非金属矿加工思考题

1 绪论

1、非金属矿的概念。

除燃料矿产、金属矿产外，在当前技术经济条件下，可供工业提取非金属化学元素、化合物或可直接利用的岩石与矿物。

2、在非金属矿的加工利用中，什么是初加工、深加工和制品加工？它们之间有什么样的联系和区别？

初加工：指传统的矿物或岩石的机械加工，即包括矿物或岩石的破碎、筛分、磨矿、分级等粒级加工，以及以提高有用矿物品位为目的的选矿加工。

深加工：经初加工后的矿物或岩石产品，再进一步进行深度的精细加工，使之在主要技术物理及界面化学性能上能符合高档次高性能产品的要求。

制品加工：利用经过初加工或深加工的矿物作为主要原材料（或主要原料之一），与其它无机或有机材料结合，通过各种工艺手段制成不同形态的结构材料或功能材料的加工。

初加工为深加工和制品加工提供原料；深加工为制品加工提供原料。

3、了解非金属矿加工技术的主要内容。

（1）分类依据：非金属矿物的加工深度：初加工；深加工；制品加工。（2）分类依据：非金属矿物的加工过程：A）颗粒制备与处理技术：粉碎与分级；选矿提纯；表面改性；脱水干燥；造粒技术B）非金属矿物材料加工技术；C）非金属矿物化工技术。

4、了解非金属矿应用技术的发展趋势

深加工：（精选提纯；超细粉碎；表面改性）；非金属矿物材料-功能化；非金属矿物化；环境保护

2 非金属矿初加工

1、非金属矿粉体及其加工的特点有哪些？

（1）非金属矿加工的大部分产品都是粉体材料——如分子筛、纸张填料和涂料、橡胶填料、塑料填料、油漆填料、粘合剂、白水泥等。

（2）另一部分也要经过粉体加工过程——如日用陶瓷、建筑陶瓷、特种陶瓷、耐火材料等。（3）粉体加工必须分段进行，主要包括破碎、磨矿和超细粉碎等加工过程。

1、非金属矿行业常见的破碎和磨矿设备有哪些？

（1）破碎：颚式破碎机；圆锥破碎机；冲击式破碎机；辊式破碎机

（2）磨矿：球磨机；棒磨机；自磨机；砾磨机；悬辊磨（雷蒙磨）；其它：冲击磨、压辊磨、涡轮机、振动磨

3、磨矿过程中，加入助磨剂的作用机理是什么？

助磨剂：在磨碎中能够显著提高粉碎效率或降低能耗的化学物质。

（1）吸附作用：在粉碎过程中，助磨剂会很快自动吸附到固体颗粒表面，定向排列在固体颗粒表面上，使固体颗粒表面张力明显降低，使系统表面吉布斯函数减小。

（2）“劈裂”作用：助磨剂可自动渗入到细微裂缝中，并扩展到深处，如同在裂缝中打入一个“楔子”，起到“劈裂”作用，使颗粒裂缝加大或颗粒分裂。多余的助磨剂分子会很快吸附在这些新生的表面上，以防止裂缝的愈合或颗粒相互间粘聚。

（3）“助滑”作用：由于表面活性物质定向排列在颗粒表面上，非极性碳氢基朝外，使颗粒不易接触、表面光滑、易于滚动，起到“助滑”作用。

4、为什么要提出“多碎少磨”理论？

破碎主要靠破碎设备的挤压和冲击作用；而磨矿则靠偏心力、摩擦力的作用，使矿石不断受到冲击、挤压、剪切和研磨而被磨碎。在常规破碎范围内，能耗随着粒度减小的变化率是很小的；但在磨矿范围内，随粒度减小，磨碎作业所消耗的能会急剧增加。

物料从入料端进入磨机后，总趋势是向排料端运动的。但从单个物料颗粒看，需要多加破碎的粗颗粒可能得不到频繁的破碎，而成为成品的颗粒不能够及时地排出，又继续遭到破碎，增加了能量的消耗。细颗粒的滞留还对粗颗粒的磨碎起到保护作用，严重阻碍磨矿过程的合理进行。在研磨过程中的破碎力不具有选择性，过粉碎现象严重。

5、矿石、岩石，有用矿物、脉石矿物的概念。

在现有技术条件下可以开采、加工、利用的矿物集合体叫做矿石；否则就称为岩石。

矿石由有用矿物和脉石矿物组成。能为国民经济利用的矿物，即选矿所要选出的目的矿物，叫有用矿物。目前国民经济尚不能利用的矿物，叫脉石矿物。

6、非金属矿选矿的主要特点有哪些？

非金属矿选矿的目的一般是为了获得具有特定的物理化学特性的产品，而不是矿物中的某些有用元素；非金属矿选矿指标的计算一般以有用矿物的含量为依据，多以氧化物的形式表示其矿石的品位及有用矿物的回收率，而不是以矿物中某种元素的含量；对于加工产品不仅要求其中有用成分的含量达到要求，而且对其中杂质的种类及其含量也有严格的要求；非金属选矿过程中应尽可能保持有用矿物的晶体结构的完整与粒度，以免影响它们的工业用途和使用价值；对于加工产品的粒度、耐火度、烧失量、透气性、白度等物理性能有严格的要求和规定，否则会影响下一级更高层次的应用；非金属矿选矿提纯不仅仅富集有用矿物，除去有害杂质，同时也粉磨分级出不同规格的系列产品；由于同一种非金属矿物可以用在不用的工业领域，而不同工业部门对产品质量的要求又有所不同，因此往往带来非金属矿选矿工艺流程的特殊性、多样性和灵活性。

7、什么是光电拣选？

光电拣选：利用矿物反射、透射或折射可见光能力的差别及发光性，将矿石与废石分开。

3 化学选矿------- 浸出法

1、什么是化学选矿？为什么要进行化学选矿？

化学选矿法：又称矿物原料化学处理，简称化选，是基于矿物和矿物组成的化学性质的差异，利用化学方法改变矿物组成而使其有用组分富集的矿物加工过程。

为什么：矿产资源的“贫、杂、细”化；满足非金属矿深加工的需要，提高产品附加值

2、化学选矿基本可分为哪三个阶段？具体包括哪些工序？

（1）原料准备阶段：包括矿石或其他原料的破碎筛分、配料混匀、磨矿分级等作业

（2）矿石或物料分解：矿物分解可用直接浸出法，也可先经高温处理（焙烧）后用浸出或其它选矿方法（3）化学选矿产品的制取：净液和产品制取等过程3、化学选矿与物理选矿的区别有哪些？

（1）重选、浮选、磁选（磁化焙烧除外）、电选等都是在没有改变矿物化学组

成的情况下进行的。（2）化学选矿改变矿物化学组成的情况下进行的。

3）化学选矿需要消耗大量化学试剂，普遍存在成本较高的问题，而物理选矿成本较低。

4、石墨碱浸法的原理及工艺流程。

原理：石墨中的杂质（硅酸盐等），在500 ℃以上的高温下与氢氧化钠起反应，一部分生成物溶于水的反应产物，被水浸出除去；另一些杂质，如铁的氧化物等，在碱熔后用盐酸中和，生成溶于水的氯化铁等，通过洗涤而除去。

工艺流程：见P11(62)

5、盐酸、氢氟酸对石英砂中含铁杂质的溶解作用机理是什么

（1）砂粒表面的铁薄膜主要是由赤铁矿、针铁矿（或氢氧化铁）组成。

与盐酸的反应：Fe(OH)3+3HCl＝FeCl3+3H2O；Fe2O3+6HCl ＝2FeCl3+3H2O

上述反应中生成的FeCl3可溶于水。因此在随后的固液分离中可随溶液去掉。（2）用氢氟酸对石英砂进行酸浸时，其反应比较复杂。Fe2O3+6H + ＝2Fe3++3H2O

Fe(OH)3+3H+ ＝Fe3++3H2O；Fe3++6F ＝[FeF6]3-；SiO2+4HF=2H2O+SiF4↑；SiF4+2HF ＝H2(SiF6)；[FeF6]3-是一种很稳定的络合物。

氟硅酸在水溶液内也很稳定，是一种与硫酸相仿的强酸。对石英酸浸效果最好。

4 化学选矿-------化学漂白法

1、氧化漂白法的适用范围和原理是什么？

原理：采用强氧化剂，在水介质中将处于还原状态的黄铁矿等氧化成可溶于水的亚铁。同时，将深色有机质氧化，使其成为能被洗去的无色氧化物。适用范围：矿物中存在的低价铁的化化物。

2、在化学漂白法中，常用的氧化剂和还原剂有哪些？

强氧化剂：次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾、氯气、臭氧等。

还原剂：最常用的是连二亚硫酸钠（Na2S2O4 ），工业上称为保险粉。

3、采用保险粉进行还原漂白法的原理是什么？在矿浆中加入保险粉，氧化铁中三价铁可被还原成二价铁。由于二价铁易溶于水，经过滤洗涤就可以除去。

4、酸溶氢气法的原理是什么？酸溶氢气还原法：首先用酸将高岭土中三价铁的氧化物转化到溶液中，再由酸与活泼金属作用所产生的氢气将三价铁离子还原成可溶于水的二价铁离子，而后过滤除去。

5 化学选矿-------煅烧法

1、非金属矿煅烧的目的有哪些？请举例说明。

非金属矿煅烧的目的：1、脱除杂质，提高产品的纯度和白度，如脱除碳质、有机物

脱除硫化物；2、改变矿物现状，有利于下一道工序的进行，如石英岩的煅烧和急冷——有利于超细磨矿的进行；3、脱除非金属矿物中所含的结合水（羟基），破坏矿物的晶体结构，提高煅烧产品的空隙体积、化学反应活性，改变物理化学性能。高岭土——偏高岭土、硅铝尖晶石、莫来石，石膏——半水石膏、硬石膏，铝土矿——氧化铝。

2、高岭土的煅烧产品有哪些？各自有什么特点和用途？

1、650 ℃温度以下脱羟基煅烧的高岭土。特点：具有优良的电性能。用途：电缆绝缘层的电性能改良剂，或用于橡胶制品及橡胶密封材料的填料。

2、700-860 ℃煅烧的高岭土。特点：高岭石的层状晶体结构遭到破坏，在层间形成多孔结构，扩大了吸附能力及比表面积，活性好。用途：制备合成沸石、农药载