非金屬礦物加工是指采用一定的工藝方法,如粉碎、分級(jí)、提純、超細(xì)粉碎、表面改性等將非金屬礦原礦加工為滿足相關(guān)行業(yè)應(yīng)用要求的非金屬礦物粉體或產(chǎn)品。
非金屬礦的加工與金屬礦產(chǎn)、可燃礦產(chǎn)的加工有著本質(zhì)的區(qū)別。金屬礦產(chǎn)是通過冶煉或化學(xué)浸出提取其中的金屬元素,可燃礦產(chǎn)是通過熱化學(xué)反應(yīng),提取其中的熱能及有機(jī)化學(xué)組分。這兩類礦產(chǎn)的利用手段幾乎都是以改變礦物原料的化學(xué)結(jié)構(gòu)來達(dá)到目的的,即著重于礦物原料微觀結(jié)構(gòu)的改變。對(duì)非金屬礦產(chǎn)來說,絕大部分都是利用其宏觀結(jié)構(gòu)的技術(shù)物理特性,或利用加工以后形成的新的技術(shù)物理特性,大多均不改變或基本不改變所利用的礦物(或巖石)的微觀結(jié)構(gòu)組分。
非金屬礦加工應(yīng)用技術(shù)主要包含三個(gè)方面:顆粒制備與處理技術(shù),主要包括礦石的粉碎與分級(jí)技術(shù)、選礦提純技術(shù)、礦物(粉體)的表面或界面改性技術(shù)、脫水干燥技術(shù)、造粒技術(shù)等;非金屬礦物材料加工技術(shù),主要包括非金屬礦物材料的原料配方技術(shù)、加工工藝與設(shè)備等;非金屬礦物化工技術(shù),主要是以非金屬礦為主要原料的無機(jī)化工產(chǎn)品制備技術(shù)。
1、顆粒制備與處理技術(shù)
(1)粉碎與分級(jí)
粉碎與分級(jí)是指通過機(jī)械、物理和化學(xué)方法使非金屬礦石粒度減小和具有一定粒度分布的加工技術(shù)。根據(jù)粉碎產(chǎn)物粒度大小和分布的不同,將粉碎與分級(jí)細(xì)分為破碎與篩分、粉碎(磨)與分級(jí)及超細(xì)粉碎(磨)與精細(xì)分級(jí),分別用于加工大于1mm、10~1000um及0.1~10um等不同粒度及其分布的粉體產(chǎn)品。粉碎與分級(jí)是以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ垠w原(村)料粒度大小及粒度分布要求為目的的粉體加工技術(shù)。
(2)選礦提純
是指利用礦物之間或礦物與脈石之間密度、粒度和形狀、磁性、電性、顏色(光性)、表面潤濕性以及化學(xué)反應(yīng)特性等對(duì)礦物進(jìn)行分選和提純的加工技術(shù)。根據(jù)分選原理不同,可分為重力分選、磁選、電選、浮選、化學(xué)選礦、光電揀選等。非金屬礦的選礦提純是以滿足相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域,如高級(jí)和高技術(shù)陶瓷、耐火材料、微電子、光纖、石英玻璃、涂料、油墨及造紙?zhí)盍虾皖伭?、密封材料、有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等現(xiàn)代高技術(shù)和新材料對(duì)非金屬礦物原(材)料純度要求的重要的非金屬礦物加工技術(shù)。
(3)表面改性
是指用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對(duì)礦物粉體進(jìn)行表面處理,根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地改變粉體表面或界面的物理化學(xué)性質(zhì),如表面組成、結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)、表面潤濕性、表面電性、表面光學(xué)性質(zhì)、表面吸附和反應(yīng)特性以及層間化合物等。根據(jù)改性原理和改性劑的不同,表面改性方法可分為物理涂敷改性、化學(xué)包覆改性、沉淀反應(yīng)改性、機(jī)械力化學(xué)改性、膠囊化改性、插層改性、高能處理改性等。表面改性是以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ垠w原(材)料表面或界面性質(zhì)、分散性和與其他組分相容性要求的粉體材料深加工技術(shù)。
(4)脫水干燥技術(shù)
是非金屬礦物的后續(xù)加工作業(yè),是指采用機(jī)械、物理、化學(xué)等方法脫除加工產(chǎn)品中的水分,特別是濕法加工產(chǎn)品中水分的技術(shù)。其目的是滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品水分含量的要求和便于貯存和運(yùn)輸。
(5)造粒技術(shù)
造粒技術(shù)是指采用機(jī)械、物理和化學(xué)方法將微細(xì)或超細(xì)非金屬礦粉體加工成具有較大粒度及粒度分布的非金屬礦物材料深加工技術(shù)。其目的是方便超細(xì)非金屬礦物粉體材料應(yīng)用,減輕超細(xì)粉體使用時(shí)的粉塵飛揚(yáng)和提高其應(yīng)用性能。
2、非金屬礦物材料加工技術(shù)
?。?)原料配方復(fù)合技術(shù)
原料配方復(fù)合技術(shù)是指根據(jù)產(chǎn)品功能需要的原料配方或配制技術(shù),包括不同化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、粒形非金屬礦物原料的配合或復(fù)合,即無機(jī)/無機(jī)復(fù)合;非金屬礦物原料與有機(jī)物或有機(jī)高聚物的復(fù)合,即有機(jī)/無機(jī)復(fù)合;其他助劑的配合等。原材料復(fù)合技術(shù)是非金屬礦物材料或制品的核心技術(shù)之一。非金屬礦物材料或制品種類繁多,涉及的領(lǐng)域非常廣泛,按其功能可分為:結(jié)構(gòu)或力學(xué)功能材料、熱學(xué)功能材料、電磁功能材料、光功能材料、吸波與屏蔽材料、催化材料、吸附材料、流變材科、顏料、結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料、生物醫(yī)學(xué)功能材料等。不同材料的原(材)料配方不同,因此,非金屬礦物材料配方技術(shù)涉及廣泛的學(xué)科面,如礦物加工、材料加工、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、新型建材、化工工程、機(jī)械、電子、生物等,是一種多學(xué)科的綜合。追求功能化、環(huán)境友好或無害化是非金屬礦物材料配方技術(shù)的主題。
(2)加工工藝與設(shè)備
加工工藝與設(shè)備是指非金屬礦物材料或制品的成型、固化、煅燒、表面修飾等工藝與設(shè)備,是制備非金屬礦物材料或制品的關(guān)鍵技術(shù)之一。非金屬礦物材料或制品的種類多,一般來說,不同種類和不同用途的非金屬礦物材料或制品的生產(chǎn)方法不同,工藝也是千差萬別。追求工藝性能和操作參數(shù)的優(yōu)化及降低能耗、物耗等是非金屬礦物材料或制品工藝與設(shè)備發(fā)展的主題。
3、非金屬礦物化工技術(shù)
非金屬礦物化工是以非金屬礦產(chǎn)品為原料或主要對(duì)象,通過對(duì)礦物分子結(jié)構(gòu)的改變,提取某種有用元素或化合物的加工技術(shù)。如用含氟礦物螢石制備含氟酸的化合物;用含鋇礦物重晶石生產(chǎn)鋇鹽系列產(chǎn)品;用含鋁礦物鋁土礦、高嶺土等生產(chǎn)氯化鋁、硫酸鋁、氧化鋁等;用含硅礦物石英、蛋白石、硅藻土制備硅酸鈉或水玻璃、沉淀二氧化硅或白炭黑等;用含鎂礦物菱鎂礦、白云石生產(chǎn)氯化鎂、硫酸鎂、氧化鎂、輕質(zhì)碳酸鎂等;用石灰石生產(chǎn)氧化鈣、輕質(zhì)碳酸鈣或沉淀碳酸鈣等;用明礬石制備硫酸、硫酸鉀等。
非金屬礦物化工技術(shù)一般包括熱化學(xué)加工、濕法分解或浸取、過濾分離、溶液精制、結(jié)晶、干燥、粉碎等工序。熱化學(xué)加工可分為煅燒、焙燒、熔融等;濕法分解或浸取是用酸、堿、鹽類溶液在水熱條件下提取固體物料中有用組分的過程,一般伴有化學(xué)反應(yīng)。
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