1.5 非金属矿加工技术的发展趋势
非金属矿是人类赖以生存和发展的重要矿产资源之一。非金属矿矿物材料既是现代工业的重要基础材料，也是支撑现代高新技术产业的原辅材料和节能、环保、生态等功能性材料，广泛应用于现代高技术与新材料、传统产业、环保与生态建设等产业以及人类日常生活中，在现代经济和社会发展中扮演越来越重要的角色。
高效综合利用和深加工是开发利用非金属矿的必由之路。而功能化则是非金属矿物材料发展的主题。
（1）精选提纯 绝大多数非金属矿物只有选矿提纯以后其物理化学特性才能充分体现和发挥。因此，无论是新兴的高技术和新材料产业、生物医药、环保产业还是传统产业都将对非金属矿物材料的纯度提出更高的要求。而随着非金属矿物材料纯度要求的提高，精选提纯技术的难度也将增加；此外，资源的贫化和资源综合利用率要求的提高也将增加精选提纯技术的难度。因此，为了满足相关应用领域对非金属矿物原（材）料高纯化的要求，微细粒选矿提纯和综合力场（重力、离心力、磁力、电力、化学力）精选技术将成为未来非金属矿提纯技术的主要发展趋势，特别是石墨、金刚石、石英、长石、高岭土、云母、滑石、硅藻土、锆英砂、硅灰石、重晶石、金红石、膨润土、萤石、硅线石、红柱石、蓝晶石、菱镁矿等非金属矿物和岩石。
（2）超细粉碎 由于超细粉体具有比表面积大、表面活性高、化学反应速率快、烧结温度低且烧结体强度高、填充补强性能好、遮盖率高等优良的物理化学性能。因此，许多应用领域要求非金属矿物原（材）料的粒度微细（微米或亚微米）；部分领域不仅要求粒度超细而且要求粒度分布范围窄。如部分高档纸张涂料要求重质碳酸钙的细度为-2μm≥90%，粒度分布要求最大粒度≤5μm，-0.2μm≤10%～15% ；再如，功能纤维填料要求无机非金属填料的细度为97%≤2μm，最大粒度≤3μm；高聚物基复合材料用氢氧化镁和氢氧化铝阻燃填料要求中位径d50≤1μm， 97%≤5μm。未来市场对各类非金属矿超细粉体材料的需求量将显著增长。因此，未来粉碎与分级技术发展的重点将是超细粉碎和精细分级技术。第一，将在现有粉碎设备基础上完善工艺配套，开发分级粒度细、精度高、生产能力大、单位产品能耗低、磨耗小、效率高的精细分级设备；第二，发展粉碎极限粒度小、粉碎比和生产能力大、单位产品能耗低、磨耗小、粉碎效率高、适用范围宽以及可用于低熔点、韧性、高硬度、高纯度、易燃易爆等特殊物料加工的超细粉碎方法和设备；第三，发展粒度大小和粒度分布的自动监控和调节技术，完善粒度检测方法和仪器。同时发展用于生产高长径比硅灰石粉体和大径厚比云母粉的专门的粉碎、分级工艺与设备。
（3）表面改性与复合 许多应用领域都对非金属矿物材料的表面或界面性质有特殊要求，如高聚物基复合材料（塑料、橡胶、胶黏剂等）、多相复合陶瓷材料、涂料、功能纤维、生物医学材料等要求非金属矿物粉体材料表面或界面与有机或无机基料（高聚物、陶瓷坯料、油性漆、水性漆、化学纤维等）及生物基体有良好的相容性；石化工业用的沸石和高岭土催化剂或载体要有特定的孔径分布和较高的比表面积，炼油脱色用的活性白土（膨润土）以及啤酒过滤用的硅藻土要有较强的表面吸附能力；用于废水处理的膨润土、硅藻土等对有机、无机污染物及重金属离子等有选择性吸附的能力；用于室内甲醛净化的多孔矿物材料不仅要有良好的吸附捕捉性能，还要有持续高效分解的功能；钛白粉需要在表面包覆硅、铝、锆并进行有机表面改性以提高其耐候性、分散性、相容性；高档白云母颜料需要表面包覆二氧化钛和其他金属氧化物。表面改性与复合是优化非金属矿表面性能、提升功能和应用性能和应用价值的重要深加工技术之一，对现代高新技术产业及环保健康产业的发展具有重要意义。
有机表面改性、无机包覆改性和层状结构矿物（膨润土、石墨、高岭土、伊利石、蛭石等）的插层改性以及复合改性将是未来非金属矿表面改性与复合的主要研发领域。
在表面改性与复合原理、方法和工艺方面，今后将在深化基本原理研究和优化现有方法和工艺以适应各种不同粉体材料和不同功能要求的表面改性处理的基础上借鉴其他学科方法创新发展工艺简单、可控性好的表面改性方法和工艺；并在多学科综合的基础上，根据目的材料的性能要求选择粉体材料和“设计”粉体表面，运用先进计算方法及技术以及人工智能技术辅助设计粉体表面改性工艺和配方，以减少实验室工艺和配方试验的工作量，提高表面改性工艺和改性剂配方的科学合理性，实现更优的应用性能和应用效果。
表面改性剂在粉体的表面改性与复合中起重要作用。表面改性剂的发展方向：一是在现有表面改性剂基础上，创新生产工艺、降低生产成本；二是运用先进化学、高分子和化工科学技术和计算技术，研发应用性能好、成本低、在专门应用领域有特殊功能并能与粉体表面和基质材料形成牢固作用的新型表面改性剂。
随着市场对表面改性与复合粉体材料需求量的持续增加，表面改性装备的大型化和高效、低耗化将是表面改性设备的必然发展趋势。连续生产、对粉体及表面改性剂的分散性好、粉体与表面改性剂的接触或作用机会均等、改性温度可调性好、单位产品能耗低、磨耗小、无粉尘污染、操作简便、运行平稳、适应性强的大型专用有机表面改性设备将具有良好的发展前景。同时，将在设备结构优化的基础上采用人工智能技术发展主要工艺参数和改性剂用量的在线自动调控技术。
目前对表面改性产品尚缺乏标准化或规范化的质量检验和直接表征或评价方法。随着表面改性技术的发展以及表面改性产品用途的扩大和用量的增加以及产业的壮大，需要建立系统、规范的表面改性产品质量标准和相应的检测、评价或表征方法。
（4）非金属矿物材料加工技术 功能化是未来非金属矿物材料的主要发展趋势。为了满足相关应用领域对功能化非金属矿物材料的要求，非金属矿物材料加工技术将重点发展与航空航天、海洋开发、生物医学、电子、信息、节能环保、生态修复、新型建材、新能源、特种涂料、快速交通工具等相关的功能性非金属矿物材料的制备技术和设备。如石墨密封材料、石墨润滑材料、石墨导电材料、矿物纤维和石墨增强摩擦材料、石墨插层化合物、高纯超细石墨粉、云母珠光颜料、高温润滑涂料、辐射屏蔽材料、催化剂和催化材料、高性能吸附材料、增强填料、抗菌填料、阻燃填料以及石墨烯材料等。其中包括与高新技术产业相关的石墨烯、高纯超细石墨粉（≤2μm）、石墨密封和润滑材料、石墨导电涂料、石墨插层化合物、黏土层间化合物、云母珠光颜料、辐射屏蔽材料、催化剂和催化材料等；与环境保护相关的硅藻土、膨润土、海泡石、凹凸棒石、沸石等具有高比表面积和选择性吸附活性的新型非金属矿物环保材料；以非金属矿为基料的道路标志、防酸雨、抗氧化、防火、耐候、防污、保温隔热等特种涂料；与节能与安全相关的轻质、保温绝热、防火、阻燃材料；与建材装饰相关的人造石和异形装饰石材；具有耐高温、耐冻、耐磨等功能的路面沥青改性填料；与快速交通工具相关的矿物纤维和人造矿物纤维增强高性能摩擦材料以及高速公路和高速铁路噪声阻隔材料等具有广阔的发展前景。
（5）非金属矿物化工技术 非金属矿物化工是综合和高效利用非金属矿物资源的重要途径之一，特别是对于重晶石、天青石、明矾等硫酸盐矿物，菱镁矿、石灰石、白云石等碳酸盐矿物，金红石、钛铁矿等含钛矿物，高铝黏土矿物，含锆、钾、磷、硫、硼等元素的非金属矿物，具有良好的发展前景。
非金属矿物化工技术的发展趋势之一是提高资源的利用率以及原料中有用元素或化合物的提取率或回收率，如综合利用各种尾矿资源；通过创新工艺技术和设备，更新改造传统工艺。
非金属矿物化工技术的发展趋势之二是拓展用非金属矿物制备的化工产品的品种，特别是通过采用新工艺和新技术生产纳米级产品，如纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化锆、纳米碳酸镁、纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、纳米氧化钡、纳米碳酸钡、纳米碳酸锶、纳米碳化硼等以及不同晶形和一定孔径分布的多孔产品，如晶须、针状、片状、柱状、立方体状、球状等晶形的粉体产品和各种分子筛。此外，发展绿色工艺、减少污染、保护环境以及降低能耗和生产成本也是非金属矿物化工技术的主要发展趋势之一。
（6）脱水 非金属矿加工产品脱水技术的主要发展趋势：一是尽可能地采用机械脱水，因为机械脱水方式能耗最低；二是提高机械脱水作业的效率，特别是高黏性超细粉体浆料的过滤效率；三是提高干燥作业的效率，降低干燥作业的能耗；四是提高脱水作业的自动化水平；五是发展大型化过滤和干燥设备。