非金属深加工.doc

第一章 绪论 一、概念 1非金属矿金属和燃料矿产之外的自然界产出的一切可提取某些化学组份或具某种功能供人利用的矿物或岩石。 2深加工相对粗加工是将粗加工的原料根据用户及制品对其技术物理性能及界面性能的要求进一步精细加工的过程。 3制品是指利用经过采选初加工或深加工的矿物或岩石作为主要原料或主要原料之一，与其他无机或有机材料结合，通过各种工艺手段制成不同形态的结构材料或功能材料。 二、开发利用趋势 1研发老矿种的新应用领域如石灰石制氢钙 2新开发的新矿种不断出现并显示出独特性能 3由直接利用转变为深加工 4人工合成天然非金属矿物的综合利用受到重视 第二章 非金属矿物的主要性质及用途 1非金属矿主要利用它的哪些性质 化学性质，非金属矿物中有可利用成分 物理性质，可利用物理性质产生的原因晶体结构，化学成分 2非金属矿在用途方面有什么特点 一种矿石多种用途 第3章 非金属矿物的精细提纯 1什么是保险粉 连二亚硫酸钠Na2S2O4，是一种强还原剂，特点S相互连接，是低价S不稳定 2精细提纯方法每种方法针对哪种原料与杂质 （1）碱溶法提纯 针对原料1石墨 2金刚石 针对杂质娟云母 橄榄石 石榴子石 金云母 （2）酸溶法提纯 针对原料1硅藻土 2石英砂 3含杂质量多的石墨金刚石 针对杂质1金属氧化性，氢化物含Fe2，Al3的硅酸盐粘土矿 （3）氧化ˉ还原漂白提纯 针对原料1高岭土 2滑石 3重晶石 针对杂质1微细粒的黄铁矿 2有机质 3金属氧化物及氢化物 （4）高温煅烧提纯 3氧化 还原漂白提纯原理 氧化漂白提纯1NaClO在酸性介质中具有极强的氧化性，与FeS2反应生成可溶性盐，经水洗可将杂质去除 2NaClO2HCl＝NaClCl2H2O可产生歧化反应，生成盐酸HClO 还原漂白提纯原理 1保险粉在弱酸性介质中具有较强的还原性，失电子给杂质中的Fe3将其转变为Fe2饼生成可溶性盐硫酸亚铁经水洗可将其除去 2保险粉在碱性介质中使用，虽然其还原性较强，但不利于Fe3向Fe2转变，在强酸性介质中它可产生大量S，不利于还原反应的进行 第四章 非金属矿物的微粉加工 1微粉加工的目的设备 目的①提供具有一定形状的及细粒产品②粉碎过程中排除杂质 设备1粉碎机械 机械式微粉加工设备 气流式粉碎设备 2分级设备 干式分级设备 湿式分级设备 2什么是正压，负压，开路运行系统 （1）正压运行系统磨矿主机与风机依靠管道连接，风机向主机吹气，产品收集区是吸气区，气流形成闭路 （2）负压运行系统风机像主机吹气形成负压区，产品收集区吹气区形成正压区 （3）开路运行系统气流不形成闭路，风机像主机吸气形成负压区，产品收集区处于负压区 3气流粉碎机的高压气流如何产生 ①常温高压气流 散装空气压缩，密度增大，质量升高，动能加大 ②高温高压气流 热蒸汽加热，质量升高百度 4扁平式气流粉碎机粉碎分级原理 ①粉碎原理物料在进入粉碎室后受到斜向进入粉碎室的强大的高压气流的冲击，而颗粒与室内壁，颗粒之间发生强烈的碰撞，同时在喷气流的旋转方向相反的小旋流作用下被粉碎的物料发生混合，使被粉碎的物料粒度不断变小，成为粉体 ②分级原理不同粒级的物料在高速旋转流中所受的离心力和粘滞力不同，颗粒大的所受离心力大于粘滞力被抛向粉碎室边部，而粒度小者则相反，滞留于中心，在产品排除口排出 第五章 非金属矿物的改性和改型 1什么是非金属矿物的还行改型什么是活性白土什么是偶联剂什么是乌洛托品GIC PVC 1）改性凡能改变非金属矿物的离子交换种类，交换性，改变矿物的结构，空隙率和膨胀性，改善矿物原料的吸附性表面亲油性及其他物理化学性质的技术 2）改型是专指膨润土等矿物通过化学处理而使可交换性阳离子种类发生变化的工艺技术 3）活性白土用无机酸对膨润土进行改性后的产品，具有强大的吸附力 4）偶联剂是一种具有两性结构的物质，分子中的一部分基团可与无机矿物调料表面的各种化学基团反应，形成强有力的化学键结合;另一部分基团具有亲有机物的性质，可与有机高分子发生化学反应或形成物理缠绕，在无机物与有机高分子间形成具有特殊功能的‘分子桥’，从而把两种性质差异很大的两种材料结合起来，形成新型复合材料。 5）乌洛托品 6）GIC具有六角网状平面层叠结构的天然鳞片石墨，在氧化剂的作用下，化学反应物质侵入层间，并在层间与碳原子键结合，形成一种并不破坏石墨层状结构的化合物。 7）PVC 2膨润土的纳化改性机理及钠化改性与酸化改性区别 （1）主要由蒙脱石组成的一种粘土岩，改性机理1蒙脱石晶体结构特点21型单元层结构四面体，其中夹一层八面体片。具有二八面体结构2改性剂对结构中某种成分的改造是将钙基膨润土变成钠基膨润土 （2）纳化改性与酸化改性不同之处酸化改性时不仅清楚单元层间阳离子还去除八面体片间阳离子；纳化改性仅置换单元层间阳离子 3石墨的改性机理 ①石墨的晶体结构C原子以三个角顶共价键的形式结合成层，层间以派电子维系，层间的空隙较大，为GIC生成提供了空间 ②C原子的化学性质电负性2.55介于最大和最小之间 ③改性剂与石墨反应时改性剂电负性远远小于C原子时，可形成离子型的GIC，若其电负性与C原子相差不大时，可出现两种情况，其一，如改性剂用量较少时可形成共价型的CIC，其二，如改性剂用量较多时可形成离子型的GIC GIC 共价型 化学氧化法和电解法 离子型 离子插入法 分子型 4氢制CaCO3的加工工艺过程 煅烧 → 消化 → 碳化 → 过滤 → 干燥 → 产品 保留CO2 成为CaOH2 j加入保留的CO2 第六章非金属矿复合材料及制品 第一节 非金属矿物复合材料加工概论 1什么是成型成型方法 成型指在规定的模具或载体上应用机械力或物理化学力的作用，使原材料组份均匀地形成规定形状尺寸及一定强度与密度的加工作业。 成型方法塑性成型，模压成型，辊压成型，喷涂法成型，缠绕法成型，抄取成型，带式成型，造粒法成型 2什么是固化固化方法 固化使制品获得最终机械强度，获得应用功能所需的其他物理与界面化学性能 固化方法烧结和胶结 非金属矿新型建筑材料制品种类 1石棉水泥制品 2硅酸钙制品 3石膏凝胶材料力建筑制品 第三节 非金属矿保温隔热材料制品 1本大类制品种类 ①石棉纺织品类 ②石棉绝热板，纸 ③泡沫石棉 2泡沫石棉加工工艺 配料→成型→固化及后期处理 ①将温石棉去杂松解后按比例石棉纤维0T＝200.10.1称取制品所需原料1温石棉2填料高岭土，云母，膨润土，石墨3粘结剂酚醛树脂，水玻璃，酚醛乳液，丁橡胶 ②先将温石棉与OT混合加入少量水，气体用量的1╱3，搅拌浸泡8－24h ③打浆鼓泡 将剩余水和浆按比例称取的粘结剂和适量填料加入到泡好的石棉溶液中，将矿浆送入高速搅拌机中，进行打浆 成型喷射－抽吸注模法工艺 固化及后期处理1干燥过程 低温 中温 高温 3--4h 2有机化处理和防水处理 在封闭的设备内加入防水剂，在隔绝空气条件下加温，保温2--3h 第四节 非金属摩擦材料制品 1本大类制品种类 摩阻材料 减摩材料 2压塑料如何制备 湿法工艺液体粘结剂树脂酒精加入填料和固化剂混合之后加入石棉纤维压片 干燥60--80℃粉碎待用加入石棉采用浸渍法待用 干法工艺用橡胶配合剂和固化剂在常温下混合后加入树脂进行热混炼至树脂成 半熔融状态进行热混压，压成片，冷却后粉碎，之后与石棉纤维混合 待用 3减摩石墨乳加工过程 湿法工艺粒度分级 → 凝析 → 浓缩 → 解胶处理得到水剂石墨乳 超微细化过程 分散处理过程 分散煤置换→有机溶剂的石墨乳 干法工艺1超分级细化处理过程（高速粉碎机 干式分级机） 2分散处理过程 加入油共聚物→油剂石墨 水石墨亲水胶体→水剂石墨乳 第5节 非金属密封材料制品 1什么是密封材料柔性石墨 密封材料指工业装置上为防止介质泄露或介质从外部浸入而在固定部分或运动部分所使用的材料。 柔性石墨膨胀石墨经碾压形成 2本大类制品种类 ⑴石棉密封材料制品 ⑵柔性石墨制品 3柔性石墨制品与柔性石墨复合材料制品有何不用 不同所使用膨胀石墨品质不同柔性石墨制品使用膨胀倍数＞80而柔性石墨复合材料制品＜80加其他原料粘结剂 相同均使用膨胀石墨 第6节 非金属矿电功能材料及制品 1本大类制品分类 ⑴导电材料 石墨电极 导电石墨涂层 ⑵绝缘材料 云母纸及云母纸制品 2石墨电极的加工工艺 配料→成型→固化及后期处理 配料①石墨纯度99.9％②将粗，中，细粒石墨按比例干混③对石墨进行预热④加入粘结剂沥青进行湿混（糊状料） 成型挤压成型①挤压机出口处加热②预压压出，排出空气③挤出石墨电极的“生制品” 固化①先将石墨电极的生制品放入焙烧炉中在还原气氛中进行焙烧 ②焙烧时控制升温速度开始慢到700-800℃时加大火烧至1300℃ ③第一次焙烧后制品冷却后再预热3-5h 260-320℃ ④预热后的石墨电极在高压釜进行浸渍中沥青，冷却后进行二次焙烧 3云母纸制浆方法 ①煅烧化学法制浆--熟纸 制浆法 酸碱法 酸法 碳酸铵法 ②水力法制浆--生纸 第七章 宝石的加工 1、 概念 1变彩欧泊在自然光照射下，能发出变幻迷人的各色闪闪光彩 2猫眼效应宝石矿物中有定向排列的纤维，当被加工成弧形凸面时，光线聚集成一条明亮的光带，随晶体转动光线随之游移，像凝视的猫眼 3星光效应红蓝宝石中有纤维状包裹体，当有光线照射时，能使反射光以一定角度交汇于一点，从而产生四射的星状光芒 4瑕疵宝石晶体在形成过程中存在的细小裂纹或不纯混入物。 2、 宝石加工总流程，每步设备 原料的鉴别与选择→造型设计→宝石加工过程 开料→琢磨，预型，细磨→抛光 1鉴别仪器硬度笔 聚光手电 天平 摄谱仪 宝石显微镜 二色镜 分光镜等 2切割设备下料机 修整机 3磨削设备轮磨机 盘磨机 带磨机 辊磨机 4抛光设备震动抛光机 5钻孔设备机械式超声波打孔机 6玉石雕琢设备蛇皮钻