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| 編輯推薦： |
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《非金属矿深加工》可作为矿物加工工程、无机非金属材料等相关专业的教材，也可供从事非金属矿加工、建材、化工、环保等相关领域的工程技术人员参考。
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| 內容簡介： |
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《非金属矿深加工》在参考近年来国内外非金属矿深加工技术与理论的基础上，结合作者们在非金属矿加工教学与科研方面所积累的经验，以非金属矿深加工为主线，首先阐述了，超细粉体的基本特性与表征技术，并系统介绍了通用非金属矿深加工单元操作的技术原理、应用工艺与加工设备；选择矿物填料、颜料及环境材料为代表性非金属矿物材料，深入介绍这三类矿物材料的深加工技术、工艺与产品应用；另外，引入以二次资源（如废渣）为原料深加工矿物材料的实例，突出了非金属矿深加工技术在二次资源利用中的应用前景。
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| 目錄：
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前言
1绪论
1.1中国非金属矿资源概况与开发利用现状
l.1.1中国非金属矿资源概况l
1.1.2中国非金属矿资源开发利用现状
l.1.3巾国非金属矿行业存在的问题
1.2非金属矿的分类及在现代产业中的应用
1.2.1非金属矿的分类
1.2.2非金属矿物材料在现代产业中的应用
1.3非金属矿加工利用技术的主要内容
1.3.1颗粒制备与处理技术
1.3.2非金属矿物材料的复合与加工技术
1.3.3非金属矿化工加工技术
1.4非金属矿深加工技术的发展趋势l
本章知识点
思考题
主要参考文献
2粉体的基本特性与表征
2.1粉体的粒度特性
2.1.1颗粒的形态特征
2.1.2颗粒群的平均粒径
2.1.3粉体的粒度分布
2.2粉体的表而性质
2.2.1比表面积与表面能
2.2.2表衙润湿性
2.2.3表面吸附特性
2.2.4表衙电性
2.2.5表面化学性履
2.3粉体堆积与压缩特性
2.3.1填充程度评价指标
9.3.2粉体的堆积
2.3.3粉体的压缩特性
2.4粉体基体特性的表征
2.4.1超细粉体粒度的测量
2.4.2超细粉体比表而积的测量
2.4.3超细粉体的表面分析
2.4.4粉体表而电性的测量
本章知识点
思考题
主要参考文献
3非金属矿的超细粉碎
3.1粉碎的基本理论
3.1.1物料基体特征
3.1.2施力作用与粉碎过程
3.1.3超细粉碎能耗理论与粉碎极限
3.1.4粉碎过程物理模型
3.2超细粉碎过程化学
3.2.1超细粉碎过程机械化学
3.2.2超细粉碎过程的分散与助磨
3.3超细粉碎设备
3.3.1高速机械冲击式粉碎机
3.2.9气流磨
3.3.3振动磨
3.3.4胶休磨
3.3.5介质搅拌磨
3.3.6超细粉磨设备选型原则
本章知识点
思考题
主要参考文献
4粉体的分级与超细分级
4.1粉体分级基本理论
4.1.1分级效率
4.1.2分级粒径
4.1.3务级精度
4.1.4分级效果的综合评价
4.2离心式粉体分级设备
4.2.1粗分级机
4.2.2离心式选粉机
4.2.3旋风式选粉机
4.2.4O-Sepa选粉机
4.3粉体超细分级原理
4.3.1离心分级原理
4.3.2惯性分级原理
4.3.3迅速分级原理
4.3.4减压分级原理
4.4粉体的干式超细分级
4.4.1工式超细分级的关键技术
4.4.2十式超细分级设备分类
4.4.3惯性式分级机
4.4.4MS型叶轮式分级机
4.4.5MSS型超细分级机
4.4.6A工P型超细分级机
4.4.7射流分级机
4.5粉体的湿式超细分级
4.5.1湿式超细分级概述
4.5.2卧式螺旋离心分级机
4.5.3小直径水力旋流器
4.5.4离旋器
4.55碟式离心分级机
4.6超细粉碎与超细分级组合工艺
4.6.1闭路超细粉碎工艺与循环负荷率计算
4.6.2干式超细粉碎工艺
4.6.3湿式超细粉碎工艺
本章知识点
思考题
主要参考文献
5非金属矿的化学精细提纯
5.1矿物原料的浸出提纯
5.1.1酸法浸出
5.1.2矿韧的碱处理及盐处理
5.1.3影响酸碱捉纯效果的主要冈素
5.1.4矿物浸m工艺设备
5.2矿物原料的化学漂白
5.2.1化学漂白的原理及方法
5.2.2化学漂白工岂的影响冈素
5.3矿物原料的煅烧
5.3.1煅烧或热处理的目的
5.3.2矿物煅烧原理
5.3.3煅烧没备
本章知识点
思考题
主要参考文献
6粉体的表面改性
6.1粉体表面改性的目的与分类
6.2粉体表面有机改性
6.2.1表面有机改性的机理
6.2.2表而有机改性的方法
6.2.3典型表面有机改性剂
6.3粉体表面包覆改性
6.3.1粉体表面包覆改性作用
6.3.2粉体表向包覆改性方法
6.4粉体表面改性工艺
6.4.1工法表面改性工艺
6.4.2湿法表面改性工艺
6.5典型表而改性设备
6.5.1十法表面改性设备
6.5.2湿法表向改性设备
本章知识点
思考题
主要参考文献
7超细粉体的团聚与分散
7.1超细粉体的团聚
7.1.1超细颗粒的界而特性
7.1.2超细粉体产生团聚的原因
7.1.3粉体团聚种类与团聚机理
7.2超细粉体在液相中的分散
7.2.1超细粉体存液相中的分散过程
7.2.2超细粉体在液相中的稳定机理
7.2.3超细粉体在液相巾的分散方法
7.2.4分散剂及作用形式
7.3超细粉体在气相巾的分散
7.3.1气相中粉体颗粒间的作用力
7.3.2超细粉体在气相巾的分散方法
本章知识点
思考题
主要参考文献
8超细粉体的固液分离、干燥与收尘
8.1超细粉体的固液分离
8.1.1固液分离慨述
8.1.2过滤分离
8.1.3离心分离
8.2超细粉体的干燥
8.2.1物料下燥基础知识
8.2.2十燥器分类
8.2.3几种典型的干燥器
8.3超细粉体的气同分离与收尘
8.3.1收尘器的类型与分离性能
8.3.2旋风收尘器
8.3.3袋式收尘器
8.3.4电收尘器
8.3.5湿式收尘器
本章知识点
思考题
主要参考文献
9矿物填料的加工与利用
9.1矿物填料概述
9.1.1矿物填料的分类
9.1.2矿物填料的应用与发展趋势
9.1.3矿物填料的性质
9.2碳酸钙填料
9.2.1碳酸钙填料的分类与结构特性
9.2.2重质碳酸钙的加工
9.2.3轻质碳酸钙的加工
9.2.4纳米碳酸钙的加丁
9.2.5碳酸钙的改性加工
9.2.6利用二次资源生产碳酸钙填料
9.2.7碳酸钙填料的应用
9.3高岭土填料
9.3.1高岭土的矿物特性
9.3.2高岭土的提纯与增白处理
9.3.3高岭土的超细粉碎工艺
9.3.4高岭土的改性
9.3.5高岭土的应用
本章知识点
思考题
主要参考文献
10矿物颜料的加工与利用
10.1钛系颜料加工与利用
10.1.1钛白粉的生产工艺
10.1.2钛白替代品的加工技术
10.1.3国内钛白的生产与应用现状
10.1.4云母钛珠光颜料
10.2铁系颜料加丁与利用
10.2.1氧化铁颜料的种类、性质与应用
10.2.2氧化铁颜料的生产工艺2r
10.2.3利用工业废物生产氧化铁颜料
10.2.4氧化铁颜料的表面改性
10.2.5国内氧化铁产品生产现状和发展趋势
本章知识点
思考题
主要参考文献
11矿物环境材料的加工与利用
11.1无机矿物吸附材料
11.1.1沸石
11.1.2膨润土
11.1.3硅藻土
11.1.4海泡石
11.2矿物过滤材料
11.2.1颗粒滤料的过滤机理
11.2.2改性石英砂滤料
11.2.3多孔陶瓷滤料
11.3环境修复矿物材料
11.3.1非金属矿物修复环境的机理
11.3.2修复坏境用非金属矿物
本章知识点
思考题
主要参考文献
附录常用筛孔尺寸与目数对应表
索引
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1绪论
本章要点：本章主要介绍中国非金属矿资源总体概况；分析当前中国非金属矿开发利用现状及存在的问题；介绍非金属矿的分类、非金属矿物材料在各个工业领域中的应用；重点介绍非金属矿加工利用技术所包含的3个方面的内容（颗粒制备与处理技术、非金属矿物材料的复合与加工技术及非金属矿化工加工技术）；结合现代产业对非金属矿物材料的新要求，分析非金属矿深加工技术的发展趋势。
1.1中国非金属矿资源概况与开发利用现状
非金属矿（nonmetallic minerals）指工业上不作为提取金属元素来利用的矿产资源，国外也称为工业矿物与岩石（industrial mineral and rocks），是与金属矿产、能源矿产并列的三大矿产之一。非金属矿产中除少数是用来提取某种非金属元素，如磷、硫、钾等外，大多数非金属矿产是利用其矿物或矿物集合体（包括岩石）的某些物理、化学性质和结构特性等，如云母的绝缘性，石棉的耐火、耐酸、绝缘、绝热和纤维特性。
1.1.1中国非金属矿资源概况
目前，白然界已发现的非金属矿种类达1500多种，已开发的仅有200多种。世界非金属矿产资源丰富，高岭土、菱镁矿、石膏等大宗非金属矿产储量都在百忆吨以上。巾国是世界卜非金属矿资源总量丰富、矿种齐全、但人均拥有量较少的国家之一。据统计，我国已经发现的非金属矿种有126种，已探明储量的非金属矿产有91种，涵盖了冶金辅料、化工原料、建材原料和其他非金属矿品种。我国非金属矿资源禀赋上乘，矿产品和制成品已经出口到130个国家和地区。其中，鳞片石墨、萤石、铝矾土和菱镁矿储量、产量、出口量均为世界第一。在我同发现的非金属矿中，石墨、石膏、膨润土、石灰石、菱镁矿、重晶石、芒硝等矿种的储量居世界首位；滑石、石棉、萤石、硅灰石的储量居世界第2位；磷、硫、高岭土、珍珠岩、天然碱、耐火黏土的储量居世界第3位；大理石、花岗石及砂石等矿产也名列前茅。表l1是我国主要非金属矿产资源情况。
表1-1我国主要非金属矿产资源情况
1.1.2中国非金属矿资源开发利用现状
目前，我国非金属矿工业已建立起勘探、开采、加工、销售、研发的工业体系，非金属矿工业已成为国家的支柱产业。我国的石墨、萤石、重晶石、硅灰石、石材等产品在国际市场上占有较大的份额，出口非金属矿产品的品种已有lOO多种。2010年，全国规模以上非金属矿工业企业实现销售收入3860亿元、利润360亿元，年均分别增长34%和41%，主要非金属矿产品产量持续增长。
非金属矿工业的发展，促进了相关行业的发展和提高。我国非金属矿的开发涉及建材、地矿、冶金、化工、机电、煤炭、核工业、轻工、有色等多个行业，各行业根据各自的条件，开发了不同品种的产品，形成了多行业开发的格局。当前，我国非金属矿业与世界先进水平的差距逐步缩小，已拥有比较成熟的加工高纯石墨、石英、硅藻土、高岭土、膨润土、云母制品、重质碳酸钙的生产技术；能生产各类超细粉碎与精细分级的装备，一些设备的性能及工艺技术指标已接近或达到国际先进水平；能生产汽车、机电、环保等行业所需的石墨密封材料、石墨导电涂料、石墨润滑材料、石棉摩擦材料、防火隔热材料以及催化、吸附与过滤材料和分子筛及防辐射、高硬、高耐磨材料等。
虽然我国的非金属矿工业取得了长足的发展，但在产Jm的非金属矿产品中，粗级产品比重大，高附加值产品少，形成“一流资源、二流产品”的不利局面。非金属矿产品山口量大，但出几却以低附加值的初级加工产品为主，而部分高端的非金属矿产品仍需大量进口，进出口贸易中存在严重的“低出高进”现象。表1-2是由中国海关总署信息中心提供的2006年我国非金属矿产品进出几情况。可见，虽然出几额大于进几额，形成贸易顺差，但同类产品的进口价却远高于山口价，即发达国家从我国廉价进口优质原料，经深加工后以高价出n到我国，我国的宝贵白然资源为别国创造了巨大的价值。
目前，我国非金属矿加工工业在提纯技术、超细粉碎技术、表面改性技术、复合材料、功能材料等方面仍然较为落后。我国的超细粉碎技术是在引进消化吸收的基础上发展起来的，已研制成功的各类超细粉碎设备及工艺技术，现已走向工业化生产和应用阶段，但与国外发达国家相比仍有一定的差距，主要表现为处理能力小、能耗高、环境污染较大。在粉体表面改性方面，与先进国家存在的差距主要表现在改性活化工艺和设备方面。国外先进的改性设备具有自动加药、生产连续、温度可控、单位产品药剂用量少、能耗低、颗粒高度分散、自动化程度高、操作简单方便等特点。而国内粉体表面处理的设备还难以完成粒径1工）m以下的粉体材料表面改性。近年来，非金属矿物的纳米技术开始出现。日前，聚合物黏土矿物纳米复合材料已成为日本、美国、德国等发达国家近年来材料科学研究的热点，我国也取得了一些成果，但较国外仍然存在品种少、转化为生产力距离较大的缺点。
1.1.3中国非金属矿行业存在的问题
我国非金属矿行业在取得成就的同时，也存在诸多问题，制约着非金属矿行业的叮持续发展，主要表现存以下几个方面。
（l）资源保证程度出现危机。随着工业化进程的快速推进，我国非金属矿产需求增饫很快，资源急剧消耗，资源保障程度迅速下降，过去曾为我国优势的非金属矿种现在则出现资源危机。我国萤石资源储量严重不足，到2020年，预计消耗量远超过现有的基础储量；滑石、重晶石到2020年几乎耗尽。再如，占全国隐品质石墨储量72.56O的鲁塘微晶石墨，现在保有储量1620万工，如果以每年200万工的速度递减，则8年内探明资源消耗殆尽；石膏2001年年底保有储量583亿工，70%以上储量属于暂难利用储量。粗略估计，我国每年需耗费各种非金属矿产品达20亿工。
（2）行业集中度低，规模化企业少。全国超过8万家非金属矿山企业中，95%以上是中小型企业，其中相当大一部分是个体小矿，全行业各矿种都缺少大型骨干企业。因中小型企业多，我国非金属矿普遍存在滥采乱挖、采富弃贫、浪费土地资源、污染环境的问题。行业中中小型企业矿石回采率只有50%，普遍存在选矿回收率低的问题，相当一部分企业选矿回收率仅为400～500，资源的利用率仅为200～250。例如，郴州的隐品质石墨有50%作为燃料烧掉，是极大的资源浪费。
（3）非金属矿粗级产品比重大，深加工程度不高。主要表现在技术落后、产品单一，如我国在引进日本石墨乳生产线后，开发出200多种产品，而国外则多达1400余种；技术水平和劳动生产率低；技术成果工程化中，缺少对非金属矿加工技术及加_工设备的系统化开发、集成研究和成套化的研究；非金属矿技术成果转化与工程化的窗口、平台少；多注意单个矿种的特性开发利用，忽略了共性技术的系统研究。
（4）对矿产利用及资源保护缺乏指标评价体系。对于勘探和生产过程中的贫化率、损失率、回收率和综合利用率等技术经济指标，无制度、无定量化指标体系制约。
1.2非金属矿的分类及在现代产业中的应用
1.2.1非金属矿的分类
非金属矿种类繁多，不同学者提出多种分类方法。但从分类的原则而言，大体上有三种：以地质成因为分类原则；以产品价值为分类原则；以工业用途为分类原则。
目前多按非金属矿的工业用途来分类。我国按非金属矿的工业用途分为6粪：化工原料、建筑材料、冶金工业辅助原料、轻工原料、电气及电子工业原料、宝石类及光学材料。美国分为14类：磨料、陶瓷原料、化.工原料、建筑材料、电子及光学材料、肥料矿产、填料、过滤物质及矿物吸附剂、助熔剂、铸型原料、玻璃原料、矿物颜料、耐火原料、钻井泥浆原料。表13是从非金属矿物功能材料角度进行分类的。
1.2.2非金属矿物材料在现代产业中的应用
非金属矿物材料是指以非金属矿物和岩石为基本或主要原料，通过物理、化学方法制备的功能性材料或制品。与传统的非金属矿产品（原矿及初加工的矿物原料与岩石）相比，非金属矿物材料具有产品品种多、技术含量高、应用领域广、附加值大等特点。随着现代科技进步和产业发展，非金属矿及其加工利用水平已成为反映一个国家科技发达程度的重要标志之一，非金属矿加工工业（尤其是深加工产业）已被视为2l世纪的朝阳工业之一。
非金属矿物材料与建材、化工、轻工、冶金、机械、交通、能源、电子等传统产业的发展密切相关。例如，造纸工业的铜版纸、涂布纸和纸板、彩喷纸及其他高档纸和特种纸的发展，需要大量的高纯、超细的碳酸钙、高岭土、滑石、二氧化硅等高白度非金属矿物填料和涂料；高分子材料（塑料、橡胶、胶黏剂等）的发展需要大量的超细和活性碳酸钙、高岭土、滑石、硅灰石、云母、透闪石、二氧化硅、水镁石以及氖氧化镁、氢氧化铝等功能矿物填料和颜料；汽车面漆、乳胶漆等高档油漆涂料及防腐蚀和辐射、道路发光等特种涂料需要大量的珠光云母、着色云母、超细和高白碳酸钙、二氧化硅、硅灰石、重品石、高岭土、膨润土等非金属犷物颜料、填料和增黏剂、消光剂；冶金工业的发展和产品结构调整需要高品质的硅线石、红柱石、蓝品石等以高铝矿物为原料的高铝耐火材料和以镁（菱镁矿）和碳（石墨）为原料的镁碳复合材料；新型建材和防火、节能产品的发展需要大量的石膏板材和饰面板、花岗岩和大理岩板材和异形材，以及以超细石英粉、石灰粉等为原料的微孑L硅钙板、膨胀珍珠岩、蛭石、硅藻土等保温隔热材料、石棉制品及氢氧化镁、氢氧化铝等低烟无卤阻燃材料等；石化工业发展需要大量具有特定孔径分布、活性和选择性好的沸石及高岭土催化剂、载体、吸附剂，以膨润土、海泡石等为基料的钻井泥浆材料和以重晶石为原料的泥浆加重剂，以及具有较高球形度的压裂砂；机电工业的发展需要以碎云母为原料制造的云母纸和云母板绝缘材料、高性能柔性石墨密封材料、石墨盘根，以及石棉基和硅灰石基的板材、垫片和摩擦材料等；汽车工业的发展需要大量以石棉、石墨、针状硅灰石等非金属矿物为基料的摩擦材料及以滑石、云母、硅灰石、透闪石、超细碳酸钙等为无机填料的工程塑料和底漆；化纤工业的发展需要超细二氧化钛、电气石、二氧化硅、氧化铝、云母等功能无机填料，以生产出抗菌、保温、除异味和释放负离子等有利于人类键康的功能纤维；现代酿造业（如啤酒酿造）和食品工业的发展需要大量的硅藻土基助滤剂和黏土矿物基吸附材料；现代高速公路标志涂料中也要使用球形二氧化硅或玻璃微珠等非金属矿物粉体材料。因此，传统产业的技术进步和产业升级与非金属矿紧密相连，是21世纪初我国非金属矿深加工技术和产业发展的主要机遇之一。
目前，随着产业结构的调整，除了以高新技术改造和提升传统产业之外，以微电子、信息、生物、航空航天、海洋开发，以及新材料、新能源为主的高技术和新材料产业逐渐壮大。众多高技术和新材料产业与非金属矿物材料密切相关。例如，高纯石英等硅基材料是集成电路芯片、塑封料、抛光料及光纤型、激光光源和辐射光源型透明石英玻璃管、耐高温型石英玻璃管及单品硅生产用坩埚的主要材料。
……
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