巧用“热脆冷硬”：菱镁矿热选提纯的力学分离之道

在矿物提纯领域，我们常常依赖化学浮选或复杂的物理方法。但对于菱镁矿，一种更为巧妙的物理提纯路径——热选法，利用了材料在热处理过程中截然相反的力学性能演变，实现了高效分离。其核心不在于化学反应，而在于对不同矿物在特定温度下“变脆”或“变硬”特性的精准掌控。

其基本逻辑是：通过轻烧工艺，有意地大幅降低主矿物菱镁矿的结构强度，使其变得疏松易碎；而共生的杂质矿物（如白云石、滑石）在此过程中，其强度要么变化不大，要么不降反升。这种由热处理诱导出的巨大强度差异，为后续的选择性粉碎和粒度分级创造了绝佳的窗口。简单来说，就是把目标矿物变“软”，杂质矿物变“硬”，然后一磨一筛，高下立判。

核心工艺的物性基础：热处理引发的强度逆转

菱镁矿与其主要杂质矿物白云石、滑石在受热后的耐压强度变化，是整个热选工艺的理论基石。下述实验数据直观地揭示了这一现象。

表1 菱镁矿、白云石、滑石受热后的耐压强度

图1 菱镁矿、白云石、滑石受热后的耐压强度曲线

案例一：高钙菱镁矿的脱钙策略

对于含白云石（高钙杂质）的菱镁矿，数据的指向性非常明确。当煅烧温度进入800~900°C区间时，菱镁矿的耐压强度已跌至谷底，仅为2-4 MPa。而此时的白云石，虽然强度也有所下降，但仍维持在近100 MPa的水平，比同温度下的菱镁矿高出惊人的30到33倍。

这种天壤之别的力学性能，正是工艺设计的关键。在此温度下轻烧后，菱镁矿分解为疏松的苛性氧化镁，稍加研磨便可粉碎成细粉。而高强度的白云石颗粒则难以被有效破碎，保持了较大的粒径。后续通过简单的筛分或风选，即可让富含氧化镁的细颗粒部分与富含高钙杂质的粗颗粒部分分道扬镳，实现MgO的富集。这本质上是一场利用热力学差异导演的“力学筛选”。

案例二：高硅菱镁矿的破局之路

当杂质以滑石（高硅杂质）为主时，情况发生了更有趣的变化。从数据中可以看到，滑石的强度随着温度升高不降反增。其常温耐压强度仅为9.81~24.52 MPa，但在1000°C时，其强度跃升至49.03 MPa。与此同时，菱镁矿的强度早已跌破2 MPa。

因此，处理滑石化的菱镁矿，工艺窗口需要调整至更高的1000~1100°C。通过在这个温度区间进行预煅烧，同样可以制造出“软”的氧化镁和“硬”的杂质矿物（此时是烧结增强的滑石）。后续采用与处理高钙矿石类似的研磨与分级手段，便能有效分离SiO₂，提纯菱镁矿。

要精准复现这种依赖于材料热-力学性能差异的提纯工艺，对煅烧温度的控制、煅烧后矿物相的物相鉴定以及关键力学性能的准确表征，就成了决定品质与收率的生命线。如果您在实际工作中也面临类似的矿物提纯或材料改性挑战，我们非常乐意与您一同探讨解决方案。

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