第三节　工业矿物与岩石的发展现状

远在人类进化早期的石器时代，矿物材料（石器、陶器、玉器）即被广泛使用。此后，随着人类进入青铜时代和铁器时代，金属材料逐渐代替了原始的矿物材料，从而产生了现代工业与文明。但随着科学技术的进步，许多发达国家的非金属矿物资源的开发速度与产值，已超过了金属矿产资源。早在19世纪末，英国非金属矿产值就超过了金属矿产值。美国非金属矿产值在1934年也超过金属矿产值，到20世纪70年代，其非金属矿与金属矿产值之比已达2∶1。因此，西方学者曾研究断言：“在一个国家经济中非金属矿产值首次超过金属矿产值的时刻，是一个国家工业成熟度的界限。”（万朴，2009）

工业矿物资源是基础工业和消费品工业的原材料，与之有关的许多工业往往在国民经济发展过程中具有超前性，即其发展速度高于国民经济总的发展速度。以工业矿物作为原料的主要应用领域有（O’Driscoll，2006）：磨料，吸附材料，农用矿物，水泥，陶瓷，化学制品，建筑材料，钻井泥浆，电子仪器，过滤材料，阻燃材料，铸造，玻璃，冶金，涂料，纸张，颜料，塑料，耐火材料，合成纤维。

新材料是新技术革命的核心之一，是其他新技术的基础。至20世纪末，人类发展对材料的积累已达65万种，其中具有使用价值的不到10%，仅6万种左右。1990年中国研究成功无水冷陶瓷发动机，比金属发动机提高功效50%，节约能源40%（刘志青，2006）。一些重要新材料如技术陶瓷、光导纤维、激光材料、陶瓷基复合材料等都在一定程度上与使用矿物原料有关。以石英为原料制成的光导纤维是信息技术的重要材料，由玻璃纤维和树脂制成的碳纤维复合材料是航天和国防工业的关键材料，而技术陶瓷材料仍主要以黏土矿物为原料制成。某些工业矿物本身即是重要的电子和光学材料（表0-3）。

表0-3　电子和光学领域用矿物材料

注：1.na表示无资料；2.引自Krukowski（2006），略有简化。

由此可见，工业矿物与岩石原料的开发利用是工业技术革命的基础，而随着科学技术的发展，它们对人类社会的重要性亦将与时俱增，其种类和用途也在不断变化与扩大。

工业矿物与岩石资源的范畴广泛，包括可供提取非金属元素的矿产，如自然硫；可供利用其工艺技术性能的矿产，如石墨、金刚石；可供利用矿物集合体工艺技术性能的矿产，如高岭土、石灰石；可供制作工艺品和装饰品的宝玉石和大理石、花岗石、板石；以及某些非冶金用的金属矿产，如用作耐火材料的铬铁矿、铝土矿和菱镁矿，用于生产硫酸、硫黄的硫铁矿等。利用主要工业矿物制备的无机化学产品及其终端用途见表0-4。

表0-4　主要工业矿物制备的无机化学品及其终端用途

注：引自Fulton Ⅲ（2006）。

据报道，我国已发现的非金属矿产有126种，探明储量的有80种。其中石墨、石膏、膨润土、石灰石、菱镁矿、重晶石、芒硝等矿种的储量居世界首位；滑石、石棉、萤石、硅灰石的储量居世界第2位；磷、硫、高岭土、珍珠岩、天然碱、耐火黏土的储量居世界第3位（崔越昭，2008）。硅藻土、沸石、坡缕石、石盐、硅石、霞石正长岩、大理石、花岗石等矿产资源丰富，可以充分保证国内需求。2000年，向世界市场提供37种主要工业矿物产品的市场份额在20%以上的国家有16个，其中中国提供的矿物产品有10种：锑85%，稀土氧化物68%，重晶石56%，萤石54%，滑石（含叶蜡石）48%，石墨37%，氮（氨）26%，纯碱24%，菱镁矿23%，芒硝22%，锰20%（Harben，2006）。

尽管如此，由于我国人口众多，人均拥有资源量尚不及世界平均水平的1/2，特别是钾盐、硼、金刚石、宝玉石、优质高岭土等资源严重不足，远不能满足国民经济发展的需求。截止2015年，中国主要大宗矿产资源状况大致为：（1）查明资源储量较大，优质大型矿床少，贫矿、难选矿较多，具有地域差异，初步形成生产基地51处；（2）铁、锰、铬、铜、镍对外依存度超过70%，铝土矿、金、钾盐对外依存度超过40%，铅、锌、银对外依存度超过30%，磷矿生产过剩；（3）资源消耗量大，钾盐、铜、镍后备资源不足，铁、铝土矿、磷矿资源较丰富但品质差，长期依赖国外资源供应。

最近20年以来，工业矿物与岩石的开发利用反映出如下趋势：（1）以前已开发的老矿种，其应用范围不断扩大，大部分矿种不再限于一两个工业部门的少数用途。老矿种的新特性、新功能不断被发现并得到利用。新矿种不断被开发出来，在应用方面表现出独特的性能。（2）由直接利用工业矿物原料或初加工产品，向深加工即制成品方向扩展，由一般深加工制品向高性能材料方向发展。合成制品和天然资源的综合利用，日益受到重视。（3）工业三废作为二次资源，其高效利用受到重视。矿物资源的加工利用朝着清洁生产方向发展。例如，以矿石采掘和加工产生的固体废物为原料，生产矿渣水泥、加气混凝土、微晶玻璃、硅酸盐陶瓷、轻质墙体材料等。而以非金属矿资源为主要生产原料的化工工业，由其工业三废又可以生产许多无机盐类产品（表0-5）。

表0-5　可供制取无机盐类的主要工业废料

注：据天津化工研究院等（1996），略有补充。