1、 矿矿 物物 材材 料料 任课老师：李任课老师：李 飞飞 电电 话：话：152718180972011年年5月月12日日2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.1 2.1.1 引言引言 2.1.2 2.1.2 初加工初加工 2.1.3 2.1.3 深加工深加工 2.1.4 2.1.4 制品制品2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术矿物选矿提纯技术 2.2.2 2.2.2 矿石的粉碎与分级矿石的粉碎与分级 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术矿物超细粉体材料制备技术 2.2.4 2.2.4 矿物的表面改性技
2、术矿物的表面改性技术 2.2.5 2.2.5 成型与固化工艺成型与固化工艺 2.2.6 2.2.6 成品加工技术成品加工技术 2.2.7 2.2.7 材料复合技术材料复合技术 2.2.8 2.2.8 矿物材料制备一般工艺流程矿物材料制备一般工艺流程2.3 2.3 矿物材料制备工艺技术发展趋势矿物材料制备工艺技术发展趋势第二章第二章 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术(1)(1)2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.1 2.1.1 引言（引言（1 1） 在开发利用在开发利用非金属矿产资源非金属矿产资源的途径中，最简单的的途径中，最简单的是是直接利用直接利用，例如：沙、石
3、、粘土的建筑利用。经过，例如：沙、石、粘土的建筑利用。经过选矿加工选矿加工的产品则提高了资源的利用层次及经济价值，的产品则提高了资源的利用层次及经济价值，但是其本质上仍是一种原料，即制取某种材料的原料但是其本质上仍是一种原料，即制取某种材料的原料或原材料。或原材料。 众所周知，金属矿产是通过冶炼，提炼其中有众所周知，金属矿产是通过冶炼，提炼其中有用的金属元素；可燃矿产是通过热化学反应，提取用的金属元素；可燃矿产是通过热化学反应，提取其中的热能及有机化学组分。因此，这两类矿产的其中的热能及有机化学组分。因此，这两类矿产的利用手段几乎都是以改变矿物原料的利用手段几乎都是以改变矿物原料的化学结构化学
4、结构来达来达到目的的。到目的的。 但是，对于但是，对于非金属矿非金属矿来说，绝大部分是利来说，绝大部分是利用其用其固有的技术物理特征固有的技术物理特征，或利用，或利用其加工以后其加工以后形成的技术物理特性和界面化学性能形成的技术物理特性和界面化学性能。为了利。为了利用这些矿物原料，需要将它们加工成具有某些用这些矿物原料，需要将它们加工成具有某些功能、可供人们直接使用的材料，这也就是功能、可供人们直接使用的材料，这也就是矿矿物材料物材料。将开采出来的非金属矿物原料加工成。将开采出来的非金属矿物原料加工成各类功能的材料，大体上要经过二个或三个阶各类功能的材料，大体上要经过二个或三个阶段，即：段，即
5、：初加工初加工、深加工深加工及及制品加工制品加工。2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.1 2.1.1 引言（引言（2 2） 2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.2 2.1.2 初加工初加工初加工初加工，是指传统的矿物机械加工，是指传统的矿物机械加工选矿选矿。包括矿物或岩石的破碎、磨矿、分级以及有包括矿物或岩石的破碎、磨矿、分级以及有用矿物的富集。用矿物的富集。初加工的任务是：为材料工业部门提供从初加工的任务是：为材料工业部门提供从颗粒颗粒粒级粒级上或上或有用矿物品位有用矿物品位上都合格的原料矿物。上都合格的原料矿物。因此它属于矿物原料工业的范畴。因此
6、它属于矿物原料工业的范畴。2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.3 2.1.3 深加工（深加工（1 1） 深加工深加工是指将原料矿物按所需利用或进是指将原料矿物按所需利用或进一步发挥其一步发挥其技术物理技术物理及及界面特性界面特性要求，再要求，再进行精细加工。经深加工的矿物产品进行精细加工。经深加工的矿物产品已不已不再是一种原料再是一种原料，而是具有某些优异性能、而是具有某些优异性能、可供直接利用的材料。可供直接利用的材料。经深加工的矿物材经深加工的矿物材料一般都保持了原料矿物的单一材料性与料一般都保持了原料矿物的单一材料性与固体分散相的特征，其固体分散相的特征，其矿物结构
7、矿物结构与与化学成化学成份份也不发生根本的改变。也不发生根本的改变。 但是其所被利用的但是其所被利用的技术物理特性与技术物理特性与界面化学性能要有一个质的飞跃界面化学性能要有一个质的飞跃，也经，也经常会发生局部的常会发生局部的晶层构造晶层构造的变异与的变异与表面表面化学性能化学性能的改变，并且也常会伴随有的改变，并且也常会伴随有物物理形态理形态上的变化。这些变化使得深加工上的变化。这些变化使得深加工产品已不同于初加工产品，产品已不同于初加工产品，其固有的天其固有的天然矿物性能已发生质的改变然矿物性能已发生质的改变。例如：各。例如：各类超细或高纯矿物产品，膨胀石墨、膨类超细或高纯矿物产品，膨胀石
8、墨、膨胀珍珠岩、涂布级高岭土、煅烧高岭土、胀珍珠岩、涂布级高岭土、煅烧高岭土、活性白土等。活性白土等。 2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.3 2.1.3 深加工（深加工（2 2）2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.3 2.1.3 深加工（深加工（3 3）深加工方法深加工方法 常见的深加工方法有：常见的深加工方法有：精细精细( (或化学或化学) )提纯、超细粉碎、超细分级、晶体磨削、提纯、超细粉碎、超细分级、晶体磨削、剥片、雕琢、抛光、表面处理、热处理、剥片、雕琢、抛光、表面处理、热处理、化学处理、高温烧成、高温焙烧膨胀、化学处理、高温烧成、高温焙烧
9、膨胀、熔融与拉丝成型熔融与拉丝成型等。等。2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.3 2.1.3 深加工（深加工（4 4） 通常将其归纳为通常将其归纳为超细超细( (干法与湿法等干法与湿法等) )、提纯提纯( (重选、磁选、电选、浮选、化学选、重选、磁选、电选、浮选、化学选、光电选、摩擦选等光电选、摩擦选等) )、改性改性( (煅烧改性、结煅烧改性、结构化学改性、化学表面改性及激光表面改构化学改性、化学表面改性及激光表面改性、电子束辐射改性、离子注入改性和离性、电子束辐射改性、离子注入改性和离子束沉积改性、物理气相沉积改性、化学子束沉积改性、物理气相沉积改性、化学气相沉积改性
10、、等离子体化学气相沉积改气相沉积改性、等离子体化学气相沉积改性等性等) ) 等。等。超细提纯实质是界面剥离超细提纯实质是界面剥离( (分离分离) )，而表面，而表面改性实质是解决表面相容性以利于材料复改性实质是解决表面相容性以利于材料复合合，从而研制出新材料。从而研制出新材料。2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.4 2.1.4 制品（制品（1 1） 制品通常是由制品通常是由两种或两种以上的原两种或两种以上的原材料复合而成材料复合而成，因此可以列入人工合成，因此可以列入人工合成材料或材料或复合材料复合材料的范畴。从材料形态看，的范畴。从材料形态看，它一般都具有物理形态上的它
11、一般都具有物理形态上的整体性与成整体性与成型性型性；从用途看，作为一种材料，制品；从用途看，作为一种材料，制品均是具有某种性能、可被直接利用的均是具有某种性能、可被直接利用的功功能材料能材料。 2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.4 2.1.4 制品（制品（2 2） 制品是指利用经过初加工的，或者已制品是指利用经过初加工的，或者已经过深加工的矿物或岩石作为主要原材料，经过深加工的矿物或岩石作为主要原材料，与其他原材料与其他原材料(包括其他无机或有机高分子包括其他无机或有机高分子材料材料)相结合，相结合，通过各种工艺手段制成各类通过各种工艺手段制成各类形态的结构材料或功能材
12、料。形态的结构材料或功能材料。例如：纤维例如：纤维/ /水泥制品、云母水泥制品、云母/ /环氧树脂制品、石棉环氧树脂制品、石棉/ /酚酚醛树脂摩擦材料、石棉醛树脂摩擦材料、石棉/ /橡胶密封材料等。橡胶密封材料等。 在某些条件下，非金属矿在某些条件下，非金属矿初加工产品初加工产品与深加工产品，或深加工产品与制品并不与深加工产品，或深加工产品与制品并不一定有严格的区别一定有严格的区别。例如：高碳石墨可看。例如：高碳石墨可看作是化学选矿的精矿，亦可看作是选矿精作是化学选矿的精矿，亦可看作是选矿精矿经化学提纯后的深加工产品矿经化学提纯后的深加工产品; ;而柔性石而柔性石墨及其制品，既可看作是高碳石墨
13、的深加墨及其制品，既可看作是高碳石墨的深加工产品，又可看作是一种新型密封材料。工产品，又可看作是一种新型密封材料。2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.4 2.1.4 制品（制品（3 3）材料加工及制备对比表材料加工及制备对比表 2.1 2.1 矿物材料制备概述矿物材料制备概述 2.1.4 2.1.4 制品（制品（4 4）材料层材料层次次加工工艺加工工艺按组构分类按组构分类特征特征原料原料初加工初加工单一矿物材料单一矿物材料工艺简单、单组分，附加工艺简单、单组分，附加值低值低中间产中间产品品深加工深加工单一矿物材料单一矿物材料工艺较复杂、单组分，附工艺较复杂、单组分，附加值
14、高加值高制品制品材料复合技材料复合技术术无机非金属复合材无机非金属复合材料料无机非金属无机非金属/聚合物聚合物复合材料复合材料混杂复合材料混杂复合材料工艺复杂、多组分、复合工艺复杂、多组分、复合化、多功能，附加值视具化、多功能，附加值视具体情况而定体情况而定2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选矿提纯技术（1 1）选矿选矿：利用：利用矿物的性质矿物的性质（如物理或物理化学性（如物理或物理化学性 质）的质）的差异差异，借助各种选矿设备将矿石，借助各种选矿设备将矿石 中的有用矿物与脉石矿物分离，并达到中的有用矿物与脉石矿物分离，并
15、达到 使有用矿物相对富集的过程。使有用矿物相对富集的过程。精矿精矿：选矿选出的：选矿选出的富集富集的有用矿物。的有用矿物。尾矿尾矿：弃之的无用产物称为尾矿。：弃之的无用产物称为尾矿。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选矿提纯技术（2 2） 矿石经矿石经初次选别初次选别后后 , 如如浮选、重选或磁选浮选、重选或磁选 , 将其中所含的部分脉石或围岩选出将其中所含的部分脉石或围岩选出 , 而得到了而得到了高于原矿品位的产物高于原矿品位的产物 , 称为粗精矿称为粗精矿, 一般还达一般还达不到精矿质量的要求不到精矿质量的要求 , 这一
16、工序称为这一工序称为粗选作业粗选作业 , 将粗精矿进行再选以得到合格的精矿将粗精矿进行再选以得到合格的精矿 , 这工序这工序称为称为精选作业精选作业。有时需要将粗精矿经过几次精。有时需要将粗精矿经过几次精选才能得到合格精矿选才能得到合格精矿, 其作业依次称为其作业依次称为 一次精一次精选、二次精选、三次精选选、二次精选、三次精选。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选矿提纯技术（3 3）选矿基本方法选矿基本方法1 选矿选矿2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选
17、矿提纯技术（4 4）（1）重选）重选重选就是根据重选就是根据矿粒间比重矿粒间比重的差异，在运动介的差异，在运动介质中所受重力、流体动力和其他机械力的不质中所受重力、流体动力和其他机械力的不同，从而实现按密度分选矿粒群的过程。同，从而实现按密度分选矿粒群的过程。粒粒度度和和形状形状亦影响按密度分选的精确性。亦影响按密度分选的精确性。各种重选过程的各种重选过程的共同特点共同特点是：是：（1 1）矿粒间必须存在）矿粒间必须存在密度（或粒度）密度（或粒度）的的差异差异； （2 2）分选过程在）分选过程在运动介质运动介质中进行；中进行； （3 3）在重力、流体动力以及其他机械力的综合）在重力、流体动力以
18、及其他机械力的综合 作用下，矿粒群松散并按密度（或粒度）作用下，矿粒群松散并按密度（或粒度）分层分层；（；（4 4）分好层的物料，在运动介质的搬运下达到分好层的物料，在运动介质的搬运下达到分离分离，并获，并获得不同最终产品。得不同最终产品。矿物种类矿物种类原理及适用范围原理及适用范围石棉石棉利用石棉纤维与脉石颗粒在介质中的悬浮速度或沉降速度差利用石棉纤维与脉石颗粒在介质中的悬浮速度或沉降速度差异而分离，适于粗选和精选异而分离，适于粗选和精选重晶石重晶石利用重晶石与伴生矿物密度差异进行分选利用重晶石与伴生矿物密度差异进行分选金刚石金刚石利用金刚石与脉石的密度差异进行分选，多用于粗选利用金刚石与脉
19、石的密度差异进行分选，多用于粗选（0.530mm），有时也用于精选），有时也用于精选高岭土高岭土利用粘土矿物和非粘土矿粒度组成不同，在重力或离心力场利用粘土矿物和非粘土矿粒度组成不同，在重力或离心力场中的运动速度不同，实现按粒度分级中的运动速度不同，实现按粒度分级菱镁矿菱镁矿由于菱镁矿与伴生矿密度差异小，因此需经煅烧以改变矿物由于菱镁矿与伴生矿密度差异小，因此需经煅烧以改变矿物密度，适合分选脉石矿物为蛇纹石、纯橄榄岩的菱镁矿密度，适合分选脉石矿物为蛇纹石、纯橄榄岩的菱镁矿云母云母矿石经破碎，云母成片状，而脉石如长石等成块状，预先将矿石经破碎，云母成片状，而脉石如长石等成块状，预先将其分成窄粒级
20、，根据其在气流中悬浮速度差异，以专用分选其分成窄粒级，根据其在气流中悬浮速度差异，以专用分选设备分选设备分选钾盐钾盐利用盐类与石盐及其他伴生矿密度的不同，在重介质中分离利用盐类与石盐及其他伴生矿密度的不同，在重介质中分离金红石和金红石和钛铁矿钛铁矿由于含钛矿密度由于含钛矿密度4g/cm3，因此用重选法将密度小的，因此用重选法将密度小的（3g/cm3）脉石去掉，常用于粗选）脉石去掉，常用于粗选适合于重选的矿物适合于重选的矿物2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选矿提纯技术（5 5） 磁选是利用各种矿物的磁选是利用各种矿物的磁性差
21、异磁性差异，在不均，在不均匀磁场中实现分选的一种选矿方法。匀磁场中实现分选的一种选矿方法。（2）磁选）磁选矿物种类矿物种类原理及适用范围原理及适用范围硅砂硅砂含铁、铬等磁性矿物，在外加磁场作用下与非磁性的含铁、铬等磁性矿物，在外加磁场作用下与非磁性的石英分离，用于玻璃砂中除去铁、铬等磁性矿物颗粒石英分离，用于玻璃砂中除去铁、铬等磁性矿物颗粒金红石与金红石与钛铁矿钛铁矿主要用于含钛矿物的精选中，可采用弱磁场磁选机从主要用于含钛矿物的精选中，可采用弱磁场磁选机从粗精矿中分选出磁铁矿、钛铁矿等磁性产品。为了使粗精矿中分选出磁铁矿、钛铁矿等磁性产品。为了使钛铁矿与其他非磁性矿物分离，可采用强磁选钛铁矿
22、与其他非磁性矿物分离，可采用强磁选高岭土高岭土高岭土中非粘土矿物粒度细，多属弱磁性矿物。采用高岭土中非粘土矿物粒度细，多属弱磁性矿物。采用聚磁介质，使磁场强度和梯度大大提高，分离出聚磁介质，使磁场强度和梯度大大提高，分离出Fe2O3和和TiO2等弱磁性杂质等弱磁性杂质硫矿硫矿适用于磁黄铁矿，适用于磁黄铁矿， 利用磁黄铁矿磁性较好的特点，利用磁黄铁矿磁性较好的特点，在外加磁场的作用下，与非磁性脉石矿物分离在外加磁场的作用下，与非磁性脉石矿物分离磷矿磷矿含铁磁性矿物，在外加磁场的作用下与非磁性的脉石含铁磁性矿物，在外加磁场的作用下与非磁性的脉石矿物分离，以回收含铁磁性矿物矿物分离，以回收含铁磁性矿
23、物长石长石铁等磁性较强的矿物在外加磁场作用下与长石分离，铁等磁性较强的矿物在外加磁场作用下与长石分离，以除去铁等磁性矿物以除去铁等磁性矿物适合于磁选的矿物适合于磁选的矿物2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选矿提纯技术（6 6） 即即泡沫浮选泡沫浮选，是依据各种矿物的，是依据各种矿物的表面性质表面性质的的差异差异，从矿浆中借助于，从矿浆中借助于气泡气泡的浮力，选分矿的浮力，选分矿物的过程。一定浓度的物的过程。一定浓度的矿浆矿浆并加入各种并加入各种浮选药浮选药剂剂，在浮选机里经搅拌与充气产生大量的，在浮选机里经搅拌与充气产生大量
24、的弥散弥散气泡气泡。于是，呈悬浮状态的矿粒与气泡碰撞。于是，呈悬浮状态的矿粒与气泡碰撞。一部分可浮性好的一部分可浮性好的矿粒附着在气泡上矿粒附着在气泡上，上浮至，上浮至矿液面形成泡沫产品，通常为矿液面形成泡沫产品，通常为精矿精矿；不浮矿物；不浮矿物留在矿浆内，通常为留在矿浆内，通常为尾矿尾矿，从而达到分选目的。，从而达到分选目的。各种矿物彼此能否分离，各种矿物彼此能否分离，看其是否能与气泡实看其是否能与气泡实现现选择性附着选择性附着及及附着后上浮至矿浆表面附着后上浮至矿浆表面。（3）浮选）浮选矿物种类矿物种类基本原理和适用范围基本原理和适用范围金刚石金刚石利用金刚石与脉石的表面疏水性差异进行分
25、选利用金刚石与脉石的表面疏水性差异进行分选长石长石利用长石与杂质成分的表面疏水性差异，除去云母、铁矿物利用长石与杂质成分的表面疏水性差异，除去云母、铁矿物和石英等和石英等萤石萤石对于石英萤石型、碳酸盐萤石型和硫化矿萤石型等不对于石英萤石型、碳酸盐萤石型和硫化矿萤石型等不同类型的萤石矿都采用浮选法同类型的萤石矿都采用浮选法石墨石墨精矿品位可达精矿品位可达90，鳞片石墨粗精矿需经多次精选，土状石，鳞片石墨粗精矿需经多次精选，土状石墨选矿工艺相对较简单墨选矿工艺相对较简单高岭土高岭土在浮选过程中，加入矿物载体如云解石等，利用捕收剂将极在浮选过程中，加入矿物载体如云解石等，利用捕收剂将极细的杂质如锐钛
26、矿等吸附到矿物载体上，然后浮到泡沫层实细的杂质如锐钛矿等吸附到矿物载体上，然后浮到泡沫层实行分离行分离石灰岩石灰岩利用云解石与脉石矿物表面性质差异进行分选，适用于除去利用云解石与脉石矿物表面性质差异进行分选，适用于除去石灰岩矿石中的石英、云母类、氧化铁、硫铁矿等杂质石灰岩矿石中的石英、云母类、氧化铁、硫铁矿等杂质滑石滑石根据滑石亲油、脉石矿物亲水的表面性质差异进行浮选分离，根据滑石亲油、脉石矿物亲水的表面性质差异进行浮选分离，通常片状滑石只用起泡剂就能被浮起，纤维状滑石需要添加通常片状滑石只用起泡剂就能被浮起，纤维状滑石需要添加胺类辅助剂胺类辅助剂适合于浮选的矿物适合于浮选的矿物2.2 2.2
27、 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选矿提纯技术（7 7）电选电选是利用矿物在高压电场中电性的差异进行分离是利用矿物在高压电场中电性的差异进行分离的一种选矿方法。矿物的电性包括导电率、介电常的一种选矿方法。矿物的电性包括导电率、介电常数及比导电度和整流性等。数及比导电度和整流性等。（4）电选）电选电选是电选是粗精矿精选实现矿产资源综合回收粗精矿精选实现矿产资源综合回收的重要手段之一。的重要手段之一。近年来在选别有色金属和稀有金属矿石，如锡矿石、钨矿石、近年来在选别有色金属和稀有金属矿石，如锡矿石、钨矿石、锂矿石、锆英石、金红石、钛铁矿等；黑
28、色金属矿石（铁矿锂矿石、锆英石、金红石、钛铁矿等；黑色金属矿石（铁矿石、锰矿石、铬矿石）；非金属矿石，如金刚石、石墨、石石、锰矿石、铬矿石）；非金属矿石，如金刚石、石墨、石棉、陶瓷原料、型砂、玻璃原料、磨料、煤、岩盐、钾等以棉、陶瓷原料、型砂、玻璃原料、磨料、煤、岩盐、钾等以及铀矿石等都得到了采用。及铀矿石等都得到了采用。特别是对于重选、磁选难于分离的白钨矿与锡石、钽铌矿与石英、特别是对于重选、磁选难于分离的白钨矿与锡石、钽铌矿与石英、煤与黄铁矿、铁矿石与脉石采用电选法处理可以有效分离煤与黄铁矿、铁矿石与脉石采用电选法处理可以有效分离。电选。电选也用于矿石或原料的分级和除尘。也用于矿石或原料的
29、分级和除尘。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术（矿物选矿提纯技术（8 8）2 化学提纯化学提纯矿物化学提纯的方法很多，如矿物化学提纯的方法很多，如化学浸出、离子交换、离化学浸出、离子交换、离子浮选子浮选等。在非金属矿的除杂提纯过程中，应用最多的等。在非金属矿的除杂提纯过程中，应用最多的是利用化学试剂浸出工艺脱除矿物中的金属杂质成分。是利用化学试剂浸出工艺脱除矿物中的金属杂质成分。 湿法浸出湿法浸出是溶剂性地溶解矿物原料中某组分的工艺过程。是溶剂性地溶解矿物原料中某组分的工艺过程。矿物原料浸出的任务是选择适当的溶剂使矿物原料中的目的
30、组矿物原料浸出的任务是选择适当的溶剂使矿物原料中的目的组分选择性的溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与杂质组分分选择性的溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与杂质组分或脉石组分相分离的目的。或脉石组分相分离的目的。因此，浸出过程是一个目的组分的因此，浸出过程是一个目的组分的提取和分离的过程，进入浸出作业的原料一般为难于用物理选提取和分离的过程，进入浸出作业的原料一般为难于用物理选矿法处理的原矿，或物理选矿中的中矿、尾矿、粗精矿、贫矿、矿法处理的原矿，或物理选矿中的中矿、尾矿、粗精矿、贫矿、和冶金中间产品等。和冶金中间产品等。依据矿物原料的特性，矿物原料可预焙烧依据矿物原料的特性，矿物原料可预焙烧
31、而后浸出或直接进行浸出而后浸出或直接进行浸出，所以，对矿物原料的化学选矿而言，所以，对矿物原料的化学选矿而言，浸出作业具有较普遍的意义。浸出作业具有较普遍的意义。化学浸出化学浸出2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术矿物选矿提纯技术（9 9）（1）重晶石酸浸提纯）重晶石酸浸提纯举例：举例：重晶石在用作油漆及化工填料时，也要求具有较高的白重晶石在用作油漆及化工填料时，也要求具有较高的白度。天然产出的重晶石，由于含度。天然产出的重晶石，由于含铁、锰、钒、镍及碳质铁、锰、钒、镍及碳质等杂质等杂质而常呈浅灰、淡蓝、黄、粉红、褐等颜色。而常呈浅
32、灰、淡蓝、黄、粉红、褐等颜色。Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2OMnO + H2SO4 MnSO4+H2ONiO + H2SO4 NiSO4+H2O2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术矿物选矿提纯技术（1010）（2）石墨提纯）石墨提纯 石墨浮选最终精矿品位通常为石墨浮选最终精矿品位通常为9090左右，有时可达左右，有时可达94949595。要进一步用选矿的方法再提高其品位是。要进一步用选矿的方法再提高其品位是比较困难的。这是因为部分硅酸盐矿物和钾、钠、钙、比较困难的。这是因为部分硅酸盐矿物和钾、钠、钙、镁、
33、铝等的化合物呈极细粒状态浸染在石墨鳞片中，镁、铝等的化合物呈极细粒状态浸染在石墨鳞片中，不易用再磨去单体解离它们，因此再选也不能得到高不易用再磨去单体解离它们，因此再选也不能得到高品位精矿。欲再提高石墨精矿品位须用其他方法提纯，品位精矿。欲再提高石墨精矿品位须用其他方法提纯，以除去石墨中的杂质。以除去石墨中的杂质。石墨的提纯方法有石墨的提纯方法有湿法化学提纯湿法化学提纯和和高温提纯高温提纯两种。两种。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.1 2.2.1 矿物选矿提纯技术矿物选矿提纯技术（1111）石墨石墨高温提纯法高温提纯法是利用石墨耐高温，把它置于电炉是利用石墨耐
34、高温，把它置于电炉中隔绝空气加热到中隔绝空气加热到2500时，其中的灰分挥发，而时，其中的灰分挥发，而石墨性质不变，因而其纯度大大提高。高温提纯法石墨性质不变，因而其纯度大大提高。高温提纯法最终产品品位可达最终产品品位可达99.9%以上。以上。化学提纯化学提纯就是用碱或酸处理石墨精矿，使其杂质溶解，就是用碱或酸处理石墨精矿，使其杂质溶解，然后洗涤，除去杂质。化学提纯最终产品含碳量可达然后洗涤，除去杂质。化学提纯最终产品含碳量可达99以上。化学提纯方法很多，如氢氧化钠法、氢氟以上。化学提纯方法很多，如氢氧化钠法、氢氟酸法等，氢氟酸有剧毒和腐蚀性，应用较少。酸法等，氢氟酸有剧毒和腐蚀性，应用较少。
35、2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.2 2.2.2 矿石的粉碎与分级（矿石的粉碎与分级（1 1）粉碎与分级粉碎与分级是以满足应用领域对是以满足应用领域对粉体粒径大小粉体粒径大小及粒径分布及粒径分布要求的加工技术。要求的加工技术。1 矿物的粉碎加工矿物的粉碎加工 用用机械机械的方法克服固体物料的方法克服固体物料内部凝聚力内部凝聚力而将其而将其分裂分裂的操作称为的操作称为粉碎粉碎。 粉碎作业详细区分表（单位：粉碎作业详细区分表（单位：mmmm）粉碎粉碎破碎破碎粗碎粗碎处理后物料粒径大于处理后物料粒径大于100中碎中碎处理后物料粒径处理后物料粒径30100细碎细碎处理后
36、物料粒径处理后物料粒径330粉磨（微粉碎）粉磨（微粉碎）粗磨粗磨处理后物料粒径处理后物料粒径0.13细磨细磨处理后物料粒径处理后物料粒径0.1超细磨超细磨处理后物料粒径处理后物料粒径0.020.04超微粉碎超微粉碎处理后物料粒径处理后物料粒径0.00010.022.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.2 2.2.2 矿石的粉碎与分级（矿石的粉碎与分级（2 2） 矿物粉体会随其粒径减小而比表面积增加，均匀矿物粉体会随其粒径减小而比表面积增加，均匀性提高，从而改善物料的可塑性、结合性、料浆的悬性提高，从而改善物料的可塑性、结合性、料浆的悬浮性等工艺性能，提高物理化学反应的
37、速度，另外有浮性等工艺性能，提高物理化学反应的速度，另外有利于除杂利于除杂，因此粉碎在矿物材料加工中具有重要意义。，因此粉碎在矿物材料加工中具有重要意义。 挤压挤压是物料在两个工作表面之间受到缓慢增长的压力是物料在两个工作表面之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎，该法多用于破碎大块的脆性坚硬物料；作用而被粉碎，该法多用于破碎大块的脆性坚硬物料； 冲击冲击是物料在一瞬间受到外来冲击力的作用而被粉碎，是物料在一瞬间受到外来冲击力的作用而被粉碎，该法主要用于脆性物料的粉碎；该法主要用于脆性物料的粉碎； 研磨研磨是物料在两个进行相对滑动的工作表面或各种形是物料在两个进行相对滑动的工作表面或各种形状的研磨
38、体之间受到摩擦作用而被粉碎，该法适用于物料状的研磨体之间受到摩擦作用而被粉碎，该法适用于物料的粉磨。的粉磨。矿石粉碎的方法主要有矿石粉碎的方法主要有挤压挤压、冲击冲击和和研磨研磨三种。三种。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.2 2.2.2 矿石的粉碎与分级（矿石的粉碎与分级（3 3） 常用的常用的破碎设备破碎设备有有颚式破碎机颚式破碎机、辊式辊式破碎机破碎机、锤式破碎机锤式破碎机和和反击式破碎机反击式破碎机； 常用的常用的粉磨设备粉磨设备有球磨机、棒磨机、有球磨机、棒磨机、振动磨机、搅拌磨机、塔式磨机、高速粉振动磨机、搅拌磨机、塔式磨机、高速粉碎机、胶体磨机、离
39、心磨机、挤压磨机及碎机、胶体磨机、离心磨机、挤压磨机及气流粉碎机等。气流粉碎机等。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.2 2.2.2 矿石的粉碎与分级（矿石的粉碎与分级（4 4） 为了完成分级作业，把物料放在具有一定为了完成分级作业，把物料放在具有一定孔径的孔径的筛面筛面上进行摇动或振动，使小于筛孔尺上进行摇动或振动，使小于筛孔尺寸的物料颗粒通过筛孔，而大于筛孔尺寸的物寸的物料颗粒通过筛孔，而大于筛孔尺寸的物料颗粒留在筛面上，这种分级方法称为料颗粒留在筛面上，这种分级方法称为筛分筛分。2 筛分分级筛分分级 把固体物料按把固体物料按粒径大小不同粒径大小不同分为若干分
40、为若干级级别别的操作过程称为的操作过程称为分级分级。 通过筛孔的物料称为通过筛孔的物料称为筛下料筛下料，留在筛面，留在筛面上的物料称为上的物料称为筛上料筛上料，而进入筛分过程的物，而进入筛分过程的物料称为筛分原料。料称为筛分原料。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.2 2.2.2 矿石的粉碎与分级（矿石的粉碎与分级（5 5） 按筛分按筛分原料含水量原料含水量的不同，的不同，筛分筛分操作操作分为分为干法干法和和湿法湿法两种。筛分含水量少、呈两种。筛分含水量少、呈干燥状态的物料称为干法筛分（简称干干燥状态的物料称为干法筛分（简称干筛），筛分因含水量多而成为泥浆状的物筛
41、），筛分因含水量多而成为泥浆状的物料称为湿法筛分（简称湿筛）。筛分机械料称为湿法筛分（简称湿筛）。筛分机械种类很多，按其运动方式的不同分为摇动种类很多，按其运动方式的不同分为摇动筛、振动筛和旋转筛等几种。筛、振动筛和旋转筛等几种。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术（矿物超细粉体材料制备技术（1 1） 对矿物进行对矿物进行超微细化超微细化处理，不仅达到处理，不仅达到深深加工加工的目的，更是制备的目的，更是制备功能矿物材料功能矿物材料的重要的重要途径，其价格比传统矿物提高途径，其价格比传统矿物提高310倍倍。 实际应用中，云母
42、、硅灰石、滑石、实际应用中，云母、硅灰石、滑石、蒙脱石等非金属矿经超微细加工后可用于蒙脱石等非金属矿经超微细加工后可用于汽车材料、纤维、纳米塑料等领域。汽车材料、纤维、纳米塑料等领域。 2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术（矿物超细粉体材料制备技术（2 2）矿物颗粒加工深度及应用范围矿物颗粒加工深度及应用范围产物产物粒级粒级超细粉碎超细粉碎（10m）胶体材料胶体材料（1m）超微颗粒超微颗粒（0.1m）应用应用范围范围优质填料、涂料、优质填料、涂料、矿物颜料、填充料、矿物颜料、填充料、化工、陶瓷材料、化工、陶瓷材料、悬浮体材料
43、悬浮体材料催化剂、高催化剂、高性能涂料及性能涂料及颜料、矿物颜料、矿物胶黏材料、胶黏材料、精细陶瓷、精细陶瓷、活性材料活性材料精细陶瓷、精细陶瓷、磁性、电子、磁性、电子、光学材料、光学材料、催化剂、生催化剂、生物材料、传物材料、传感器材料感器材料2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术（矿物超细粉体材料制备技术（3 3） 当矿物粉体颗粒粒径当矿物粉体颗粒粒径超微化超微化时，其时，其特性特性要发生变化，如要发生变化，如熔点下降、蒸汽压上升、烧熔点下降、蒸汽压上升、烧结温度降低、矫顽力增大、颜色变深、催化结温度降低、矫顽力增大、颜色
44、变深、催化活性增强活性增强等，因此可以利用上述特性，强化等，因此可以利用上述特性，强化和加速生产过程的进行，从而改善产品性能。和加速生产过程的进行，从而改善产品性能。许多功能材料由于其颗粒的微细化使功能性许多功能材料由于其颗粒的微细化使功能性增强。增强。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术（矿物超细粉体材料制备技术（4 4）1 机械法机械法：球磨，振动磨，搅拌磨，胶体磨，球磨，振动磨，搅拌磨，胶体磨， 气流粉碎机；气流粉碎机；2 气相法气相法：PVD, CVD；PVD：用热或机械冲击等物理手段使固体原料变：用热或机械冲击等物
45、理手段使固体原料变为气态，在此过程中不发生化学反应，而仅仅使为气态，在此过程中不发生化学反应，而仅仅使通过凝缩固化析出过程使物质固化析出。通过凝缩固化析出过程使物质固化析出。CVD：送入在常温下稳定的气体原料，在凝缩区：送入在常温下稳定的气体原料，在凝缩区气相系统发生化学反应，从而析出新组成的固相。气相系统发生化学反应，从而析出新组成的固相。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术（矿物超细粉体材料制备技术（5 5）3 液相法：液相法：反应沉淀法，溶剂蒸发法，反应沉淀法，溶剂蒸发法， 醇盐水解法，溶胶凝胶法；醇盐水解法，溶胶凝胶
46、法；反应沉淀法反应沉淀法：沉淀法是液相化学反应合成金属氧：沉淀法是液相化学反应合成金属氧化物超细颗粒最普通的方法，是指利用各种在水化物超细颗粒最普通的方法，是指利用各种在水中溶解的物质，经反应生成不溶性的中溶解的物质，经反应生成不溶性的氢氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等碳酸盐、硫酸盐等，再将沉淀物，再将沉淀物加热分解加热分解，得到，得到所需最终化合物产品。所需最终化合物产品。溶剂蒸发法溶剂蒸发法：不需加沉淀剂，为了保持溶剂蒸发：不需加沉淀剂，为了保持溶剂蒸发过程中液体的均匀性，必须使溶液分散成小滴以过程中液体的均匀性，必须使溶液分散成小滴以使成分偏析的体积最小，因此常用使成分偏析的体积最小，
47、因此常用喷雾法喷雾法；2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术（矿物超细粉体材料制备技术（6 6）醇盐水解法醇盐水解法：是一种新的合成超细颗粒的方法，不：是一种新的合成超细颗粒的方法，不需要添加碱就能进行加水分解，也没有有害阴离子需要添加碱就能进行加水分解，也没有有害阴离子和碱金属离子。和碱金属离子。其突出优点是反应条件温和、操作其突出优点是反应条件温和、操作简单，作为高纯度颗粒原料的制备，这是一种最为简单，作为高纯度颗粒原料的制备，这是一种最为理想的方法，成本高是这一方法的缺点；理想的方法，成本高是这一方法的缺点；醇盐水解醇盐
48、水解法制备超细颗粒工艺由两部分组成，即加水分解沉法制备超细颗粒工艺由两部分组成，即加水分解沉淀和溶胶凝胶；淀和溶胶凝胶；溶胶凝胶法溶胶凝胶法：借助于胶体分散的制粉方法，：借助于胶体分散的制粉方法，指金属指金属有机或无机化合物经过溶液溶胶凝胶而固化，有机或无机化合物经过溶液溶胶凝胶而固化，再经热处理而成氧化物或其他化合物的方法。再经热处理而成氧化物或其他化合物的方法。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.3 2.2.3 矿物超细粉体材料制备技术（矿物超细粉体材料制备技术（7 7）4 固相法：固相法：机械合金化，固相反应法；机械合金化，固相反应法；机械合金化机械合金化：
49、机械合金化高能球磨技术始于：机械合金化高能球磨技术始于20世纪世纪60年代后年代后期，最初用来制备氧化物弥散强化合金。期，最初用来制备氧化物弥散强化合金。 其其原理是：原理是：利用高能球磨的方法，使大粒金属分散为纳米粒子，利用高能球磨的方法，使大粒金属分散为纳米粒子，或两种大块金属在分散的同时又化合为合金，形成合金纳米粒或两种大块金属在分散的同时又化合为合金，形成合金纳米粒子子。操作简单，成本较低，但易引进杂质，降低产品纯度，颗。操作简单，成本较低，但易引进杂质，降低产品纯度，颗粒分布也不均匀；粒分布也不均匀；固相反应法固相反应法：将金属盐或金属氧化物按一定比例充分混合，研磨将金属盐或金属氧化
50、物按一定比例充分混合，研磨后进行煅烧，通过发生固相反应直接制得超细粉，或再次粉碎得后进行煅烧，通过发生固相反应直接制得超细粉，或再次粉碎得到超细粉到超细粉。 例如，现在常用的例如，现在常用的钛酸钡超微粉体钛酸钡超微粉体就是将二氧化钛和碳酸钡等摩就是将二氧化钛和碳酸钡等摩尔混合后煅烧，使之发生固相反应合成钛酸钡后，再进行粉碎制尔混合后煅烧，使之发生固相反应合成钛酸钡后，再进行粉碎制得得。还有众多的得得。还有众多的草酸盐、碳酸盐草酸盐、碳酸盐都可通过热分解反应再研磨得都可通过热分解反应再研磨得到氧化物超微粉。到氧化物超微粉。2.2 2.2 矿物材料制备工艺技术矿物材料制备工艺技术 2.2.4 2.
