2021年度綠色礦山科學技術獎（非金屬礦、礦物材料相關領域）申報工作由中關村綠色礦山産業聯盟非金屬礦專委會負責組織評審，申報請關注V信公衆号“粉體技術網”。
高嶺石、滑石、葉蠟石和矽灰石等各類矽酸鹽礦物，以及白雲石、一水硬鋁石等礦物，均作為填充料被廣泛應用于陶瓷、塑膠、橡膠、塗料等領域，用以改善産品的氣候穩定性、降低收縮率、吸油性等。
然而，各類天然礦物作為典型的無機物，親水性較好，與有機聚合物基體的表界面性質差異很大，導緻其在混料過程中很難被有效的潤濕和包覆，易産生聚團。是以，使用偶聯劑等各類改性劑對礦物進行表面有機化改性，使其顆粒表面呈疏水親油特性，以提高其與有機質的相容能力，十分有必要。
相比于傳統的濕法改性技術，基于機械力化學的幹法改性技術，反應時間短、操作簡單、易于産業化，近年來已成為礦物表面改性的發展趨勢。
1、矽酸鹽礦物
伊利石、蒙脫石、高嶺石和矽灰石等矽酸鹽礦物，也可以通過與矽烷類、硬脂酸類改性劑混合球磨的方式改善其表面親有機溶劑性能、提高沉降速率、優化疏水效果。
吳偉端等以高速氣流磨所産生的超音速氣流作為機械力，使用硬脂酸改性劑，分别對滑石、絹雲母和高嶺石等層狀矽酸鹽礦物進行超細粉碎和表面改性，并對改性前後礦物的表面性質及其抗拉強度、抗撕強度和延伸率等橡膠力學性能的變化進行了系統研究，結果表明：氣流磨所産生的超音速氣流機械力可誘導賦存在被粉碎斷鍵的層狀矽酸鹽礦物、硬脂酸表面上的自由基或活性點産生機械力化學吸附，以達到改性目的。
經機械力化學改性後的各類矽酸鹽礦物粉體可以代替白炭黑作為橡膠制品中的補強劑和填充劑使用，其整體材料力學性能優于未改性的層狀矽酸鹽礦物粉體/橡膠複合材料。
2、碳酸鹽礦物
除矽酸鹽礦物外，機械力化學技術同樣适用于對橡膠、塑膠中的其他各類礦物填料進行改性處理。針對碳酸鹽礦物，蓋國勝等通過立式攪拌磨粉磨重質碳酸鈣并進行偶聯劑改性，其X射線衍射光譜、紅外光譜、差熱等測試結果證明粉磨是由其他複雜能量轉換為機械力化學的過程，而在粉磨的同時可實作對礦物的表面疏水改性，産生良好的系統作用。
徐利強等采用機械力化學法，分别以钛酸酯、鋁酸酯和硬脂酸3種不同的改性劑對白雲石粉體進行表面改性，紅外光譜證明改性後顆粒表面的官能團發生了變化，改性後粉體的活化指數、疏水性均有提高，使得白雲石粉體作為功能性填料可以更好地應用于塗料、橡塑等工業領域中。
3、雲母類礦物
雲母類礦物現已成為一種新型的工業型填料，被廣泛添加于複合材料中以給予材料表面新的機能，改善材料黏結強度、疏水性、抗氧化性等。然而天然雲母類礦物活性點較少，表面活性過低，且與複合材料中的高聚物組分相容性較差，需加入偶聯劑并采用機械力化學法進行表面改性，進而提高其使用價值。
張敬陽取一定量絹雲母粉體與酞酸酯偶聯劑混合後采用超音速氣流粉碎機進行粉碎及表面改性，改性後的絹雲母礦物表面積大幅提升， 而表面能大幅下降，證明其同步實作了超細化和表面改性，達到了機械力化學改性與礦物表面改性相結合的目的，提高了雲母類礦物填料在複合材料新技術、新産品發展中的作用。
林海等使用濕式攪拌磨對絹雲母質二維納米薄片進行機械力化學改性，同樣加入酞酸酯偶聯劑，對聚丙烯與絹雲母複合二維納米材料改性，考察了伸長率、屈服強度、 pH值、改性溫度、改性時間等因素對改性效果的影響，發現改性後礦物與有機體之間具有良好的相容性，使其抗紫外線能力加強。
馮剛等利用高能球磨機，分别使用矽烷偶聯劑/石蠟和矽烷偶聯劑/癸二酸對白雲母進行改性處理，并将改性白雲母與聚丙烯共混，結果表明：改性後白雲母的親油性和分散性均得到提高，且聚丙烯/白雲母複合材料的沖擊強度、斷裂伸長率和拉伸強度等力學性能均得到改善，制備成本也得到了有效降低。
4、葉臘石
孔德玉等分别使用酞酸酯偶聯劑和聚甲基矽烷偶聯劑對葉蠟石進行機械力化學表面改性，并測定了改性後粉末的分散性、粒度分布和吸水率，發現偶聯劑能發揮分散與助磨作用，提高粉磨細度和效率；而葉蠟石晶體在機械力化學作用下，新生解理面與新生斷面出現了大量活性中心，使表面羟基化，易發生偶聯反應進而吸附于固體顆粒表面，使礦物表面完全疏水。
基于前者的研究，方偉等将硬脂酸鈣、硬脂酸鈉和甲基矽油與葉蠟石機械力化學共磨，并測試了改性後樣品的接觸角、吸油量和紅外光譜，結果表明機械力化學作用排除了葉蠟石中的羟基，而表面活性劑分子通過與葉蠟石羟基化表面發生實體吸附和化學作用，實作了葉蠟石表面的疏水化，其中以甲基矽油的效果最好。
5、尾礦
袁明亮等則研究證明機械力化學方法改性鋁土礦尾礦在工藝上是可行的，利用機械研磨作用可以激活尾礦表面産生新的官能團，使酞酸酯偶聯劑與尾礦以共價鍵結合和氫鍵結合的方式互相連接配接，達到改性的目的，研究成果對提高尾礦資源再利用水準具有指導意義。
資料來源：《劉春琦,馬天,李钊,等.天然礦物的機械力化學活化改性研究進展[J].金屬礦山:2021》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！