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| 非金属矿物粉体材料制备与处理技术 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-09-22 11:10:37 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）非金属矿加工利用的目的是通过一定的技术、工艺、设备生产出满足市场要求的具有一定粒度大小和粒度分布、纯度或化学成分、物理化学性质、表面或界面性质的粉体材料以及一定尺寸、形状、机械性能、物理性能、化学性能、生物功能等的功能性产品或制品。
非金属矿物加工利用技术主要包含以下二个方面：
（1）颗粒制备与处理技术。主要包括矿石的粉碎与分级技术、选矿提纯技术、矿物（粉体）的表面或界面改性技术、脱水干燥技术、造粒技术等；
（2）非金属矿物材料加工技术。主要包括非金属矿物材料的原料配方技术、加工工艺与设备等。
1.1 颗粒制备与处理技术
颗粒制备与处理技术是非金属矿物粉体材料所必须的加工技术，目的是通过一定的技术、工艺、设备生产出满足市场要求的具有一定粒度大小和粒度分布、纯度或化学成分、物理化学性质、表面或界面性质的非金属矿物粉体材料或产品。
（1）“粉碎与分级”是以满足应用领域对粉体原（材）料粒度大小及粒度分布要求的粉体加工技术。主要研究内容包括：粉体的粒度、物理化学特性及其表征方法；不同性质颗粒的粉碎机理；粉碎过程的描述和数学模型；物料在不同方法、设备及不同粉碎条件和粉碎环境下的能耗规律、粉碎及分级效率或能量利用率及产物粒度分布；粉碎过程力学；粉碎过程化学；粉体的分散；助磨剂的筛选及应用；粉碎与分级工艺及设备；粉碎及分级过程的粒度监控和粉体的粒度检测技术等。它涉及颗粒学、力学、固体物理、化工原理、物理化学、流体力学、机械学、岩石与矿物学、晶体学、矿物加工、现代仪器分析与测试等诸多学科。
（2）“表面改性”是以满足应用领域对粉体原（材）料表面性质及分散性和与其它组分相容性要求的粉体材料深加工技术。对于超细粉体材料和纳米粉体材料表面改性是提高其分散性能和应用性能的主要手段之一，在某种意义上决定其市场的占有。
非金属矿物粉体材料的主要研究内容包括：表面改性的原理和方法；表面改性过程的化学、热力学和动力学；表面或界面性质与改性方法及改性剂的关系；表面改性剂的种类、结构、性能、使用方法及其与粉体表面的作用机理和作用模型；不同种类及不同用途无机粉体材料的表面改性工艺条件及改性剂配方；表面改性剂的合成和表面改性设备；表面改性效果的表征方法；表面改性工艺的自动控制；表面改性后无机粉体的应用性能研究等。它涉及颗粒学、表面或界面物理化学、胶体化学、有机化学、无机化学、高分子化学、无机非金属材料、高聚物或高分子材料、复合材料、生物医学材料、化工原理、现代仪器分析与测试等诸多相关学科。
（3）“选矿提纯”是以满足相关应用领域，如高级和高技术陶瓷、耐火材料、微电子、光纤、石英玻璃、涂料、油墨及造纸填料和颜料、密封材料、有机/无机复合材料、生物医学、环境保护等现代高技术和新材料对非金属矿物原（材）料纯度要求的重要的非金属矿物粉体材料加工技术之一。
主要研究内容包括：石英、硅藻土、石墨、金红石、硅灰石、硅线石、蓝晶石、红柱石、石棉、高岭土、海泡石、凹凸棒土、膨润土、伊利石、石榴子石、云母、氧化铝、氧化镁等无机非金属矿的选矿提纯原理和方法；微细颗粒提纯技术和综合力场分选技术；适用于不同物料及不同纯度要求的精选提纯工艺与设备；精选提纯工艺过程的自动控制等。它涉及颗粒学、流体力学、岩石与矿物学、晶体学、矿物加工、物理化学、表面与胶体化学、有机化学、无机化学、高分子化学、化工原理、机械学、现代仪器分析与测试等诸多学科。非金属矿物材料选矿提纯的一个重要特点是，其纯度除了化学元素和化学成分要求外，部分矿物还要考虑其矿物成分（如澎润土的蒙脱石含量，硅藻土的无定型二氧化硅的含量、高岭土的高岭石含量）、结构（如鳞片石墨）、晶形（如云母、硅灰石）等。
（4）“脱水干燥技术”是非金属矿物粉体材料的后续加工作业，其目的是满足应用领域对产品水份含量的要求和便于储存和运输。因此，脱水干燥技术也是非金属矿物材料必须的加工技术之一。脱水干燥包括机械脱水（离心、压滤等）和热蒸发（干燥）脱水二部分。非金属矿物粉体材料干燥脱水的特点是，部分粘土矿物材料（如膨润土、高岭土、海泡石、凹凸棒土、伊利石等）及超细非金属矿物材料的水分含量高、机械脱水难度大，干燥后团聚现象严重。因此，常规的机械脱水方式难以有效脱水，一般采用压力脱水方式，特别是对于酸洗或漂白后的非金属矿物材料还须在压滤过程中进行洗涤。为解决干燥后粉体材料，尤其是超细粉体材料的团聚问题，一般采用流态化干燥方式或在干燥设备中或干燥后设置解聚装置。
非金属矿物粉体材料脱水干燥技术的发展趋势是提高效率、降低能耗、减少污染和恢复原级粒度或提高粉体粒度还原率（降低团聚率）。
（5）“造粒技术”是方便超细非金属矿物粉体材料应用和提高其应用性能的非金属矿物材料深加工技术。主要研究内容包括造粒工艺和设备。
对于非金属矿物粉体材料，尤其是微米级和亚微米级的超细粉体材料直接在塑料、橡胶、化纤、医药、环保、催化等领域应用时，不同程度地存在分散不均、扬尘、服用不便、难以回收等问题。将其造粒后使用是解决上述应用问题的有效方法之一，尤其适用于用作高聚物基复合材料（塑料、橡胶等）填料的非金属矿物粉体材料，如，碳酸钙、滑石、云母、高岭土等，一般做成与基体树脂相容性好的各种母粒。
目前，造粒方法主要有压缩造粒、挤出造粒、滚动造粒、喷雾造粒、流化造粒方法等。造粒方法的选择要依原料特性以及对产品粒度大小和分布、产品颗粒形状、颗粒强度、孔隙率、颗粒密度或容重等的要求而定。
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