非金屬礦的煅燒工藝，含石灰石煅燒技術等

　　非金屬礦是相對于金屬礦而言的礦物總稱。已經探明的非金屬礦物達91種。科學、高效地綜合開發和利用非金屬礦物資源，是非金屬礦加工行業的必然發展趨勢。

　　煅燒是天然化合物或人造化合物的熱離解或晶形轉變過程，此時化合物受熱離解為一種組成更簡單的化合物或發生晶形轉變。煅燒作業可用于直接處理礦物原料以適于后續的工藝要求，也可用于化學選礦后期處理以制取化學精礦，滿足用戶對產品的要求。影響煅燒過程的主要因素為煅燒溫度、氣相組成、化合物的熱穩定性等。

　　「做非金屬礦的埃爾派」非金屬礦的煅燒工藝，含石灰石煅燒技術等

　　非金屬礦

　　01石灰石煅燒

　　石灰石的主要成分是碳酸鈣，經過煅燒制成生石灰可用于制備電石、灰鈣粉、石灰膏、輕質碳酸鈣等產品，是重要的工業原料。煅燒是石灰石生產中很關鍵的一道工序。煅燒的好壞對后續產品的質量影響很大。

　　由于石灰石原礦石形狀不規則，很難達到煅燒要求;粒度分布廣，難以保證煅燒的質量;雜質含量高，影響產品的質量，因此需要對不達標的石灰石進行預處理。預處理包括破碎、清洗和分級。

　　02高嶺土煅燒

　　高嶺土又稱瓷土，其主要礦物是高嶺石類礦物。經過煅燒的高嶺土具有優良的光散射能力和特殊的油墨吸收性，以及更好的收縮性、阻燃性、吸濕性和更高的強度、電阻率，用于造紙、塑料、電網改造、建筑等行業，可以大大提高這些材料的使用性能。

　　高嶺土在加熱過程中會發生脫水、分解、析出新物相等物化變化，較為復雜，一般認為，高嶺土在加熱過程主要包括兩個階段：脫水階段和脫水后產物的轉化階段。

　　▲高嶺土煅燒機理

　　03黑滑石煅燒

　　滑石是一種具有良好絕緣、耐熱、吸附、潤滑等性能的重要非金屬礦物材料。我國的滑石儲量巨大，但是中低品位的黑滑石居多。黑滑石加工的主要目的是提高其白度，除去黑滑石成分中所含有機碳。研究證實，黑滑石經過一定溫度和時間條件的煅燒，能轉化為白度要求的高品質滑石。

　　▲煅燒溫度對黑滑石煅燒增白影響效果圖

　　▲煅燒時間對黑滑石煅燒增白影響效果圖

　　該煅燒加工工藝非常適合于高純、高白煅燒滑石微粉的生產，且生產規模化，可以實現提高產量、降低成本和環保節能的目的。

　　04硅藻土煅燒

　　硅藻土是海洋內或湖泊里生長的藻類死亡后的殘骸積沉到水底以后，經自然變化作用，逐漸形成的非金屬礦物質。其基本組分是含水的非晶質二氧化硅，具有多孔性、密度小、比表面積大、強吸附性和耐高溫等優良品質，這些理化特性在新材料領域中得到了廣泛應用。

　　米增財等在《硅藻土煅燒處理及其孔隙性能研究》一文中，運用煅燒法以及添加助溶劑預處理手段，來探究其高溫燒結下能否保持一定原始孔隙吸附性能。

　　結果表明，在800℃和900℃處理下硅藻土的平均孔徑增大，1000℃煅燒處理晶體結晶度增加，顆粒熔融液相產生，原始孔隙熔化縮小，比表面積和孔徑分布呈現縮小趨勢。硅藻土添加助熔劑煅燒處理，在950℃較低溫度下材料形成熔融玻璃化產物，煅燒溫度進一步提高顆粒開始嚴重熔融，孔隙特征損失明顯。

　　05菱鎂礦煅燒

　　菱鎂礦屬碳酸鹽類，方解石族，化學式為MgCO3，晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物。菱鎂礦礦床的成因主要為沉積變質型、風化殘積型和熱液交代型3種礦床。菱鎂礦常為致密塊狀集合體，呈無色或白色，有時略帶淺黃色、淺灰色或因其他雜質的影響呈淺粉紅色。

　　▲菱鎂礦的選冶加工示意圖

　　MgCO3加熱到700℃時，分解為MgO和CO2;加熱到700~1000℃時，成為輕燒鎂砂;加熱到1400~1800℃時，成為重燒鎂砂;加熱到2500~3000℃時，重燒鎂砂轉化為電熔鎂砂。

　　▲制備輕燒鎂粉工藝流程圖

　　▲制備燒結鎂砂工藝流程圖

　　06磷石膏煅燒

　　磷石膏石濕法磷酸生產工藝產生的副產品，其主要成分為CaSO4·2H2O、CaSO4·1/2H2O及CaSO4，還含有一些雜質如有機物、氟、P2O5及少量金屬(鉀、鈉、錳、鐵等)。濕法磷酸工藝生產1t磷酸產生4.5~6t磷石膏，我國磷肥行業快速發展，磷石膏的排放量隨之增加。現用的建筑石膏以天然石膏為主，磷石膏中鐵和有機物等雜質使其白度降低，在建材領域使用受限，故磷石膏作為建筑材料代替天然石膏的關鍵技術是除雜。具體有煅燒、堿改性、酸改性、水洗、篩分等方法。

　　方官濤等在《磷石膏煅燒過程中添加劑對其雜質和白度影響》一文中，對磷石膏進行球磨、篩分，考察了煅燒溫度、煅燒時間、添加劑量對磷石膏中鐵、有機碳的脫除情況及磷石膏白度的影響進行試驗。

　　結果表明：煅燒條件為溫度475℃、時間2h，隨添加劑量增加，白度逐漸增大，加入NH4Cl2%與磷石膏充分研磨進行煅燒，磷石膏白度由26.8%升高到87.12%，鐵去除率達到96.61%，有機碳去除率為44.90%。

　　07伊利石煅燒

　　伊利石是一種富含鉀的云母類粘土礦物。我國伊利石資源豐富，主要分布在河南、浙江、吉林、內蒙古、甘肅等地，吉林省安圖縣的伊利石資源十分豐富，已探明儲量達到1.4億t。

　　孫世陽曾以伊利石為研究對象，采用伊利石泥漿為原料進行伊利石漂白試驗的研究工作。研究了亞硫酸氫鈉—鋅粉漂白工藝、保險粉漂白工藝和煅燒漂白工藝對漂白效果的影響。結果表明，伊利石白度由原礦的72%提高到80%、80.12%和81.2%。與亞硫酸氫鈉—鋅粉漂白工藝和保險粉漂白工藝相比，煅燒工藝漂白可節約成本14%以上。

　　▲伊利石混合泥漿+亞硫酸氫鈉—鋅粉漂白方法

　　▲保險粉漂白工藝

　　▲煅燒漂白工藝

　　08蛇紋石煅燒

　　蛇紋石是一種含水的富鎂硅酸鹽礦物的總稱。我國的蛇紋石資源豐富。其主要成分是硅酸鎂，常伴生有鐵、鎳、鈷、鉻及少量的鉑族元素(如鉑、銠、銥)等。

　　▲綜合利用蛇紋石有效成分的工藝流程圖

　　近年來對蛇紋石的開發利用范圍逐年擴大，但目前國內對蛇紋石的綜合提取和富集的研究以及復合工藝流程的設計仍然很少，缺乏對實現生產工藝綠色化、最終產品的高質量、高附加值以及中間副產物的循環回收利用等方面的深入研究。

　　09蛋白土煅燒

　　蛋白土又稱蛋白石，是一種含水非晶質或膠質的活性二氧化硅，其主要化學組成為SiO2，含水量為1%~14%,還含有少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、K2O、NaO和有機質等。目前主要分布于我國黑龍江嫩江流域、大興安嶺地區和新疆北屯地區。

　　劉陽鈺等在《蛋白土硫酸銨煅燒增白工藝研究》一文中，首次采用預先煅燒的方法去除蛋白土中有機雜質并將其中所含有的鐵元素轉化為Fe2O3，然后采用硫酸銨煅燒法來增白預先煅燒后的蛋白土。

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　　結論：煅燒溫度500℃、硫酸銨添加量為蛋白土質量的200%、煅燒時間為1h、升溫速度為5℃/min，此條件下，蛋白土的白度由原礦的22.1%提高到86.5%，Fe2O3含量由原礦的2.54%降至0.09%。經硫酸銨煅燒增白后的蛋白土所含鐵、鋁雜質下降，純度顯著提高，SiO2含量從煅燒前的73.18%提高到88.79%，且煅燒后蛋白石的片狀結構未被破壞。

　　10凹凸棒石黏土煅燒

　　凹凸棒石黏土又名破縷石或縷縞石，我國學者許冀泉根據凹凸堡的諧音將這種礦物命名為“凹凸棒石”。在礦物學上，凹凸棒石黏土隸屬于海泡石族，是一種含水豐富Mg、Al的硅酸礦物鹽，其主要成分為凹凸棒石，另外還含有蒙脫石、伊利石、高嶺土、海泡石、蛋白石、石英、水云母等礦物。

　　11白云石煅燒

　　白云石(CaCO3·MgCO3)是一種重要的冶金、建材及化工原料，廣泛應用于金屬鎂制備(皮江法)、高爐煉鐵(熔劑)、生產堿性耐火材料、玻璃、陶瓷、鈣鎂磷肥和硫酸鎂等工業過程。白云石煅燒是皮江法煉鎂的第一步，也是煉鎂全流程中最大的由原料導致的CO2直接排放源，該過程發生的化學反應如下：

　　回轉窯是傳統白云石煅燒的主要裝備，在煅燒過程中窯體連續轉動，使物料與高溫煙氣充分接觸。蔣濱繁等在《基于CO2循環的低碳高效白云石煅燒新工藝》一文中，針對白云石煅燒過程中 CO2排放嚴重等問題，構建了基于CO2循環載熱與資源化回收的白云石低碳煅燒豎窯新工藝。

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