南京石樵地球物理产业研究院简介

1、 建立地球物理（方法技术、仪器装备）建立地球物理（方法技术、仪器装备）产业是我国几代地球物理学家的梦想！产业是我国几代地球物理学家的梦想！ 南京石樵地球物理产业研究院依托“刘光鼎地球物理科学基金会”及其相关的全国设有地球物理学科的13所大学的学科优势和创新资源，以国家安全、能源、资源的需求为切入点和导向，在实施科技成果产业化的过程中再创新，建成一个全国性的“地球物理产业中心”，带动南京市一大批相关实体产业和服务产业的形成和发展。 地球物理学地球物理学是利用力、声、电、磁、热、光以及核变等物理方法探测认识地球及其内部复杂结构和运动的科学。它对于矿产资源的开发，自然灾害的预测 预防、环境污染的监测

2、和治理，以及军事方面的应用都有重要意义。 地球物理涉及的应用领域有：遥感、气象、地震、石油天然气、煤炭、冶金、有色金属、水利、岩土、工程建设、空间、海洋、铁路、核工业、考古、国防等。 勘探地球物理学勘探地球物理学是运用地球物理理论和方法研究地球内部结构，进行区域地质调查、金属与非金属矿产、油气资源勘查、水文地质与工程地质调查等方面工作。 虽然我国是世界公认的“物探大国”，但由于历史原因，建国以来几乎所有地球物理检测、探测、测量仪器都是从国外进口的！ 虽然地球物理在国家经济建设中具有重要地位，但由于地球物理“嵌入”各行各业的特性，60年来我国地球物理无论是方法技术还是仪器装备，都没有形成产业，更

3、没有产业中心！ “刘光鼎地球物理科学基金会”在以刘光鼎为首的科学家团队指导下，从20042004年年起联合全国设有地球物理学科的13所大学开始筹建“地球物理勘查仪器研发中心”，至今成果丰硕。目 录一一 组成单位情况组成单位情况二二 发展规划发展规划一 组成单位简介 南京石樵地球物理产业研究院由南京石樵地球物理产业研究院由刘光鼎地球物理科刘光鼎地球物理科学基金会及相关学基金会及相关13所大学所大学建设。建设。1 刘光鼎院士刘光鼎院士 刘光鼎教授于1980年当选中科院学部委员，1993年成立第三世界科学院，当选为院士。刘院士是我国资深、泰斗级地球物理学家、海洋地质学家。 刘光鼎院士先后参与和创建了

4、北京地质学院（1952年）、地矿部海洋研究所（1964年）、上海海洋局（1973年）、广州海洋局（1974年）、1975年东海平湖油气获得重大突破、同济大学海洋学院（1978年），先后担任了地矿部海洋司司长（1981年）、地矿部石油海洋局局长（1983年）、中国海洋学会理事长（1987年）、中科院地球物理研究所所长（1989年）、中国地球物理学会理事长（1993年）、联合国大陆架界限专家委员会委员（1995年）、国务院重大专项评审委员会主任委员（2007年）、国务院重大专项督察组组长（2010年）、南京石樵地球物理产业研究院理事会理事长（2014年）。 60年来，刘光鼎院士为国家的地球物理、海

5、洋地质事业做出了巨大贡献，加之个人的高尚品格，赢得了国内外地球物理科学界、海洋地质科学界崇高的声誉。2 刘光鼎地球物理科学基金会刘光鼎地球物理科学基金会 刘光鼎地球物理科学基金会是公益性科技社团，宗旨是：促进我国促进我国地球物理科学发展及人才培养地球物理科学发展及人才培养。 根据办会的宗旨，刘光鼎地球物理科学基金会日常工作主要有： a. a. 设立设立“刘光鼎地球物理奖学金刘光鼎地球物理奖学金” 我会已经在全国13所大学设立了“刘光鼎地球物理奖学金”； b. b. 建立助学机制和助学基金建立助学机制和助学基金 在设立“刘光鼎地球物理奖学金”的13所大学里建立了助学机制和助学资金，同时还对陕西、

6、甘肃、山东等省贫困学生（非地球物理专业的大、中、小学生）实施了最大可能的资助。 c. c. 设立设立“刘光鼎地球物理科学奖刘光鼎地球物理科学奖” “国家科学技术奖励办公室国家科学技术奖励办公室”根据国家科学技术奖励条例批准“刘光鼎地球物理科学基金会”在全国范围内设立“刘光鼎地球物理科学奖”奖励活动。“国家科技奖励办”批准（要求）：对在“天体、气象、减灾、天体、气象、减灾、各类勘探、水利、地质调查、工程建设、科研等领域的科学研究、技各类勘探、水利、地质调查、工程建设、科研等领域的科学研究、技术创新与开发、科研成果推广与应用、实现高新技术产业化、科技普术创新与开发、科研成果推广与应用、实现高新技术

7、产业化、科技普及等方面做出突出贡献的地球物理科技工作者及等方面做出突出贡献的地球物理科技工作者”进行奖励。 “刘光鼎地球物理科学奖”每四年评奖一次，每次评出1-2名获奖人员，奖金20万元。 d. d. 设立设立“刘光鼎地球物理青年科技奖刘光鼎地球物理青年科技奖” “国家科学技术奖励办公室国家科学技术奖励办公室”根据国家科学技术奖励条例批准“刘光鼎地球物理科学基金会”在全国范围内设立“刘光鼎地球物理青年科技奖”奖励活动。“国家科技奖励办”批准（要求）：对在“天体、气象、减灾、天体、气象、减灾、各类勘探、水利、地质调查、工程建设、科研等领域的科学研究、技术各类勘探、水利、地质调查、工程建设、科研等

8、领域的科学研究、技术创新与开发、科研成果推广与应用、实现高新技术产业化、科技普及等创新与开发、科研成果推广与应用、实现高新技术产业化、科技普及等方面做出突出贡献的地球物理青年（方面做出突出贡献的地球物理青年（4545岁以下）科技工作者岁以下）科技工作者”进行奖励。 “刘光鼎地球物理青年科技奖”每年评奖一次，每次评出5-8名获奖人员，奖金1万元。 e. e. 资助地球物理科研项目和开发项目资助地球物理科研项目和开发项目 10年来“刘光鼎地球物理科学基金会”先后在6所院校、科研院所资助具有创新性、实用性的地球物理科研项目19个，资金近600万元，其中大部分资助给年轻的地球物理科技工作者，在取得了一

9、批科研成果的同时赢得了业界好评。基金会工作机构总部（北京）总部（北京）秘书处秘书处刘光鼎刘光鼎地球物理地球物理科学奖励科学奖励工作办公室工作办公室刘光鼎刘光鼎地球物理地球物理奖学金（含奖学金（含资助）工作资助）工作办公室办公室基金会基金会院士工作站院士工作站办公室办公室地球物理地球物理科学技术研科学技术研究开发继续究开发继续教育中心教育中心（北京）（北京）尾矿利用尾矿利用技术研究技术研究开发中心开发中心（南京）（南京）金属矿金属矿深部勘探深部勘探地球物理地球物理方法技术方法技术研究中心研究中心（南京）（南京）青年科技奖青年科技奖评选委员会评选委员会（成都）（成都）地球物理科地球物理科学奖评选委

10、学奖评选委员会（北京）员会（北京）北京大学北京大学中国科大中国科大吉林大学吉林大学北京地大北京地大武汉地大武汉地大中国矿大中国矿大同济大学同济大学石油大学石油大学成都理工成都理工云南大学云南大学长江大学长江大学长安大学长安大学东华理工东华理工南京院士工作站南京院士工作站银川院士工作站银川院士工作站霞浦物探仪器生产基地霞浦物探仪器生产基地南京物探仪器生产基地南京物探仪器生产基地刘光鼎院士谈地球物理学科产业化 -把南京作为产业化转轨的“试验田”（南京日报） 作为行业泰斗级人物，85岁高龄的刘光鼎院士为何要率队在南京推动地球物理从基础研究转向产业化转轨？边缘学科，首次迎来产业化机遇边缘学科，首次迎来

11、产业化机遇 地球物理学是一门重要学科，它能推动中国更科学地探测地球资源，而除了找矿、勘探找矿、勘探之外，地球物理学还有很重要的军事意义军事意义。在欧美，地球物理学一直为海军、空军服务，例如在导弹发射准度上起关键作用，目前中国在这方面的运用还几乎是盲点。 这么多年来，地球物理在中国被边缘化了，仅停留在学术研究层面，从来没有作为产业发展过。现在国家提出发现在国家提出发展海洋战略，推动地球物理产业化，学科迎来产业化机遇。展海洋战略，推动地球物理产业化，学科迎来产业化机遇。眼下地球物理设备国产化率极低眼下地球物理设备国产化率极低 几十年前，刘院士曾和石油部领导去美国购买一款地震勘探仪，96万美元一台，

12、地矿部需100台，石油部需200台，这笔订单硬是把美国一家快要倒闭的企业救活了。而现在，国外地震勘测仪已经做到了“30万道”，一道开价1500美元，中国企业都“买不起了”，中石油、中石化各买了半套。 改革开放前地矿部、石油部也曾设了仪器厂去研究地震勘探及电发、磁法等勘探仪器，但始终跟不上国际水平始终跟不上国际水平。说到底，是没有真正市场化没有真正市场化。市场化的意义在于，产品得不断根据市场需求更新产品得不断根据市场需求更新升级。现在，我们的升级。现在，我们的野外队、野外队、实验室却是实验室却是“一个牌子用到底一个牌子用到底”。 为了鼓励人才创新，刘光鼎基金会对全国13个有地球物理专业的院校进行

13、奖励，优秀学生每年发放奖励1万元，鼓励创新，对贫困学生给予补助，推动中国年轻的地球物理学家成长起来。江宁将成为学科产业化江宁将成为学科产业化“试验田试验田” 地球物理产业化需要大量经费，钱从哪儿来？刘院士的设想是，从从尾矿利用产业尾矿利用产业“破题破题”。 比如最近某地发现的金矿，一吨矿石里有3克黄金，剩下的是尾矿。目前，中国像这样的大型矿山有800个，大量矿石遗留在地表，堆成灾害。实际上，这些“尾矿”可以再开发，做成地砖、微晶材料等数百种产品。“尾矿”利用上获取了资金，可以去支撑仪器设备的产业化。 南京的研究院就像一块南京的研究院就像一块“试验田试验田”，为国内外顶尖人才敞开大门，为国内外顶

14、尖人才敞开大门。过去，大家在各自的学校、机构中，是被割裂的！而现在，固有的机制打破，大家可以带着技术、产品到这里，最终形成统一意见，进行产业化。院士的院士的“南京情节南京情节” 全国这么多城市中，研究院为什么选在南京？ 刘院士说，一方面是因为南京是郑和探索海洋的起点，是人才荟萃一方面是因为南京是郑和探索海洋的起点，是人才荟萃的地方。另一个方面，他和他的团队和南京有渊源。的地方。另一个方面，他和他的团队和南京有渊源。“我1964年4月28日来到南京，之后在中山门内一待就是十年。那个时候，我们几个经过讨论，把全国第一个海洋地质研究所设在了南京。数十年之后，我们重回南京，咱们现在的研究院团队里的核心

15、成员，有的是南京人，有的在南京上过学，对南京很有感情。”刘光鼎说。南京石樵地球物理产业研究院有限公司已经落实如下科技成果，并正在进行产业化开发：1 高精度放射性检测仪高精度放射性检测仪 食品安全监测，国内领先2 分布式灾后音频生命探测仪分布式灾后音频生命探测仪 坍塌类灾害、事故人员救助，国内创新3矿山灾害预警与辅助救助系统矿山灾害预警与辅助救助系统 矿山、地下工程事故预警及人员救助，国内领先4移动式探测与定位系统移动式探测与定位系统 人员、装备定位和监控，还可用于产品防伪5地质聚合物胶凝材料的制备地质聚合物胶凝材料的制备 新型材料，国内首创，能拉动产业6 金属矿地震成像系统金属矿地震成像系统

16、深部固体矿勘探，国际首创，能拉动产业7 无机微晶材料的制备无机微晶材料的制备 新型材料（矿山固体废弃物利用），国际首创，能拉动产业8 地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统 国际首创，航空电磁法勘探，能拉动产业9 中低温地热发电中低温地热发电 清洁可再生新能源，能拉动产业 共建单位具有省部级以上共建单位具有省部级以上“重点实验室重点实验室” 6个，加上相关辅助的省部级个，加上相关辅助的省部级“重点实验室重点实验室”共共10个以上。个以上。二 发展规划1 基本情况 南京石樵地球物理产业研究院以地球物理勘探方法研究以地球物理勘探方法研究与创新为重点，涵盖石油、天然气、页岩气、

17、金属矿、煤田与创新为重点，涵盖石油、天然气、页岩气、金属矿、煤田勘探等方面。同时围绕以尾矿利用为中心的新材料产业建造勘探等方面。同时围绕以尾矿利用为中心的新材料产业建造一个矿山资源循环利用的高科技示范样版。一个矿山资源循环利用的高科技示范样版。2 建设地点和投资规划建设地点 南京石樵地球物理产业研究院初期建设依托于江宁经济技术开发区内世界之窗创新园。目前南京石樵地球物理产业研究院拥有1200平方米的办公研发场地；中期公司场地预计扩展到3500平方米；待企业发展到一定规模，将向开发区政府申请科研用地，预计申请科研用地20亩。投资规划 南京石樵地球物理产业研究院将以刘光鼎院士的科学家团队为核心，在

18、实现科技成果产业化的同时，培养出我国在地球物理勘探方面的创新领军人才及其创新团队，快速形成我国地球物理勘探方面人才、科技、资金、资质、品牌等优质资源集聚地，建成一流的“地球物理（方法技术、仪器装备）产业基地”，显著提升中国勘探仪器设备、勘探高端服务、尾矿新材料等产业创新能力和核心竞争力。3 研发建设内容、技术研发方向中低温地热发电中低温地热发电 2013年1月10日，由国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部共同发文“关于促进地热能开发利用的意见”，国新能201348号中提出“至2015年，地热发电装置容量达到10万千瓦”，“按照可再生能源电价附加政策要求，对地热发电商业化运行项目给予

19、电价补贴政策”。 2013年下半年我们组织了石油地质专家、水文地质专家、发电方面专家6人小组对江苏地区地热（中低温）发电的可能性进行调研，调研结果是：1 1、江苏省内有丰富的中低温（、江苏省内有丰富的中低温（65650C-90-900C）地热资源；）地热资源；2 2、现有国产中低温地热发电装置是可靠的。现有国产中低温地热发电装置是可靠的。目前正在对中低温地热发电的可行性进行进一步细化论证。江苏省地热异常分布地热异常地热异常分布： 1、东海；2、洪泽；3、宝应；4、盐城；5、东台；6、大丰；7、兴化；8、姜堰；9、泰州；10、扬州；11、江都；12、海安；13、如东；14、南京；15、溧阳；16

20、、无锡；17、张家港。地热地热异常带异常带分布： 1、东海-沭阳-泗阳-泗洪异常带； 2、连云港-淮安-洪泽异常带； 3、盐城-建湖-宝应-金湖异常带； 4、大丰-东台-泰州-扬州异常带； 5、南京-镇江-常州异常带江苏处于中国东部沿海高热流地热异常带，其特殊构造位置造就了江苏丰富的地热资源，属于全国范围内地热资源开发利用最有远景的地区。江苏地热资源类型较多，成因复杂，各类型地热资源皆具有各自的分布规律与发育特点。按成因成因分类（1）对流型；（2）传导型：孔隙型、构造裂隙型、岩溶型。按深度深度分类 （1）地表出露的温泉：连云港东海温泉、南京江浦温泉连云港东海温泉、南京江浦温泉 、南京汤山温泉、

21、南京汤山温泉； （2）深度小于200m的浅层地温能：沿海平原、里下河平原、长江三角洲平原区、太湖沿海平原、里下河平原、长江三角洲平原区、太湖平原；平原； （3）深度为200-3000m的中浅层地热水：中浅层对流型地热资源老子山地热、宝应地老子山地热、宝应地热、小洋口地热热、小洋口地热；中浅层孔隙型地热资源宝应、盐城、江都、扬州、泰州等地；宝应、盐城、江都、扬州、泰州等地；构造裂隙型地热资源苏北盆地南北两侧、宁镇构造隆起区、扬州地区、泰州地区苏北盆地南北两侧、宁镇构造隆起区、扬州地区、泰州地区；古构造面岩溶型地热资源泰州地区泰州地区； （4）3500-5000m的深成干热岩：宝应、盐城、大丰、扬

22、州、泰州等地宝应、盐城、大丰、扬州、泰州等地。 目前，在江苏省内，以南京汤山为代表的温泉已成为江苏的一个品牌；浅层地温能正在掀起研究与开发利用热潮；中浅层地热水是目前地热资源勘查利用的主流；深层干热岩型地热资源虽尚未开发，但开发利用前景广阔。美国地热发电现状美国地热发电现状起步早起步早：美国自1960年加利福尼亚州北部的盖瑟尔斯地区的地热发电1号机开始运行，一直积极推动地热发电。地热资源丰富地热资源丰富：美国地处太平洋火山带上，地热资源极其丰富，著名的地热田主要有盖瑟斯、长谷、罗斯福等。地热发电厂主要分布在加利福尼亚州。 盖瑟斯地热田是目前所知世界最大的地热田，位于美国加州旧金山北面约120公

23、里处，面积超过140平方公里，储集层蒸汽温度最高达280。1988年，该地热田电厂的总装机容量达到204.3万千瓦，真正称得上世界第一。成本低成本低：美国地热发电一度电成本只有2.4美分/千瓦时（相当于人民币0.15元），因为美国自动化程度较高，10万千瓦的地热发电厂，只需要2个工人。发电总量大发电总量大：美国目前的地热发电量已经超过了2800MW，可为国家、学校提供600MW的供热能力。每年地热能产品的贸易额已经超过了16亿美元，实现利税4千万美元。美国加州地热发电站美国加州地热发电站菲律宾地热发电菲律宾地热发电地理优势地理优势：菲律宾处在环太平洋火山带，火山遍布全国，对于一个缺乏自产能源的

24、国家来说是因祸得福。后起之秀后起之秀：1973年之后菲律宾开始着手开发地热资源，1977年开始大规模建造地热发电厂，到1980年菲律宾的地热发电装机容量已高达446MW，超过意大利，仅次于美国。比重大比重大：1999年菲律宾的地热发电容量增加到1909MW，约占全国发电装机量的21%，2000年的地热发电量占全国能源总量的12.94%.冰岛地热发电冰岛地热发电 冰岛地热资源极其丰富，全国共有250个地热区，被公认为地热能开发利用最好的国家。地热发电厂除了初期建设的库拉弗拉发电厂以外，现今主要集中在人口集中的首都雷克雅未克近郊。2010年初，冰岛的地热发电总装机容量575.5MW，地热发电量45

25、53.1GWh，占总发电量16835.3GWh的27%。冰岛1998年提出了“到2050年将所有的化石燃料全部用氢替代，国内温室气体实现零排放，为世界应对气候变化做贡献”的宣言。政府自提出该宣言之后，地热发电项目在21世纪初期急剧发展。冰岛赫丽舍地镇地热电站冰岛赫丽舍地镇地热电站日本东北部日本东北部tohokutohoku地区修建地区修建740MW740MW的发电站的发电站印度尼西亚利用火山资源印度尼西亚利用火山资源航空地球物理勘探（探测）航空地球物理勘探（探测） 地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统是国家“自然科学基金”项目科研成果，完全自主创新完全自主创新的方法技术和装备（含硬件、软件）系统。

26、该项目是国家863重点项目由国土资源部领衔，连续两个五年计划获得科技部支持，且有可能推动实现地质找矿突破的国家级项目-“十二五”国家863计划主题项目“航空地球物理勘探技术与装备”于2013年7月26号正式启动。 我们的我们的地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统从理论到实践已经完从理论到实践已经完全可以进入产业化阶段，比国家全可以进入产业化阶段，比国家“十二五十二五”863863主题项目提前主题项目提前4 4年进入产年进入产业化阶段业化阶段。该项目的产业化由“南京石樵地球物理产业研究院”全资投入，生产1-2台样机，租用航空器，预计2015年上半年投入实验性勘探。Comp

27、any Logo地空系统：地空系统： 地空地空瞬变电磁系统瞬变电磁系统-结结合了航空电磁法工作效率高合了航空电磁法工作效率高和地面电磁法采集信号信噪和地面电磁法采集信号信噪比高的优点，且工作方式灵比高的优点，且工作方式灵活多变，是一种极具潜力的活多变，是一种极具潜力的电法勘探新方法。电法勘探新方法。适合在山适合在山区、区、无人区无人区、沼泽等地区沼泽等地区进进行行详细地质调查工作详细地质调查工作。1、地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统是破解深部找矿的重要手段。地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统是破解深部找矿的重要手段。该系统是在地面采用电偶源或回线源发射大功率瞬变电磁场，在空中用飞艇或无人机载探头进行

28、多分量测量，信息采集采用全域、高密度、扫面性三维测量方式，这种观测方式，与航空TEM比较，由于发射源在地面，发射功率大，具有勘探深度大的优势，更适合深部找矿的需要；2、与地面TEM方法比较，由于测量是在空中，工作效率成倍提高工作效率成倍提高，特别适合沼泽、森林地面难以到达地区以及地面工作难以展开的山区；与传统的工作方法比较，由于采用全域（是指时间和距离同时全域）观测方式，信息采集量更大，更适合拟地震处理。3、在数据处理中，由于采样点密集，采用逆合成孔径处理技术可以大大提高被测目标的分辨率。解释方法采用虚拟波场三维拟地震偏移成像方法实现三维高分辨探测，使有效探测深度达有效探测深度达1-2公里公里

29、。优势与特点优势与特点 地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统是破解深部找矿的是破解深部找矿的重要手段（探深重要手段（探深1-21-2千米），信息采集量大，被测目标分辨千米），信息采集量大，被测目标分辨率高。该系统由三部分组成：率高。该系统由三部分组成：地面激发系统；地面激发系统；空中接收系统（无人机）；空中接收系统（无人机）；勘探（探测）资料处理成像系统（软件）。勘探（探测）资料处理成像系统（软件）。核心科学问题（1）全域视电阻率定义式的建立）全域视电阻率定义式的建立（2）整合瞬变电磁最新拟地震成像成果，构建地空逆）整合瞬变电磁最新拟地震成像成果，构建地空逆合成孔径三维

30、高分辨瞬变电磁成像方法。合成孔径三维高分辨瞬变电磁成像方法。（3）地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统装备研发与空）地空逆合成孔径瞬变电磁探测系统装备研发与空中信息采集平台建设。中信息采集平台建设。（4）地空逆合成孔径瞬变电磁探测工作方法技术系列）地空逆合成孔径瞬变电磁探测工作方法技术系列与技术规范标准。与技术规范标准。 已取得的研究成果：已取得的研究成果：（1 1）全域视电阻率定义）全域视电阻率定义（2 2）从瞬变场到虚拟波场的全域优化算法。）从瞬变场到虚拟波场的全域优化算法。（3 3）克希霍夫曲面延拓成像方法克希霍夫曲面延拓成像方法。（4 4）逆合成孔径成像方法。）逆合成孔径成像方法。野外实验野

31、外实验新材料新材料 将尾矿（矿山固体废弃物）作为资源加以利用，变废为宝，早就得到国家的重视，发改委、工信部等五部早年间联合发文、并列入“十二五”规划。 矿产地质界共识：21世纪是非金属材料工业大发展的“新石器时代”。 非金属矿产被加工成具有特殊性能材料的资源：一种是提纯加工成“精料”，一种是与其他组分合成复合材料的“配料”；前者必然留下“不纯”的复合材料，依靠科技进步，也可以成为复合材料的配料。如何提高非金属如何提高非金属材料资源的价值和用途，就成为发展非金属材料工业的关键材料资源的价值和用途，就成为发展非金属材料工业的关键。要按照21世界的科技、经济发展需求重新选定其基础产业，既是材料工业可

32、持续既是材料工业可持续发展的方向也是矿产资源开发可持续发展的方向。发展的方向也是矿产资源开发可持续发展的方向。无机微晶材料将是非金属材料工业的基础产业无机微晶材料将是非金属材料工业的基础产业 我国不仅有5000余处非金属矿产地和查明的1162亿吨建材用非金属矿资源储量，还有800多个国有矿山和11万个非国有矿山（年开采矿石量约50亿吨以上）堆存的矿山固体废弃物200多亿吨，仅金属矿山堆存的尾矿就在70亿吨以上，且每年以新增8-9亿吨尾矿的速度增加，这些尾矿基本上是非金属矿资源。 以非金属矿为主要原材料生产的建筑材料有20多个不同类别的产品。非金属矿产资源开发为建筑材料工业提供了大量原材料。 但

33、是，至今我国的非金属矿业经济还属数量上的扩张型增长，多年粗放扩张，使非金属矿产和环境状况制约着自身发展，也影响建材工业经济增长质量。 无机微晶新材料的研发合乎期望，可望成为新的基础产业。无机微晶新材料的研发合乎期望，可望成为新的基础产业。利用尾矿生产的无机微晶新材料的优点和发展前景利用尾矿生产的无机微晶新材料的优点和发展前景 中国在世界上首创用矿山固体废弃物作为主要原料生产微晶材料，与现今国际上广用工业纯料生产工业纯料生产以及俄罗斯等东欧国家首创用炉渣生产微用炉渣生产微晶玻璃晶玻璃并列成为三个系列。 1 定义及机理定义及机理 它是有特定组成的硅酸盐、铝硅酸盐、氟硅酸盐、磷酸盐、硫系等基础玻璃，

34、在加热过程中通过控制晶化制的含有大量微晶相(0.1- 0.5m大小雏晶)及残余玻璃相组成的多晶固体复相材料多晶固体复相材料。 其工艺技术机理其工艺技术机理：物理上物理上充分利用玻璃非晶态固体热力学上亚稳定、比晶态具较高内能、在一定条件下可转变为结晶态的特点；玻璃熔体在冷却过程中，粘度快速增加时在动力学上抑制了晶核的形成和长大，得以控制其微晶程度（雏晶）和数量，从而使其物理过程平衡而成为新材料，具备新性能；在化学上化学上，玻璃组成可以是二元系统，三元系统、四元系统至更多元系统，组分含量允许较大波动范围，晶相可是单晶相至多晶相，剩余玻璃量范围也较宽。矿山固体废料中的微量金属组成则成为晶核剂，矿化剂

35、，着色剂，适合本类原料对资源的要求。性能产品比重g/cm3莫氏硬度吸水率 %抗压强度 MPa抗折强度MPa耐酸性耐碱性花岩建筑板材（205-92国家标准）2.5-1.0 60.08.0-尾矿微玻岩（尾矿中心）2.4-2.76-70-0.0393-63043-60无-0.09无-0.06矿渣微晶玻璃（日本玻璃手册2.6-2.755.6 0500-65080-13099.2-99.9（96%H2SO4）73.8（3.5%NaOH）玲珑箱（日本电气硝子株式会社）2.76.5 0.00120-560510.080.05微晶玻璃板（天津标准国际建材公司）2.61-5.35.3-70.01-0.08227

36、.5-243.535.1-49.70.080.05玉晶石（微晶玻璃）（广东中辰集团有限公司） 2.65-2.7650.02-0.154940-600.080.05天然花岗岩2.75-70.358914.7 1.01.0天然大理石2.73-50.308812.7-16.710.30.310%盐酸25浸650小时重量损失 % 3%氢氧化钠25浸650小时重量损失 %尾矿微晶类瓷与其他石材理化性能对比表（板材） 2 性能及应用领域性能及应用领域无机微晶材料具有如下性能优点性能优点：机械强度高，硬度大，耐磨性好，通过材料的增韧补强，可以超过金属材料而比金属轻；优良的稳定性，耐高温，耐热冲击，适应恶劣使

37、用环境；热膨胀系数可在大范围内调整，直至零膨胀和负膨胀；软化温度高而可调，在高温下也能保持较高机械强度；具有形状记忆功能；电绝缘性能优良，介电损耗小，介电常数稳定；与相同力学性能的金属材料相比，密度小，质地细密，不透气不透水高度化学稳定性，耐磨蚀，有抗氧化性；比陶瓷亮度高，比玻璃韧性强同时，无机微晶材料还可通过组成设计和工艺调整获得特殊的光学、电同时，无机微晶材料还可通过组成设计和工艺调整获得特殊的光学、电学、磁学、热学和生物学功能，制成各种技术材料、结构材料、功能材学、磁学、热学和生物学功能，制成各种技术材料、结构材料、功能材料，开辟一个没有待用材料可以满足其技术要求的全新领域。料，开辟一个

38、没有待用材料可以满足其技术要求的全新领域。 无机微晶材料有以下无机微晶材料有以下实际和潜在用途：实际和潜在用途：玻璃、陶瓷换代产品。如日用灶具（电磁炉、燃气灶、微波炉、壁炉、烤箱）台面、高级建筑材料等；矿山、选厂、冶炼厂、水利、石油、化工部门耐磨、耐腐蚀、耐高温材料，水下结构及深水容器材料；化学工业及食品加工工业大型金属器皿内衬；输送泥浆的泵、阀门、管道、热液输送管道；1100温度以下长期使用热交换器材料、耐火材料和耐火砖接缝密封剂；特殊用途轴承；可焊接到铜、镍、低碳钢上，与金属焊接成电子微电子、真空管组件；微电子技术用基片；微晶玻璃印刷电路；高电容率微晶玻璃电容器和电光材料；灯泡，望远镜坯，

39、激光元件，透红外线微晶玻璃；飞机及宇宙飞船热保护层，宇宙飞行器、原子反应堆控制材料、反应堆用密封剂；医学用人造骨、人造牙等。研究院开发的尾矿微晶材料技术应用领域地质聚合物凝胶材料 地质聚合物：以天然矿物或固体废弃物制备成的以硅氧四面体与：以天然矿物或固体废弃物制备成的以硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的网络凝胶体铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的网络凝胶体矿物高分子矿物高分子20-20020-200碱性激发剂碱性激发剂具有三维网状结构无定形到半晶态无机交联高分子偏高岭土/粉煤灰/矿渣激发剂增强成分混合注模养护脱模静置地质聚合物材料性能分析及微结构测试地质聚合物制

40、备的工艺流程地质聚合物制备的工艺流程优优异异性性能能耐高温性能：耐高温性能：1000-1200力学性能：抗压、抗拉、抗弯、粘接性力学性能：抗压、抗拉、抗弯、粘接性耐腐蚀性：耐酸、碱、盐耐腐蚀性：耐酸、碱、盐渗透性低，渗透性低，稳定性好稳定性好 组成组成：铝硅酸盐产物，具有矿物的特点铝硅酸盐产物，具有矿物的特点； 结构：结构：SiO4和和AlO4链接形成网络状，类似链接形成网络状，类似高分子聚合物高分子聚合物具有矿物和聚合物单一物质均无法达到的优异性能。具有矿物和聚合物单一物质均无法达到的优异性能。地质聚合物与几种常见工程材料的性能比较材料名称密度（g/cm3）弹性模量（GPa）抗拉强度（MPa

41、）抗弯强度（MPa）断裂功（Jcm-3）地聚合物材料 2.22.7503019040210501500普通水泥2.3201.63.351020玻璃2.570607010陶瓷3.0200100150200300铝合金2.7703015040010000钢7.9210300500100010000 地质聚合物材料的应用领域广阔、潜在市场容量大，仅以水泥（2012年全球水泥用量约为54.6亿吨，国内用量为21.84亿吨）5的替代量计算，国际国内市场容量分别为2730万吨和1092万吨，上图表明了地质聚合物的应用领域。图1 20082014年国外应用研究领域 图2 20082014年国内应用研究领域5

42、000年前年前中国秦安大地湾中国秦安大地湾人，最早的地质人，最早的地质聚合物路面聚合物路面.1981年年粉煤灰制备地质粉煤灰制备地质聚合物。聚合物。使用寿命使用寿命50-70年年1972年年1972年，法国人年，法国人申请了地质聚合申请了地质聚合物历史上的第一物历史上的第一项专利。项专利。4500年前年前埃及人利用埃及人利用火山灰和石火山灰和石灰建造了金灰建造了金字塔。字塔。2800年前年前古罗马古罗马建造的建造的斗兽场。斗兽场。1824年年英国人约瑟英国人约瑟夫夫阿斯谱丁，阿斯谱丁，发明了硅酸盐水发明了硅酸盐水泥。泥。从此进入了水泥从此进入了水泥时代。时代。1914年年美国人美国人Anon发

43、现发现:粉煤灰粉煤灰具有火山灰具有火山灰活性。活性。聚合物水泥枕木聚合物水泥枕木 1988年铺设并运营的圣彼得堡年铺设并运营的圣彼得堡-莫斯科的铁路莫斯科的铁路地质聚合物早强混凝土用于机场跑道（1983年美国专利和1985年欧洲专利） 4小时内强度小时内强度20 MPa1 小时4 小时0小时6 小时1982年，法国Das-sault航空公司在制造空军战斗机中用地聚合物制备铝加工模具。美国联邦航空局( FAA)和RLyon启动了合作研究项目来开发环保型耐火材料，用于飞机舱内复合材料面板，1983年秋天，美国及其他7国把PYRAMENT混凝土列为50多个工业设施和57个军事工事及非军用机场应用材料

44、。地质聚合物的发展历程 地地质聚合物胶凝材料具有多方面优异性能，是低成本，质聚合物胶凝材料具有多方面优异性能，是低成本，高性能环保型材料：矿渣和煤渣等固体废物均可作为原料；高性能环保型材料：矿渣和煤渣等固体废物均可作为原料；低温制备、工艺简单；可替代陶瓷和水泥。其低成本，高性低温制备、工艺简单；可替代陶瓷和水泥。其低成本，高性能的双重优势使其在水泥行业极具竞争力，且国内尚无其他能的双重优势使其在水泥行业极具竞争力，且国内尚无其他成型的地质聚合物产品进行同类竞争，市场还处于空白期，成型的地质聚合物产品进行同类竞争，市场还处于空白期，是开拓地质聚合物市场，建立业务，占领市场份额的绝佳机是开拓地质聚

45、合物市场，建立业务，占领市场份额的绝佳机会。会。 目前地质聚合物形成产品的公司只有澳大利亚的目前地质聚合物形成产品的公司只有澳大利亚的两家公司及美国的一家公司，本项目填补了国内在两家公司及美国的一家公司，本项目填补了国内在该领域的空白，市场前景广阔，潜力巨大。该领域的空白，市场前景广阔，潜力巨大。深部金属矿勘探深部金属矿勘探 金属矿地震成像系统，轻便仪器设备研发和整套处理机成像系列软件的开发是刘光鼎院士团队经过20多年的研究成果。 在刘院士的指导下，将地震层析成像地震系统的各功能模块进行分解，如图所示。在实际的研制过程中，各模块之间将定期进行交流，不断完善仪器的细节，以满足地震层析成像系统的要求。小型可控震源GPSFlash存储器单片机CPUA/D转换（16或24位）放大、滤波三分量检波器（动圈式）观测系统数据处理异常解释图图1 1 地震层析成像系统设计图地震层析成像系统设计图 地震层析成像系统的研究包括：可控震源的研发、三分量检波器的研制、野外数据采集、资料处理和解释。具体流程图如下：小型可控震