1、第四章第四章 原料及其加工处理原料及其加工处理本章主要内容：本章主要内容：4.1 概述概述4.2 天然矿物原料天然矿物原料4.3 原料的加工处理原料的加工处理重点：重点：各种原料的性能特点。各种原料的性能特点。 难点：难点：无无4.1 概述概述一、原料的分类一、原料的分类1、原料的传统分类、原料的传统分类（1）玻璃工业所用的主要原料）玻璃工业所用的主要原料引入酸性氧化物的原料引入酸性氧化物的原料 引入引入SiO2的原料：石英砂、砂岩、石英岩等；的原料：石英砂、砂岩、石英岩等； 引入引入B2O3的原料：硼酸、硼砂等；的原料：硼酸、硼砂等； 引入引入Al2O3的原料：长石、高岭土、叶腊石等；的原料
2、：长石、高岭土、叶腊石等； 引入引入P2O5的原料：磷酸钠、磷酸钙等。的原料：磷酸钠、磷酸钙等。引入碱金属氧化物的原料引入碱金属氧化物的原料 引入引入Na2O的原料：纯碱、芒硝等；的原料：纯碱、芒硝等； 引入引入K2O的原料：钾碱，硝酸钾等；的原料：钾碱，硝酸钾等； 引入引入Li2O的原料：含锂矿物。的原料：含锂矿物。引入碱土金属氧化物的原料引入碱土金属氧化物的原料 引入引入CaO的原料：方解石、石灰石、白垩；的原料：方解石、石灰石、白垩； 引入引入MgO的原料：白云石、菱镁矿等；的原料：白云石、菱镁矿等； 引入引入BaO的原料：重晶石、硝酸钡等。的原料：重晶石、硝酸钡等。（2）陶瓷工业所用的
3、主要原料）陶瓷工业所用的主要原料可塑性类原料：主要是粘土类原料；可塑性类原料：主要是粘土类原料；瘠性类原料：石英类原料；瘠性类原料：石英类原料；熔剂类原料：长石类原料。熔剂类原料：长石类原料。（3）耐火材料工业所用的主要原料）耐火材料工业所用的主要原料硅酸铝及刚玉质耐火材料的原料：粘土、硅质粘硅酸铝及刚玉质耐火材料的原料：粘土、硅质粘土、高铝矾土、工业氧化铝、烧结氧化铝等；土、高铝矾土、工业氧化铝、烧结氧化铝等；硅质耐火材料的原料：硅石、脉石英等；硅质耐火材料的原料：硅石、脉石英等；MgO CaO系耐火材料的原料：菱镁矿、白云系耐火材料的原料：菱镁矿、白云石等；石等；（4）水泥工业所用的主要原
4、料）水泥工业所用的主要原料石灰质原料：石灰岩、泥灰岩、白垩等；石灰质原料：石灰岩、泥灰岩、白垩等；粘土质原料：黄土、粘土、页岩等；粘土质原料：黄土、粘土、页岩等；校正原料：铁矿石、炼铁厂尾矿等。校正原料：铁矿石、炼铁厂尾矿等。2、整体原料的综合分类、整体原料的综合分类（1）天然的无机非金属矿物原料）天然的无机非金属矿物原料 硅质硅质的、长石类的、长石类铝硅质铝硅质的、云母类的、云母类铝硅质铝硅质的、粘的、粘土类土类铝硅质铝硅质的、的、高铝质高铝质的、的、钙质钙质的、的、镁质镁质的、其的、其他等。他等。（2）化工原料（合成原料）化工原料（合成原料） 氧化铝、氧化锆、莫来石、碳化硅、氮化硅、钛氧化
5、铝、氧化锆、莫来石、碳化硅、氮化硅、钛酸钡、碳化硼、赛伦等。酸钡、碳化硼、赛伦等。（3）工业固体废物）工业固体废物 各类尾矿、粉煤灰、钢渣、炉渣等。各类尾矿、粉煤灰、钢渣、炉渣等。二、原料的选择二、原料的选择1、组成合格而稳定、组成合格而稳定 原料的化学组成、矿物组成以及粒度组成与含原料的化学组成、矿物组成以及粒度组成与含水率都应符合规定的要求。首先，原料的化学水率都应符合规定的要求。首先，原料的化学组成应该能够提供所制造材料需要具有的主要组成应该能够提供所制造材料需要具有的主要性能的条件。其次，原料的纯度也必须是合格性能的条件。其次，原料的纯度也必须是合格的。的。 原料质量要求标准化和稳定化
6、。原料质量要求标准化和稳定化。2、易于加工处理、易于加工处理3、工艺性能合适、工艺性能合适4、价廉而供应稳妥、价廉而供应稳妥5、不易扬尘而无害、不易扬尘而无害4.2 天然矿物原料天然矿物原料一、粘土类原料一、粘土类原料 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期过长期风化风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致作用而形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块状矿物，是一种或多种含水密的土状或致密块状矿物，是一种或多种含水铝铝硅酸盐硅酸盐矿物的混合体。矿物的混合体。1、粘土的成因和分类、粘土的成因和分类（1）粘土的成因）粘土的成因 各种富含硅酸盐矿物的岩石
7、经风化、水解、热各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化、水解、热液蚀等作用都可以变成粘土。液蚀等作用都可以变成粘土。 4 KAlSi3O8+ 6H2O - 2(Al2O32SiO22H2O) 钾长石钾长石 高岭石高岭石 + 8SiO2 + 4KOH 2KAlSi3O8 + H2O + CO2- Al2O32SiO22H2O 钾长石钾长石 高岭石高岭石 + 4SiO2 + K2CO3 （2）粘土的分类）粘土的分类 按成因分类按成因分类 一次粘土：一次粘土：又称残留粘土或原生粘土，即母岩经风化又称残留粘土或原生粘土，即母岩经风化崩碎后就地残留下来的粘土。崩碎后就地残留下来的粘土。 特特 点：点：质地较纯，
8、耐火度较高，但颗粒较粗，可质地较纯，耐火度较高，但颗粒较粗，可塑性较差。塑性较差。 二次粘土：二次粘土：又称沉积粘土或次生粘土，是由风化而成又称沉积粘土或次生粘土，是由风化而成的一次粘土经雨水、河川的漂流及风力作用，而迁移的一次粘土经雨水、河川的漂流及风力作用，而迁移在低洼的地方沉积形成的粘土层。在低洼的地方沉积形成的粘土层。 特特 点：点：颗粒细小，可塑性强，耐火度较低，常因颗粒细小，可塑性强，耐火度较低，常因混入呈色杂质而带各种颜色。混入呈色杂质而带各种颜色。按耐火度分类按耐火度分类 耐火粘土：耐火粘土：耐火度在耐火度在1580以上。以上。 难熔粘土：难熔粘土：耐火度在耐火度在135015
9、80 之间。之间。 易熔粘土：易熔粘土：耐火度在耐火度在1350 以下。以下。 按可塑性分类按可塑性分类 高塑性粘土：高塑性粘土：颗粒较细，水中易分散，可塑性颗粒较细，水中易分散，可塑性好，呈疏松状。如：膨润土、好，呈疏松状。如：膨润土、 木节土。木节土。 低塑性粘土：低塑性粘土：水中不易分散，较坚硬，可塑性水中不易分散，较坚硬，可塑性较小，呈致密块状。如：叶腊石、较小，呈致密块状。如：叶腊石、 瓷石。瓷石。2、粘土的组成、粘土的组成 （1）粘土的化学组成）粘土的化学组成 主要成分是主要成分是SiO2，Al2O3和结晶水，同时含和结晶水，同时含有少量碱金属氧化物有少量碱金属氧化物(K2O，Na
10、2O)；碱土金属碱土金属氧化物氧化物(CaO，MgO)；着色氧化物着色氧化物(Fe2O3，TiO2) 等。等。（2）粘土的矿物组成）粘土的矿物组成高岭石类高岭石类（Al2O32SiO22H2O） ：最常见的粘：最常见的粘土矿物，由其作为主要成分的纯净粘土称为高岭土矿物，由其作为主要成分的纯净粘土称为高岭土。吸附能力小，可塑性和结合性较差，杂质少，土。吸附能力小，可塑性和结合性较差，杂质少，白度高，耐火度高。白度高，耐火度高。蒙脱石类蒙脱石类（Al2O34SiO2nH2O,n2）：遇水体积）：遇水体积膨胀形成胶状物，具有很强的吸附力和阳离子交膨胀形成胶状物，具有很强的吸附力和阳离子交换能力，以蒙
11、脱石为主要矿物的粘土称为膨润土，换能力，以蒙脱石为主要矿物的粘土称为膨润土，其颗粒细小，可塑性极强，能提高坯料可塑性和其颗粒细小，可塑性极强，能提高坯料可塑性和干坯强度，但杂质较多、收缩大、烧结温度低，干坯强度，但杂质较多、收缩大、烧结温度低，坯料中膨润土的用量一般为坯料中膨润土的用量一般为5%以下。以下。伊利石类伊利石类（K2O3Al2O36SiO22H2OnH2O）：）：又称水云母，一般可塑性低，干燥后强度小，干又称水云母，一般可塑性低，干燥后强度小，干燥收缩小，烧结温度较低，一般在燥收缩小，烧结温度较低，一般在800左右开左右开始烧结，完全烧结温度在始烧结，完全烧结温度在10001000
12、11501150。（3）粘土的颗粒组成）粘土的颗粒组成 粘土的颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒粘土的颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分含量。粘土矿物颗粒较细，一般直径在的百分含量。粘土矿物颗粒较细，一般直径在2m以下。蒙脱石、伊利石类粘土的颗粒比高岭以下。蒙脱石、伊利石类粘土的颗粒比高岭石类粘土细小。粘土颗粒越细，可塑性越强，干石类粘土细小。粘土颗粒越细，可塑性越强，干坯强度、干燥收缩也越大。坯强度、干燥收缩也越大。3、粘土的工艺性能、粘土的工艺性能 （1）可塑性）可塑性 可塑性：可塑性：是指粘土与适量水混练后形成的泥是指粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不
13、团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力除去以后仍能保持该形状不变开裂，当外力除去以后仍能保持该形状不变的性能。的性能。 可塑性指数：可塑性指数：粘土的粘土的液性限度液性限度（由塑性态进（由塑性态进入流动态的最高含水量）与入流动态的最高含水量）与塑性限度塑性限度（由固（由固体态进入塑性态的最低含水量）之间的差值。体态进入塑性态的最低含水量）之间的差值。 可塑性指标：可塑性指标：指在工作水分下，泥料受外指在工作水分下，泥料受外 力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积。 强塑性粘土：强塑性粘土：指数指数15 指标指标3.6 中塑性粘土：中塑性粘土：指数指
14、数715 指标指标2.53.6 弱塑性粘土：弱塑性粘土：指数指数17 指标指标2.5 非塑性粘土：非塑性粘土：指数指数900)。 微斜长石：微斜长石：解理交角呈解理交角呈8940，含，含Na2O,含量超含量超过过K2O时称钠微斜长石或歪长石。时称钠微斜长石或歪长石。斜长石亚族斜长石亚族 斜长石亚族是斜长石亚族是钙、钠钙、钠长石的连续类质同相系列。长石的连续类质同相系列。解理面交角解理面交角86，化学组成为，化学组成为 (100-n)NaAlSi3O8nCaAl2Si2O8，其中，其中n0100。此外。此外,往往有钾长石以类质同相混入物存往往有钾长石以类质同相混入物存在。在。钡长石亚族钡长石亚族
15、 钡长石亚族是钡长石亚族是钾、钡钾、钡长石类质同相系列，解理面长石类质同相系列，解理面交角近交角近90。2、长石的性质、长石的性质钾长石：钾长石：具有很宽的熔融范围（具有很宽的熔融范围（1150 1530），熔化转变成白榴石），熔化转变成白榴石(K2OAl2O34SiO2)和氧化硅。高温下钾长石熔体的粘度很大，且随和氧化硅。高温下钾长石熔体的粘度很大，且随温度的增高降低得很慢。温度的增高降低得很慢。钠长石：钠长石：钠长石的熔化温度较低，约钠长石的熔化温度较低，约1120，熔，熔化时无新相产生，液相的组成与晶相相同，粘度化时无新相产生，液相的组成与晶相相同，粘度较低。在烧成过程中易引起坯体变形，
16、但有利釉较低。在烧成过程中易引起坯体变形，但有利釉面的平整度。与钾长石相比较，能迅速烧结和熔面的平整度。与钾长石相比较，能迅速烧结和熔融，并能大量溶解石英和粘土。融，并能大量溶解石英和粘土。钙长石：钙长石：钙长石的熔点较高钙长石的熔点较高(1550)，熔融温度，熔融温度范围窄，高温下熔体不透明，粘度也小，故斜长范围窄，高温下熔体不透明，粘度也小，故斜长石在陶瓷生产中多不采用。石在陶瓷生产中多不采用。钡长石：钡长石：钡长石的熔点更高钡长石的熔点更高(1710)，熔融温度，熔融温度范围不宽，普通瓷制品不选用。但其电学性能好，范围不宽，普通瓷制品不选用。但其电学性能好，特别是介电损耗低，是无线电陶瓷
17、的主要原料。特别是介电损耗低，是无线电陶瓷的主要原料。4.3 原料的加工处理原料的加工处理一、原料的初加工一、原料的初加工1、定义：、定义： 初加工是指传统的矿物、岩石原料的机械加工。初加工是指传统的矿物、岩石原料的机械加工。包括矿物、岩石原料的破碎、筛分、磨矿、分级包括矿物、岩石原料的破碎、筛分、磨矿、分级等等粒级加工粒级加工，以及提高有用矿物原料品位为主要，以及提高有用矿物原料品位为主要目的的目的的选矿加工选矿加工。2、破粉碎、破粉碎（1）定义：是指在外力作用下，固体物料克服质）定义：是指在外力作用下，固体物料克服质点间的内聚力，使大块物料变成细小颗粒的总过点间的内聚力，使大块物料变成细小
18、颗粒的总过程。程。 （2）方法与分类）方法与分类3、筛分、筛分定义：定义：筛分是一种应用较广泛的分级作业，将散筛分是一种应用较广泛的分级作业，将散状物料置于具有一定尺寸筛孔的筛面上，通过筛状物料置于具有一定尺寸筛孔的筛面上，通过筛面和物料间的相对运动，即可使物料以筛孔尺寸面和物料间的相对运动，即可使物料以筛孔尺寸为标准划分为筛上料和筛下料。为标准划分为筛上料和筛下料。作用：作用：使原料颗粒适合于下一制造工序的需要；使原料颗粒适合于下一制造工序的需要；在粉碎过程中及时筛去符合细度的颗粒，使粗在粉碎过程中及时筛去符合细度的颗粒，使粗颗粒得以充分粉碎，提高设备粉碎效率。颗粒得以充分粉碎，提高设备粉碎
19、效率。4、选矿、选矿（1）定义：）定义： 选矿是利用不同矿物的物理、化学性选矿是利用不同矿物的物理、化学性质的差异，将矿物集合体的原矿粉碎，分离出不质的差异，将矿物集合体的原矿粉碎，分离出不同矿物并加以富集的操作。同矿物并加以富集的操作。 （2）方法：）方法： 按照颗粒的粒度来进行选矿：主要用于松散的小按照颗粒的粒度来进行选矿：主要用于松散的小颗粒的或土状的岩石，如砂、粘土等，可采用水颗粒的或土状的岩石，如砂、粘土等，可采用水淘洗或空气分离器来进行选矿。淘洗或空气分离器来进行选矿。按照颗粒的形状进行选矿：主要用于具有片状或按照颗粒的形状进行选矿：主要用于具有片状或针状的结晶矿物针状的结晶矿物(
20、如云母、石棉等如云母、石棉等)。按照密度来进行选矿：密度相差很大而颗粒大小按照密度来进行选矿：密度相差很大而颗粒大小相同的矿物所构成的松散物料，经淘洗或空气分相同的矿物所构成的松散物料，经淘洗或空气分离器，密度大的矿物降落在近处，而密度小的则离器，密度大的矿物降落在近处，而密度小的则落在较远处。落在较远处。浮选法：是利用颗粒被液体润湿的程度的差别，浮选法：是利用颗粒被液体润湿的程度的差别，即表面润湿性质的差异来进行选矿的。即表面润湿性质的差异来进行选矿的。 磁选：是基于不同的矿物有不同的导磁系数，在磁选：是基于不同的矿物有不同的导磁系数，在磁选机中进行分选的方法。磁选机中进行分选的方法。 化学
21、选矿：目前制备高纯原料的重要手段。它是化学选矿：目前制备高纯原料的重要手段。它是利用一系列化学及物理化学、生物化学反应，将利用一系列化学及物理化学、生物化学反应，将物料中有用成分提取出来的方法。物料中有用成分提取出来的方法。5、原料的热处理、原料的热处理 帮助碎化原料：帮助碎化原料：大块的石英岩质地坚硬，粉碎困大块的石英岩质地坚硬，粉碎困难。利用石英难。利用石英573晶型转变所发生的体积效应，晶型转变所发生的体积效应，将石英在粉碎前预烧，然后急冷，使之产生内应将石英在粉碎前预烧，然后急冷，使之产生内应力，原料变脆，可以大大提高粉碎效率。力，原料变脆，可以大大提高粉碎效率。改变结构形态：改变结构
22、形态：特殊结构原料（层、片状）成型特殊结构原料（层、片状）成型时易造成分层和颗粒定向排列，引起产品变形和时易造成分层和颗粒定向排列，引起产品变形和开裂。大量使用时应进行预烧，使其发生转变，开裂。大量使用时应进行预烧，使其发生转变，破坏原有的片、层状结构。破坏原有的片、层状结构。减小收缩：减小收缩：可塑性很强的粘土，用量较多时，易可塑性很强的粘土，用量较多时，易使坯体在干燥和烧成过程中产生较大的收缩，导使坯体在干燥和烧成过程中产生较大的收缩，导致制品开裂报废。为减少这类损失，有时将一部致制品开裂报废。为减少这类损失，有时将一部分粘土预烧成熟料，以降低坯体的收缩。分粘土预烧成熟料，以降低坯体的收缩
23、。稳定晶型：稳定晶型：SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等都有几种等都有几种同质多晶体，加热过程中都有晶型转变并伴有体同质多晶体，加热过程中都有晶型转变并伴有体积效应。同时，各个结晶形态的性能也不一样。积效应。同时，各个结晶形态的性能也不一样。对于这类原料在使用之前一定要进行预烧，使其对于这类原料在使用之前一定要进行预烧，使其发生晶型转变，得到所要求的晶型。发生晶型转变，得到所要求的晶型。二、原料的深加工二、原料的深加工1、深加工的概念、深加工的概念 深加工是指经过初加工后的矿物或岩石产品，再深加工是指经过初加工后的矿物或岩石产品，再进一步进行深度的进一步进行深度的精细加工精细加工，使之
24、在主要技术、，使之在主要技术、物理性能及化学性能上符合高档次高性能产品的物理性能及化学性能上符合高档次高性能产品的要求。要求。2、深加工的主要方法、深加工的主要方法（1）精细提纯）精细提纯（2）超细粉碎及精细分级）超细粉碎及精细分级（3）矿物的改型和改性）矿物的改型和改性精细提纯精细提纯1、碱溶法提纯、碱溶法提纯 碱溶法提纯适用于除去石墨、碱溶法提纯适用于除去石墨、金刚石等盐类矿物中的金刚石等盐类矿物中的硅酸盐硅酸盐杂质。杂质。举例：石墨的碱溶提纯举例：石墨的碱溶提纯杂质：杂质：主要是极细粒浸染在石墨鳞片中的硅酸盐主要是极细粒浸染在石墨鳞片中的硅酸盐矿物和钾、钠、钙、镁、铁等的化合物。矿物和钾
25、、钠、钙、镁、铁等的化合物。方法：方法：碱溶碱溶水浸水浸酸浸酸浸原理：原理：利用石墨中的杂质在利用石墨中的杂质在500高温下与氢氧高温下与氢氧化钠起反应，一部分生成溶于水的反应产物，被化钠起反应，一部分生成溶于水的反应产物，被水浸出除去。而铁的氧化物在碱溶后用盐酸中和，水浸出除去。而铁的氧化物在碱溶后用盐酸中和，生成溶于水的氯化铁，通过洗涤而除去。生成溶于水的氯化铁，通过洗涤而除去。化学反应：化学反应：2、酸溶法提纯、酸溶法提纯 酸溶法提纯主要是除去非金属矿物酸溶法提纯主要是除去非金属矿物中含中含铁铁的各种化合物。如的各种化合物。如Fe2O3、FeO、Fe(OH)3、Fe(OH)2、FeCO3
26、等。等。举例：酸对石英砂中含铁杂质的溶解作用举例：酸对石英砂中含铁杂质的溶解作用杂质：杂质：各种含铁物质。磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、各种含铁物质。磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、针铁矿以及石英颗粒表面氧化铁薄膜等。钛铁矿、针铁矿以及石英颗粒表面氧化铁薄膜等。原理：原理：杂质与酸反应生成可溶于水的反应产物被杂质与酸反应生成可溶于水的反应产物被水浸出除去。水浸出除去。化学反应：化学反应： 与盐酸的反应：与盐酸的反应： 与硫酸的反应：与硫酸的反应： 与草酸的反应：与草酸的反应： 与氢氟酸的反应：与氢氟酸的反应：3、氧化、氧化还原漂白提纯还原漂白提纯 用于要求具有很高白度和亮度的陶瓷用于要求具有很高白度
27、和亮度的陶瓷原料高岭土、重晶石粉的提纯。常用原料高岭土、重晶石粉的提纯。常用的漂白方法包括的漂白方法包括氧化法、还原法、氧氧化法、还原法、氧化化-还原还原联合法三种。联合法三种。为什么不能用强酸法提纯高岭土？（1）氧化漂白法）氧化漂白法杂质：黄铁矿杂质：黄铁矿原理：采用强氧化剂，在水介质中将处于还原状原理：采用强氧化剂，在水介质中将处于还原状态的黄铁矿氧化成可溶于水的亚铁。态的黄铁矿氧化成可溶于水的亚铁。化学反应：化学反应： FeS2+8NaClO Fe2+8Na+2SO42-+8Cl-（2）还原漂白法）还原漂白法杂质：三价铁的氧化物杂质：三价铁的氧化物原理：采用强还原剂，将三价铁还原为易溶于
28、水原理：采用强还原剂，将三价铁还原为易溶于水的二价铁过滤洗涤除去。的二价铁过滤洗涤除去。化学反应：化学反应： Fe2O3+Na2S2O4+H2SO4=Na2SO4+2FeSO3+H2O（3）氧化）氧化还原联合漂白法还原联合漂白法4、高温煅烧提纯、高温煅烧提纯 高温煅烧作为一种提纯手段，主要是将非金属高温煅烧作为一种提纯手段，主要是将非金属矿物中比较矿物中比较容易挥发的杂质容易挥发的杂质（如碳质、有机质（如碳质、有机质等），以及特别耐高温的矿物中等），以及特别耐高温的矿物中耐火度较低的耐火度较低的矿物矿物通过煅烧而挥发掉。同时具有通过煅烧而挥发掉。同时具有提纯提纯和和改性改性两种功能。两种功能。
29、举例：举例：石墨煅烧提纯石墨煅烧提纯 基本原理是利用石墨能耐高温的性质、把石基本原理是利用石墨能耐高温的性质、把石 墨置于特别的电炉中隔绝空气加热到墨置于特别的电炉中隔绝空气加热到2500 时，石墨中的灰分杂质被蒸发出去，而石墨时，石墨中的灰分杂质被蒸发出去，而石墨 则再结晶，从而使石墨的纯度大大提高。则再结晶，从而使石墨的纯度大大提高。硅藻土煅烧提纯硅藻土煅烧提纯 由于硅藻土是一种生物由于硅藻土是一种生物成因成因的硅质沉积岩矿的硅质沉积岩矿 物，因此原矿中不可避免地伴生有大量的有机物，因此原矿中不可避免地伴生有大量的有机 质和粘土类矿物。由于硅藻土的特殊孔隙质和粘土类矿物。由于硅藻土的特殊孔
30、隙结结 构构，赋存于孔隙内的杂质很难用常规选矿方法，赋存于孔隙内的杂质很难用常规选矿方法 除去。除去。滑石煅烧提纯滑石煅烧提纯高岭土煅烧提纯高岭土煅烧提纯超细粉碎超细粉碎 精细分级精细分级1、什么是超细粉碎，为什么要进行超细粉碎？、什么是超细粉碎，为什么要进行超细粉碎？破碎、磨碎、细粉碎、超细粉碎破碎、磨碎、细粉碎、超细粉碎较细的颗粒、严格的粒度分布、规整的颗粒外形、较细的颗粒、严格的粒度分布、规整的颗粒外形、极低的污染程度极低的污染程度2、为什么要进行精细分级？、为什么要进行精细分级？了解细颗粒不同于粗颗粒的显著特点了解细颗粒不同于粗颗粒的显著特点比表面积和表面能很大比表面积和表面能很大晶体
31、缺陷减少，抵抗外力增强晶体缺陷减少，抵抗外力增强3、超细粉碎设备、超细粉碎设备（1）机械式粉碎机）机械式粉碎机类型：类型：振动磨机、悬辊式粉碎机、搅拌磨机、塔振动磨机、悬辊式粉碎机、搅拌磨机、塔式粉碎机、胶体磨机、离心磨机、挤压磨机等。式粉碎机、胶体磨机、离心磨机、挤压磨机等。原理：原理：颗粒与磨机内壁、颗粒与介质、颗粒之间颗粒与磨机内壁、颗粒与介质、颗粒之间碰撞。碰撞。特点：特点：属于微粉碎，产品细度、粒度分布、产品属于微粉碎，产品细度、粒度分布、产品纯度欠缺。纯度欠缺。（2）气流式粉碎机）气流式粉碎机类型：类型：扁平式、循环管式、特罗斯特式、沸腾床扁平式、循环管式、特罗斯特式、沸腾床式等。
32、式等。原理：原理：物料相互碰撞、摩擦、剪切。物料相互碰撞、摩擦、剪切。特点：特点：属于超微粉碎，产品细度、粒度、纯度优属于超微粉碎，产品细度、粒度、纯度优良。良。4、举例、举例（1）振动磨机）振动磨机构造及工作原理构造及工作原理 （2）搅拌磨机）搅拌磨机构造及工作原理构造及工作原理搅拌器搅拌器研磨筒研磨筒研磨介质研磨介质循环泵循环泵冷却装置冷却装置（3）扁平式气流粉碎机）扁平式气流粉碎机构造及粉碎原理构造及粉碎原理自行分级原理自行分级原理 气流粉碎的喷气流既是粉碎的动力，也是实现气流粉碎的喷气流既是粉碎的动力，也是实现分级的动力。分级的动力。 （4）超细分级设备）超细分级设备重力式分级重力式分
33、级 重力式分级机是利用不同粒径的颗粒在重力式分级机是利用不同粒径的颗粒在重力场中沉降速度不同而进行分级的。重力场中沉降速度不同而进行分级的。有有水平流型水平流型和和垂直流型垂直流型二种类型。二种类型。分级原理：分级原理：空气沿水平方向进入分级空气沿水平方向进入分级室，颗粒从垂直方向进入，室，颗粒从垂直方向进入，在沉降分级室内，流体水在沉降分级室内，流体水平方向流动，不同大小的平方向流动，不同大小的颗粒在水平气流作用下做颗粒在水平气流作用下做近似抛物运动，依次沉降近似抛物运动，依次沉降至至I、收集器中收集器中而最细级别的颗粒随气流而最细级别的颗粒随气流进入气固分离装置。进入气固分离装置。 分级原
34、理：分级原理：分级机的分级室内气流向分级机的分级室内气流向上运动，沉降速度小于气上运动，沉降速度小于气流速度的颗粒被气流带出流速度的颗粒被气流带出进入气固分离装置；沉降进入气固分离装置；沉降速度大于气流速度的颗粒速度大于气流速度的颗粒则沉降至底部的粗颗粒收则沉降至底部的粗颗粒收集器。集器。通过式分级通过式分级离心式分级离心式分级旋风式分级旋风式分级超细分级超细分级自由涡离心力类：这自由涡离心力类：这类分级机的结构特点类分级机的结构特点是无机械运动部件。是无机械运动部件。分级力是气流在分级分级力是气流在分级区内的旋转运动所产区内的旋转运动所产生的离心力。生的离心力。强制涡离心力类：此类分级机大多
35、是由高速强制涡离心力类：此类分级机大多是由高速转子或导向叶片产生的强制涡离心力场。转子或导向叶片产生的强制涡离心力场。惯性力类惯性力类 工作原理：工作原理：颗粒运动时颗粒运动时具有一定的动能，运动具有一定的动能，运动速度相同时，质量大者速度相同时，质量大者其动能也大，即运动惯其动能也大，即运动惯性大。当它们受到改变性大。当它们受到改变其运动方向的作用力时，其运动方向的作用力时，由于惯性的不同会形成由于惯性的不同会形成不同的运动轨迹，从而不同的运动轨迹，从而实现大小颗粒的分级。实现大小颗粒的分级。矿物的改型和改性矿物的改型和改性一、改型和改性的概念一、改型和改性的概念 改性：改性：凡是能改变非金
36、属矿物的离子交换种类和凡是能改变非金属矿物的离子交换种类和可交换性，改变矿物结构内部孔隙率和膨胀性，可交换性，改变矿物结构内部孔隙率和膨胀性，改善矿物的吸附性，表面亲油（亲水）性及其他改善矿物的吸附性，表面亲油（亲水）性及其他各种物理化学性能的技术，均可认为是对非金属各种物理化学性能的技术，均可认为是对非金属矿物的改性。矿物的改性。 改型：改型：改性的一种特殊型式，专指膨润土等矿物改性的一种特殊型式，专指膨润土等矿物通过化学处理而使可交换性阳离子种类发生变化通过化学处理而使可交换性阳离子种类发生变化的深加工工艺技术。的深加工工艺技术。二、改性的方式二、改性的方式1、化学处理改性、化学处理改性
37、通过矿物与酸、碱、盐等化合物作用，改变或通过矿物与酸、碱、盐等化合物作用，改变或改善矿物的理化性能。改善矿物的理化性能。2、表面处理改性、表面处理改性 通过矿物与有机偶联剂等改性剂作用，改善其通过矿物与有机偶联剂等改性剂作用，改善其表面化学性能，或与其它涂敷材料作用，改善表面化学性能，或与其它涂敷材料作用，改善其表面物理或机械性能。其表面物理或机械性能。3、热处理或高温处理改性、热处理或高温处理改性 通过加热的方法或高温煅烧的方法，使矿物的通过加热的方法或高温煅烧的方法，使矿物的物理或化学性能得到改变或改善。物理或化学性能得到改变或改善。三、举例三、举例1、膨润土的化学处理改性（改型）、膨润土
38、的化学处理改性（改型）（1）膨润土改性的基本原理）膨润土改性的基本原理（2）常见的膨润土改性）常见的膨润土改性钙基膨润土的钠（或锂）化钙基膨润土的钠（或锂）化 向钙基膨润土中加入一些钠盐或锂盐（碳酸钠或碳酸向钙基膨润土中加入一些钠盐或锂盐（碳酸钠或碳酸锂）用锂）用Na+（或或Li+）置换蒙脱石层间的置换蒙脱石层间的Ca2+、Mg2+，从从而转化为钠（锂）基膨润土。而转化为钠（锂）基膨润土。膨润土的酸化膨润土的酸化 在强酸性溶液中，蒙脱石层间可交换的阳离子在强酸性溶液中，蒙脱石层间可交换的阳离子Mg2+、Al3+等被等被H+部分或全部置换，得到酸性白土，又称活性部分或全部置换，得到酸性白土，又称
39、活性白土、漂白土等。白土、漂白土等。膨润土的有机化：膨润土的有机化：为了使膨润土的膨胀、吸附、为了使膨润土的膨胀、吸附、粘结、触变等优良件能在非极性或弱极性溶剂中粘结、触变等优良件能在非极性或弱极性溶剂中显示出来而对膨润土进行的有机化处理。显示出来而对膨润土进行的有机化处理。膨润土的有机化改型，就是用有机阳离子膨润土的有机化改型，就是用有机阳离子(有机胺有机胺盐类盐类)，置换蒙脱石晶片中可交换的阳离子，置换蒙脱石晶片中可交换的阳离子(如如Na+等等)，使其覆盖于蒙脱石表面，从而堵塞了水的吸，使其覆盖于蒙脱石表面，从而堵塞了水的吸附中心，使其失去吸附水的作用，从而生成一种附中心，使其失去吸附水的
40、作用，从而生成一种疏水亲油的有机膨润土络合物。疏水亲油的有机膨润土络合物。2、偶联剂对橡胶、塑料填料的表面改性、偶联剂对橡胶、塑料填料的表面改性 偶联剂偶联剂：是一种具有两性结构的物质，分子中：是一种具有两性结构的物质，分子中一部分基团可与无机矿物填料表面的各种化学一部分基团可与无机矿物填料表面的各种化学基团反应形成强有力的化学键合，另一部分基基团反应形成强有力的化学键合，另一部分基团则具有亲有机物的性质，可与有机高分子发团则具有亲有机物的性质，可与有机高分子发生化学反应或形成物理缠绕，在无机矿物与有生化学反应或形成物理缠绕，在无机矿物与有机高分子之间形成特殊功能的机高分子之间形成特殊功能的“
41、分子桥分子桥”，从，从而把两种性质差异很大的材料牢固结合起来。而把两种性质差异很大的材料牢固结合起来。3、热处理和高温煅烧改性、热处理和高温煅烧改性 按矿物经处理后在形态、组成、结构等方面的按矿物经处理后在形态、组成、结构等方面的变化，可经矿物热处理分为：变化，可经矿物热处理分为：改性热处理改性热处理高温膨胀煅烧高温膨胀煅烧高温分解煅烧高温分解煅烧高温熔融煅烧高温熔融煅烧（1）改性热处理）改性热处理 指经热处理后，矿物除了表面自由指经热处理后，矿物除了表面自由水、内部吸附水或结构水发生分解水、内部吸附水或结构水发生分解外，其它化学成分变化不大的热处外，其它化学成分变化不大的热处理方法。理方法。
42、举例：高岭土的热处理改性举例：高岭土的热处理改性改性机理：改性机理：（2）高温膨胀煅烧）高温膨胀煅烧 矿物经热处理后，结构上急剧膨胀，矿物经热处理后，结构上急剧膨胀，物理性质（主要是密度）发生巨大物理性质（主要是密度）发生巨大变化。变化。举例：珍珠岩的煅烧膨胀举例：珍珠岩的煅烧膨胀什么是珍珠岩？什么是珍珠岩？ 珍珠岩是火山喷发的酸性熔岩（珍珠岩是火山喷发的酸性熔岩（SiO2含量在含量在70左右）左右）经急速冷却而成的玻璃质岩石。经急速冷却而成的玻璃质岩石。膨胀机理膨胀机理 这种岩石从火山内部喷发出来时内于粒度很大、存在这种岩石从火山内部喷发出来时内于粒度很大、存在于岩浆中的水蒸气因急速冷凝来不
43、及逸散、便形成每立于岩浆中的水蒸气因急速冷凝来不及逸散、便形成每立方毫米内约有十几万个以上的极其微小的水泡，均匀分方毫米内约有十几万个以上的极其微小的水泡，均匀分布在岩石中。当这些岩石突然受高温作用时，小水泡迅布在岩石中。当这些岩石突然受高温作用时，小水泡迅速汽化，体积增大，最后冲破阻力爆发出来，在玻璃质速汽化，体积增大，最后冲破阻力爆发出来，在玻璃质岩体中留下空洞从而实现岩石的膨胀。岩体中留下空洞从而实现岩石的膨胀。（3）高温分解煅烧）高温分解煅烧 矿物经热处理后，在主要化学矿物经热处理后，在主要化学成分上发生重大变化。主要指成分上发生重大变化。主要指碳酸盐矿物碳酸盐矿物。举例：石灰石的煅烧
44、及轻质碳酸钙的加工举例：石灰石的煅烧及轻质碳酸钙的加工（1）石灰石的煅烧石灰石的煅烧（2）轻质碳酸钙的加工）轻质碳酸钙的加工 轻质碳酸钙通常是指用轻质碳酸钙通常是指用Ca(OH)2吸收吸收CO2，经沉经沉淀、脱水、淀、脱水、 干燥后产出的白色粉末状物品。干燥后产出的白色粉末状物品。煅烧工艺煅烧工艺消化工艺消化工艺碳化工艺碳化工艺（4）高温熔融煅烧）高温熔融煅烧 固体矿物或岩石在达到熔点的温度下转固体矿物或岩石在达到熔点的温度下转变为液相高温流的工艺过程。包括单一变为液相高温流的工艺过程。包括单一成分的熔融及复合成分的熔融。成分的熔融及复合成分的熔融。作业作业1、粘土的成因，一次粘土和二次粘土的性、粘土的成因，一次粘土和二次粘土的性能比较能比较 。2、名词解释：、名词解释： 粘土的可塑性、触变性、离子交换性、烧粘土的可塑性、触变性、离子交换性、烧结性能、可塑性指数、可塑性指标。结性能、可塑性指数、可塑性指标。3、什么是非金属矿物的改型和改性，改性、什么是非金属矿物的改型和改性，改性方式主要有哪几种，各举一例加以说明。方式主要有哪几种，各举一例加以说明。
