矿物质提取方法（非金属矿物常见选矿提纯方法）

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天然产出的非金属矿程度不同地含有其他矿物杂质或共伴生矿物。对于具体的非金属矿产品来说，这些矿物杂质有些是允许存在的，如方解石中所含的少量白云石和硅灰石，滑石中所含的部分叶腊石和绿泥石；但有些是要尽可能去除的，如高岭土、石英、硅藻土、滑石、石母、硅灰石、方解石等矿物中所含的各种铁质矿物和其他金属杂质。还有一些矿物，如石墨、硅藻上、砂质高岭土、煤系高岭土等，原料矿物的品位较低，也必须通过选矿提纯或煅烧才能满足应用的要求。

对于非金属矿来说，纯度在很多情况下指其矿物组成，而非化学组成。有许多非金属矿的化学成分基本相近，但矿物组成和结构相去甚远，因此其功能或应用性能也就不同，这是非金属矿选矿与金属矿选矿最大的区别之处，例如石英和硅藻土，化学成分虽都是二氧化硅，但前者为晶质结构（硅氧四面体），而后者为结构复杂的非品质多孔结构，因此，它们的应用性能或功能也不相同。此外，非金属矿选矿过程中要尽可能保持有用矿物的晶体结构，以免影响其工业用途和使用价值。

目前，非金属矿物常用的选矿方法有：拣选、洗矿、重选、浮选、磁选、电选、化学选矿、选择性絮凝、煅烧及形状分选等。

1、拣选

拣选是利用矿石的表面特征、光性、电性、磁性、放射线及矿石对放射线的吸收和反射能力等物理特性使矿物分离的一种选矿方法。对非金属矿物的分选，拣选具有特殊作用，可用于预先富集或获得最终产品，如对原生金刚石矿石，采用拣选可预先使金刚石和废石分离，对金刚石粗选和精选，采用拣选可获得金刚石成品。同样，对于大理石、石灰石、石膏、滑石、石英、钾长石、高岭土、硅灰石、石棉等非金属矿物，均可采用拣选获得纯度较高的最终成品。

例如，采用色选机对钾长石进行拣选作业，能够达到直接将块状矿物中的废石、夹石剔除，或者将低品位矿石与高品位矿石分离的效果。在石英砂原矿中，较纯的石英砂为白色或乳白色，含铁杂质或其脉石矿物的颜色则微黄、浅黄色或浅褐色和灰色等，石英砂与含铁杂质或脉石矿物的颜色差异是色选的关键。

色选机工作原理

色选机中石英砂与脉石矿物的喷射分离

2、洗矿

洗矿是处理与黏土胶结在一起或含泥多的矿石的一种工艺，包括碎散和分离两项作业。通常以水介质浸泡、冲洗或以机械搅动，借助矿粒之问的摩擦作用，将被矿泥黏附的矿粒解离并与黏土相分离，称为洗矿或擦洗。

采用洗矿处理一些风化或原生微细粒非金属矿，可使矿粒表面净化，露出能反映矿石本身性质的表面，除去表面黏附物后不仅可使矿粒本身得到提纯，也为后续选矿作业（如浮选、重选、磁选等）改善了条件。洗矿既可作为其他选矿提纯作业的前期准备，也可单独提高矿物的纯度。

双螺旋洗矿机

振动洗矿筛

3、重选

重选是根据矿粒之间密度的差异，在一定的介质流中（通常为水、重液或垂悬浮液及空气），借助流体浮力、动力及其他机械力的推动而松散，在重力（或离心力）及黏滞阻力作用下，使不同密度（粒度）的矿粒发生分层转移，从而达到分选的目的。

重选按作用力性质可分为跳汰选矿、摇床选矿、螺旋选矿、离心选矿、重介质选矿和风力选矿等。如风力选矿是以空气为分选介质的重力选矿方法，广泛应用于石棉、云母、蛭石等的分选。

动筛跳汰机

摇床

例如，利用高岭土和脉石颗粒的密度差异，采用离心工艺也可以去除石英等脉石颗粒，达到提纯高岭土的目的。以小锥角旋流器组或离心机替代高岭土提纯流程中的洗涤和筛分作业，既能实现洗涤和分级的目的，还可以去除部分杂质，具有较好的应用价值。

4、浮选

矿物表面性质具有疏水性和亲水性的差异，浮选正是利用这种差异，在气-液-固三相界面体系中使矿物得以分离，是细粒物料分选中应用较广、效果较好的一种选矿方法。

对于高岭土、膨润土、长石、重晶石、云母、伊利石、萤石等非金属矿来说，一方面是矿物本身硬度较低，易泥化，另一方面是铁、钛等杂质矿物嵌布粒度较细，因此其浮选粒级多属于浮选工艺中提到的泥级颗粒。石英浮选主要用于除去与石英矿共生的云母、长石类矿物，也能浮选含磷、含铁矿物，另外用浮选也可脱除破碎和研磨时混入的次生铁。

5、磁选

磁选是在磁场中，根据矿物间磁性的差异实现分离的力法，非金属矿主要是分离出具有一定磁性的含铁、钛质杂质矿物。对于石英、高岭土、膨润土、硅灰石、长石、滑石、凹凸棒石等非金属矿提纯来说，磁选是除去铁杂质、磁性矿物最广泛和最有效的手段。

常用的磁选设备有除铁器、磁滑轮、干式筒式磁选机、永磁筒式磁选机、感应辊式磁选机、盘式磁选机、高梯度磁选机、超导磁选机、琼斯型湿式强磁选机、平环式磁选机等。

CTS顺流式磁选机工作原理

高梯度磁选机应用现场

6、电选

电选是利用矿物的电性差别，在高压电场中实现矿物分选的一种选矿方法。目前，工业生产中以辊式电晕-静电复合电场电选机应用最广，在金刚石、锆英石、金红石等选矿中已有应用。

7、化学选矿

化学选矿是利用不同矿物在化学性质或化学反应特性方面的差异，采用化学原理或化工方法来实现矿物的分离和提纯。化学选矿主要应用于一些纯度要求较高或物理选矿方法难以达到应用要求的非金属矿物的选矿，如高纯石墨、高纯石英、高白度高岭土等。

例如，由于石英不溶于除HF外的其它酸，可通过化学手段，采用酸浸的方法，将石英矿中表面层、裂隙中或结构层间的各类金属杂质溶解，以达到更高的提纯程度。

8、选择性絮凝

用高分子絮凝剂，如淀粉、纤维素等，通过桥键作用，使得某种微细矿粒选择性地形成一种松散、网络状的聚集体（即絮团），其他微细矿粒仍处于分散状态，然后借助重选、浮选等选矿方法，实现矿物组分的分选。高分子选择性絮凝分选主要用于微细粒矿物的分选，已经有成功的工业实践。

美、苏、英、西德、捷克等国均采用了选择性絮凝工艺，使得高岭土的分选能力和选矿回收率均有所提高。其方法是使用一种阴离子絮凝剂使高岭土沉淀，其它矿物留在悬浮液中，静置10分钟后倒出悬浮液，将絮凝物在清水中搅拌成悬浮液后再进一步分离。也可使分散于高岭土矿浆中的杂质絮凝，高岭土呈分散状态，用虹吸或倾析法，使高岭土矿浆与絮凝杂质分离。这种方法是近20年来发展起来的被认为是细粒选矿中最有前途的有效工艺之一。

9、煅烧或焙烧

煅烧或焙烧是依据矿物中各组分分解温度或在高温下化学反应的差别，有目的地富集某种矿物组分或化学成分的方法。

煅烧或焙烧是非全属矿主要的加工技术之一，其主要目的如下：

（1）在适宜的气氛和低于矿物原料熔点的温度条件下，使矿物原料中的目的矿物发生物理和化学变化，如高岭土因煅烧脱除结构水而生成偏高岭石、硅铝尖晶石和莫来石；凹凸棒石及海泡石煅烧后可排出大量吸附水和结构水，使颗粒内部结晶破坏而变得松弛，比表面积和孔隙率成倍增加。

（2）使碳酸盐矿物（石灰石、白云石、菱镁矿等）和硫酸盐矿物发生分解，生成氧化物和二碳。

（3）使硫化物、碳质及有机物氧化，一些非金属矿，如硅藻土、煤系高岭土、黑滑石等中常含有一定的碳质、硫化物或有机质，在一定温度下煅烧可以除去这些杂质，使矿物的纯度、白度、孔隙率提高。

（4）熔融和烧成：熔融是将固体矿物或岩石在熔点条件下转变为液相高温流体；烧成是在远高于矿物热分解温度下进行的高温煅烧，也称重烧，目的是变为稳定的固相材料。熔融和烧成常用来制备低共熔化合物，如二硅酸钠、偏硅酸呐和四硅酸钾、偏硅酸钾、轻烧镁、重烧镁、铸石以及玻璃、陶瓷和耐火材料等。

例如，对煤系高岭土进行增白处理时，煅烧可以除掉高岭土粉中绝大多数有机炭，大大提高了高岭土的白度。在美国和英国等高岭土生产大国，一般采用大型动态立窑和隔焰式回转窑生产煅烧高岭土，原料一般是精选后的软质高岭土，产品白度85%-95%。

10、按颗粒形状和硬度分选

有些矿石，由于其中不同矿物在结构方面的不同特点，粉碎解离后呈现出不同的颗粒形状，如云母矿石中，云母呈片状，其他矿物呈粒状。因此，将矿石粉碎解离后用一定筛孔的筛子进行筛分可以达到分选的目的。同样，蛭石、滑石等片状结构矿物也可以通过选择性粉碎和筛分进行富集，形状选矿可采用摇动筛和筒形筛。

矿物的硬度差异也可作为选别的依据。滑石与脉石矿物由于硬度不同，通过选择性破碎，滑石硬度低、易碎，然后采用筛分进行富集。

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