生物交换作用等[2]，主要应用于水污染治理、大气污染治理、固体废物利用、土壤污染修复

3、、放射性污染治理等。近年来，随着人们对环境保护的重视和对绿色环境的渴望，环境矿物材料的研究取得了较大进展[3]。35.1.1环境矿物材料治理水污染高岭土、蒙脱石和伊利石等粘土矿物具有比表面积大、孔隙率高、极性强等特性，是去除水中Hg2+、Cd2+、Pd2+、Cr3+、As3+、Ni2+等重金属的理想的低成本吸附剂。杨友强等[4]以蒙脱石为主要原料，制备出一种自来水处理用的新型复合絮凝剂。祝凌燕等[5]研究了沸石、方解石、钾长石、钙基和钠基膨润土对水体中Pb2+的吸附固定效果。李坤等[6]采用消石灰处理法，利用一种新型的环境矿物材料-羟基磷灰石处理

4、实验室高浓度铅、镉污水，经处理后可达到地表水三级质量标准。沸石具有很高吸附能力和阳离子交换容量，利用这一特性可以去除水中的汞。为了提高沸石对汞的吸附性，张新艳等[7]利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性，制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg2+浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg2+的影响，并进一步研究了吸附机理。35.1.2环境矿物材料治理大气污染沸石、凹凸棒石、海泡石、蛭石、蒙脱石、多孔SiO2、活性MgO、活性Al2O3、白云石、硅藻土等具有吸附性、过滤性、絮凝性、离子交换性及中和性等性能，对其改性、改型或复合处理

5、，可用于处理工业与生活中排放的废气。任建莉等[8]用天然沸石、膨润土和蛭石及其化学改性物作为吸附剂在小型固定床试验台上开展了脱除气态汞的研究。电气石具有除臭效果，能够在室温条件下，产生负氧离子，还有一定的抗菌效果。在纤维内添加电气石粉末，其纤维动态和静态的负氧离子数可达到1500～3500个/cm3。因此，电气石纤维享有“奇异纤维”的美誉，是保健和环保纺织品发展的一个重要方向。由日本“丰岛”、“丽光”等25家企业共同开发而成的“留芬”，就是一个很好的例证。其主要功能是抗菌防臭，灭菌率达90%以上，对金黄色葡萄球菌、白癣菌、肺炎杆菌效果尤其突出，洗

6、260次后的产品仍有抗菌效果。35.1.3固体废物制备环境矿物材料固体废物主要是指工业生产和城市居民日常生活排放的废弃物，包括各类炉渣、煤矸石、粉煤灰、赤泥、尾矿以及生活垃圾等。周乃武[9]利用工业固体废物如粉煤灰、高炉矿渣等为主剂，按公路建筑行业标准中的实验方法研制出了抗压强度高、耐水性能好的土壤固化剂。尹国勋等[10]利用赤泥、粉煤灰和煤矸石等制备新型陶粒，所制陶粒密度等级为600级，颗粒抗压力410N，筒压强度5.5MPa，吸水率20%。陈磊等[11]研究了膨润土、沸石和赤泥用作垃圾填埋场底部防渗衬里的机理，结果表明，膨润土主要依靠吸水膨胀

7、性及吸附性降低渗透系数和衰减有害物质；沸石复杂的孔道结构决定了其良好的衰减有害物质能力；渗透后赤泥中方解石和文石含量增加，强度增大，确保衬里结构完整，Fe3+被有机物还原有利于增强衰减能力。35.1.4环境矿物材料治理土壤污染与退化一些层状、架状结构矿物和铁、锰、铝氧化物及其氢氧化物具有孔道特性和化学吸附性，尤其是铁、锰变价元素，其氧化物及氢氧化物往往表现出一定的氧化-还原性，因此成为土壤环境中吸附重金属污染物的有效物质。杨秀红等[12]研究了凹凸棒石对铜污染土壤的修复效果。刘秀珍等[13]、律琳琳等[14]、廖立兵等[15]分别用膨润土、沸石、

8、硅藻土、海泡石等对镉污染土壤进行了修复研究。谢正苗等[16]研究了膨润土对受铅和锌复合污染的绍兴某矿区土壤的修复效果。林云青等[17]在