非金屬礦是相對(duì)于金屬礦而言的礦物總稱。已經(jīng)探明的非金屬礦物達(dá)91種。科學(xué)、高效地綜合開(kāi)發(fā)和利用非金屬礦物資源，是非金屬礦加工行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

　　煅燒是天然化合物或人造化合物的熱離解或晶形轉(zhuǎn)變過(guò)程，此時(shí)化合物受熱離解為一種組成更簡(jiǎn)單的化合物或發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變。煅燒作業(yè)可用于直接處理礦物原料以適于后續(xù)的工藝要求，也可用于化學(xué)選礦后期處理以制取化學(xué)精礦，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的要求。影響煅燒過(guò)程的主要因素為煅燒溫度、氣相組成、化合物的熱穩(wěn)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(shù)等

　　非金屬礦

　　01石灰石煅燒

　　石灰石的主要成分是碳酸鈣，經(jīng)過(guò)煅燒制成生石灰可用于制備電石、灰鈣粉、石灰膏、輕質(zhì)碳酸鈣等產(chǎn)品，是重要的工業(yè)原料。煅燒是石灰石生產(chǎn)中很關(guān)鍵的一道工序。煅燒的好壞對(duì)后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。

　　由于石灰石原礦石形狀不規(guī)則，很難達(dá)到煅燒要求;粒度分布廣，難以保證煅燒的質(zhì)量;雜質(zhì)含量高，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此需要對(duì)不達(dá)標(biāo)的石灰石進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理包括破碎、清洗和分級(jí)。

　　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(jīng)過(guò)煅燒的高嶺土具有優(yōu)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(qiáng)度、電阻率，用于造紙、塑料、電網(wǎng)改造、建筑等行業(yè)，可以大大提高這些材料的使用性能。

　　高嶺土在加熱過(guò)程中會(huì)發(fā)生脫水、分解、析出新物相等物化變化，較為復(fù)雜，一般認(rèn)為，高嶺土在加熱過(guò)程主要包括兩個(gè)階段：脫水階段和脫水后產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化階段。

　　▲高嶺土煅燒機(jī)理

　　03黑滑石煅燒

　　滑石是一種具有良好絕緣、耐熱、吸附、潤(rùn)滑等性能的重要非金屬礦物材料。我國(guó)的滑石儲(chǔ)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(jī)碳。研究證實(shí)，黑滑石經(jīng)過(guò)一定溫度和時(shí)間條件的煅燒，能轉(zhuǎn)化為白度要求的高品質(zhì)滑石。

　　▲煅燒溫度對(duì)黑滑石煅燒增白影響效果圖

　　▲煅燒時(shí)間對(duì)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(chǎn)，且生產(chǎn)規(guī)?；?，可以實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)量、降低成本和環(huán)保節(jié)能的目的。

　　04硅藻土煅燒

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

　　米增財(cái)?shù)仍凇豆柙逋领褵幚砑捌淇紫缎阅苎芯俊芬晃闹?，運(yùn)用煅燒法以及添加助溶劑預(yù)處理手段，來(lái)探究其高溫?zé)Y(jié)下能否保持一定原始孔隙吸附性能。

　　結(jié)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(jié)晶度增加，顆粒熔融液相產(chǎn)生，原始孔隙熔化縮小，比表面積和孔徑分布呈現(xiàn)縮小趨勢(shì)。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(chǎn)物，煅燒溫度進(jìn)一步提高顆粒開(kāi)始嚴(yán)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(xué)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(zhì)型、風(fēng)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(wú)色或白色，有時(shí)略帶淺黃色、淺灰色或因其他雜質(zhì)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(shí)，分解為MgO和CO2;加熱到700~1000℃時(shí)，成為輕燒鎂砂;加熱到1400~1800℃時(shí)，成為重?zé)V砂;加熱到2500~3000℃時(shí)，重?zé)V砂轉(zhuǎn)化為電熔鎂砂。

　　▲制備輕燒鎂粉工藝流程圖

　　▲制備燒結(jié)鎂砂工藝流程圖

　　06磷石膏煅燒

　　磷石膏石濕法磷酸生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其主要成分為CaSO4·2H2O、CaSO4·1/2H2O及CaSO4，還含有一些雜質(zhì)如有機(jī)物、氟、P2O5及少量金屬(鉀、鈉、錳、鐵等)。濕法磷酸工藝生產(chǎn)1t磷酸產(chǎn)生4.5~6t磷石膏，我國(guó)磷肥行業(yè)快速發(fā)展，磷石膏的排放量隨之增加。現(xiàn)用的建筑石膏以天然石膏為主，磷石膏中鐵和有機(jī)物等雜質(zhì)使其白度降低，在建材領(lǐng)域使用受限，故磷石膏作為建筑材料代替天然石膏的關(guān)鍵技術(shù)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(guò)程中添加劑對(duì)其雜質(zhì)和白度影響》一文中，對(duì)磷石膏進(jìn)行球磨、篩分，考察了煅燒溫度、煅燒時(shí)間、添加劑量對(duì)磷石膏中鐵、有機(jī)碳的脫除情況及磷石膏白度的影響進(jìn)行試驗(yàn)。

　　結(jié)果表明：煅燒條件為溫度475℃、時(shí)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(jìn)行煅燒，磷石膏白度由26.8%升高到87.12%，鐵去除率達(dá)到96.61%，有機(jī)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(guó)伊利石資源豐富，主要分布在河南、浙江、吉林、內(nèi)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(chǔ)量達(dá)到1.4億t。

　　孫世陽(yáng)曾以伊利石為研究對(duì)象，采用伊利石泥漿為原料進(jìn)行伊利石漂白試驗(yàn)的研究工作。研究了亞硫酸氫鈉—鋅粉漂白工藝、保險(xiǎn)粉漂白工藝和煅燒漂白工藝對(duì)漂白效果的影響。結(jié)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(xiǎn)粉漂白工藝相比，煅燒工藝漂白可節(jié)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(xiǎn)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(guó)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(lái)對(duì)蛇紋石的開(kāi)發(fā)利用范圍逐年擴(kuò)大，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)蛇紋石的綜合提取和富集的研究以及復(fù)合工藝流程的設(shè)計(jì)仍然很少，缺乏對(duì)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝綠色化、最終產(chǎn)品的高質(zhì)量、高附加值以及中間副產(chǎn)物的循環(huán)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(zhì)或膠質(zhì)的活性二氧化硅，其主要化學(xué)組成為SiO2，含水量為1%~14%,還含有少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、K2O、NaO和有機(jī)質(zhì)等。目前主要分布于我國(guó)黑龍江嫩江流域、大興安嶺地區(qū)和新疆北屯地區(qū)。

　　劉陽(yáng)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(yù)先煅燒的方法去除蛋白土中有機(jī)雜質(zhì)并將其中所含有的鐵元素轉(zhuǎn)化為Fe2O3，然后采用硫酸銨煅燒法來(lái)增白預(yù)先煅燒后的蛋白土。

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　　結(jié)論：煅燒溫度500℃、硫酸銨添加量為蛋白土質(zhì)量的200%、煅燒時(shí)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%，F(xiàn)e2O3含量由原礦的2.54%降至0.09%。經(jīng)硫酸銨煅燒增白后的蛋白土所含鐵、鋁雜質(zhì)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(jié)構(gòu)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(guó)學(xué)者許冀泉根據(jù)凹凸堡的諧音將這種礦物命名為“凹凸棒石”。在礦物學(xué)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(yīng)用于金屬鎂制備(皮江法)、高爐煉鐵(熔劑)、生產(chǎn)堿性耐火材料、玻璃、陶瓷、鈣鎂磷肥和硫酸鎂等工業(yè)過(guò)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(dǎo)致的CO2直接排放源，該過(guò)程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

　　回轉(zhuǎn)窯是傳統(tǒng)白云石煅燒的主要裝備，在煅燒過(guò)程中窯體連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料與高溫?zé)煔獬浞纸佑|。蔣濱繁等在《基于CO2循環(huán)的低碳高效白云石煅燒新工藝》一文中，針對(duì)白云石煅燒過(guò)程中 CO2排放嚴(yán)重等問(wèn)題，構(gòu)建了基于CO2循環(huán)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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