非金屬礦的超細(xì)粉碎

2021-11-25

作者：埃爾派

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非金屬礦與金屬礦、燃料礦一起被稱為材料工業(yè)的三大支柱。非金屬礦的利用取決于對其進(jìn)行深加工的程度，包括超細(xì)粉碎、超細(xì)分級、精細(xì)提純和表面改性等，其中有效的超細(xì)粉碎是進(jìn)行各項深加工的前提和保證。理想的超細(xì)粉體應(yīng)具有的特點(diǎn)：粒子盡量小、無團(tuán)聚、粒徑分布范圍窄、粒子盡量為球形、化學(xué)成分均一等。...

由于非金屬礦的種類繁多，根據(jù)其用途不同對粉碎產(chǎn)品的粒度分布、純度等方面都提出各種不同的要求。超細(xì)粉碎技術(shù)的發(fā)展必須適應(yīng)其特定的要求。一般來講，對非金屬礦的要求有以下幾點(diǎn)：

細(xì)度

非金屬礦產(chǎn)品的應(yīng)用均要求一定的，如高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣作為造紙原料需要產(chǎn)品細(xì)度為-2μm占90 %，白度>90 %；高檔油漆填料重質(zhì)碳酸鈣粉細(xì)度為1250目；硅酸鋯作為陶瓷乳濁劑需要平均細(xì)度為0.5~1μm；硅灰石作為填料，也要求其細(xì)度＜10μm等。

純度

非金屬礦產(chǎn)品的純度要求也是其主要指標(biāo)之一，這意味著在粉碎過程中不得污染，應(yīng)保持原有的成分。如果是白色的礦物還要求有一定的白度，如造紙用鍛燒高嶺土、滑石粉的白度要求≥90 % , 造紙涂料、填料以及高檔油漆填料用重質(zhì)碳酸鈣的白度要求＞90％等。

粉體形狀

有些非金屬礦產(chǎn)品對其形狀提出了嚴(yán)格的形狀要求，以適應(yīng)不同需要。如復(fù)合材料增強(qiáng)用的硅灰石，其超細(xì)粉體要求盡量保持它原始的針狀結(jié)晶狀態(tài)，使硅灰石產(chǎn)品成為天然的短纖維增強(qiáng)材料，其長徑比要求>8~10。

超細(xì)粉體材料的應(yīng)用領(lǐng)域占比：機(jī)械領(lǐng)域40.3%，熱能領(lǐng)域34.6%，電磁領(lǐng)域12.9%，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域8.9%，光學(xué)領(lǐng)域2.4%，其他0.9%。

非金屬礦-MZ-貴州某礦物工廠

非金屬礦超細(xì)粉碎方法

粉碎與單個材料的破壞不同，它是指對于集團(tuán)的作用，即被粉碎的物料是粒度和形狀不同的顆粒體的集團(tuán)。

超細(xì)粉體的制備方法從制備的原理上分主要有兩種：一種是化學(xué)合成；一種是物理粉碎?；瘜W(xué)合成是通過化學(xué)反應(yīng)或物相轉(zhuǎn)換，由離子、原子、分子經(jīng)過晶核形成和晶體長大而制備得到粉體，由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，而產(chǎn)量卻不高，所以應(yīng)用受到限制。物理粉碎的原理是通過機(jī)械力的作用使物料粉碎。物理粉碎相對于化學(xué)合成方法來說，成本較低、工藝相對簡單、產(chǎn)量大。

機(jī)械粉碎法優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量大、成本低和工藝簡單等，且在粉碎過程中產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效應(yīng)使粉體活性提高；缺點(diǎn)：產(chǎn)品的純度、細(xì)度和形貌均不及化學(xué)法制備的超細(xì)粉體。該法適應(yīng)于大批量工業(yè)生產(chǎn)，如礦產(chǎn)品深加工等。

非金屬礦超細(xì)粉碎設(shè)備

目前制備超細(xì)粉體材料的主要方法為物理粉碎法。因此，超細(xì)粉碎設(shè)備主要是指以機(jī)械法生產(chǎn)超細(xì)粉為主的各種與粉碎相關(guān)的設(shè)備。常用的超細(xì)粉碎設(shè)備有氣流粉碎機(jī)、機(jī)械沖擊粉碎機(jī)、振動磨、攪拌磨、膠體磨以及球磨機(jī)等。

設(shè)備類型	給料粒度/mm	產(chǎn)品細(xì)度 d97/μm	粉碎原理
氣流磨	<2	3~45	沖擊、碰撞
機(jī)械沖擊磨	<10	8~45	打擊、沖擊、剪切
旋磨機(jī)	<30	10~45	沖擊、碰撞、剪切、摩擦
振動磨	<5	2~74	摩擦、碰撞、剪切
攪拌磨	<1	2~45	摩擦、碰撞、剪切
轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī)	<5	5~74	摩擦、沖擊
行星式球磨機(jī)	<5	5~74	摩擦、沖擊
研磨剝片機(jī)	<0.2	2~20	摩擦、碰撞、剪切
砂磨機(jī)	<0.2	1~20	摩擦、碰撞、剪切
輥磨機(jī)	<30	10~45	擠壓、摩擦
高壓均漿機(jī)	<0.03	1~10	空穴效應(yīng)、湍流、剪切
膠體磨	<0.2	2~20	摩擦、剪切

高速機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)

高速機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)是指利用圍繞水平或垂直軸高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體（棒、錘、葉片等），對給料加以激烈的沖擊，使其與固定體或顆粒之間沖擊碰撞，從而使顆粒粉碎的一種超細(xì)粉碎設(shè)備。

空氣分級磨-CSM-V 空氣分級磨-CSM-VD

優(yōu)點(diǎn)：粉碎比大，細(xì)粉粒度可調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，配套設(shè)備少，安裝緊湊，占地面積少，產(chǎn)能大，效率高。

缺點(diǎn)：高速運(yùn)轉(zhuǎn)使得不可避免地產(chǎn)生過熱和部件磨損現(xiàn)象。

適用于方解石、大理石、白堊、滑石等中等硬度物料的超細(xì)粉生產(chǎn)。

氣流磨

氣流磨又稱噴射磨或能流磨，它利用高速氣流(300-500m/s）或過熱蒸氣（300-400℃）的能量使顆粒相互產(chǎn)生沖擊、碰撞和摩擦，從而導(dǎo)致固體物料粉碎。主要有：扁平式氣流粉碎機(jī)、循環(huán)式氣流粉碎機(jī)、對噴式氣流粉碎機(jī)、耙式氣流粉碎機(jī)、流化床式氣流粉碎機(jī)等。

流化床式氣流磨流化床式氣流磨-立式-單轉(zhuǎn)子圓盤氣流磨-MQP系列圓盤氣流磨-MQPW系列

氣流磨粉碎比一般為1~40，產(chǎn)品細(xì)度d一般可達(dá)3~10μm，產(chǎn)品受污染少，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合操作，可在無菌狀態(tài)下操作，適合粉碎低熔點(diǎn)和熱敏性材料及生物活動制品，生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)能力大，自控、自動化程度高。

缺點(diǎn)：氣流磨是當(dāng)前研究最多、機(jī)型最全、技術(shù)較為成熟的超細(xì)粉碎設(shè)備，也存在以下缺點(diǎn)：大型化、專業(yè)化生產(chǎn)高純度、高細(xì)度產(chǎn)品少，造價高，能耗大，加工精度難以達(dá)到亞微米級產(chǎn)品，材質(zhì)磨損較大等。氣流磨廣泛用于滑石、大理石、高嶺土等中等硬度以下的非金屬礦物、化工原料、保健食品、稀土等的超細(xì)粉碎加工。