對于碳酸鈣、高嶺土、滑石、膨潤土、云母、硅灰石、石墨、凹凸棒石等非金屬礦粉體材料來(lái)說(shuō)，機械法超細粉碎是最主要的精細加工技術(shù)之一。合理選擇超細粉碎工藝與設備對于提高加工效率，提高產(chǎn)品品質(zhì)，節約成本至關(guān)重要。
 
1、如何選擇超細粉碎工藝？
 
　　機械法超細粉碎工藝一般是指制備粒度分布d₉₇≤10μm的粉碎和分級工藝，可分為干法和濕法。
　　干法超細粉碎工藝是一種廣泛應用的硬脆性物料的超細粉碎工藝，生產(chǎn)流程較短，在生產(chǎn)干粉時(shí)無(wú)需設置后續過(guò)濾、干燥等脫水工藝設備，因此，具有操作簡(jiǎn)便、容易控制、投資較省、運轉費用較低等特點(diǎn)。
　　濕法超細粉碎工藝由于水本身具有一定程度的助磨作用，加之濕法粉碎時(shí)粉料容易分散，而且水的密度比空氣的密度大有利于精細分級，因此具有粉碎作業(yè)效率高、產(chǎn)品粒度細、粒度分布窄等特點(diǎn)。但生產(chǎn)干粉時(shí)，需后續脫水設備（過(guò)濾和干燥），而且干燥后容易形成團聚顆粒，有時(shí)還要進(jìn)行解聚，因此，配套設備較多，工藝較復雜。
　?。?）對于前段不設置濕法提純和濕法加工工序或后續不設置濕法加工工序的物料，如方解石、滑石、硅灰石等的超細粉碎，在目前技術(shù)經(jīng)濟條件下，一般當產(chǎn)品細度d₉₇≥5μm時(shí)，采用干法加工工藝。
 

 
▲立磨超細粉碎工藝

　?。?）當需要設計生產(chǎn)d97＜5μm的超細粉體產(chǎn)品，或者最終產(chǎn)品可以濾餅或漿料銷(xiāo)售時(shí)，應當優(yōu)先選用濕法超細粉碎工藝和設備。
　?。?）如果被粉碎物料是經(jīng)過(guò)前置其他濕法工藝（如水洗、提純等）加工的，也即在超細粉碎作業(yè)之前設置有水洗、提純等濕法加工工序，則不管最終產(chǎn)品粒度要求如何，應當優(yōu)先考慮濕法超細粉碎工藝和設備。
 

▲攪拌磨超細粉碎工藝

 
　?。?）如果經(jīng)超細粉碎后的粉料還是進(jìn)行濕法加工，也應優(yōu)先選用濕法超細粉碎工藝和設備。
　?。?）還有一些特殊情況，如用做珠光云母原料的碎白云母的加工，為確保片狀顆粒形狀和表面光潔度，要選用濕法超細粉碎工藝和設備。
 
2、如何選擇超細粉碎設備？
 
　　對于超細粉碎來(lái)說(shuō)，加工設備的選擇至關(guān)重要。而超細粉碎設備的選擇主要與所處理的物料的物理性質(zhì)（硬度、密度、水分、給料粒度等）、處理量、粉碎產(chǎn)品細度和粒度分布、純度、粒形以及設備工藝配置等因素有關(guān)，并且所選設備必須滿(mǎn)足粉碎產(chǎn)品粒度、設計產(chǎn)量或處理量和適應給料中最大顆粒粒度的要求。
　　同時(shí)要在相同條件下比較各種不同類(lèi)型超細粉碎設備的生產(chǎn)能力、單位產(chǎn)品電耗、磨耗、設備運轉穩定性、自動(dòng)控制水平、維護和檢修性能以及工藝配套性能等。
　　對于大宗的工業(yè)礦物超細粉體的加工，如重質(zhì)碳酸鈣、普通滑石粉、高嶺土、硅灰石等應當優(yōu)先考慮干式超細粉碎設備，原因是這些工業(yè)礦物粉體的單位價(jià)值相對較低。濕法超細粉碎設備一般能用于各種硬度物料的超細研磨加工。
 

▼超細粉碎設備類(lèi)型及其應用

 

　?。?）氣流磨是最主要的超細粉碎設備之一，特別是粉碎產(chǎn)品粒度細、純度要求高和附加值較大的物料時(shí)，最細可加工d₉₇=3～5μm的粉體產(chǎn)品，產(chǎn)量從每小時(shí)幾十公斤到幾噸，廣泛用于滑石、石墨、硅灰石、鋯英石、高嶺土、重晶石等非金屬礦物以及磨料（碳化硅、氮化硼、石榴子石、剛玉等）、化工原料、顏料、醫藥及保健品、金屬及稀土金屬等的超細粉碎加工。
　?。?）機械沖擊式超細粉碎機是國內非金屬礦行業(yè)選用較多的超細粉碎設備，廣泛應用于煤系高嶺土、方解石、大理石、白堊、滑石、葉蠟石等中等硬度以下非金屬礦以及化工原料、農藥等的超細粉碎加工，產(chǎn)品細度一般可達到d₉₇=10μm，即所謂的1250目，配以高性能的精細分級機后可以生產(chǎn)d₉₇=5～7μm的超細粉體產(chǎn)品。
　?。?）攪拌球磨機已廣泛用于高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣、云母、滑石、各種磨料、涂料顏料等的生產(chǎn)，其中濕式攪拌磨的產(chǎn)品細度可達d₉₇=2μm左右。
　?。?）超細研磨機等大型攪拌球磨機，已經(jīng)在造紙顏料級重質(zhì)碳酸鈣、煅燒高嶺土等的細磨或超細研磨加工中得到應用。
　?。?）國產(chǎn)濕式振動(dòng)球磨機的產(chǎn)品細度可達d₉₇=5μm左右，干式振動(dòng)磨（不帶分級機）可達d₉₀=15～20μm左右，但粉碎產(chǎn)品的粒度分布范圍較寬。
　?。?）用于超細粉碎的旋轉筒式球磨機的結構特點(diǎn)是磨機的徑長(cháng)比較大，使用球或鋼段作研磨介質(zhì)，研磨產(chǎn)品的粒度一般分布較寬，在生產(chǎn)中常與分級機構成閉路粉碎作業(yè)，這種球磨機—分級機干式閉路作業(yè)應用于超細重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)，給料粒度≤5mm，產(chǎn)品細度可達d₉₇=5～45μm。
　?。?）國產(chǎn)研磨剝片機采用多級串聯(lián)配置、連續濕法研磨方式，產(chǎn)品細度可達d₉₇=2μm左右。
　?。?）塔式磨采用特殊的天然卵石做研磨介質(zhì)，連續生產(chǎn)，這種配置分級機的塔式干磨機已經(jīng)應用于水泥、滑石、膨潤土等的生產(chǎn)，產(chǎn)品細度可達d₉₇=10μm左右。
　?。?）砂磨機主要有臥式和立式兩種機型，產(chǎn)品細度可達d₉₇=2μm左右，國產(chǎn)砂磨機主要用于顏料、染料以及重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土等的超細粉碎和分散。
　?。?0）旋風(fēng)自磨機或氣旋流粉碎機是我國自主研制開(kāi)發(fā)的一種新型干式細粉碎和超細粉碎設備，適用于石灰石、方解石、大理巖、滑石、硅灰石、高嶺石、重晶石、石英、長(cháng)石等物料的粉碎，給料粒度≤30mm，產(chǎn)品細度可在d₉₇=40～10μm（400～1250目）之間進(jìn)行調節。
　?。?1）高壓射流式粉碎機或超細剝片均化機已在云母和高嶺土的細粉碎和超細粉碎以及二氧化鈦顏料的分散解聚中得到應用，依給料粒度的不同，一次粉碎的產(chǎn)品細度最細可達到d₉₇=10～45μm。
　　總之，對主要工藝設備進(jìn)行科學(xué)和實(shí)事求是的選型比較的前提是至少對超細粉碎設備的類(lèi)型、性能特點(diǎn)、應用以及設備生產(chǎn)廠(chǎng)商有一定的了解，一般情況下應選擇成熟的性能較好的工業(yè)設備。
 
3、超細粉碎技術(shù)面臨的挑戰和發(fā)展趨勢
 
　　目前，超細粉體加工技術(shù)面臨的主要挑戰是：
　　小于1μm的超微粉體的需求量迅速增大；
　　超細粉體的大規?；a(chǎn)要求設備大型化和智能化以降低單位產(chǎn)品能耗和穩定產(chǎn)品質(zhì)量；
　　大規模配套生產(chǎn)超細粉體和嚴格的產(chǎn)品粒徑分布要求處理能力大、分級效率高和能耗低的精細分級設備；
　　高硬超細粉體材料的加工和對產(chǎn)品純度要求的不斷提高，要求超細粉碎和精細分級設備的磨耗顯著(zhù)降低；
　　特殊粒形（針狀和片狀）和韌性超細粉體的生產(chǎn)。
　　為適應這些挑戰，未來(lái)超細粉碎設備的主要發(fā)展趨勢是：
 
（1）提高產(chǎn)品細度、降低設備粉碎極限
 
　　目前市場(chǎng)1μm以下超微粉體（包括納米粉體）加工技術(shù)（包括制粉技術(shù)和表面處理技術(shù)）和設備的需求呈增長(cháng)態(tài)勢。超微粉體（包括納米粉體）是未來(lái)超細粉體的主要發(fā)展趨勢之一。這是因為現代許多高技術(shù)和新材料的發(fā)展需要超微粉體，如航空航天隱身材料、（具有韌性的）高級陶瓷、吸波材料、功能纖維、環(huán)境保護材料、生物醫學(xué)材料等。因此，要求發(fā)展產(chǎn)品粒度小于1μm，粉碎極限低的工業(yè)化超細粉碎設備和分級極限粒度小的工業(yè)化精細分級設備以及配套的生產(chǎn)技術(shù)。
 
（2）提高單機產(chǎn)量、降低單位產(chǎn)品能耗
 
　　由于市場(chǎng)對超細粉體產(chǎn)品需求量的增大，特別是用戶(hù)用量的增大（如大型造紙廠(chǎng)年造紙顏料需求量達10多萬(wàn)t）及對產(chǎn)品質(zhì)量穩定性要求的提高，大型設備的市場(chǎng)需求量呈增長(cháng)趨勢。大型設備適應了超細粉體加工廠(chǎng)向大規?；l(fā)展的趨勢，而且具有單位產(chǎn)品能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩定性好以及管理方便等優(yōu)點(diǎn)；國外發(fā)達國家早已發(fā)展大型的全過(guò)程自動(dòng)調控的超細粉碎與精細分級設備，如年產(chǎn)5～10萬(wàn)t超細重質(zhì)碳酸鈣的超細粉碎和分級設備，5000L以上的大型立式攪拌磨，總體積10m³、處理量150m³/h的大型臥式攪拌球磨機（這種磨機加工d₈₀=9.7μm漿料產(chǎn)品的能耗約為65kW·h/t）。設備大型化是提高單機產(chǎn)量、降低單位產(chǎn)品能耗的主要途徑之一。此外，應用現代科技研發(fā)新型的超細粉碎設備也是提高粉碎效率、產(chǎn)量和降低單位產(chǎn)品能耗的主要方向之一。
 
（3）降低磨耗
 
　　超細粉碎和精細分級設備一般是高速運轉設備，高速運轉器件在與被磨或被粉碎物料的作用過(guò)程中難免磨損（耗）。磨耗不僅污染被粉碎物料（這種污染往往用物理方法很難去除），而且影響設備與物料接觸部件的使用壽命，增加了生產(chǎn)成本。因此，降低磨耗是超細粉碎設備發(fā)展永恒的課題。
 
（4）高穩定性和可靠性
 
　　超細粉碎和精細分級設備的穩定性和可靠性是超細粉碎生產(chǎn)線(xiàn)所必須的要求，也是高性能設備的必然要求，它對生產(chǎn)成本、效率、生產(chǎn)安全以及產(chǎn)品質(zhì)量等有重要影響。
 
（5）產(chǎn)品細度和粒度分布的在線(xiàn)調控
 
　　產(chǎn)品細度和粒度分布的在線(xiàn)調控是超細粉碎生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現智能化控制的前提條件之一?，F代化超細粉體加工廠(chǎng)追求根據市場(chǎng)需求調節產(chǎn)品品種和產(chǎn)品綱領(lǐng)，因此，要求加工設備有一定范圍的可調性和適應性，同時(shí)要求自動(dòng)調節工況以避免人工調節的滯后性和不穩定性。
 
（6）高效精細和大型分級設備
 
　　目前市場(chǎng)對分級極限粒度小、產(chǎn)品粒度分布窄、分級效率高的精細分級設備的需求量穩定增長(cháng)。粒度細和分布窄的超細粉體產(chǎn)品的生產(chǎn)主要依賴(lài)于精細分級設備，市場(chǎng)對超細粉體和粒度分布要求的提高以及與大型超細粉碎設備配套或集成的要求需要分級極限粒度小、產(chǎn)品粒度分布窄、分級效率高的大型精細分級設備。因此，高效精細和大型分級設備是未來(lái)精細分級設備的主要發(fā)展趨勢之一。
 
（7）特殊粒形和韌性物料的超細粉碎設備
 
　　特殊粒形超細粉體具有特殊功能，產(chǎn)品附加值高，需要專(zhuān)門(mén)的加工技術(shù)與設備，但是，目前這種超細粉體的高性能加工設備很少。另外，當今社會(huì )大量使用高聚物基復合材料，未來(lái)廢舊高聚物基復合材料的回收和再利用需要對這些韌性物料進(jìn)行超細粉碎，這是一片前景廣闊的市場(chǎng)。
 

2018年第四期礦物精細加工與應用技術(shù)高級研修班
 2018年12月2日-4日 廣州

培訓大綱：
1、非金屬礦粉體精細加工技術(shù)要點(diǎn)分析
2、非金屬礦粉體表面改性技術(shù)要點(diǎn)與應用解決方案
3、非金屬礦粉體在涂料中的應用技術(shù)解決方案
4、非金屬礦粉體如何打開(kāi)涂料行業(yè)市場(chǎng)解決方案
5、2018涂料狼群工程師技術(shù)沙龍
6、聯(lián)誼晚宴

 
報名咨詢(xún)和交流：18701083278（微信同號）



 

部分資料來(lái)源：超細粉碎設備現狀與發(fā)展趨勢，作者：鄭水林；我國超細粉碎設備發(fā)展現狀及其存在問(wèn)題，作者：孫成林等；非金屬礦超細粉碎技術(shù)的發(fā)展現狀與趨勢，作者：馬正先等
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
 

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