由於雜質礦物的混入、浸染、結構鑲嵌，有時還含有碳和有機物，天然礦物原料往往不能滿足工業生產的要求。如核反應堆中用作中子慢化劑的鱗片石墨，要求石墨的純凈含量為99.995%；以膨潤土為膠凝材料，要求蒙脫石含量達到99%；造紙塗料級高嶺土要求白度90，粒度
第二，礦物原料的提純
(1)物理凈化
利用不同礦物物理性質的差異，可以分離富集目標礦物，如重、電、磁分離。
如前所述。
(2)化學凈化
礦物的化學提純是利用化學方法或化學方法與物理方法相結合，改變雜質組分的化學組成或存在形式，實現礦物的分離或提純。主要用於壹些高附加值、純度要求高，機械和物理選礦方法難以達到純度要求的礦物的提純。其作用分為:溶解酸、堿、鹽；焊劑的熔化作用；活性氣體的氧化和還原；高溫汽化形成揮發性物質等。總之，目的是將雜質轉化為可溶的新物質或可揮發的物質加以去除。
1.礦物的酸和堿處理
非金屬礦物的酸堿處理主要是在相應的酸、堿等化學物質的作用下，將可溶性礦物成分(雜質礦物或有用礦物)浸出並與不溶性礦物成分(有用礦物或雜質礦物)分離的過程。浸出過程是通過化學反應完成的。對於不同的有用礦物和雜質礦物，應采用相應的酸、堿和化學品，如表2-9所示。
(1)礦物的酸浸
常用的浸出劑有硫酸、鹽酸、硝酸、草酸和氫氟酸，其中以硫酸用量最多。
硫酸浸出的濃硫酸是壹種強氧化劑，加熱時幾乎能氧化所有金屬，不釋放氫氣，因為大部分硫化物可以借助未離解的硫酸分子氧化成硫酸鹽。用酸浸出銅和鐵可形成可溶性溶液，而鉛、銀、金和銻留在固體渣中。在200 ~ 250℃，熱濃硫酸也能分解壹些稀有元素礦物，如獨居石和鈦鐵礦。
濃硫酸有很強的吸水性，用它處理過的粘土礦物可用作吸水幹燥劑。很多有機物，尤其是碳水化合物，壹旦接觸濃硫酸，就會隨著吸水而碳化。濃硫酸處理粘土礦物壹般在常壓和100 ~ 105℃的加熱條件下進行。
表2-9常用酸堿處理的適用範圍
矽藻土可以用硫酸浸出，制得高純二氧化矽。
氫氟酸處理氫氟酸是壹種無色液體，沸點為19.4℃。蒸汽有刺激性，毒性極大，價格昂貴。它能在水中離解成離子。氫氟酸能溶解二氧化矽和矽酸鹽，形成氣態SiF4，因此常用於制備高純二氧化矽或去除礦物中的二氧化矽雜質。
浸出二氧化矽(SiO _ 2)中的金屬雜質時，用少量HF(低濃度)幫助壹些包裹良好的雜質礦物部分溶解SiO _ 2，使雜質金屬離子容易被其他試劑浸出，如0.02% ~ 0.1%稀氫氟酸和0.02% ~ 0.2%重量保險粉，在室溫下攪拌。
借助HF溶解二氧化矽和矽酸鹽的能力，石墨被提純以除去少量的矽酸鹽礦物。原理過程如下:將石墨和水按壹定比例混合，根據石墨的灰分大小加入氫氟酸，通入蒸汽加熱，在專用反應器中浸出數小時。反應完成後，用NaOH溶液中和，通過洗滌、脫水和幹燥，除去其中的矽酸鹽礦物雜質，得到純度大於99%的高純石墨產品。
鹽酸處理鹽酸是壹種強酸HCl的水溶液。濃鹽酸含有約37%的HCl，密度為1.18g/mL，在水中可離解成離子。鹽酸能與多種金屬化合物反應生成可溶性金屬氯化物，比稀硫酸反應性更強，能浸出壹些硫酸不能浸出的含氧酸礦物。它和硫酸壹樣，廣泛應用於礦物加工業。其缺點是對設備防腐要求高。
石英砂的除鐵和提純常采用鹽酸法或鹽酸與其他酸結合的方法進行。當石英砂用含18%、用量為5%、溫度為50 ~ 80℃的鹽酸溶液處理2 ~ 3h，Fe2O3含量可降至0.015%。將鹽酸溶液(濃度為1% ~ 10%)和氟矽酸(濃度為1% ~ 10%)加入到固相濃度為20% ~ 80%的含石英砂的漿液中(或用鹽酸處理，水洗後再用氟矽酸處理)，在75。
非金屬礦物的酸處理和浸出也可用硝酸、草酸等。，但在工業上應用相對較少，其原理和工藝與硫酸和鹽酸壹致。
(2)礦物的堿處理和鹽處理
氫氧化鈉處理主要應用於堿金屬和堿土金屬礦物如矽酸鹽和碳酸鹽的浸出，如石墨和細金剛石精礦的提純。
石墨精礦(C級& gt90%)和液堿(濃度50%)按3: 1的比例混合均勻，在500 ~ 800℃溫度下熔化，使鉀、鈉、鎂、鐵、鋁等矽酸鹽礦物和化合物熔化，冷卻至100℃，用水浸泡1h，用水渣洗滌，加入30%。該工藝對雲母含量較少的石墨精礦效果較好。
堿熔水浸提純細金剛石的原理和過程與石墨相似。
用碳酸鈉和硫化鈉處理過的碳酸鈉溶液對礦物原料的分解能力較弱，但對設備的選擇性高，腐蝕性低，常用於粘土礦物的陽離子交換處理。
碳酸鈉也可以與氫氧化鈉結合使用，以更好地去除金屬氧化物。如矽砂除鐵，在碳酸鈉中加入濃度為40% ~ 50%的NaOH，在100 ~ 110℃加熱，攪拌4 ~ 5h。清洗脫水後，Fe2O3含量由0.7%降至0.015% ~ 0.025%。碳酸鈉還可以從礦石中浸出氧化物，如磷、釩、鋁和砷，並變成可溶性鈉鹽。硫化鈉溶液可以分解砷、銻、錫、汞的硫化物礦物，使其生成相應的可溶性硫酸鹽，並轉移到滲濾液中。
此外，氯化鈉和氯化銨也可用作浸出劑，去除礦物中的金屬雜質。
(3)礦物浸出工藝設備
礦物酸堿處理的設備主要有三類:滲濾浸出的滲濾浸出槽；用於常壓攪拌浸出的機械攪拌浸出槽、空氣攪拌浸出槽和流態化浸出塔；汽笛高壓釜、自蒸發器等。用於壓力攪拌浸出。
根據處理能力，滲濾浸出槽的外殼可以由不同的材料制成。若處理量較小，可采用碳鋼罐或桶；處理量大時，用磚、石、水泥制成，內襯壹定厚度的防腐層，不能漏液。為了便於滲濾液的流動，底部稍微向滲濾液的出口方向傾斜。出口堵上後，用人工或機械將礦石(≤10mm)均勻裝入罐內，加入配制好的浸出劑，浸泡數小時或更長時間後放出溶液。生產中可以同時操作多個滲透槽。
常壓攪拌浸出設備(機械攪拌浸出槽)可分為單槳攪拌和多槳攪拌，機械攪拌器可采用不同的形狀，包括槳式、螺旋槳式、錨式和渦輪式。機械攪拌浸出槽的結構見圖2-37。
攪拌器的材質視浸出介質而定，酸浸時罐體可為碳鋼、內襯橡膠、耐酸磚或聚四氟乙烯塑料；或不銹鋼罐、搪瓷罐等。攪拌槳通常是襯有橡膠、玻璃纖維增強塑料或不銹鋼的碳鋼。罐體為圓柱形，罐體為圓形或平底，中央有壹個循環筒。混合漿料安裝在循環滾筒的下部。電加熱、夾套加熱或直接蒸汽加熱可用於控制浸出過程的溫度。當蒸汽被直接加熱時，蒸汽的冷凝會改變礦漿濃度和試劑濃度。攪拌罐的容積取決於生產規模，規模較小的廠礦壹般采用機械攪拌罐。
壓力攪拌浸出設備(汽笛式空氣攪拌高壓釜)，其結構如圖2-38所示。
圖2-37機械攪拌浸出槽
圖2-38哨聲加壓器
紙漿從釜的下端進入，與壓縮空氣混合，通過渦流哨從噴嘴進入釜內，在釜內呈湍流狀態上升，然後通過出料管排出。釜內礦漿的加熱或冷卻壹般采用夾套間接傳熱方式，釜內設有緊急排放管。高壓釜浸提的礦漿在送至下壹工序進行處理之前，必須降低至常壓。
2.礦物的化學漂白
工業上用作填料或顏料的非金屬礦物粉體材料，往往對白度有較高的要求。在壹定條件下，白度越高，應用範圍越廣，附加值越高。而采用物理方法提純的原礦和精礦往往難以達到要求，因此需要對礦物進行增白，常用化學漂白。
目前，我國非金屬礦物粉體材料的化學漂白大多集中在高嶺土礦物上，並已應用於工業規模。其他礦物也成為潛在的漂白對象，如伊利石、蒙脫石、累托石、凹凸棒石、泡沫石、矽藻土、矽石等。特別是矽藻土的漂白做的比較多。
(1)礦物化學漂白原理和方法
影響礦物白度的主要因素是礦物本身的染色雜質礦物汙染，如鐵、鈦、硫礦物和有機雜質。為此，在進行礦物漂白之前，首先要了解礦石中染色雜質的特征、含量和賦存狀態。根據染色原因的不同，采用不同的漂白方法。
礦物的化學漂白方法有兩種:還原漂白和氧化漂白。還原漂白主要用於用還原劑漂白礦物，如亞硫酸鹽、連二亞硫酸鹽、硫酸氫銨等。，如Na2SO3、Na2S2O4、ZnS2O4、NH4HSO4等。，其他包括鹽酸、草酸和草酸鹽。氧化漂白是用氧化劑漂白礦物，如過氧化物、次氯酸鹽、臭氧、高錳酸鉀等。在工業上，氧化漂白和還原漂白可以單獨使用或結合使用。
還原漂白多在酸性介質中進行，酸度常采用H2SO4調節。其原理是礦物中的金屬染色氧化物被還原成可溶性硫酸鹽而被去除。
影響漂白的主要因素有紙漿濃度、漂白劑用量、pH值、漂白劑添加次數、溫度、漂白時間和添加劑。當添加量增加到12時，漂白效果趨於穩定。溫度40℃左右；時間壹般在兩小時左右；添加劑主要包括分散劑、緩沖劑、整合劑等。
(2)工藝流程
原礦→磨礦→制漿→調漿→強力攪拌→磁選→分級→磁選→濃縮→漂白→過濾→幹燥→產品。
3.生物漂白
自然界中存在壹類微生物，它可以直接或間接參與金屬硫化物礦物的氧化和溶解過程。這類微生物可以在金屬硫化礦和煤礦的礦坑水和土壤中找到。與礦物浸出有關的微生物大多屬於自養細菌。這些微生物在生長繁殖過程中，不需要任何有機營養，完全依靠各種無機鹽生存。還有壹種微生物，恰恰相反，需要提供現成的有機營養才能生存，叫做異養菌。壹些異養細菌也能浸出金屬礦物，但主要是自養微生物得到了充分的研究並應用於生產。
微生物浸出主要指自養細菌如氧化亞鐵硫桿菌浸出，所以通常稱為細菌浸出。例如，除鐵和漂白利用壹些微生物(細菌和真菌)從氧化鐵(褐鐵礦和針鐵礦)中溶解鐵的能力。利用微生物溶解鐵的能力，可以去除高嶺土中的含鐵雜質。微生物的溶鐵能力非常復雜，涉及的壹些主要反應過程和大多數研究者公認的主要反應機理有:細菌浸出的直接作用、細菌浸出的間接作用和細菌浸出的復合作用(王殿佐等，2003)。
(1)細菌浸出的直接效應
在水和空氣的條件下，在氧化亞鐵硫桿菌的作用下，金屬硫化礦會發生以下反應:
非金屬礦物的加工、開發和利用
(2)細菌浸出的間接效應
黃鐵礦在自然條件下緩慢氧化成FeSO4和H2SO4。在細菌的存在下，反應被迅速催化:
非金屬礦物的加工、開發和利用
最終生成Fe2(SO4)3和H2SO4。Fe2(SO4)3是金屬礦物的有效氧化劑和浸出劑，銅等金屬礦物可被Fe2(SO4)3浸出。浸出實例如下:
黃鐵礦浸出:Fe S2+7fe 2(SO4)3+8H2O→15 feso 4+8h2so 4。
(3)細菌浸出的復合作用
聯合作用機制既指細菌的直接作用，也指細菌浸出過程中Fe3+氧化的間接作用。在某些情況下，直接作用占主導地位，而在其他情況下，間接作用占主導地位，但不能排除兩種作用，這是迄今為止大多數研究者認同的細菌浸出機制。事實上，大多數礦石中總有壹些硫化鐵礦物，所以不能排除Fe3+在浸出中的作用。上述黃鐵礦的浸出是兩種機制同時存在的壹個例子。
4.熱處理
(1)烘烤
焙燒是在適宜的氣氛和低於礦物原料熔點的溫度下，使礦物原料中的目標礦物發生物理化學變化的工藝過程。工藝過程的特點是通過加熱使礦物(化合物)離解成更簡單的礦物(化合物)，或者礦物本身的晶體轉變。在礦物的焙燒過程中，礦物成分會發生變化。
根據焙燒反應的不同性質，焙燒可分為以下幾種類型:
1)氧化焙燒:在氧化氣氛中加熱礦物，使爐氣中的氧氣與礦物中的可燃成分反應或礦物本身在氧化氣氛中焙燒。
2)還原焙燒:金屬氧化物在還原氣氛中被還原成低價氧化物(或金屬形式)或礦物在還原氣氛中焙燒。
3)氯化焙燒:在中性或還原性氣氛中加熱礦物，使其與氯氣或固體氯化劑發生化學反應，生成可溶性金屬氯化物或揮發性氣態金屬氯化物。
4)分離焙燒:在中性或弱還原性氣氛中加熱礦物，礦物中的有價成分與固體氯化劑(NaCl、CaCl2等)反應。)生成揮發性氣態金屬氯化物，然後沈積在爐料中還原劑的表面上。
5)磁化焙燒:在弱還原氣氛下，將弱磁性赤鐵礦焙燒還原成強磁性磁鐵礦。
此外，還有硫酸化焙燒、鹽焙燒等。
非金屬礦主要采用氧化焙燒、還原焙燒和氯化焙燒。
(2)煆燒
煆燒是指礦物的熱分解過程，從壹種固相變為另壹種固相和氣相，氣相在兩種凝聚相中和兩種凝聚相之間不形成固溶體。例如碳酸鹽礦物(菱鐵礦、石灰石等)的煆燒。)和硫酸鹽礦物如石膏。在非金屬礦物的提純和加工中，主要用於煆燒高嶺土。其他非金屬礦物如矽藻土、石膏、珍珠巖和蛭石主要通過煆燒技術加工。
矽藻土可以通過焙燒過程進行提純和活化。將矽藻土粉加入回轉窯中，在870 ~ 1100℃下氧化焙燒2 ~ 5h除去雜質，經粉磨分級後，可生產出不同等級的產品用作助濾劑。
石膏礦石(CaSO4 2H2O)在低溫(170 ~ 220℃)煆燒成半水石膏，在高溫(300 ~ 800℃)煆燒成無水石膏。
珍珠巖為火山玻璃質巖石，通常在700 ~ 1200℃煆燒，其煆燒產物為膨脹珍珠巖。
蛭石經高溫煆燒後迅速膨脹數倍至數十倍，形成膨脹蛭石，其平均堆積密度為100 ~ 130 kg/m3。
高嶺土煆燒
高嶺土煆燒的主要目的是去除有機碳，提高白度。同時煆燒過程中高嶺石的羥基被除去，產生壹定的孔結構，增加了其活性，具有功能材料的特性。
高嶺土經過低溫(650℃以下)、中溫(650 ~ 1050℃)和高溫(1300 ~ 1525℃)煆燒。在不同的煆燒溫度下，產品的性能和用途也不同。
經650℃以下脫羥基煆燒的高嶺土具有優異的電性能，可用作電纜絕緣的電性能改進劑或橡膠制品和橡膠密封材料的填料。
700 ~ 860℃煆燒的高嶺土層間具有多孔結構，擴大了吸附容量和比表面積，具有良好的活性。可用於制備合成沸石、農藥載體或催化劑載體。這時候除了要求產品的白度高，還要求產品的活性、細度、鋁矽比。
860 ~ 1050℃煆燒分為950℃以下不完全煆燒和1050℃完全煆燒兩種。前者比後者有更好的活性，但白度較低。後者白度和亮度較高，吸油值高，比表面積大，遮蓋率好。作為紙張填料，具有良好的光學性能，可以部分(表面)。
高嶺土在1300 ~ 1525℃煆燒後發生相變，形成莫來石，可用作耐火制品、陶瓷窯具等材料的耐火材料或填料，耐火度大於1770℃，莫氏硬度為7 ~ 8。良好的耐磨性、熱穩定性和化學穩定性。
非金屬礦物焙燒或煆燒設備主要有隧道窯、回轉窯、旋轉立窯、倒焰窯、梭式窯等。