非金属矿共性加工技术

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1、2 非金属矿共性加工技术,2.1 破碎与筛分 2.2 磨矿与分级 2.3 选矿提纯 2.4 超细粉碎与精细分级 2.5 表面改性 2.6 脱水方法与设备 2.7 矿物材料合成工艺方法,2 非金属矿共性加工技术,2.1 破碎与筛分 2.2 磨矿与分级 2.3 选矿提纯 2.4 超细粉碎与精细分级颗粒团聚 粉碎极限 助磨剂、分散剂 机械化学效应 粒度分析方法超细粉碎设备：气流磨、机械冲击磨、搅拌磨、砂磨机、研磨剥片机、振动磨、辊磨机、胶体磨、高压均浆磨等精细分级设备：干法-风力、离心、叶片阻隔；湿法-水力离心、沉降离心等,2 非金属矿共性加工技术,一、几种超细粉碎设备,雷蒙磨,电机主轴转动磨辊悬挂

2、在主轴上部的梅花架上离心力磨辊压向磨环（压碎物料） 连续给料（磨辊下部）-铲刀（连在主轴上）铲起送入粉碎区 风从粉碎区下部吹入-细颗粒带走进入成为产品 物料中少量水分，研磨时产生热，水气蒸发,1、旋风分级机利用气流旋转产生离心力，使粗细粒分离。特点：结构简单，制造容易，运行费用低。适用： 10um，较粗粒级分离。10um细粒级，效率低，用于第一、二级分级作业中。,二、几种超细分级机,1）单台使用：处理量低、效率低 2）串联组合式串联使用提高净化效率，各级尺寸不同。如图，三级串联：第一级锥体短收集粗粒，第二级、第三级锥体逐渐加长。收集粒度逐渐变细。,3）并联使用增加气体处理量多个小直径并联，代替

3、一个大直径，若处理量不变，则净化效率提高。 如图：六筒平列式，相同尺寸。,2、袋式除尘器,0.1um的尘粒。缺点：耗水、粉尘回收困难。,1、喷淋除尘器,2、泡沫除尘器,3、文氏管除尘器,4、电除尘器,利用静电力将固体或液体颗粒从气流中分离并被捕集。可以处理0.1m的颗粒,5、超细分级机,三、超细粉碎及分级系统,介绍几种煅烧设备,煅烧主要设备有：回转窑、立窑、隧道窑等,2.5 表面改性,矿物表面改性(Surface modification or Surface treatment)是指用物理、化学、机械等方法对矿物粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改变粉体表面的物理化学性质，如表面晶体结

4、构相官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和反应特性等等，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。,2.5.1 表面改性的方法,2.5.1 表面改性的方法,1、物理涂覆：利用高聚物或树脂等对粉体表面进行涂覆而达到表面改性的方法。影响表面涂覆的主要因素有颗粒的形状、比表面积、孔隙率、涂覆剂的种类及用量、涂敷处理工艺等。,2.5.1 表面改性的方法,2、化学包覆： 利用表面化学方法，如有机物分子中的官能团在无机粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行局部包覆，使颗粒表面有机化而达到表面改性的方法。除利用表面官能团改性外，这种方法还包括利用游离基反应、螯合反应、溶胶吸附以及偶联剂处理等进行表面

5、改性。 分为干法和湿法两种影响因素：粉体的表面性质、表面改性剂的配方、表面改性工艺和表面改性设备。,2.5.1 表面改性的方法,3、沉淀反应包覆：这是通过无机化合物在颗粒表面进行沉淀反应，在颗粒表面形成一层或多层“包膜”，以达到改善粉饰表面性质，如光泽、着色力、遮盖力、保色性、耐候性、耐热件等目的的表面改性方法。沉淀反应包膜是无机颜料表面改性最常用的方法之一。 工艺：湿法，反应釜中进行。沉淀反应洗涤过滤干燥焙烧 改性剂：金属氧化物、氢氧化物及其盐类 影响因素：颗粒大小和形状、表面官能团、改性剂、PH、浓度、反应温度和时间、后续工序等 珠光云母就是用这种方法，即通过金属氧化物(氧化钛等)在白云母

6、颗粒表面的沉淀反应包膜于云母颗粒表面而制得的。,4、机械力化学改性：是利用超细粉碎及其它强烈机械力作用有目的地对矿物表面进行激活（在粉碎的同时添加改性剂，有些改性剂还具有助磨作用）。 功能：改变矿粒表面的晶体结构、溶解性能(表面无定形化)、化学吸附和反应活性(增加表面的活性点或活性基团)等。 缺点：温度控制难、包覆后易被重新破碎、改性剂易被破坏。,2.5.1 表面改性的方法,5、插层改性：是利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱和存在可交换阳离子等特性，通过离子交换或化学反应改变粉体层间结构和界面性质的改性方法。 粉体要求有层状或似层状晶体结构，如石墨、蛭石、高岭土、蒙脱石等,2.5.1

7、表面改性的方法,2.5.2 表面改性的设备及药剂,常用表面改性剂：硅烷、钛酸酯、铝酸酯等 硅烷（SiH4 ）：如：四氯硅烷SiCl4、三氯硅烷HSiCl3、三甲基一氯硅烷(CH3)3SiCl . 钛酸酯：如：钛酸四异丙酯 C12H28O4Ti，四叔丁基钛酸酯 C16H36O4Ti 铝酸酯：双(仲丁醇)正硅酸三乙基正硅酸酯铝盐C14H33AlO6Si,2.5.3 表面改性剂,2.5.3 表面改性剂,2.5.3 表面改性剂,2.5.4 表征及评价方法（改性效果评价）,直接法:直接测定改性后粉体的表面物理化学性质：表面润湿性（疏水性）、吸油率、表面能、表面电性、在极性/非极性介质中的分散性、光学性能

8、、吸波性能、包覆率、表面结构、表面形貌、和表面化学组成。 间接方法，即根据应用的效果来进行评价。,2.6 脱水方法及设备（红字不讲）,脱水用机械和加热干燥的方法使固体物料与水分分离的作业，称为脱水 湿法选矿精矿含水量65%85%（用户冬季要求精矿含水量：北方小于8%，南方小于10% ）；中矿、尾矿含水量60%90% 1、脱水目的： (1)分离出有用物质除去有害物质 (2)便于加工； (3)使用方便； (4)为了提高产品质量； (5)有利于包装、贮藏和运输。 (6)回水利用,2、脱水方法（按工作原理分类）机械脱水法利用机械，如浓缩、过滤、 重力、离心力等。加热脱水法利用热能，如干燥。物理化学脱水

9、法利用吸水化学品，如石 灰、无水氯化钙等。选择依据：水分布特性、含量、颗粒大小、工艺要求、经济指标等。,3、水分布特性重力水分物料颗粒与颗粒之间机械和干燥法毛细管水分颗粒的空隙中，具有毛细管压力。 机械和干燥法吸取水分物料表面或其空隙中。靠吸附力难除化合水分存在于物质内，与固体物质按重量化合。结晶水难除。如褐铁矿(2Fe2O33H2O) 结晶水和大量空隙 过滤后含水难低于16%18%,4、脱水过程浓缩过滤干燥 浓缩：常用浓泥斗和浓缩机（浓密机）等重力沉淀。含水量8090%浓缩后3070%，除去大部分水能量消耗少，水分去除多。 过滤：常用过滤机，借助于一定压力。含水量3050%过滤后816%能量

10、消耗中，水分去除中。 干燥：干燥机烘干，借助于热能。含水量816%干燥后小于5%-6%，能量消耗大，水分去除少。,5、脱水作业的选择： 选别产品浓度大，不需浓缩，只需过滤，即可满足要求。 浓缩后再过滤，不需干燥。 浓缩过滤干燥，如石墨精矿，根据 最终产品对水分的要求而选择需要哪些作业。 用户水分要求： 南方水分较高北方水分较低防止冻结,物理化学脱水法：个别情况采用，一般与产品下一步加工需要相结合，如铜精矿加石灰，既降低了水分又满足了铜精矿焙烧作业对生石灰配料的需要。,2.6.1 浓缩机,浓缩：根据矿浆中的固体颗粒在重力或离心力的作用下而发生沉降这一原理，使矿浆浓度提高的过程。 产品水分：根据工

11、艺要求(中矿、尾矿)、和矿浆性质决定产品水分（粒度大水分少、粒度小水分大、密度大水分少、粘度大水分大）,精矿浓缩沉砂（浓度大或水分少的部分），含水量一般小于60%硅质矿浆含水3050%粘土质矿浆含水5060%常用设备：浓缩机（常用）、浓泥斗、水力旋流器、沉淀池（间断作业、小厂用） 浓缩溢流（浓度小或水分大的部分），含水量90%100%。浓缩机几乎达100%，浓泥斗、水力旋流器为80%95%。,2.6.1.1 沉淀浓缩过程原理介质（水）中，矿粒受重力作用沉降当重力=介质阻力时等速沉降此速度称为沉降末速度当d（矿粒直径）0.1mm时，按斯托克斯公式有：,V0=g(固-介)d2/(18)=54.5d

12、2(固-介)/ (cm/s)V0矿粒沉降末速度 (cm/s)d矿粒直径 （cm）固矿粒重度 （g/cm3）介介质重度 （g/cm3）介质粘度 （泊）g重力加速度 （cm/s2）上式只适用于稀矿浆，我们称为自由沉降。,浓矿浆时，矿粒间有摩擦和碰撞干涉 沉降。一般浓缩过程干涉情况不严重可用上式估算由式V0=54.5d2(固-介)/ (cm/s) 知：dv0最难沉淀的是微细矿粒含泥量越大，溢流越混浊，解决溢流混浊 的办法：,加无机化合物。如石灰、硫酸、硫酸铝、氯化铁等改变表面电性减少静电排斥力聚团（称为凝聚）。加高分子化合物。如淀粉、明胶、聚丙烯酰胺（三号絮凝剂）。（称为絮凝）。高分子药剂将多个矿粒

13、链接成桥状，形成絮团，从而沉淀。高分子（几万甚至几百万）吸附产生絮团（称为絮凝）。,沉淀实验：如图讨论：1搅拌均匀 2开始沉降D区压缩区；A区澄清区；B区沉降区 （与1相同）；C区过渡区（B、D间没有明显 界限）,沉降区自由沉降压缩区有干涉作用，存在压力上升 水流随着时间延长：D、A区加大B区减少 C区消失B区消失（5）（此时A区与D区 刚交接）称为沉降的临界状态（5）继续沉 降D区缓慢减少达不再减少为止（6） （没有上升水流）。,沉降曲线：每隔一定时 间测量一次澄清区高度。横坐标沉淀时间纵坐标澄清区高度 绘制图如图7-2：曲线由直线AB和BD组成，交点为B，即临界点（A区与D区刚接触点）,B

14、点之前：（tt1）-与澄清区交界的为沉降区澄清速度由沉降区的沉降速度决定 B点之后：（tt1）-与澄清区交界的为压缩区澄清速度由压缩区的沉降速度决定AB、BD都是直线，即沉降区和压缩区都是等速沉降AB和BD的斜率可求出沉降区和压缩区的沉降速度沉降速度：沉降区压缩区,对于连续操作的浓缩机（图7-3），也有：澄清区A、沉降区B、过渡区C、压缩区D、E沉降区总是存在（不断给矿和排矿） 澄清速度由沉降区的沉降速度决定 沉砂速度由矿浆在压缩区停留时间决定增加沉砂浓度方法：减少排砂量。 增大沉 降高度，一般35米。,2.6.1.2 浓缩机,常用浓缩设备：各类型的 浓缩机；水力旋流器、沉淀池、 倾斜浓密箱等

15、。耙式浓缩机：中心传 动式。一般18米。周边传动式。 一般18米，max可达100多m。 一、浓缩机的构造：（1）中心传动式构造：电机、蜗杆蜗轮、 空心筒（下端插入液面内）环 形溢流槽，竖轴，耙子。,耙子旋转速度78m/s（外端线速度）安全信号装置（避免负荷过大损坏机器）耙子传动轴蜗杆轴垫板弹簧指针杠杆。 若负荷过大耙子旋转轴转不动蜗杆右移压缩弹簧指针偏转发出信号提升耙子（人工或自动）,大型中心传动式浓缩机 如图 达45m金属转笼 耙架 桁架混凝土槽体耙垫与转笼连接采用 铰链联接。阻力过大时：可顶起 耙架和转笼。,（2）周边传动式 A辊轮（少见）B-齿轮（较多）混凝土柱耙架滚子支座环池轨道 桁架平台传动装置安全装置：辊轮-车轮和 轨道间的摩擦力齿条-电机过载保护装置供电：中央支柱上装有环形 接点，而沿环滑动的集电接点 则与耙架相连，并由敷设在耙 架上的电缆将电流从这些接点 引入电动机。双臂传动周边传动式浓缩机。,二、倾斜板式浓缩机 如图：外加倾斜板构造：其它与中心 传动浓缩机相同倾斜板-池内偏上 部（澄清区与沉降区之 间）沿圆周方向安装， 向中央倾斜，水平夹角 约60。高效率，Q提 高三倍以上，溢流固体 含量稍有降低。,