非金属矿是指在自然界中除金属矿产和燃料矿产之外的一种矿产资源，其制品因具有独特的化学性能和品种多样的特点，被广泛应用于化工、建筑、冶金、轻工、电器及电子工业等行业。我国的非金属矿物品种繁多，资源丰富且分布广泛，已经探明储量的非金属矿物有88 种[1]，其中有50 余种在造纸工业中得到了成功应用，如滑石、高岭土、硅灰石、碳酸钙、硅藻土、膨润土、蛭石、沸石、凹凸棒石等[2]。在造纸工业中应用的这些非金属矿物主要是用作白色填料、涂布颜料和废水处理剂等；此外，还可以将纤维状非金属矿物与植物纤维复合配抄，用于生产各种特种纸。

非金属矿物通常以粉体的形式应用在造纸行业中，可以由天然矿物直接机械研磨和化学加工处理制造，或者是原料来自天然非金属矿物，经化学合成方法生产的产品[3]。传统造纸用非金属矿物粉体其自身具有一定的理化性状，能够满足一般造纸生产需求。但随着造纸工业的发展，对于非金属矿物粉体的质量和功能特性要求也不断提高，因此需要对其进行改性，赋予粉体更多的物理化学性质。充分利用非金属矿物自身具有的功能特性，通过改性处理拓展其在造纸领域的应用，开发造纸专用产品和应用技术对造纸工业和非金属矿加工业具有重要意义。

1 几种典型的非金属矿物

1.1 碳酸钙

碳酸钙（Calcium carbonate）分为轻质碳酸钙（PCC）和重质碳酸钙（GCC）。其中，轻质碳酸钙是用化学加工方法沉淀制得；重质碳酸钙是用机械方法直接粉碎天然方解石、白垩和石灰石等制得。方解石（Calcite）的化学分子式为CaCO3，其理论化学组成为：CaO 56.03%，CO243.97%。 成矿过程常伴生MgO、FeO 和MnO 等类质同象体，属三方晶系。方解石颜色呈无色、白色、浅黄色、褐色等，解理完全，硬度3，相对密度2.6～2.8。白垩（Chalk）是一种白色疏松的土状方解石或石灰石，主要矿物成分是生物泥晶方解石。石灰石（Limestone）的主要化学成分为碳酸钙，矿物组成主要为方解石，晶体形态呈偏三角面体及菱面体，颜色为浅灰色或青灰色，致密块状，硬度3～4，密度2.5～2.8 g/cm3。

1.2 高岭土

高岭土（Kaolin）族矿物有珍珠石（Nacrite）、迪开石（Dickite）、高岭石(Kaolinnite)和埃洛石（Halloysite）四种。其中，珍珠石很少出现，仅偶见于酸性凝灰岩蚀变形成的高岭土中。珍珠石、迪开石和高岭石的化学分子式均为Al4[Si4O10](OH)8， 它们是一种多变体。 埃洛石则是一种含层间水的高岭石， 成分为Al4[Si4O10](OH)8·2～4H2O。不同矿床中的高岭土成分差异很大， 一般高岭土的化学成分为：SiO243%～77%，Al2O316%～39%，%～3.15%，TiO20.03%～0.7%，K2O+Na2O 0.01%～7%，烧失量2.50%～18%。高岭土通常为致密块状、土状或角砾状，颜色呈白色，具有可塑性和黏结性、高耐火度和烧结度、良好的化学稳定性和绝缘性。

1.3 滑石

滑石(Talc)是一种层状结构硅酸盐矿物，化学分子式为Mg3[Si4O10](OH)2，其理论化学组成为：%，MgO 31.68%，H2O 4.75%。滑石属于一种变质矿物，由镁的岩石在富含硅的高温热液作用下，渐变为水合硅酸镁。滑石是目前已知最软的硅酸盐矿物，硬度为1，机械加工性能好。原矿呈叶片状或致密块状集合体，颜色一般为白色，微带浅黄、浅褐色，珍珠光泽，具有良好的润滑性、耐火性、抗酸碱性、电绝缘性和化学稳定性，密度为2.7～2.8 g/cm3。

1.4 硅灰石

硅灰石(Wollastonite)是一种三斜链状偏硅酸盐矿物，集合体呈片状、放射状和纤维状。硅灰石的化学分子式为Ca3Si3O9， 其理论化学组成为：CaO 48.3%，SiO251.7%，其中Ca 有时被Fe、Mn、Mg 等离子部分置换而呈类质同象体。硅灰石的颜色白中带灰，玻璃-珍珠光泽，硬度为4.5～5.0，密度为2.78～2.91 g/cm3，热膨胀系数6.5×10-6K-1，吸湿性＜4%，熔点1 544 ℃，与盐酸加热煮沸后可产生絮状硅胶，烧失量低，有良好的助熔性、热稳定性和化学稳定性。

1.5 膨润土

膨润土(Bentonite)是一种主要由蒙脱石组成的黏土，具有典型的片层结构。蒙脱石的化学分子式为(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4·nH2O，其中Ca2+，Na+为可交换的阳离子。膨润土的主要化学成分为SiO2、Al2O3和H2O， 其次为FeO、Fe2O3、CaO和Na2O 等。膨润土原矿中，除蒙脱石外，还常伴有云母、沸石、石英和有机质等杂质，颜色呈白色、灰色、淡绿色和粉红色，具有极强的吸水性、分散性、悬浮性、电负性、阳离子交换性、黏结性和耐火性。