非金屬礦的提純

1、第四章、非金屬礦的選礦與第四章、非金屬礦的選礦與提純提純東北大學(xué)礦物工程研究所東北大學(xué)礦物工程研究所一、概一、概 述述v 非金屬礦資源中只有少數(shù)礦產(chǎn)的富礦體采出的礦石可直接進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用，絕大多數(shù)的礦石不能滿足工業(yè)應(yīng)用的要求，必須要經(jīng)過選礦和提純。非金屬礦的選礦和提純主要表現(xiàn)在：v 1）將礦石有用礦物與脈石礦物分離，富集有用礦物；v 2）除去礦物中的有害雜質(zhì)；v 3）盡可能的回收伴生有用礦物，充分而經(jīng)濟(jì)合理地綜合利用礦產(chǎn)資源。v 目前非金屬礦選礦提純常用的方法有：浮選法、重選法、電選法、化學(xué)選礦法、摩擦選礦法、光電揀選法等。v 同金屬礦相比較，主要是利用礦物的物理及表面性質(zhì)，非金屬礦提純有如下特

2、點(diǎn)：v 1）非金屬選礦目的通常是為了獲得具有某些物理化學(xué)性質(zhì)特性產(chǎn)品，而不僅僅是為了獲得礦物中某一種或幾種有用元素；v 2）非金屬礦選礦應(yīng)近可能保持有用礦物的晶體結(jié)構(gòu)，以免影響他的工業(yè)用途和使用價(jià)值。v 3）非金屬礦選礦指標(biāo)的計(jì)算一般以有用礦物的含量為依據(jù)，多以氧化物的形式表示其礦石品位及有用礦物回收率；v 4）非金屬礦選礦和提純不僅僅是富集有用礦物和除去有害雜質(zhì)，同時(shí)也粉磨分級(jí)出不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。二、非金屬礦的選礦v4.2.14.2.1揀選揀選v 揀選是利用礦石的表面特征、光性、電性、磁性、放射性及礦石對(duì)射線的吸收和反射等物理特性，使有用礦物和脈石礦物分離的方法。v 人工揀選人工揀選 外觀

3、（顏色、光澤、形狀等），長纖維石棉、片狀云母、煤系高嶺石等v 機(jī)械揀選機(jī)械揀選 根據(jù)礦石外觀特征及礦石受可見光、X射線、射線照射后反應(yīng)的差異或礦石的天然輻射的差別，借助儀器實(shí)現(xiàn)礦石和脈石分離的選礦方法。v 放射線揀選 -射線（鈾、釷）v射線吸收揀選射線吸收揀選- X- X射線、射線、射線、中子吸收方法射線、中子吸收方法v 發(fā)光性揀選- X射線、射線、紫外線（金剛石、螢石、石棉礦等）v 光電揀選（表面光性揀選）-可見光、X光，礦物反射、折射、透射能力差異（石膏、滑石、石棉、大理石、石灰石）；v 電磁性揀選-無線電波，（金屬硫化礦和氧化礦） 輻射選礦原理：輻射選礦原理： 當(dāng)當(dāng)X射線輻射照射到礦石上

4、時(shí)，射線輻射照射到礦石上時(shí)，X射線與礦石中的各種原子發(fā)生作用，產(chǎn)生射線與礦石中的各種原子發(fā)生作用，產(chǎn)生吸收、散射或反射現(xiàn)象，從而根據(jù)不同礦物和元素物理現(xiàn)象的差異而進(jìn)行分選吸收、散射或反射現(xiàn)象，從而根據(jù)不同礦物和元素物理現(xiàn)象的差異而進(jìn)行分選的技術(shù)。的技術(shù)。 輻射選礦的主要用途：輻射選礦的主要用途： 從廢棄尾礦中選出初級(jí)有用礦物；從廢棄尾礦中選出初級(jí)有用礦物； 低品位表外礦的預(yù)選低品位表外礦的預(yù)選 廢渣中獲得塊狀有用精礦廢渣中獲得塊狀有用精礦 檢測廢礦堆中金屬的大致含量檢測廢礦堆中金屬的大致含量 X射線輻射分選機(jī)（射線輻射分選機(jī)（PPC） 由俄羅斯由俄羅斯烏拉爾國力礦山大學(xué)和烏拉爾國力礦山大學(xué)和R

5、ados公司研制的公司研制的X射線輻射分選射線輻射分選機(jī)，機(jī)，可廣泛應(yīng)用于金屬、非金屬礦和其它稀有礦石的預(yù)選中可廣泛應(yīng)用于金屬、非金屬礦和其它稀有礦石的預(yù)選中，礦石的，礦石的處理粒度：處理粒度：20300mm，特別是對(duì)日趨貧化的原礦經(jīng)一段粗碎后特別是對(duì)日趨貧化的原礦經(jīng)一段粗碎后，通通過過X射線分選機(jī)的選別射線分選機(jī)的選別，可提前丟棄可提前丟棄30%40%的尾礦的尾礦，從而提高原從而提高原礦品位礦品位，減少入磨廢石減少入磨廢石，降低選礦成本降低選礦成本，可大幅度提高選礦廠綜合經(jīng)可大幅度提高選礦廠綜合經(jīng)濟(jì)效益濟(jì)效益，是實(shí)現(xiàn)選廠節(jié)能減排的關(guān)鍵設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)選廠節(jié)能減排的關(guān)鍵設(shè)備。 影響影響X射線輻射選

6、礦分選效率的主要因素：射線輻射選礦分選效率的主要因素： 高靈敏度的測量系統(tǒng)；高靈敏度的測量系統(tǒng)； X射線能譜的高信息性；射線能譜的高信息性； 礦石分離制度礦石分離制度 礦石的粒度礦石的粒度 設(shè)備工作原理：設(shè)備工作原理： X射線輻射分選步驟：射線輻射分選步驟：1）將礦石篩分后粗粒級(jí)輸送到）將礦石篩分后粗粒級(jí)輸送到X射線輻射分選機(jī)的給料倉；射線輻射分選機(jī)的給料倉；2）振動(dòng)式給料機(jī)再將物料送到篩分機(jī)，篩上物料連續(xù)定量地輸送到儲(chǔ)料機(jī)，儲(chǔ)料）振動(dòng)式給料機(jī)再將物料送到篩分機(jī)，篩上物料連續(xù)定量地輸送到儲(chǔ)料機(jī)，儲(chǔ)料機(jī)下設(shè)幾個(gè)溜槽，礦石沿溜槽排隊(duì)下滑；機(jī)下設(shè)幾個(gè)溜槽，礦石沿溜槽排隊(duì)下滑；3）下滑的塊礦到）下滑的

7、塊礦到X射線輻射分選機(jī)的檢測區(qū)，受到射線輻射分選機(jī)的檢測區(qū)，受到X射線輻射掃描；射線輻射掃描；4）礦石被幅射的信號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，確定分選指標(biāo)的參數(shù)和預(yù)計(jì)臨界回收率；）礦石被幅射的信號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，確定分選指標(biāo)的參數(shù)和預(yù)計(jì)臨界回收率；5）分選機(jī)的測量控制系統(tǒng)根據(jù)料塊組分含量的高低輸出控制信號(hào)以啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；）分選機(jī)的測量控制系統(tǒng)根據(jù)料塊組分含量的高低輸出控制信號(hào)以啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；6）電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，改變料塊的下落軌道，實(shí)現(xiàn)分選。）電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，改變料塊的下落軌道，實(shí)現(xiàn)分選。 根據(jù)改變待分選元素的分離界限值，可以控制根據(jù)改變待分選元素的分離界限值，可以控制X射線分選產(chǎn)品的質(zhì)量和回收率。射線

8、分選產(chǎn)品的質(zhì)量和回收率。X射線分選機(jī)不同種類礦石的試驗(yàn)結(jié)果 礦石類型礦石類型粒度粒度 /mm產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱產(chǎn)率產(chǎn)率 /%品位品位 /g/t或或%回收率回收率 /%含金礦石含金礦石-60+25精礦精礦尾礦尾礦原礦原礦20.5079.50100.004.800.221.1684.9015.10100.00含鉬礦石含鉬礦石-50+25精礦精礦尾礦尾礦原礦原礦59.4040.60100.000.1250.0180.08291.009.00100.00含銅鋅礦石含銅鋅礦石-50+25精礦精礦尾礦尾礦原礦原礦76.8023.20100.00Cu Zn1.98 1.620.12 0.211.55 1.29

9、Cu Zn98.20 96.20 1.80 3.80100.0 100.0含錫礦石含錫礦石-50+25精礦精礦尾礦尾礦原礦原礦22.8077.20100.000.370.040.1271.5028.50100.00遼寧朝陽新華鉬礦低品位鉬礦石的分選結(jié)果遼寧朝陽新華鉬礦低品位鉬礦石的分選結(jié)果粒度mm名稱重量Kg產(chǎn)率%品位%回收率%富集比20-40精礦12.618.20.25047.92.63尾礦56.581.80.06052.1原礦69.1100.00.095100.040-60精礦16.2516.250.25862.63.85尾礦83.7583.750.0337.4原礦100.0100.00.

10、067100.060-100精礦14.014.00.55084.66.04尾礦86.086.00.01615.4原礦100.0100.00.091100.0100-150精礦15.515.50.14261.13.94尾礦84.584.50.01738.9原礦100.0100.00.036100.020150精礦13.914.90.24854.33.65尾礦79.685.10.03645.7原礦93.5100.00.068100.04.2.24.2.2其他常規(guī)選礦方法其他常規(guī)選礦方法v 重力分選v 浮選v 磁選v 電選v 一些特殊用途的非金屬礦，采用常規(guī)方法難以達(dá)到要求，必須進(jìn)行超純處理，原子反

11、應(yīng)堆中 采用的石墨要求純度達(dá)到99.90%。高級(jí)玻璃要求二氧化硅中的鐵僅幾十個(gè)ppm。硅基太陽能電池要求高純度的石英。三、非金屬礦化學(xué)提純方法三、非金屬礦化學(xué)提純方法v化學(xué)提純：利用不同礦物化學(xué)性質(zhì)的差異，采用化學(xué)或化學(xué)與物理分離方法結(jié)合來實(shí)現(xiàn)礦物的分離和提純的方法。主要應(yīng)用到一些純度要求很高，且機(jī)械物理選礦方法難以達(dá)到純度要求的高附加值礦物的提純。v3.1 礦物的酸、堿、鹽處理v非金屬礦在相應(yīng)的酸、堿、鹽處理藥劑作用下，把可溶性礦物組分浸出，使之與不溶的礦物組分分離的過程。該過程是通過化學(xué)反應(yīng)來完成的，對(duì)不同的礦物和雜質(zhì)采用不同的藥劑制度。方法方法常用浸出劑常用浸出劑礦物原料礦物原料目的及應(yīng)

12、用范圍目的及應(yīng)用范圍堿法堿法氫氧化鈉氫氧化鈉金剛石、石墨金剛石、石墨提純；浸出硅酸鹽等堿提純；浸出硅酸鹽等堿土金屬礦物土金屬礦物氨水氨水粘土、氧化、硫化礦粘土、氧化、硫化礦改性：含堿性礦石改性：含堿性礦石酸法酸法硫酸、鹽酸硫酸、鹽酸石墨、金剛石、石英石墨、金剛石、石英提純；含酸性脈石礦物提純；含酸性脈石礦物硫酸、鹽酸硫酸、鹽酸膨潤土、酸性白土、膨潤土、酸性白土、高嶺土、硅藻土等高嶺土、硅藻土等活化改性；陽離子浸出活化改性；陽離子浸出改性改性硝酸、氫氟酸、硫硝酸、氫氟酸、硫酸、王水酸、王水石英砂（硅石、水晶）石英砂（硅石、水晶）提純；含酸性脈石礦物提純；含酸性脈石礦物氫氟酸氫氟酸石英石英提純；高

13、純度提純；高純度SiO2制備制備過氧化物、次氯酸過氧化物、次氯酸高嶺土、伊利石及其高嶺土、伊利石及其他填料涂料礦物他填料涂料礦物氧化漂白；硅酸鹽礦物氧化漂白；硅酸鹽礦物鹽浸鹽浸碳酸鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、硫化鈉、草酸鈉等硫化鈉、草酸鈉等膨潤土、沸石膨潤土、沸石離子交換改性離子交換改性3.1.1堿法處理堿法處理v 氫氧化鈉處理工藝是目前國內(nèi)應(yīng)用最多，也是較成熟的氫氧化鈉處理工藝是目前國內(nèi)應(yīng)用最多，也是較成熟的提出方法，主要應(yīng)用于除去石墨、金剛石等非鹽類礦物提出方法，主要應(yīng)用于除去石墨、金剛石等非鹽類礦物中硅酸鹽、碳酸鹽（堿金屬與堿土金屬礦物中硅酸鹽、碳酸鹽（堿金屬與堿土金屬礦物)。v 石墨經(jīng)

14、過浮選后，精礦中的雜質(zhì)主要是極細(xì)粒浸染在石石墨經(jīng)過浮選后，精礦中的雜質(zhì)主要是極細(xì)粒浸染在石墨鱗片中的部分硅酸鹽礦物和鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、鋁墨鱗片中的部分硅酸鹽礦物和鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、鋁等的化合物。石墨精礦中除去這些雜質(zhì)的最常用和最成等的化合物。石墨精礦中除去這些雜質(zhì)的最常用和最成熟的辦法是采用熟的辦法是采用“堿熔水浸酸浸堿熔水浸酸浸”的處理方法的處理方法石墨堿熔提純的原理石墨堿熔提純的原理v氫氧化鈉高溫熔融法是利用石墨中的雜質(zhì)，在500以上的高溫下，與氫氧化鈉反應(yīng)，一部分生成溶于水的反應(yīng)產(chǎn)物，被水浸出除去；另一些雜質(zhì)，如鐵的氧化物等，在堿熔后用鹽酸中和，生成溶于水的氯化鐵等，通過洗滌而除去。

15、石墨堿熔提純的化學(xué)反應(yīng)石墨堿熔提純的化學(xué)反應(yīng)OHSiONaNaOHSiO2322233)(3OHFeOHFe33)(3OHAlOHAl22)(2OHCaOHCa22)(2OHMgOHMg堿熔產(chǎn)品的酸洗堿熔產(chǎn)品的酸洗323222SiOHNaClHClSiONaOHFeClHClOHFe23333)(OHAlClHClOHAl23333)(OHCaClHClOHCa22222)(OHMgClHClOHMg22222)(石墨堿熔提純工藝流程石墨堿熔提純工藝流程工藝條件及提純效果工藝條件及提純效果v原料采用經(jīng)過篩分分級(jí)后的原料采用經(jīng)過篩分分級(jí)后的-100+200-100+200目石墨浮選精礦。目石墨浮

16、選精礦。配料時(shí)，先將固體氫氧化鈉配成配料時(shí)，先將固體氫氧化鈉配成50%50%的溶液，再與石墨的溶液，再與石墨按重量比按重量比1 1：0.80.8的比例混合，攪拌均勻后進(jìn)入熔融作業(yè)。的比例混合，攪拌均勻后進(jìn)入熔融作業(yè)。在在500500高溫下熔融高溫下熔融1 1小時(shí)，然后冷卻至小時(shí)，然后冷卻至100100以下，加水以下，加水浸取浸取1 1小時(shí)，然后進(jìn)入洗滌作業(yè)，經(jīng)過洗滌后，再加入鹽小時(shí)，然后進(jìn)入洗滌作業(yè)，經(jīng)過洗滌后，再加入鹽酸進(jìn)行酸浸。鹽酸加入量約為石墨的酸進(jìn)行酸浸。鹽酸加入量約為石墨的30-40%30-40%。酸浸后用。酸浸后用清水洗滌至中性。再經(jīng)固液分離、干燥得到高碳石墨產(chǎn)清水洗滌至中性。再經(jīng)

17、固液分離、干燥得到高碳石墨產(chǎn)品。采用這種工藝可將品位大于品。采用這種工藝可將品位大于82%82%的石墨精礦，提高的石墨精礦，提高到到98-99%98-99%。v實(shí)際上，SiO2與NaOH反應(yīng)生成的Na2SiO3可溶于水，在隨后的水浸中，大部分被除去。另外，堿熔過程中，除了生成Na2SiO3，還可能有NaAl(OH)4生成，它也可溶于水，在水浸中被除去。v該方法屬高溫強(qiáng)堿熔融反應(yīng)，只適合處理石墨、金剛石等化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定的有用礦物。3.1.2鹽法處理鹽法處理v 碳酸鈉溶液對(duì)礦物原料的分解能力較弱，但具有較高的選擇性，且對(duì)設(shè)備腐蝕較小，所以對(duì)碳酸鹽礦物含量高的礦物原料仍為有效的金屬離子浸出劑，常用

18、于粘土礦物的陽離子交換。v 氧化硅，氧化鐵和氧化鋁等在碳酸鈉溶液中很穩(wěn)定。僅少量硅呈硅酸，鐵呈不穩(wěn)定的絡(luò)合物，鋁呈鋁酸鈉形態(tài)存在，碳酸鹽不溶解碳酸鹽礦物，但氧化鈣和氧化鎂等則易被碳酸鹽分解，反應(yīng)為：vCaO+Na2CO3+H2O=CaCO3+2NaOHv MgO+Na2CO3+H2O=MgCO3+2NaOHv 碳酸鈉有時(shí)和氫氧化鈉配合使用，除去金屬離子效果更好，如，硅砂除鐵，在碳酸鈉中加入40%-50%濃度的氫氧化鈉，加熱100-110攪拌處理4-5h，經(jīng)清洗、脫水后Fe2O3含量從0.7%降至0.015%-0.025%。碳酸鈉還可浸出礦石中的磷、釩、鉬、砷等氧化物，成為可溶性鈉鹽。v P2O

19、5+3Na2CO3=2Na3PO4+3CO2v V2O5+Na2CO3=2NaVO4+CO2v 硫化鈉溶銻液可以分解砷、銻、錫、汞等硫化礦物，使他們生成相應(yīng)的可溶性硫化酸鹽而轉(zhuǎn)入浸出液中。v As2S3+3Na2S=2Na3AsS3v Sb2S3+3Na2S=2Na3SbS3v SnS2+Na2S=Na2SnS3v HgS2+Na2S=Na2HgS3v 為防止硫化鈉水解，一般采用硫化鈉和氫氧化鈉溶液混合作為浸出試劑。 v此外，氯化鈉、氯化銨亦可作為浸出劑脫除礦物中的金屬雜質(zhì)，如硅砂除鐵時(shí)加入0.1%-5%的氯化銨溶液后加熱至氯化銨分解溫度。加入氯化鈉時(shí)，將石英砂放入其中浸泡，而后將砂在高溫爐上

20、煅燒，使砂中的鐵以FeCl3的形式逸出，溫度為650，可將Fe2O3含量從0.04%降至0.02%。3.1.3酸法處理酸法處理v 硫酸處理硫酸處理v 濃硫酸為強(qiáng)氧化劑，在加熱時(shí)幾乎能氧化一切金屬，且不釋放氫，因氧化的發(fā)生是借助于未解離的硫酸分子，可將大多數(shù)金屬硫化物氧化為硫酸鹽： MS+2H2SO4=MSO4+SO2+S+2H2O 式中：MS為金屬硫化物v 用水浸出上述硫酸鹽，銅、鐵等可溶入溶液，而鉛、銀、金、銻則留在固態(tài)渣中。在200-250時(shí)，熱濃硫酸可以溶解某些稀有元素礦物，如，磷鈰鑭礦、獨(dú)居石、鈦鐵礦等。v 濃硫酸還有強(qiáng)烈的吸水作用，用它來處理粘土礦物可做吸水干燥劑。許多有機(jī)物，尤其是

21、碳水化合物，一旦與濃硫酸接觸，會(huì)因其吸水性而發(fā)生碳化作用。濃硫酸處理粘土礦物一般采用常壓，100-105加熱條件下進(jìn)行。v 隨著金屬活動(dòng)性能的不同，硫酸分子可以被還原成SO2，H2S或游離硫，一般被還原成SO2,如： Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2O Zn+2H2SO4=ZnSO4+SO2+2H2O 故對(duì)一些較難溶的金屬如Cu、Zn等亦可被溶解 采用硅藻土可制采用硅藻土可制備高純活性的二備高純活性的二氧化硅（氧化硅（SiO2不不小于小于94%）。）。采用硫酸浸出處理硅藻土制備高純SiO2的工藝為：稀稀 釋釋 酸處理酸處理過過 濾濾試試 樣樣洗洗 滌滌干干 燥燥產(chǎn)產(chǎn) 品品酸酸+水

22、水+熱熱水水v鹽酸處理鹽酸處理v 鹽酸為鹽酸為HCl的水溶液，強(qiáng)酸之一。濃鹽酸含的水溶液，強(qiáng)酸之一。濃鹽酸含HCl約為約為37%，密度，密度1.18g/cm3，在水中可離解成離子：，在水中可離解成離子： HCl=H+Cl-v 鹽酸可與多種金屬化合物反應(yīng)，生產(chǎn)可溶性金屬氯化鹽酸可與多種金屬化合物反應(yīng)，生產(chǎn)可溶性金屬氯化物，起反應(yīng)能力強(qiáng)于稀硫酸，可浸出某些硫酸無法浸物，起反應(yīng)能力強(qiáng)于稀硫酸，可浸出某些硫酸無法浸出的含氧酸鹽類礦物。同硫酸一樣在礦物加工工業(yè)中出的含氧酸鹽類礦物。同硫酸一樣在礦物加工工業(yè)中大量應(yīng)用，其缺點(diǎn)是設(shè)備防腐蝕要求較高。大量應(yīng)用，其缺點(diǎn)是設(shè)備防腐蝕要求較高。v 作為玻璃生產(chǎn)主要原

23、料的石英砂中，最有害的雜質(zhì)是各種含鐵物質(zhì)。包括含鐵粘土、黑云母、磁鐵礦、赤包括含鐵粘土、黑云母、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦、鈦鐵礦以及石英表面的氫氧鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦、鈦鐵礦以及石英表面的氫氧化鐵薄膜等。化鐵薄膜等。獨(dú)立礦物（結(jié)晶粒度合適），可以采用選礦的方法除掉，但氧化膜和裂隙內(nèi)的鐵染雜質(zhì)則難以除去。對(duì)于一些光學(xué)玻璃、儀器玻璃及某些特殊玻璃，石英砂中SiO2的含量要達(dá)99.9099.99%，含鐵量低達(dá)0.01%-0.02%，甚至更低，需要采用酸浸的方法進(jìn)行處理。v 石英砂的除鐵提純常采用鹽酸法，用含18%的的鹽酸溶液，用量5%，處理石英砂，加熱至50-80，作用2-3h，可將Fe2O3

24、含量降至0.015%。 如果在酸浸過程中加入綠礬（FeSO47H2O），亞硫酸鹽等，將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，其在溶液中的溶解度將會(huì)增大，更有利于雜質(zhì)的浸出。 也常采用與其他酸聯(lián)合使用，將濃度為1%-10%的鹽酸溶液和濃度為1%-10%的氟硅酸（H2SiF6）一起加入到含石英砂固體20%-80%的料漿中,或用鹽酸處理后再采用氟硅酸處理,在75至溶液沸點(diǎn)之間的溫度下處理2-3h,濾出溶液清洗去酸，可將石英砂中Fe2O3含量從0.059%降至0.0005%-0.0002%。 OHFeClHClOHFe23333)(OHFeClHClOFe2332326v氫氟酸處理氫氟酸處理 氫氟酸為無色液體，沸點(diǎn)為1

25、9.4。蒸汽有刺激臭味、極毒、價(jià)格較貴。在水中可離解成離子。 HF=H+F- 較濃的溶液中氫氟酸發(fā)生聚合生成H2F2，離解式為： H2F2=H+HF2-v 氫氟酸的特點(diǎn)是能溶解SiO2和硅酸鹽，生成氣態(tài)SiF4,故也常用于制備高純SiO2或除去SiO2的雜質(zhì)等。v 金屬氟化物常形成各種酸式鹽，如KHF2、KH3F4;Al3+、Cr3+、Fe3+、Hg3+、Bi3+、Sn2+、Sn4+的氟化物溶于水；Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Pb2+ 、Cu2+及堿土金屬的氟化物難溶于水。v 從礦物中浸出金屬離子一般不用氫氟酸，在浸出硅石中金屬雜質(zhì)時(shí)，對(duì)某些包裹細(xì)密的雜質(zhì)礦物，使用少量低

26、濃度的HF有助于SiO2部分溶解，以使雜質(zhì)金屬離子較易被其他藥劑浸出，如采用0.02%-0.1%的稀氫氟酸和0.02%-0.2%的連二亞硫酸鈉，在常溫下攪拌處理石英可將其Fe2O3含量從0.15%降至0.028%。v Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe（OH)3+3H+=Fe3+3H2O Fe3+6F-=FeF63-v SiO2 +4HF=SiF4 +2H2Ov SiF4 +2HF=H2SiF6 采用氫氟酸處理石英中的鐵染雜質(zhì)時(shí)，生成的FeF63-是很穩(wěn)定的絡(luò)合物，氟硅酸在水溶液內(nèi)也很穩(wěn)定，是一種與硫酸相仿的強(qiáng)酸，由于石英表面有一層深度的溶解，這對(duì)于清潔石英表面、消除鐵質(zhì)及其它雜質(zhì)的

27、污染更有效。除雜效果最好，但環(huán)境污染問題十分嚴(yán)重。 借助于HF能溶SiO2的和硅酸鹽的特點(diǎn)進(jìn)行石墨HF提純，除去其少量的硅酸鹽礦物，過程為;將石墨和水按一定比例混合，根據(jù)石墨的灰分大小，加入氫氟酸，通入蒸汽加熱，在特制的反應(yīng)容器內(nèi)浸取若干小時(shí)，反應(yīng)式為v SiO2 +4HF=SiF4 +2H2O CaSiO3 +6HF=SiF4 +CaF2+3H2O 反應(yīng)完成后，用氫氧化鈉溶液中和，經(jīng)洗滌，脫水，烘干，即可除去其硅酸鹽礦物雜質(zhì)，獲得純度達(dá)99%以上的石墨產(chǎn)品。 采用HF處理硅石制備超純SiO2 ,其過程如下：用濃HF處理浸出高品位石英砂（ SiO2 含量大于99.90%），使SiO2 溶解并產(chǎn)

28、生四氟化硅氣體： SiO2 +4HF=SiF4 +2H2O 原有的雜質(zhì)留在SiO2和HF溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生SiF4的經(jīng)收集，水解，使氣體和水作用，發(fā)生下列反應(yīng)： 3SiF4 +2H2O=2H2SiF6 + SiO2 將水解產(chǎn)物經(jīng)過沉積重新回收SiO2 ，可得純凈為99.999%的SiO2。v加入草酸，草酸是一種中等強(qiáng)度的有機(jī)酸，易溶于水。它可以溶去石英砂表面的氫氧化鐵，生成穩(wěn)定的草酸鐵絡(luò)合物。 OHOCFeOHFeOCH23342234226)()(23v 用酸溶液(鹽酸、硫酸、草酸等)處理高嶺土，使其中不溶化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芑衔?，而與高嶺土分離。用鹽酸處理高嶺土需在90100下持續(xù)三小時(shí)，一份

29、高嶺土需配一份5%的鹽酸溶液，處理過后用水沖洗，直至水中無鐵的痕跡。一般為了使雜質(zhì)充分溶解，可同時(shí)加入氧化劑(過氧化氫等)或還原劑(氯化亞錫、鹽酸羥胺等)。酸溶漂白的效果與鐵礦物的賦存狀態(tài)、酸的用量、反應(yīng)溫度等有關(guān)，呈浸染狀賦存于高嶺土表面的赤鐵礦易溶于鹽酸而被除去，含鈦礦物的高嶺土很難用此法除去雜物而提高白度。采用酸浸法提純高嶺土：v 用硫酸處理高嶺土，需在一定壓力下持續(xù)2-3h，采用8-10%H2SO4溶液且須過量，處理后洗去Fe和剩余酸，用這種方法可除去高嶺土中約90%的Fe2O3。采用比例為1:2的濃硫酸和硫酸銨的混合液在100下處理高嶺土持續(xù)2h，過濾懸浮液并用硫酸清洗，鈦、鐵雜質(zhì)都

30、可清除。用0.10.5%的草酸或草酸鈉的熱溶液，可使賦存于磨細(xì)的高嶺土顆粒表面的鐵鈦化合物溶解而除去。v影響酸堿提純效果的主要因素影響酸堿提純效果的主要因素v礦物的酸堿處理是在固液界面進(jìn)行的多相化學(xué)反應(yīng)過程，分三個(gè)階段：浸出劑向礦粒表面及縫隙中擴(kuò)散；試劑被礦物表面吸附并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；在顆粒表面生產(chǎn)的反應(yīng)產(chǎn)物溶解并向溶液內(nèi)部擴(kuò)散。整個(gè)浸出過程主要包括擴(kuò)散-和吸附-化學(xué)反應(yīng)兩大步。v影響因素：v1）原礦性質(zhì)（礦物組成、滲透性、孔隙度）v2）操作因素（礦物粒度、浸出濃度、浸出時(shí)間、浸出溫度、浸出壓力等等） 浸出設(shè)備浸出設(shè)備v 1）滲濾浸出用滲濾浸出槽浸出設(shè)備浸出設(shè)備v 2）常壓攪拌浸出設(shè)備（機(jī)械攪拌

31、浸出槽）浸出設(shè)備浸出設(shè)備v 3）有壓浸出設(shè)備（哨式空氣攪拌加壓釜）3.23.2礦物的漂白礦物的漂白 作為填料或者顏料在工業(yè)中應(yīng)用的非金屬礦物粉體材料，常常又白度的要求，在一定條件下，白度越高應(yīng)用范圍越大、附加值越高。而單純依靠礦物本身的白度來獲得高質(zhì)量、高白度的礦物填料，帶有很大的局限性，為此需對(duì)礦物進(jìn)行增白處理，較常用的礦物化學(xué)漂白。 高嶺土作為陶瓷、造紙?jiān)蠒r(shí)，對(duì)白度要求較高，天然礦物白度不能滿足要求時(shí)，需要采用漂白的方法提高白度。采用酸洗的方法可以將一些染色雜質(zhì)除掉，但酸的強(qiáng)度過高會(huì)溶解高嶺土中的Al2O3，造成晶格結(jié)構(gòu)的變化。為此出現(xiàn)了漂白工藝，國內(nèi)對(duì)廢金屬礦物粉體材料進(jìn)行漂白多集中在

32、高嶺土礦種上且已有工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。離子Ti4+V2+V3+Cr3+Mn2+Mn3+Mn4+顏色褐紅綠黃紅紅綠玫瑰黑礦物石榴石 釩云母 釩鉛礦剛玉鈣鉻石 菱錳礦 紅簾石 軟錳礦離子Fe2+Fe3+Co2+Cu2+Cu3+Ni2+(VO2)2+顏色綠褐紅玫瑰藍(lán)綠綠黃礦物綠泥石 褐鐵礦 赤鐵礦鈷華藍(lán)銅礦 孔雀石鎳華鈾云母 影響高嶺土等礦物白度的主要因素是礦物本身的染色雜質(zhì)礦物，如鐵、鈦、硫化礦和有機(jī)雜質(zhì)。為此，礦物漂白前，首先需要了解礦石中染色雜質(zhì)的特征、含量及賦存狀態(tài)。根據(jù)其染色雜質(zhì)不同采用不同的漂白方式。如以鐵礦物為主的染色雜質(zhì)要用還原漂白，以有機(jī)染色雜質(zhì)為主，則采用氧化漂白比較好。下表列出

33、各種染色離子的顏色特征。v3.2.1、著色漂白、著色漂白v 著色漂白是指在高嶺土中加入適量的白色藥劑，經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，白色藥劑覆蓋在高嶺土表面，從而大大提高高嶺土的白度。著色漂白所使用的藥劑有：TiO2、CaSO42H2O、CaCO3、CaSiO3及Al(OH)3等。v3.2.1、著色漂白、著色漂白v 漂白專家在這項(xiàng)工藝研究上有突破性的進(jìn)展，目前正致力于工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。其研究結(jié)果表明：以TiO2作覆蓋劑漂白效果最佳，Al(OH)3最差。但TiO2價(jià)格昂貴，所以建議使用價(jià)格低廉的CaSO42H2O或CaSiO3，也可以采用其它藥劑通過它們之間反應(yīng)而得到上述藥劑，然后再進(jìn)行攪拌漂白。v 例如可以采用

34、Ca(OH)2 和Al2SO4318H2O，二者反應(yīng)后生成CaSO42H2O和Al(OH)3，這兩種物質(zhì)均為白色。反應(yīng)式如下：v 3Ca(OH)2+Al2SO4318H2Ov =3CaSO42H2O+2Al(OH)3+12H2Ov 這項(xiàng)工藝中值得注意的是白色藥劑的細(xì)度及所用的攪拌設(shè)備，藥劑的細(xì)度不足或攪拌速度不當(dāng)都會(huì)降低漂白效果。v3.2.23.2.2、化學(xué)漂白原理及方法、化學(xué)漂白原理及方法v 對(duì)于一些牢固覆蓋在高嶺土顆粒表面的氧化鐵，采用磁選、浮選方法是很難將其去掉的，這就必須采用化學(xué)漂白進(jìn)行處理?；瘜W(xué)漂白法就是采用化學(xué)方法溶出鐵、鈦等著色雜質(zhì)再漂洗出去。常用的具體方法有：氧化法、還原法等。

35、v ()還原法漂白原理及過程還原法漂白原理及過程 v 該法的實(shí)質(zhì)就是使高嶺土中難溶性的Fe3+還原成可溶性的Fe2+，而后洗滌除去，從而提高高嶺土的白度。這是高嶺土工業(yè)中傳統(tǒng)的除鐵方法。在漂白前礦漿流入攪拌機(jī)攪拌，并要加入絮凝劑絮凝后，再進(jìn)行漂白。v 還原漂白在工業(yè)上應(yīng)用較多，常用的連二亞硫酸鈉(Na2S2O4又稱保險(xiǎn)粉)做還原劑，由粉碎還原亞硫酸法制取，過去曾用亞硫酸鋅，但因鋅對(duì)魚類有污染，故被保險(xiǎn)粉代替。v保險(xiǎn)粉“不保險(xiǎn)”v 易燃性：遇水和酸劇烈反應(yīng)v2Na2S2O4+2H2O+O2=4NaHSO3 v4NaHSO3+O2=2Na2SO4 +2H2O+2SO2vNa2S2O4+2H2O+O

36、22NaHSO4+H2v3Na2S2O4+6HCl=H2S+2H2O+5SO2+6NaCl v自燃性v毒性v 保險(xiǎn)粉有很強(qiáng)的還原性，廣泛用于紡織工業(yè)的還原性染色、還保險(xiǎn)粉有很強(qiáng)的還原性，廣泛用于紡織工業(yè)的還原性染色、還原清洗、印花和脫色及漂白，由于它不含重金屬，經(jīng)漂白后的原清洗、印花和脫色及漂白，由于它不含重金屬，經(jīng)漂白后的織物色澤鮮艷，不易退色。還可以用于食物漂白，諸如明膠、織物色澤鮮艷，不易退色。還可以用于食物漂白，諸如明膠、蔗糖、蜜等。蔗糖、蜜等。 連二硫酸鈉是一種強(qiáng)還原劑，在還原漂白中，連二硫酸鈉被氧化生成硫酸鹽，如：S2O42-+H2O=2HSO4- +2H+2e 還原漂白多在酸性介

37、質(zhì)中進(jìn)行，常以調(diào)節(jié)酸度，即硫酸和連二硫酸鈉共同作用進(jìn)行漂白。 Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O Fe2（SO4）3+Na2S2O4=Na2SO4+2FeSO4+2SO2上式合并：v Fe2O3+Na2S2O4+3H2SO4=Na2SO4+2FeSO4+3H2O+2SO2 在上述反應(yīng)中，如果有氧存在，則FeSO4又被重新氧化的可能，F(xiàn)eSO4 +2H2SO4+0.5O2=Fe2（SO4）3+H2O影響連二亞硫酸鈉還原漂白效果的因素影響連二亞硫酸鈉還原漂白效果的因素v 酸度的影響：一般控制pH=46 pH值越高，保險(xiǎn)粉的還原能力越強(qiáng)。 pH升高，三價(jià)鐵變得不易被還原，但二價(jià)鐵

38、變得容易被氧化。 pH值也不能低，否則保險(xiǎn)粉穩(wěn)定性下降，發(fā)生下述反應(yīng)： 3S2O42-+6H+=5SO2+H2S+2H2Ov 保險(xiǎn)粉的用量：氧化鐵含量越高，保險(xiǎn)粉的用量越大，但實(shí)際用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算值。因?yàn)楸ｋU(xiǎn)粉會(huì)發(fā)生分解、水解。一般處理氧化鐵含量在1%以下的高嶺土比較經(jīng)濟(jì)。通常用量為13公斤/噸。v 溫度：溫度升高，反應(yīng)加快。一般反應(yīng)溫度控制在4050，溫度升高保險(xiǎn)粉的穩(wěn)定性大大降低。v 濃度的影響：具有良好的流動(dòng)性。v 反應(yīng)時(shí)間：40分鐘120分鐘。() 氧化漂白原理及過程氧化漂白原理及過程 高嶺土中的雜質(zhì)為黃鐵礦和有機(jī)物時(shí)，常使礦物呈灰色，這些物質(zhì)采用酸洗和還原漂白均很難除去。這類礦物

39、可采用氧化漂白法進(jìn)行處理，其中有機(jī)物含量高時(shí)則需要進(jìn)行煅燒。v 氧化漂白是采用強(qiáng)氧化劑，在水介質(zhì)中將處于還原狀態(tài)的黃鐵礦氧化為可溶性的亞鐵，同時(shí)將深色的有機(jī)質(zhì)氧化。所用的氧化劑包括次氯酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀、氯氣和臭氧等。v FeS2+NaClOFe2+SO42-+Na+ + Cl-v 溫度：溫度高、反應(yīng)速度快，但氧化劑分解，消耗大，且污染環(huán)境。v pH：5-6時(shí)氧化能力強(qiáng)，二價(jià)鐵穩(wěn)定，但當(dāng)pH值較高時(shí)，亞鐵則可能變成難溶的三價(jià)鐵、失去其可溶性。 v 影響漂白工藝的主要因素：影響漂白工藝的主要因素：v 礦漿濃度v 漂白劑用量v 介質(zhì)pH值v 漂白劑的添加次數(shù)v 漂白溫度v 漂白時(shí)間v 添加劑

40、（分散劑、緩沖劑、螯合劑）3.3 礦物的煅燒礦物的煅燒3.3.1 煅燒或熱處理的目的煅燒或熱處理的目的非金屬礦物煅燒或熱處理是重要的選礦和加工技非金屬礦物煅燒或熱處理是重要的選礦和加工技術(shù)之一，其主要目的是：術(shù)之一，其主要目的是：1）在適宜的氣氛和低于礦物原料（金屬或非金）在適宜的氣氛和低于礦物原料（金屬或非金屬礦）熔點(diǎn)的溫度條件下，使礦物原料中的目屬礦）熔點(diǎn)的溫度條件下，使礦物原料中的目的礦物發(fā)生物理和化學(xué)變化。的礦物發(fā)生物理和化學(xué)變化。 如礦物受熱脫除結(jié)構(gòu)水或分解為一種組成簡單如礦物受熱脫除結(jié)構(gòu)水或分解為一種組成簡單的礦物，礦物中的某些組分被氣化脫除或者礦的礦物，礦物中的某些組分被氣化脫除

41、或者礦物本身發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，最終使產(chǎn)品的白度（或物本身發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，最終使產(chǎn)品的白度（或亮度）、空隙率、活性等性能提高和優(yōu)化。亮度）、空隙率、活性等性能提高和優(yōu)化。 高嶺土因煅燒脫除結(jié)構(gòu)（合）水而生成偏高嶺高嶺土因煅燒脫除結(jié)構(gòu)（合）水而生成偏高嶺石、硅鋁尖晶石和莫來石；石、硅鋁尖晶石和莫來石；石膏礦（二水石膏）經(jīng)低溫煅燒成為半水石膏，石膏礦（二水石膏）經(jīng)低溫煅燒成為半水石膏，高溫煅燒則成為無水石膏或硬石膏；高溫煅燒則成為無水石膏或硬石膏；凹凸棒石及海泡石煅燒后可排出大量吸附水和凹凸棒石及海泡石煅燒后可排出大量吸附水和結(jié)構(gòu)水，使顆粒內(nèi)部結(jié)晶破壞而變得松弛，比結(jié)構(gòu)水，使顆粒內(nèi)部結(jié)晶破壞而變得松弛，比

42、表面積和孔隙率成倍增加；表面積和孔隙率成倍增加；鋁土礦（水和氧化鋁）和水鎂石（氫氧化鎂）鋁土礦（水和氧化鋁）和水鎂石（氫氧化鎂）煅燒后脫除結(jié)晶水生成氧化鋁和氧化鎂；煅燒后脫除結(jié)晶水生成氧化鋁和氧化鎂；滑石在滑石在600600以上的溫度煅燒，脫除結(jié)構(gòu)水，以上的溫度煅燒，脫除結(jié)構(gòu)水，晶格內(nèi)部重新排列組合，形成偏硅酸鹽和活性晶格內(nèi)部重新排列組合，形成偏硅酸鹽和活性二氧化硅。二氧化硅。v2）使碳酸鹽礦物（石灰石、白云石、菱鎂礦等）使碳酸鹽礦物（石灰石、白云石、菱鎂礦等）和硫酸鹽礦物發(fā)生分解，生成氧化物和二氧化碳。和硫酸鹽礦物發(fā)生分解，生成氧化物和二氧化碳。v3）使硫化物、碳質(zhì)及有機(jī)物氧化。在一些非金屬

43、）使硫化物、碳質(zhì)及有機(jī)物氧化。在一些非金屬礦物，如硅藻土、煤系高嶺巖及其他粘土礦物中常礦物，如硅藻土、煤系高嶺巖及其他粘土礦物中常含有一定的碳質(zhì)、硫化物或有機(jī)質(zhì)，通過在適宜的含有一定的碳質(zhì)、硫化物或有機(jī)質(zhì)，通過在適宜的溫度下煅燒可以除去這些雜質(zhì)，使礦物的純度、白溫度下煅燒可以除去這些雜質(zhì)，使礦物的純度、白度、孔隙率提高度、孔隙率提高。v4）熔融和燒成。熔融是將固體礦物或巖石在熔點(diǎn)條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橐合喔邷亓黧w；燒成是在遠(yuǎn)高于礦物熱分解溫度下進(jìn)行的高溫煅燒，也稱重?zé)?。目的是穩(wěn)定氧化物或硅酸鹽礦物的物理狀態(tài)，變?yōu)榉€(wěn)定的固相材料。為了促進(jìn)變化的進(jìn)行，有時(shí)也使用礦化劑或穩(wěn)定劑。這個(gè)穩(wěn)定化處理，從現(xiàn)象上看有再

44、結(jié)晶作用，使之變?yōu)榉€(wěn)定型變體，以及高密度化礦物常壓穩(wěn)定化等。v熔融和燒成常用來制備低共熔化合物，如二硅酸鈉、偏硅酸鈉、正硅酸鈉以及四硅酸鉀、偏硅酸鉀、二硅酸鉀、輕燒鎂、重?zé)V、鑄石以及玻璃、陶瓷和耐火材料等。3.3.2、礦物煅燒原理、礦物煅燒原理v煅燒過程中，礦物組分發(fā)生的變化稱為煅燒反應(yīng)。煅燒反應(yīng)主要是在熱發(fā)生器（各種煅燒窯爐）中發(fā)生于氣固界面的多相化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)同樣遵循熱力學(xué)和質(zhì)量作用定律。根據(jù)煅燒反應(yīng)中主要煅燒反應(yīng)的不同，可將煅燒分為如下幾種：v氧化煅燒：于氧化氣氛中加熱礦物，使?fàn)t氣中的氧與礦物中某些組分作用或礦物本身在氧化氣氛中煅燒。v還原煅燒：在還原氣氛中使高價(jià)態(tài)的金屬氧化物還原為

45、低價(jià)態(tài)的金屬氧化物或礦物在還原氣氛中進(jìn)行煅燒。v氯化煅燒。在中性或還原氣氛中加熱礦物，使其中的有價(jià)組分或固態(tài)氯化劑（氯化鈉或氯化鈣）反應(yīng)生成揮發(fā)性氣態(tài)金屬氯化物，并隨機(jī)沉淀在爐料中的還原劑表面。v磁化煅燒。在弱還原氣氛中，使弱磁性赤鐵礦煅燒并還原成強(qiáng)磁性的磁鐵礦。v高嶺土煅燒加工v煅燒是改善高嶺土性能的特殊加工方法。造紙涂料工業(yè)使用煅燒高嶺土可以增加散射力和遮蓋率，提高油墨吸咐速度。用于電纜填料可增加電阻率，在合成4A沸石、生產(chǎn)氯化鋁、冰晶石工業(yè)中，煅燒可以增加高嶺土的化學(xué)活性。高溫煅燒能增加白度，可部分代替價(jià)昂的鈦白粉。煅燒可生產(chǎn)莫來石。對(duì)于煤系高嶺巖煅燒是必不可少的工藝，因煅燒能脫除炭質(zhì)、

46、提高白度。v 高嶺石在煅燒過程中隨著溫度的升高，會(huì)產(chǎn)生不同的相變，高嶺石在煅燒過程中隨著溫度的升高，會(huì)產(chǎn)生不同的相變，煅燒相變過程的反應(yīng)式如下：煅燒相變過程的反應(yīng)式如下：v 550700：Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2(偏高嶺偏高嶺石石)+2H2Ov 925： 2(Al2O32SiO2) 2Al2O33SiO2(硅尖晶石硅尖晶石)+SiO2 v 1100 ：2Al2O33SiO2 2(Al2O3SiO2)(似莫來石似莫來石)+SiO2v 1400：3(Al2O3SiO2 ) 3Al2O32SiO2(莫來石莫來石)+SiO2 v 從反應(yīng)式可看出，從反應(yīng)式可看出，500700之

47、間脫除結(jié)晶水，生成偏高嶺石，之間脫除結(jié)晶水，生成偏高嶺石，仍保持片狀形態(tài)。仍保持片狀形態(tài)。925后產(chǎn)生硅尖晶石相。后產(chǎn)生硅尖晶石相。1100時(shí)產(chǎn)生似時(shí)產(chǎn)生似莫來石相。莫來石相。1400產(chǎn)生莫來石。產(chǎn)生莫來石。v 高嶺土煅燒溫度的選擇，視用途而定。高嶺土煅燒溫度的選擇，視用途而定。v 作為電纜填料、化工產(chǎn)品，溫度宜選用作為電纜填料、化工產(chǎn)品，溫度宜選用700左右。左右。v 生產(chǎn)造紙涂料，宜選擇生產(chǎn)造紙涂料，宜選擇800900，此時(shí)產(chǎn)生的偏高嶺石仍保，此時(shí)產(chǎn)生的偏高嶺石仍保持了片狀形態(tài)。持了片狀形態(tài)。v 生產(chǎn)高白度和高亮度的填料，溫度可選擇生產(chǎn)高白度和高亮度的填料，溫度可選擇1100左右。左右。v

48、 生產(chǎn)高溫結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料的莫來石時(shí)，溫度應(yīng)大于生產(chǎn)高溫結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料的莫來石時(shí)，溫度應(yīng)大于1400。v 為提高煅燒高嶺土的白度，可加入煅燒添加劑。添加劑的品為提高煅燒高嶺土的白度，可加入煅燒添加劑。添加劑的品種有多種，要根據(jù)礦石的性質(zhì)，合理選用添加劑。種有多種，要根據(jù)礦石的性質(zhì)，合理選用添加劑。v石墨的高溫煅燒提純v石墨的高溫煅燒提純又稱為熱力精煉法，其基本原理是利用石墨能耐高溫的性質(zhì)，把石墨置于特別的電爐中隔絕空氣加熱到2500，石墨的灰分雜質(zhì)被蒸發(fā)出去，從而使石墨的純度大大提高。純化爐由耐火磚砌成，兩端插入石墨電極，通入45-70伏交流電，電流一般在4000A以上，在2500保溫7

49、2小時(shí)可達(dá)到保溫效果。產(chǎn)品純度可以達(dá)到99.9%，如果在純化爐中通入氯氣、氟氣，最后通入氮?dú)?，純度可達(dá)到99.99-99.999%。1.深度還原相關(guān)技術(shù)簡介深度還原相關(guān)技術(shù)簡介深度還原概念深度還原概念 深度還原是指將不能直接作為高爐原料的復(fù)雜難選鐵礦石在比磁化焙燒更高的溫度和更強(qiáng)的還原氣氛下，使鐵礦石中的鐵礦物還原為金屬鐵，并使金屬鐵生長為一定粒度鐵顆粒的過程。FeOxFe鐵顆粒深度還原深度還原過程過程鐵礦物還原-鐵顆粒長大示意圖赤鐵礦晶體結(jié)構(gòu) 海綿鐵晶體結(jié)構(gòu) 原料：低品位復(fù)雜難選鐵礦石；主要反應(yīng)：FexOy 與 C 、CO及其他脈石礦物的固相反應(yīng)；產(chǎn)品形態(tài)：固體鐵顆粒深度還原深度還原原料：T

50、Fe66%SiO2+Al2O33%煤灰分要低；主要反應(yīng)：FexOy及 C 、CO的還原反；產(chǎn)品形態(tài)：液態(tài)鐵水熔融還原熔融還原直接還原直接還原原料：TFe66%SiO2+Al2O33%煤灰分要低；主要反應(yīng)：FexOy 與 C 、CO的還原反應(yīng)產(chǎn)品形態(tài)：多微孔結(jié)構(gòu)的固態(tài)鐵，即海綿鐵（DRI）深度還原工藝流程示意圖深度還原工藝流程示意圖傳統(tǒng)工藝流程與深度還原工藝流程對(duì)比圖深深 度度 還還 原原復(fù)雜難選鐵礦石復(fù)雜難選鐵礦石選選 礦礦 選選 礦礦煉煉 鐵鐵燒結(jié)或球團(tuán)燒結(jié)或球團(tuán) 可選鐵礦石可選鐵礦石傳統(tǒng)工藝深度還原工藝回收率75-80%焦化工藝回收率大于90%非結(jié)焦煤煉煉 鋼鋼煉煉 鋼鋼3.3.鐵礦石深度還原的理論基礎(chǔ)鐵礦石深度還原的理論基礎(chǔ)3.1 鐵氧化物還原的基本原理 低貧鐵礦石煤基深度還原過程包括直接還原、間接還原、碳的氣化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。FexOy (s)+ C(s) = FexO(y-1) (s)+ CO (g) （3.1）FexOy (s)+ CO(g) = FexO(y-1)(s) + CO2 (g) （3.2）C(s)CO2