矿物加工
选矿过程有四个阶段:①破碎-磨矿；(2)矿物加工-提纯；③超微粉碎；④表面改性。对于特定的矿物，上述过程不需要完全完成，也不需要遵循严格的顺序。可以根据要加工的矿物和最终产品、经济和环境效益来确定。
1.粉碎-研磨
破碎和研磨是将矿物原料的粒度减小的操作，其中减小到5mm的称为破碎，细碎操作称为研磨。磨矿细度应根据矿石工艺矿物学的研究结果和实验来确定。其目的是使矿石中的有用矿物和脉石矿物实现单体解离，为后续选矿作业提供合适粒度和形状的物料，或为后续超细磨矿提供合适粒度的物料，或直接提供一般的粉状产品。破碎和研磨可在空气介质(干法)和水介质(湿法)中进行，通常分两个阶段进行:破碎-筛分作业和研磨-分级作业。破碎机和筛分机多为组合式，粉碎机和分级机往往形成一个封闭循环。它们分别是构成破碎车间和研磨车间的主要机械设备。破碎设备包括颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、反击式破碎机和锤式破碎机，筛分设备包括振动筛和隔筛。研磨设备包括球磨机、棒磨机、雷蒙磨、柱磨机、高压辊磨机等。分级设备包括机械分级机、水力分级机和分离分级机。
2.矿物加工-提纯
选矿-提纯作业的目的是:①分离矿石中的有用矿物和脉石矿物，富集有用矿物；(2)去除有用矿物中的有害杂质，使其提纯；③回收伴生有用矿物，综合利用矿产资源。经过选矿，可以得到精矿、中矿和尾矿。有用矿物含量高、适于冶炼和加工的最终产品称为精矿。在分离过程中得到的需要进一步处理的中间产品称为中矿。经过分选后，有用矿物含量低，不需要进一步处理(或技术经济上不适合进一步处理)的产品称为尾矿。
最常用的矿物加工提纯方法有:
(1)重力选矿(简称重选)重力选矿是根据不同相对密度(或密度)的矿物在介质(水、空气或重介质)中的不同运动速度和运动轨迹来实现分选的方法。重力选矿是一种简单、可靠、成本低、产能大的方法。广泛用于分离稀有金属(钨、锡、钛、锆、铌、钽等)。)、贵金属(金、铂族)和黑色金属(铁、锰等。)具有相对高的密度。它也用于有色金属(铜、铅、锌等)的预选。)，而重力分离也常用于非金属矿物(如应时和云母)。其实水力分级、风力分级、洗矿也是重力选矿的特例。重选是在各种类型的重选设备中进行的，包括跳汰机、摇床、离心选矿机、溜槽、重介质选矿机等。
(2)浮选浮选又称泡沫浮选，是根据矿物表面润湿性的不同，在矿浆中加入适当的浮选药剂，在浮选机中搅拌和曝气，产生大量分散的气泡附着在被选矿物上，借助泡沫的浮力浮到矿浆表面，使其与其他矿物分离。浮选被广泛使用。虽然磨矿细度高，选矿成本高，但选矿效率高，可以处理大部分矿石。自然界中只有少数矿物具有良好的天然可浮性(如石墨、天然硫、辉钼矿、滑石等。)，而且大部分矿物的自然可浮性很差。为了实现矿物的浮选分离，需要人为控制矿物表面的润湿性，扩大矿物之间可浮性的差异。在浮选过程中，利用浮选药剂改变矿物的表面性质是控制矿物浮选行为的必要手段。通过使用浮选药剂，可以扩大浮选工艺的应用范围，使其适用于大多数矿物。浮选药剂一般分为三类:捕收剂、起泡剂和调整剂。浮选设备包括机械搅拌浮选机、充气机械搅拌浮选机、充气(加压)气体浮选机和气体沉淀浮选机。
(3)磁选矿物可分为强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物。磁选是根据矿石中矿物的磁性差异，在不均匀磁场中实现矿物分离的一种选矿方法。磁选多用于磁性黑色金属氧化物矿物，如磁铁矿、钒钛磁铁矿、赤铁矿和钛铁矿，也用于磁黄铁矿的选矿。对于非金属矿物，主要采用磁选去除杂质，使所需矿物得到提纯。比如高岭石、霞石、长石通常要求氧化铁杂质含量低于一定值(当然越低越好)，磁选除铁就成为一种经济高效的提纯方法。磁选设备按磁源可分为永磁型和电磁型，按运行方式可分为干式和湿式，带式、鼓式、滚筒式等。按磁场强度和梯度可分为弱磁选机、强磁选机和高梯度磁选机。
(4)化学选矿和化学提纯化学选矿是通过化学作用从矿石中提取有用成分或除去矿石或矿物中有害杂质的方法。这种方法可以达到机械选矿难以达到的效果，但成本相对较高。化学选矿提纯方法包括以下方法:焙烧、酸碱处理、浸出、溶剂萃取、离子交换、化学漂白等。并且各种方法可以一起使用或者与机械精选一起使用。例如，金和银可以溶解在汞和氰化物溶液中，从矿石中提取金和银；用硫酸浸出酸性氧化铜和自然铜，形成硫酸铜溶液，用铁置换生成海绵铜；赤铁矿和褐铁矿配以适量的碳，焙烧至570℃左右，生成磁铁矿，然后用磁选机选精矿。对于非金属矿物来说，白度是一个重要指标，其呈色原因是含有Fe2O3颗粒，无法机械分离。连二亚硫酸钠可将Fe3+还原成可溶性硫酸亚铁并除去，从而漂白矿物。
此外，根据矿物的导电率、摩擦系数、色泽等不同，还有电选、摩擦选、光电选、人工选等不同的选矿方法。
3.超细研磨
在非金属矿物加工行业，d97≥10μm(也定义为d90≥10μm)的粉体材料一般称为“超细粉体”。现在最新的磨机可以生产0.25 μ m的超细粉末。超细粉末具有一系列特殊的应用性能，如高表面活性、高化学反应速度、高溶解度、低烧结温度、烧结体高强度、作为复合材料的良好增强性能，以及独特的电学、磁学、光学和流变学性能，因为它的粒度细、纯度高、粒度分布窄、质量均匀、比表面积急剧增加和晶体内部缺陷减少。
超细粉末的应用始于第二次世界大战之后，尤其是最近20年。随着以信息技术、微电子、新材料、新能源、航空航天、生物和环保技术为特征的现代高新技术产业的兴起，人们对超细粉体特殊性能的认识和超细粉体加工制备技术的快速发展，矿物超细粉体越来越广泛地应用于现代工业和高新新材料相关领域。主要应用领域有高技术陶瓷、陶瓷釉料、微电子和信息材料、塑料、橡胶和复合填料、润滑剂和高温润滑材料、精细磨料和摩擦材料、造纸涂料和填料、油漆颜料和特种涂料、生化和制药材料、航空航天密封材料、化妆品等。
到目前为止，超细粉碎方法主要是机械方法，包括高速气流冲击的气流磨；利用高速机械旋转冲击和剪切作用的冲击超细粉碎机；使用摩擦研磨功能的混合球磨机、振动球磨机、旋转球磨机和行星磨；使用剪切力的胶体磨；使用压缩应力的高压辊磨机；和使用高压喷射冲击的喷射磨机。与超细粉碎密切相关的是超细粉体分级设备，它可以提高粉碎效率，防止过粉碎，减少超细颗粒在粉碎过程中的团聚，保证粉体的细度和粒度分布。超细粉体分级机分为两大类，一类是干式空气旋流分级机和涡轮式空气分级机，另一类是湿式水力旋流器、卧式螺旋离心机和沉降离心机。
4.表面改性
矿物表面改性是指通过物理、化学和机械方法对矿物粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改变粉体表面的物理化学性质，如表面晶体结构和官能团、表面能、表面润湿性、电学性质、表面吸附和反应特性等。，以适应现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。表面改性为开发矿产品的性能、提高其使用价值、开拓应用领域提供了新的技术手段，对相关应用领域的发展具有重要的现实意义。因此，表面改性是非金属矿物最重要的深加工技术之一。无机矿物填料在塑料、橡胶、粘合剂和复合材料等高分子材料工业中起着重要的作用。这些矿物填料不仅可以降低材料的生产成本，还可以提高材料的刚度、硬度和尺寸稳定性，赋予材料一些特殊的物理和化学性能，如耐腐蚀、阻燃、绝缘等。但由于这些无机矿物填料与基体相容性差，难以在基体中均匀分散，直接或过量填充往往会导致材料的一些力学性能下降和脆性。因此，有必要对无机矿物进行表面改性，以增强矿物与有机基体的相容性，提高复合材料的综合性能。
大多数情况下，矿物表面性质的变化取决于粉体颗粒表面各种有机或无机化学物质(即表面改性剂)的包覆或包覆。因此，从某种意义上说，表面改性剂是矿物表面改性技术的关键。简单的酸碱处理可以改变某些矿物的表面性质。用无机酸(主要是硫酸或盐酸)处理蒙脱石(将钙基蒙脱石变为钠基蒙脱石)、凹凸棒石、沸石等粘土矿物，可以增强表面活性，提高吸附性能。
矿物粉体的表面改性剂包括钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸锆偶联剂、有机锆偶联剂、有机硅、高级脂肪酸、高级胺盐、氯化石蜡和非离子表面活性剂。为了提高矿物粉体的光学性能、白度和遮盖力，有时需要在低折射率的矿物基体上镀上高折射率的化合物或人造矿物，如云母片上镀二氧化钛。
学习指南
本章是为了解某些矿物的“用途”打下理论基础，对需要学习的矿物用途有一个清晰的概念，增加对矿物观察、描述和鉴定的兴趣。本章要求系统了解矿物加工的各个阶段，以及矿物破碎、磨矿、选矿、提纯、超细磨矿和表面改性的原理和方法。
复习思考题
1.说出三种兼有金属和非金属性质的矿物，分别提出从中提取金属元素和制备矿物材料的方法。
2.提出了用煤系地层中的硬质高岭石制备一种或两种矿物材料的方法。
3.粉碎矿物原料的施力方式有几种？
4.选矿的现实意义是什么？它的工艺流程主要有哪些阶段？
5.什么是冷加工？什么是热加工？两者在处理性能和适用范围上有什么区别？