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非金属矿物粉体加工技术现状

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在非金属矿物的加工中广泛应用粉体加工技术, 如粉碎、分级、提纯、改性、固液分离、锻烧、造粒、包装等。矿种多、应用领域广、技术指标要求复杂是非金属矿物加工的主要特点之一。由于这一特点, 非金属矿的加工工艺也是千差万别的。有些非金属矿可以直接粉碎加工成商品, 如方解石有些必须要进行提纯, 如石墨有些应用领域只需对非金属矿进行简单的粉碎加工, 如饲料用的石灰石粉, 铸造用的膨润土以及普通的非金属矿物填料有些应用领域则要求进行较深度的加工, 如微电子工业应用的胶体石墨、高纯石英石材, 造纸工业用的高岭土、重质碳酸钙颜料, 涂料工业用的有机膨润土, 纳米复合材料用的蒙脱石, 新型导电材料用的石墨层间化合物。

 

2.1 选矿提纯

 

由于非金属矿物成矿的特点及应用的特点, 工业上大多数非金属矿物, 如石灰石、方解石、大理石、白云石、石膏、重晶石、滑石、叶蜡石、绿泥石、膨润土、伊利石、硅灰石、煤系硬质高岭岩、玻璃原料石英岩等只进行简单的拣选和分类进行粉碎、分级、改性活化和深加工。目前工业上进行选矿提纯的非金属矿主要有石棉、石墨、软质高岭土、硅藻土、高纯石英、云母、石榴子石、蓝晶石、夕线石、蛙石、菱镁矿、长石、金红石、错英砂以及萤石、磷灰石、钾盐等。

 

石棉主要采用风选和筛分分级石墨天然可浮性好, 主要采用浮选, 对要求固定碳含量达到95以上的高纯石墨采用化学选矿强酸、碱处理和高温锻烧软质高岭土主要采用重选水力旋流器和离心分级除砂, 强磁或高梯度磁选机及化学漂白还原和氧化漂白除铁增白硅藻土主要采用擦洗分散、分级除晶质二氧化硅、选择性沉降分离粘土高纯石英主要采用酸浸和纯水洗涤云母则主要根据进行人工或机械拣选及摩擦选矿以及风选和重选除砂石榴子石主要采用摇床分选夕线石和蓝晶石则在去除矿泥的基础上主要采用浮选长石主要采用磁选, 与石英分离时, 主要采用浮选蛙石主要利用其膨胀后与脉石矿物的密度差采用简单的风选和水选菱镁矿主要采用热选, 即控温锻烧后进行分选金红石和错英砂主要采用电选、磁选和重选综合力场选矿工艺萤石主要采用浮选磷矿的选矿工艺比较复杂, 依原矿性质不同有浮选、重选、焙烧等方法。

 

2.2 粉碎分级

 

目前, 非金属矿物粉体的粉碎加工根据产品的粒度大小大体分为:破碎(产物粒度35-1mm)、磨矿或磨粉(产物粒度1000-10μm)及超细粉碎或超细磨(产物粒度10-0.1μm)3个层次。每一层次还可以细分为几个不同的作业段, 如破碎可以分为粗破碎、细破碎磨矿可以分为粗磨(20-200)目和细磨(≥325)目。各个不同粉碎和分级层次所应用的主要设备列于表2。

 

近年来, 我国非金属矿物粉体的加工设备发展较快,超细粉碎和精细分级设备的制造厂商已超过70家, 能生产气流磨、机械冲击式磨机、搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、连续式行星球磨机、塔式磨、旋磨机、分级自磨机、高压射流粉碎机等各种超细粉碎和各种干式和湿式精细分级设备。

 

2.3 表面改性

 

在塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料或高聚物基复合材料中应用的非金属矿物填料、油漆涂料、涂层材料等中应用的非金属矿物填料和颜料、吸附催化非金属矿物材料还要进行表面处理或表面改性, 以提高其应用性能。表面改性的方法主要是表面化学包覆、沉淀反应包膜、插层改性等采用的表面改性剂包括有机物和无机物二大类, 改性工艺包括干法和湿法改性设备主要有连续式的粉体表面改性机、间歇式的加热搅拌机、涡流磨、搅拌反应罐和反应釜等。表3所示为目前非金属矿物粉体表面改性常用的改性剂及改性设备。

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