当前新材料及所需战略性矿产概述_黄琳pdf

2019-10-02 18:38

  香港最快开奖现场直播,1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  , 第 卷第 期 Vol.27 No.8 27 8 中 国 矿 业 CHINAMINING MAGAZINE 年 月 Au . 2018 2018 8 g 矿业综述 当前新材料及所需战略性矿产概述 1 2 2 2 , , , 黄 琳 孙 艳 郭唯明 杨雅淇 ( ( ) , ; 1.中国地质大学 北京 地球科学与资源学院 北京 100083 , ) 2.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室 北京 100037 : , 、 、 、 摘 要 材料与矿产资源密切相关 稀土 硼 石墨等战略性资源都是研制 制造新材料必不可少的 “ ” “ ”。 、 、 、 味精 和 激素 本文根据工业和信息化部 国家发展和改革委员会 科学技术部 财政部 年联合制 2017 《 》, 。 定的 新材料产业发展指南 总结归纳了当前重点应用领域急需的十大新材料和五大前沿新材料 重点 : 、 、 应用领域急需的十大新材料 新一代信息技术产业用材料 高档数控机床和机器人材料 航空航天装备材 、 、 、 、 、 料 海洋工程装备及高技术船舶用材料 先进轨道交通装备材料 节能与新能源汽车材料 电力装备材料 、 、 ; : 、 、 农机装备材料 生物医药及高性能医疗器械材料 节能环保材料 五大前沿新材料 石墨烯 增材制造材料 、 、 。 , 纳米材料 超导材料 极端环境材料 在此基础上 简要介绍了这些材料所需的重要矿产及国内外的资源 , 。 概况 并对于保障程度不高的矿产资源提出了预警和开发利用对策 : ; ; ; 关键词 新材料 矿产资源 资源现状 战略性矿产 中图分类号: ; ; 文献标识码: 文章编号: ( ) F205 F407.1 TU5 A 00108 - - - Summar ofcurrentnewmaterialsandnecessar strateicmineralresources y y g 1 2 2 2 HUANG Lin ,SUNYan ,GUO Weimin ,YANG Ya i g q ( , ( ), , ; 1.SchoolofEarthSciencesandResources ChinaUniversit ofGeosciences Beiin Beiin 100083 China y j g j g , , 2.MLRKe Laborator ofMetallo en andMineralAssessment InstituteofMineralResources y y g y , , ) ChineseAcadem ofGeole icalSciences Beiin 100037 China y g j g : , , , Abstract Materials areclosel relatedtomineral resources rareearth boron rahite andother y g p “ ” “ ” strateicresourcesareallessential monosodium lutamate and hormones forthedevelo ment and g g p , , manufactureofnewmaterials.In 2017 theMinistr ofIndustr andInformationTechnolo theNational y y gy , Develo mentandReform Commission theMinistr ofScienceandTechnolo andtheMinistr ofFinance p y gy y , ointl formulatedtheThenewmaterialindustr develo ment uide.Based onthatthe aersumsu 10 j y y p g pp p , new materials which iscurrentl needed intheke a licationfields and 5forefrontim ortantnew y y pp p : , minerals.The 10 new materials include new enerationofinformationtechnolo industrialmaterials g gy , , advancedCNC machine tools and robotmaterials aerosace euiment materials marine enineerin p q p g g , , euimentandhihtechshi materials advancedrailtransiteuiment materials ener savin andnew - - q p g p q p gy g , , , ener automobilematerials electricaleuiment materials ariculturalmachiner euiment materials gy q p g y q p , biomedicalandhih erformancemedicaldevicematerials ener conservationandenvironmental rotection - g p gy p : , , materials.The 5forefrontim ortantnew minerals include rahene additivemanufacturin materials p g p g , , nanometermaterials suerconductin material extremeenvironmentalmaterial.Italsobriefl introducesthe p g y , eneralsituationofdomesticandforeinresourcesonthenewmaterial and utsforwardearl warnin and g g p y g exloitationandutilizationcountermeasuresformineralresourceswithlowdereeof uarantee. p g g : ; ; ; Ke words newmaterial mineralresource resourcesstatus strateicmineralresource y g : : 收稿日期 责任编辑 刘艳敏 - - : ( : ); ( : ) 基金项目 中国地质调查局地质大调查项目资助 编号 D 国家自然科学基金项目资助 编号 : ( ), , , , 、 、 , : 。 第一作者简介 黄琳 1995- 女 汉族 硕士研究生 研究方向为矿物学 岩石学 矿床学 Email huan linlld 163.com - g @ : ( ), , , , , : 。 通信作者简介 孙艳 1981- 女 汉族 副研究员 主要从事我国三稀资源战略调查相关工作 Email sunan517 163.com - y @ : , , , [] , , ( ): : / 引用格式 黄琳 孙艳 郭唯明 等 当前新材料及所需战略性矿产概述 中国矿业 . J. 2018 27 8 18.doi10.12075 .issn.1004 4051.2018. - j - 08.015 2 中 国 矿 业 第 卷 27 , 》《 新材料作为高新技术的基础和先导 将成为未 经济和社会发展第十三个五年规划纲要 中国制造 。 、 》, “ ” , 来最重要和最具发展潜力的领域 信息 能源和生 2025 新材料产业在 十三五 期间健康有序发展 , 、 、 物等高技术与新材料迅速融合 以及新材料研发设 工业和信息化部 国家发展和改革委员会 科学技术 、 , 、 《 》, 计中应用的大数据 数字仿真等技术 都体现着国际 部 财政部联合制定了 新材料产业发展指南 指南 。 , 新材料市场的竞争越来越激烈 在未来的五年里 中明确指出了重点应用领域急需的新材料和前沿新 《 》、 、 。 , 国家目标落实 中国制造2025 调整产业结构 推 材料 本次针对这些新材料所需矿种做简要介绍 新 。 《 。 动制造业转型升级 为实现 中华人民共和国国民 材料主要领域及其所需主要矿产资料种类见图 1 图 新材料主要领域及其所需主要矿产资源种类 1 , 1 十项重点应用领域急需的新材料 量变化较大且产出规模小 沉积变质石英岩占石英 , 1.1 新一代信息技术产业用材料 原料查明储量的 58% 而花岗伟晶岩中赋存的石英 , , 伴随着科技的进步 推动信息技术产业向前发 纯度难以选取以及判别 所以这类潜在的高纯石英 [ ] 3 展, 、 。 已成为我国提升综合国力 提高竞争力的重要内 矿物资源亟需关注与研究 容。高纯石英砂是各种高科技产业的重要原料基 1.2 高档数控机床和机器人材料 , , , 础 被越来越多地运用到各种高新领域中 如制造二 推动高档数控机床和机器人材料的发展 首先 、 、 氧化硅薄膜 石英玻璃 半导体硅及光线通讯电缆 一大条件是加快实现稀土磁性材料及其应用器件产 , , 、 。 , 等 这些高性能材料的制作对于石英砂的纯度有极 业化 开展传感器 伺服电机等应用验证 同时 还 。 , 、 高要求 我国的高纯石英砂提纯技术还处在发展过 应调整超硬材料品种的结构 发展低成本 高精度的 程中, , , 对于高纯石英砂有极大的需求量 我国每年都 立方氮化硼材料和人造金刚石 解决高档数控机床 。 、 会大量向拥有先进提纯加工技术的国家批量进口高 专用刀具材料制约 稀土永磁性材料 金刚石及硼 [ ] 1 纯石英砂 。 矿等广泛用于该领域。 , , 稀土永磁材料是目前发展阶段磁性能最强的永 提到造岩矿物 石英的地位举足轻重 其在自然 , 、 。 磁材料 它在高档数控机床和机器人 交通等领域应 界中的分布也很广 从工业的应用方面可分为 种 7 。 : 、 、 、 、 用广泛 按稀土永磁材料的开发应用时间可将其分 成因类型 天然水晶 石英岩 粉石英 脉石英 石英 、 。 , ( )、 ( ) 砂岩 天然石英砂和花岗岩石英 高纯石英的原料 为三代 分别为钐钴 SmCo 钐钴 Sm Co 和钕 5 2 17 , ( ) 。 通常为天然水晶 而随着近年来各行各业对于这种 铁硼 Nd Fe B 稀土永磁材料 SmFeN系稀土永 2 14 , 原料的需求量不断增大 加上它在自然环境中本来 磁材料和由 或 、 或 等构 Nd Fe B Fe Sm Co FeCo 2 14 2 17 , 。 就不多 使得加工高纯石英的原料越来越稀缺 只 成的纳米双相交换耦合永磁材料等近年来也相继被 [ ] 2 有极少量花岗岩石英和脉石英得以利用 。在我 。 , 发现 尽管已产业化多年 稀土永磁产业的发展态 , , 。 、 、 、 、 国 由于高纯石英原料的缺乏以及采选技术的落后 势仍然不减 在电子信息 能源 医疗设备 交通 汽 对于高纯石英原料选择及其加工工艺的盲目性也就 车工业等众多领域时常见到 NdFeB磁性材料的身 。 , , 、 、 随之显现出来 高纯石英原料的开发利用特点在不 影 由于低碳经济的发展 新能源 风电发电 节能环 同地质成因类型中有较大差异, 保等新领域也悄然形成, 脉石英矿体矿石质 所以对于 NdFeB磁性材料 3 , : 第 期 黄 琳 等 当前新材料及所需战略性矿产概述 8 [ ] [ ] 4 8 的发展前景依然可观 。 学与经济意义 。 、 、 全世界的稀土资源主要分布在中国 澳大利亚 1.3 航空航天装备材料 、 、 、 、 。 、 、 、 俄罗斯 美国 巴西 加拿大 印度等少数几个国家 开展高强 高温 大规格钛合金材料熔炼 加工 , , 中国是名副其实的世界第一稀土资源大国 不仅稀 技术研究 加快高强铝合金纯净化冶炼与凝固技术 、 , , , 土元素 矿种种类齐全 储量也及其丰富 成矿条件 研究 提升新型轻合金材料整体工艺技术水平是发 , , , 。 , 十分有利 矿床类型齐全 分布面广而且相对集中 展航空航天装备材料的要求 同时 应加快特种稀 , , 区域分布格局及稀土品位合理 这些特点为中国稀 土合金在航空航天中的应用 加快增材制造钛合金 。 。 土工业的发展奠定了坚实的基础 稀土矿既是中国 材料在航空结构件领域的应用验证 钛合金在航空 , 。 。 的优势矿种 也是中国重要的战略性矿种 目前已 航天装备材料中得到了广泛应用 、 、 , 发现了上千处矿床 矿点和矿化产地分布在全国三 钛合金比不锈钢 镁铝合金等低温工程材料 有 ( ), 、 , 分之二以上的省 区 全国稀土资源总量的 分 更好的低温韧性 更高的比强度 且低温下有热传导 98% 、 、 、 、 ( ), 、 、 布在内蒙古 江西 广东 四川 山东等省 区 形成 率低 膨胀系数小 无磁性及耐蚀性能好等优异综合 , “ ” 。 东西南北均有的分布格局 且以 北轻南重 为显著 性能 宇航器构件要求其制造材料在低温下具有高 [ ] 5 。 , , 特点 近些年 由于过度开采和低价销售 中国的 强度的同时还需保持良好的韧性和低的热物性能参 , , , 、 稀土资源储量在世界排名中总体呈下降趋势 资源 数 有良好的可加工性 所以钛合金在航天 超导等领 [] 9 优势堪忧。 域作为一种重要的低温工程材料应用越来越广 。 ,“ , , 。 宝石级和工业级是金刚石两大类型 宝石之 钛 具强烈亲氧性 是我国的重要的战略资源 最” 。 。 的宝石级金刚石又称钻石 广泛应用的工业级 它常与铁共生并多以氧化物或钛酸盐的形式存在 , 、 , 、 , 金刚石 其特性为高耐磨 高硬度 以及优异的光学 在现有技术水平与经济条件下 有利用价值的钛矿 [ ] 10 。 物主要是钛铁矿和金红石 。 中国钛资源储量居 热学和电学性能等 世界上超过 个国家都发现 35 。 , , , 了金刚石 我国金刚石资源缺乏 被开发利用的优 世界第一位 我国的主要钛矿床为原生钒钛磁铁矿 , , 、 质金刚石资源达 73%以上 进口是主要的天然金刚 约占 94% 钛铁矿砂矿 金红石岩矿和砂矿分别约 [ ] [ ] 6 10 石来源 。 , 占 、 和 。 经查明 原生矿为我国金刚石资源的主要 4% 1.5% 0.5% , , 。 中国主要的钛铁矿资源可分为钛铁矿砂矿和钛 赋存状态 约占总体的 95.30% 砂矿仅占 4.70% , 铁矿岩矿。 , , 我国金刚石砂矿平均品位低于原生矿 但砂矿宝石 钛铁矿砂矿资源分布较分散 规模小 品 。 , ; 。 级含量高 由于砂矿规模小 目前已不具有开发利 位低 钛铁矿岩矿主要为钒钛磁铁矿 原生金红石 [ ] 6 。 。 用价值 矿和金红石砂矿为中国金红石资源的两个类型 原 , , 、 世界硼资源比较充足 2016年 B O 的储量约 生矿石品位低 矿物组成复杂 嵌布关系紧密为目前 2 3 为 ( 、 、 ), 。 亿 不含阿根廷 玻利维亚 哈萨克斯坦 发现的金红石资源现状 金红石砂矿可划分为残坡 3.8 t 。 、 、 积型砂矿和海滨砂矿。 、 、 、 大约 为土耳其的硬硼钙石 美国 阿根廷 玻 河南 山东 湖北 湖南等省 70% 、 、 。 , 利维亚 智利 中国为硼的主要赋存国家 我国硼矿 主要赋存残坡积型金红石砂矿 而海滨砂矿则主要 [ ] 11 , 、 、 、 、 ( ) 。 , 资源总体上具有资源丰富 种类多 共伴生矿物多 分布在海南 广东 广西等省 区 总体来讲 我 、 、 、 、 , 矿石品位低 富矿少 贫矿多 开发利用程度低 产地 国金红石岩矿和砂矿资源少 钛资源丰富但缺乏优 。 , , , 。 分布不平衡等特点 目前 我国硼酸盐 70%以上依 质矿石 提高选冶技术 降低选冶成本是当务之急 , 海洋工程装备及高技术船舶用材料 靠进口 我国硼矿主力基地辽吉硼镁矿资源已近枯 1.4 [ ] 7 , 。 、 竭 急待寻找新的替代硼资源后备基地 高强 特厚是海洋工程装备及高技术船舶材料 , , 、 青藏高原赋有丰富的盐类矿产资源 尤以富含 的主要方向 对高强度双相不锈钢宽厚板 高止裂厚 , 、 硼为其重要特征之一 形成地球上独特的外生硼成 钢板 船用殷瓦钢及专用高强度聚氨酯绝热材料产 , 。 , ( ) 、 矿带 为中国已知最有远景的外生硼矿产区 可将 业化技术开发 可以在液化天然气 LNG 船 超大 , , 。 其分为固体和液体类型 液体硼矿居多 相对于固体 型集装箱船等高技术船舶上广泛应用 , , 硼矿有较大资源远景 但目前主要以固体硼矿的开 性能优异的聚氨酯保温材料 现已被称为第五 。 , , , , 发利用为主 对于我国的硼矿资源 其储量虽大 有 大塑料 目前在国际上 聚氨酯保温材料被称为性能 , 。 、 、 、 限的资源利用率是最大的难题 存在明显的供需矛 最好的保温材料 质量轻 导热系数低 耐老化 容 , 、 盾 因此青藏高原富硼盐湖综合开发利用的进一步 易与其他基材黏结 燃烧不产生熔滴等优异性能是 , 。 推进和找硼研究工作的进一步扩大 具有重要的科 硬质聚氨酯最显著的特点 在欧美等发达国家聚氨 4 中 国 矿 业 第 卷 27 , 。 , 酯材料作为建筑保温材料约占 49% 并大量应用于 澳大利亚等 就目前而言 整体还是以卤水型和伟 、 、 , 。 , 墙体 地板 门窗等 而在我国这一比例尚不足 10% 晶岩型的锂矿为主体 沉积型等新类型锂矿的比重 [ ] 20 。 , , 1.5 先进轨道交通装备材料 很小 我国锂矿资源丰富 以硬岩型为主 盐湖锂 、 , 。 先进轨道交通装备材料要求对车轮 车轴及转 矿虽然储量巨大 但开发利用技术尚待发展 我国盐 、 向架用钢的强度 耐磨性与疲劳寿命进行提升并实 湖中潜在的锂资源量远远大于赋存在花岗岩或花岗 , , , 现批量生产 同时对高速轨道交通需求材料的技术 伟晶岩中的锂矿资源 但开发方面存在较大难度 卤 [ ] 21 。 。 , 规范具有较高的要求 加快碳纤维复合材料在高铁 水具高镁锂比 在世界范围内 盐湖卤水锂资源 [ ] 22 车头等领域的推广以及实现将稀土磁性材料应用于 在总锂资源储量中所占的比例达到80%以上 。 。 、 , 高铁永磁电机是目前该领域的主要关注点 钴的物理 化学和机械性能优良 是我国的重要 , 、 该项材料所需的稀土磁性材料已在第二种材 战略金属 其作为重要的原料广泛应用于耐高温 耐 ——— , 、 , , 料 高档数控机床和机器人材料中介绍 在此不 腐蚀 高强度和强磁性等材料的生产过程中 因此 [ ] 23 再冗述。 在全球范围内应用十分广泛 。 国外钴资源丰富, , , 碳纤维是一种新型纤维材料 同样也属于新一 储量约为 万 但绝大部分产在风化型红土镍 520 t 。 、 , 、 。 代增强纤维 碳纤维的特点为高强度 高模量 其含 矿 岩浆型硫化铜镍矿和沉积型砂岩铜矿之中 与 [ ] 24 , , , , 碳量在 95%以上 是在沿纤维轴向的方向上 通过 国外相比 中国钴资源紧缺 目前现状是分布地 , 、 、 、 、 、 有机纤维如片状石墨微晶等的相互堆砌 经碳化及 区较广 储量小 品位低 贫矿多 富矿少 伴生成矿 [ ] [ ] 12 25 , 。 、 。 , 石墨化 最后形成的微晶石墨材料 多 独立成矿少 未来我国应该加强钴矿勘查 , , 石墨是一种重要的无机非金属材料 与碳元素 重视对国外钴资源及海洋钴资源的利用 同时提高 。 , 再生资源利用率。 互为同素异形体 石墨在变质矿床中广泛存在 发 , 电力装备材料 生的变质作用多为区域变质作用 形成的条件一般 1.7 。 。 、 为高温 晶质和隐晶质石墨是天然石墨两种类型 突破大尺寸碳化硅单晶及衬底 外延制备及模 , , , , 鳞片越大 性能越好 其经济价值愈高是晶质石墨的 块封装材料技术 发展高性能绝缘陶瓷 保障特高压 , , 。 , 特点 同时 它又被称为鳞片状石墨 中国石墨储量 直流电网建设 是面向智能输变电装备领域的主要 [ ] 13 , 。 , 目标。 为 万 占全球储量的 在我国 石墨 5500 t 22% , ( ), 以色列科学家研制出一种新型高温的陶瓷绝缘 资源分布较广 其中晶质石墨分布在 个省 区 17 [ ] 26 。 , 黑龙江和山东既蕴藏着丰富的晶质石墨同样也包含 材料 新型陶瓷泡沫 这种材料的绝缘能力超 。 , , 着丰富的鳞片石墨资源 强 因为它的内部有着丰富的气泡 氧化铝是它的主 、 、 、 , 。 采富弃贫 滥采乱掘 管理水平低下 粗放经营 要成分 属于普通的耐高温陶瓷 陶瓷泡沫可用来 , 。 吸收空气中的污染物、 , 等行为 是国内石墨资源所面临的重大问题 尤其 隔音等 因其低密度可存在于 , 。 是在 世纪 年代 石墨原料生产过剩而使得大 对重量有很高要求的应用方式中 可将氧化铝陶瓷 20 90 量的优质鳞片石墨原料被长期低价出口, 分为高纯型与普通型。 含量在高纯型氧化铝 这些现象 AlO 2 3 “ ” 。 , 都是源于 乡镇企业 小石墨矿的暴增 如果仍然照 陶瓷中占99.9% 可用作集成电路基板与高频绝缘 着我国现存的几百家石墨企业的开采方式和速度, 材料应用于电子工业中。 [ ] 14 , 。 , 据估计 石墨资源将在 年内被消耗完全 铝是世界上最广泛应用的金属之一 仅次于钢 20 。 1.6 节能与新能源汽车材料 铁的第二大金属 铝土矿是生产金属铝的主要原 / 、 。 。 提升镍钴锰酸锂 镍钴铝酸锂 富锂锰基等材料 料 沉积型和红土型为全球铝土矿床的两大类型 , 、 , 。 性能是节能与新能源汽车材料的首要任务 当前锂 除这两大类之外 中国还增加了堆积型铝土矿 中 。 , 钴等矿产资源广泛用于节能与新能源汽车材料之中 国铝土矿储量居世界第 位 仅占世界铝土矿储量 7 、 , 、 的 。国内优质铝土矿资源短缺, 年中国 锂由于其独特的物理 化学性质 在储能 节能 2.86% 2012 , , 和产能领域均发挥着重要作用 因而被称为 世纪 铝土矿对外依存度高达 资源供应能力面临较 21 50% [ ] 27 、 。 , 。 的金属 能源金属的典型代表 能源金属矿产 指的 大压力 , , 是可在能源领域发挥重要作用的金属矿产资源 包 我国铝土矿以大中型矿床居多 保有资源储量 、 。 , 括铀 钍等众所周知的金属矿产 锂被广泛认可为 占全国保有资源储量的90% 主要矿床类型为沉积 [ ] 1519 “ ” - 。 , , ( ) ( 世纪的能源金属 全球锂资源并不稀缺 型 其次是堆积型 分布于广西 和红土型 分布于海 21 [ ] 28 , 、 、 、 ) 。 , 其中 锂资源最丰富的国家有智利 玻利维亚 中国 南 我国铝土矿质量较差 高铝硅比的矿石数 5 , : 第 期 黄 琳 等 当前新材料及所需战略性矿产概述 8 , 。 量少 矿石的平均品位较低且多为加工难度大的一 开发医用增材制造技术 [ ] 29 , , , 、 水硬铝石 多采用烧结法或是混联法 能耗高 导 该项材料所需的所需的钛 稀土等战略性资源 , , 。 致氧化铝的生产成本比国外高 企业的国际竞争力 情况已在前面有所陈述 此处略 低下。 1.10 节能环保材料 农机装备材料 , 1.8 为实现在节能环保重点项目中应用 突破稀土 , , 为满足农业作业环境及特种装备需求 应开展 永磁节能电机应用关键技术 需极力开展稀土永磁 。 、 、 高强高硬耐磨钢系列化产品开发 耐磨钢主要有高 节能电机及配套稀土永磁材料 高温多孔材料 金属 、 。 , 合金的高锰钢和低 中合金耐磨钢 高锰钢的耐磨 间化合物膜材料 开发绿色建材部品及新型耐火材 , , 、 。 条件多且高 所以它逐渐被其他耐磨材料所代替 原 料 生物可降解材料等 、 ; 、 因是它容易发生变形 屈服强度低 低 中合金耐磨 该项材料所需的稀土战略性资源情况已在前面 , , , 。 钢是很有发展前途的一类耐磨材料 合金含量较低 有所陈述 此处略 、 、 、 、 , , 。 所加合金元素为 Cr SiMn B REE等 少含或不含 膜材料根据材质 可以分为有机膜和无机膜 [ ] ( 、 ) 30 。 , 、 、 贵重稀缺元素 Ni Mo 金属 有机膜是由高分子材料加工而成 如 PVDF PVC 上文提及的 、 、 等战略性资源情况已在 、 、 、 、 、 、 SiB REE PES PS PP PE PAN 芳香族聚酰胺 醋酸纤维素 。 , ,

  请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。用户名:验证码:匿名?发表评论

新闻排行

随机阅读

 
香港红太阳心水论坛| 天下彩刘伯温平特一肖| 香港买马开奖结果| 六合历史码| 无错输尽光杀肖| 博码堂高手论坛资料| 国际码王白小姐中特网| 今日六合的缴珠| 香港正版挂牌资料大全| 今晚六合开奖结果|