非金屬礦氣流分級機

1. 氣流分級機是幹嘛用的，購買氣流分級機需要注意哪些

分流，分級用的唄，像高硬度物料、非金屬礦、化工:氫氧化鋁.硅膠、食品醫葯、金屬材料等行業都需要原料的分級分流處理，至於購買需要注意哪些，這個你得問專業的這方面的師傅了，好壞一個人說了不準，要對比價格和質量，我知道青島精華微粉設備有限公司專業生產各種超微粉碎機比較有名的

2. 礦物加工

自然界中具有重要經濟價值的單礦物岩石和礦石極少，即使是單礦物岩，也含有各式各樣的雜質。礦物本身的性質並非均可利用，礦物加工實際上是一個「抑制缺點、發揮優勢」的過程。

礦物加工工藝流程有四個階段:①破碎－磨礦;②選礦－提純;③超細粉碎;④表面改性。對特定礦物而言，上述流程並非需要完全完成，也並非需要遵照嚴格的先後順序，可根據要加工的礦物和最終產品、經濟和環境效益而定。

1.破碎－磨礦

破碎與磨礦是將礦物原料的粒度減小的作業，其中減小至5mm稱為破碎，再細的粉碎作業稱為磨礦。磨礦的細度要根據礦石的工藝礦物學研究結果和試驗確定，其目的是使礦石中的有用礦物和脈石礦物達到單體解離，為後繼的選礦作業供給合適粒度和形態的物料，或者為後續的超細粉碎提供合適粒度的物料，也可以直接提供一般的粉末產品。破碎與磨礦可能在空氣介質(干法)和水介質(濕法)下作業，通常由破碎－篩分作業和磨礦－分級作業兩個階段進行。破碎機和篩分機多為聯合作業，磨礦機與分級機常組成閉路循環。它們分別是組成破碎車間和磨選車間的主要機械設備。破碎設備有顎式破碎機、圓錐破碎機、輥式破碎機、沖擊破碎機、錘式破碎機等，篩分設備有振動篩、隔條篩等。磨礦設備有球磨機、棒磨機、雷蒙機、柱磨機、高壓輥磨機等。分級設備有機械分級機、水力分級機、分離分級機等。

2.選礦－提純

選礦－提純作業的目的是:①將礦石中有用礦物和脈石礦物相分離，富集有用礦物;②除去有用礦物中的有害雜質，使有用礦物得以純化;③回收伴生的有用礦物，綜合利用礦產資源。礦石經過選礦後，可得到精礦、中礦和尾礦三種產品。分選所得的有用礦物含量較高、適合於冶煉加工的最終產品，叫做精礦。選別過程中得到的中間的、尚需進一步處理的產品，叫做中礦。選別後，其中有用礦物含量很低、不需進一步處理(或技術經濟上不適於進一步處理)的產品，叫做尾礦。

最常用的選礦－提純方法有:

(1)重力選礦法(簡稱重選法)重選是根據相對密度(或密度)不同的礦物在介質(水、空氣或重介質)中運動速度和運動軌跡的不同，而達到分選的方法。重力選礦法處理量大，簡單可靠、成本低廉，它廣泛用來選別稀有金屬(鎢、錫、鈦、鋯、鈮、鉭等)、貴金屬(金、鉑族)、黑色金屬(鐵、錳等)相對密度較大的金屬礦物。也用於有色金屬(銅、鉛、鋅等)的預選作業，非金屬礦物也常用重選法(如石英與雲母)。事實上水力分級、風力分級、洗礦作業也是重力選礦的特例。重選作業是在各種類型的重選設備中進行的，主要設備有跳汰機、搖床、離心選礦機、溜槽、重介質選礦機等。

(2)浮游選礦法(簡稱浮選法)浮選亦稱泡沫浮選，是根據礦物表面潤濕性的不同，在礦漿中添加適當浮選葯劑，在浮選機內攪拌與充氣產生大量的彌散氣泡附著在所選擇的礦物上，藉助泡沫的浮力上浮礦漿表面，使之與其他礦物分離。浮選法應用廣泛，雖然磨礦細度要求高，選礦成本偏高，但選礦效率高，可用來處理絕大多數礦石。自然界僅少數礦物具有較好的天然可浮性(如石墨、自然硫、輝鉬礦、滑石等)，大部分礦物的天然可浮性是比較差的。為了實現礦物的浮選分離，必須人為地控制礦物表面的潤濕性質，擴大礦物間可浮性的差別。在浮選過程中，使用浮選葯劑來改變礦物的表面性質，是控制礦物浮選行為的必要手段。通過採用浮選葯劑可以使浮選工藝適用范圍擴大，使之適用於大多數礦物。浮選葯劑一般分為三類:捕收劑、起泡劑、調整劑。浮選設備有機械攪拌式浮選機、充氣機械攪拌式浮選機、充(壓)氣式浮選機、氣體析出式浮選機。

(3)磁選法礦物分為強磁性礦物、弱磁性礦物和非磁性礦物。磁選是根據礦石中礦物磁性差異，在不均勻磁場中實現礦物分離的選礦方法。磁選多用於有磁性的黑色金屬氧化物礦物，如磁鐵礦、釩鈦磁鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦，也用於磁黃鐵礦選礦。對於非金屬礦物的磁選，主要是用於對雜質的去除，使所要的礦物得到純化，如高嶺石、霞石、長石通常要求氧化鐵雜質含量低於某個數值(當然是越低越好)，磁選除鐵成為一個經濟高效地提純方法。磁選設備分類方式多樣，按磁源分永磁和電磁，按作業方式分乾式和濕式，按選機形態有帶式、筒式、輥式等，按磁強度和梯度可分為弱磁場磁選機、強磁場磁選機、高梯度磁選機。

(4)化學選礦與化學提純化學選礦是利用化學作用將礦石中的有用成分提取出來，或者將礦石或礦物中的有害雜質除去的方法，這種方法可以起到機械選礦方法難以達到的效果，但成本相對較高。化學選礦提純法包括以下方法:焙燒、酸鹼處理、浸出、溶劑萃取、離子交換、化學漂白等，且多種方法可以配合使用，或者與機械選礦法配合使用。例如:利用金、銀能在水銀和氰化物溶液中溶解的方法來提取礦石中的金、銀;用硫酸浸取酸性氧化銅和自然銅，形成硫酸銅溶液用鐵置換後生成海綿銅;將赤鐵礦和褐鐵礦與適量的碳混合後焙燒至570℃左右生成磁鐵礦，再用磁選機選出精礦。對於非金屬礦物，白度是一個重要指標，其致色原因是含有Fe₂O₃微粒且不能機械選出，可用連二亞硫酸鈉將Fe³⁺還原成可溶性的硫酸亞鐵而被除去，從而對礦物進行漂白。

另外，還有根據礦物的導電性、摩擦系數、顏色和光澤等不同而進行選礦的方法，如電選法、摩擦選礦法、光電選礦法和手選法等。

3.超細粉碎

在非金屬礦加工業中，一般將d₉₇≥10μm(也有人定義為d₉₀≥10μm)的粉體物料稱為「超細粉體」。現在最新的磨機可生產0.25μm的超細粉末。超細粉體由於粒度細、純度高、粒度分布窄、質量均勻、比表面積急劇增大、晶體內部缺陷減少，礦物表面甚至能生成一層非晶質層，因而具有一系列特殊的應用性能，如表面活性高、化學反應速度快、溶解度大、燒結溫度低且燒結體強度高、作為復合材料補強性能好以及獨特的電性、磁性、光學性能和流變性等等。

超細粉體的應用始於第二次世界大戰之後，尤其是近20年來，隨著以信息技術、微電子、新材料、新能源、航空航天、生物、環保技術等為特徵的現代高新技術產業的崛起，對超細粉體特殊性質的認識和超細粉體加工制備技術的長足發展，礦物超細粉體在現代工業和高技術新材料的相關領域得到了越來越廣泛的應用。主要應用領域為高技術陶瓷、陶瓷釉料、微電子及信息材料、塑料、橡膠及復合材料填料、潤滑劑及高溫潤滑材料、精細磨料及摩擦材料、造紙塗料及填料、油漆顏料及特種塗料、生物化學及葯品材料、航空航天密封材料、化妝品等。

迄今為止的超細粉碎方法主要是機械力方法，包括利用高速氣流沖擊的氣流磨;利用高速機械回轉沖擊及剪切作用的沖擊式超細粉碎機;利用摩擦研磨作用的攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉球磨機、行星磨;利用剪切力的膠體磨;利用壓應力的高壓輥磨機;以及利用高壓射流沖擊的射流粉碎機等。與超細粉碎緊密相伴的是超細粉體分級設備，該分級設備的作用一是提高粉碎效率、防止過磨，二是減少超細顆粒在粉碎過程中再次團聚，保證粉體的細度和粒度分布。超細粉體分級機分兩類，一是乾式的空氣旋流分級機和渦輪式氣流分級機，二是濕式的水力旋流器、卧式螺旋離心機和沉降式離心機等。

4.表面改性

礦物表面改性是指用物理、化學、機械等方法對礦物粉體表面進行處理，根據應用的需要有目的地改變粉體表面的物理化學性質，如表面晶體結構和官能團、表面能、表面潤濕性、電性、表面吸附和反應特性等，以滿足現代新材料、新工藝和新技術發展的需要。表面改性為開發礦物產品的性能、提高其使用價值和開拓應用領域提供了新的技術手段，對相關應用領域的發展具有重要的實際意義。因此，表面改性是當今非金屬礦物最重要的深加工技術之一。在塑料、橡膠、膠粘劑等高分子材料工業及復合材料領域中，無機礦物填料佔有很重要的地位。這些礦物填料，不僅可以降低材料的生產成本，還能提高材料的剛性、硬度、尺寸穩定性以及賦予材料某些特殊的物理化學性能，如耐腐蝕性、阻燃性和絕緣性等。但由於這些無機礦物填料與基質相容性差，因而難以在基質中均勻分散，直接或過多地填充往往容易導致材料的某些力學性能下降以及易脆化等缺點。因此，還必須對無機礦物表面改性，增強礦物與有機物基質的相容性，提高復合材料的綜合性能。

在大多數情況下，礦物表面性質的改變是依靠各種有機或無機化學物質(即表面改性劑)在粉體粒子表面的包覆或包膜來實現的。因此，在某種意義上來說，表面改性劑是礦物表面改性技術的關鍵。簡單的酸鹼處理可以改變某些礦物的表面性能，用無機酸(主要是硫酸或鹽酸)處理蒙脫石(將鈣基蒙脫石改變為鈉基蒙脫石)、凹凸棒石、沸石等粘土礦物，可增強表面活性，提高吸附性能。

礦物粉體表面改性劑有:鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、鋯鋁酸鹽偶聯劑、有機鋯偶聯劑、有機硅、高級脂肪酸、高級胺鹽、氯化石蠟、非離子表面活性劑;為了改善礦物粉體的光學性質，提高白度和遮蓋力，有時需要在低折射率的礦物基底上鍍上高折射率的化合物或人工礦物，如在白雲母薄片上鍍上二氧化鈦鍍層。

學習指導

本章是為礦物各論部分礦物「用途」部分的理解打下理論基礎，對所要求學習掌握的礦物用途有較為明確的概念，增加對礦物觀察、描述和鑒定的興趣。本章要求對礦物加工的各個階段有較為系統的理解，了解礦物破碎、磨礦、選礦、提純、超細粉碎、表面改性的原理和方法。

復習思考題

1.舉出三種同時具有金屬礦物和非金屬礦物屬性的礦物，分別提出從中提取金屬元素和制備礦物材料的方法。

2.提出從煤系地層中的硬質高嶺石制備一種或兩種礦物材料的方法。

3.礦物原料粉碎的施力方式有幾種?

4.礦物加工的實際意義是什麼?其工藝流程主要分哪幾個階段?

5.何謂冷加工?何謂熱加工?兩者加工性能和應用范圍有何差別?

3. 　離心機械式風力分級機

在非金屬礦產加工中，常利用離心機械式風力分級機等裝置進行粒度分級。分級機是依靠葉輪（或葉片、分級轉子等）高速旋轉形成離心力場使微細物料與粗粒物料實現分級。

一、微細分級機

圖5-2為微細分級機的結構示意圖。它主要由給料管1、調節管8、機體5、斜管4、環形體6以及裝在旋轉主軸9上的葉輪3組成。主軸由電機通過皮帶輪帶動旋轉。待分級物料和氣流經給料管1和調節管8進入機內，經過錐體進入分級區。軸9帶動葉輪3旋轉，葉輪的轉速是可調的，以調節分級粒度。細粒級物料隨氣流經過葉片之間的間隙向上經細粒物料排出口2排出；粗粒物料被葉片阻留，沿中部機體5的內壁向下運動，經環形體6和斜管4自粗粒級物料排出口10排出。上升氣流經氣流入口7進入機內，遇到自環形體下落的粗粒物料時，將其中夾雜的細粒物料分出，向上排送，以提高分級效率。

微細分級機的分級粒徑可用下式表示：

非金屬礦產加工機械設備

式中d_c——理論分級粒徑（μm）；

n——葉輪轉速（r/min）；

v_r——氣流速度（cm/s）；

r——葉輪平均半徑（cm）；

δ——物料密度（g/cm³）；

ρ——空氣密度（g/cm³）；

η——空氣粘度［g/（cm·s）］。

圖5-2微細分級機示意圖

1-給料管；2-細粒物料出口；3-葉輪；4-斜管；5-中部機體；6-環形體；7-氣流入口；8-調節管；9-軸；10-粗粒物料出口

通過調節葉輪轉數、風量（或氣流速度）、上升氣流、葉輪葉片數以及調節管的位置等可以調節微細分級機的分級粒徑。

這種分級機的主要特點是：

（1）分級范圍廣，產品細度可在3～150μm之間任意選擇。粒子形狀從纖維狀、薄片狀、近似球狀到塊狀、管狀等物質均可進行分級。

（2）分級精度高，由於分級葉輪旋轉形成的穩定的離心力場，分級後的細粒級產品中不含粗顆粒。

（3）結構簡單，維修、操作、調節容易。

（4）可以與高速機械沖擊式磨機、球磨機、振動磨等細磨與超細磨設備配套，構成閉路粉碎工藝系統。

微細分級機廣泛用於農葯、顏料、塗料、填料、醫葯、感光材料、化工原料等行業。

表5-2所示為日本細川公司生產的MS型微細分級機的主要技術參數；表5-3為MS型分級機的部分物料的分級實例。表5-4為遼寧瓦房店化工機械廠生產的WX型微細分級機的主要技術參數。

表5-2MS型微細分級機的主要技術參數

表5-3MS型微細分級機分級實例

表5-4WX型微細分級機技術參數

①系指處理滑石粉在粒徑為43μm佔99.9%以上的生產能力。

圖5-3超微分級機

1-下部機體；2-風柵葉片；3-分級室；4-分級轉子；5-給料管；6-軸；7-細粒物料出口；8-三次風入口；9-二次風入口；10-調隙錐；11-粗粒物料出口

圖5-4超微分級機分級原理示意圖

1-給料；2-三次空氣流；3-細粒物料；4-細粒物料出口；5-分級轉子；6-風柵葉片

二、超微分級機

超微分級機的結構示意圖如圖5-3所示。它主要由機身、分級轉子、分級葉片、調隙錐、進風管、進料和排料管等組成。物料從給料管被風機抽吸到分級室內，在分級轉子和分級葉片之間被分散並進行反復循環分級。粗顆粒沿筒壁而下，從下面的粗粉出口處排出；細粉隨氣流穿過轉子葉片的間隙由上部細粉出口排出。在調隙錐處，由於二次空氣的風篩作用，把混入粗顆粒中的細粒物料進一步析出，送入分級室進一步分級。如圖5-4所示，三次空氣可強化分級機對被分級物料的分散和分級作用，使分散和分級作用反復進行，因而有助於提高分級精度和分級效率。

這種分級機的特點是：

（1）分級粒度細，可在1～2μm范圍內進行分級；可獲得≤5μm含量達97%～100%的超微粉。

（2）分級精度高，粒度分布窄。

（3）分級粒度范圍2～20μm。

表5-5是日本細川公司生產的MSS型超微分級機的主要技術參數；表5-6是其部分分級實例。

表5-5MSS型超微分級機主要技術參數

表5-6MSS型超微分級機分級實例

表5-7和表5-8分別為長沙礦山研究院和上海化機三廠生產的EPC型和FYZ型超微分級機的主要技術參數。

表5-7EPC型超微分級機主要技術參數

表5-8FYZ400型超微分級機主要技術參數

超微分級機可應用於填料、塗料、顏料、葯品、陶瓷原料、電子材料和精細化工原料等的精細分級。

三、渦輪式氣流分級機

ATP型超微細分級機是德國Alpine公司製造的渦輪式超微細分級機。這種分級機有上部給料式和物料與空氣一起從下部給入式兩種裝置，單輪和多輪兩種型式。圖5-5所示為ATP單輪超微細分級機的結構和工作原理示意圖。物料通過給料閥5給入分級室，在分級輪旋轉產生的離心力及分級氣流的粘滯阻力作用下進行分級，微細物料經微細產品出口排出，粗粒物料從下部粗粒物料排出口排出。

圖5-5ATP超微細分級機（單輪）

1-分級輪；2-微細產品排出口；3-氣流入口；4-粗粒物料排出口；5-給料閥；6-氣流入口

圖5-6所示為原料與分級氣流一起給入的ATP超微細分級機。這種分級機的特點是原料與部分分級空氣一起給入分級機內，因而便於與以空氣輸送產品的超細粉碎機（如氣流磨）配套，不需要設置原料與氣流分離的工序。

圖5-6原料與氣流一起給入的ATP型分級機

圖5-7所示為ATP多輪超微細分級機，其結構特點是，在分級室頂部設置了多個相同直徑的多級輪。由於這一特點，與同樣規格的單輪分級機相比，多輪分級機的處理能力顯著提高，從而解決了以往微細分級設備處理能力較低，難以滿足工業化大規模生產的問題。

ATP超微細分級機具有分級粒度細、精度較高、結構較緊湊、磨損較輕、處理能力大等優點。表5-9所示為ATP型超微細分級機的主要技術參數。

表5-9ATP型超微細分級機的主要技術參數

圖5-7ATP型多輪分級機

1-分級輪；2-給料口；3-細粒物料出口；4-粗粒物料出口

圖5-8旋轉葉片式分級機結構示意圖

1-進料口；2-轉子分級區；3-空氣入口；4-粗粒排出口；5-除塵室；6-細粒物料排出口

ATP分級機除用於中等細度物料的分級外，還可以廣泛應用於各種非金屬礦，如石灰石、方解石、白堊、大理石、長石、滑石、石英、硅藻土、石膏、石墨、硅灰石等以及化工原料的精細分級，分級粒度范圍為3～180μm。

四、旋轉葉片式分級機

旋轉葉片式分級機的結構及工作原理如圖5-8所示。當物料進入分級室的頂部時，被盤旋上升的空氣流彌散，並使細粒物料導向轉子；當載有粒子的空氣流進入轉子分級區時，由於空氣流的作用使粒子通過轉子；同時，旋轉轉子產生的離心力使過大粒子排出。在轉子分級區，當粒子所受的空氣阻力足以克服與其相反的離心力時，就會通過轉子經細粒物料排出口進入收集器中，粗顆粒從轉子中排出後落入除塵室的上升氣流中。在這里，物料再進一步進入旋轉的空氣流，挾帶的細粒被帶回到轉子分級區，粗粒物料在除塵室聚集，落入下部底倉，從排出口4排出。

這種空氣離心式分級機的操作因素是空氣流速度、轉子的轉速、給料速度、給料粒度組成、空氣的溫度和濕度以及轉子中葉片的數目等。氣流速度是決定產品的平均粒度、最大粒度以及總的分級效率的主要因素；轉子的轉速直接影響分級產品中的最大顆粒的大小，轉速增加，產物中最大粒度直徑減小；給料速度要適中，過大的給料速度會降低顆粒的彌散度，增加對氣流的干擾，降低有效的空氣速度。但是，給料速度過低，不僅生產率低，而且，由於在空氣入口區粒群密度較低，較大顆粒容易受到實際上較高速度氣流的作用，可能落入細粒級產物中。此外，分級機給料的粒度組成也影響產物的粒度和粒度分布。

旋轉葉片式分級機廣泛應用於非金屬礦產等微細物料的分級或分離。圖5-9表示了這種分級機用於極細的顆粒直徑基本上小於5μm的冶金中產生的氧化錳煙塵的分級，顯示了良好的分級效果。圖5-9所示為兩組分級產物的粒度分布頻率，第一組的平均粒度為0.33μm；第二組為0.59μm。第一組的給料速度是816kg/h，轉子轉速1750r/min，空氣風量為172m³/min，給料中含有10%大於5μm的顆粒；第二組的給料速度為890kg/h，空氣風量為186m³/min。

圖5-9冶金煙塵兩組分級產物的粒度分布

4. 中國非金屬礦超細粉碎與精細分級技術現狀及發展

鄭水林¹ 郭力²

（1.中國礦業大學，北京 100083；中材國際咸陽非金屬礦研究設計院，陝西咸陽 712021）

摘要 進入21 世紀以來，伴隨造紙、塑料、橡膠、塗料、陶瓷等相關工業部門產品產量的迅速增長和產品質量要求的提高，中國內地非金屬礦物超細粉體的產量以年均10%以上的速度增長，2006年各種超細粉體的總產量已超過500×10⁴t。在強勁市場需求的拉動下，非金屬礦物超細粉體加工技術與設備也取得了顯著進步。本文綜述了中國非金屬礦超細粉碎、精細分級技術與設備發展現狀以及最新進展^［1～13］。

關鍵詞 非金屬礦；超細粉碎；精細分級。

作者簡介：鄭水林，男，生於1956年，中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院教授，博士生導師，長期從事非金屬礦物選礦和深加工的教學與研究。Email：[email protected]。

郭力，男，生於1955年，高級工程師，現任中材集團西安工程公司總工程師，《中國寶玉石》雜志總編，自1982年以來一直從事非金屬礦選礦和超細深加工技術方面的研究開發工作。

中國工業化超細粉體加工、超細粉碎與精細分級設備的製造始於20世紀70年代末和80年代初。迄今為止，中國超細粉碎技術與設備的發展大體上經過三個階段。從20世紀80年代初至80年代中期以引進國外技術和設備為主，期間國內的超細粉碎技術、設備製造和工藝剛剛起步，許多方面還基本上是空白。20世紀80年代中期至90年代中期是引進國外技術、設備與國內仿製、開發同步進行的時期，中國的超細粉碎設備體系和超細粉碎技術大體上是在這一階段形成和發展起來的，現今主要的超細粉碎設備製造廠商也基本上是在這一時期建立起來的。20 世紀90年代中期以後，進入了自主開發和製造為主、引進為輔的階段，這期間建立的超細粉體加工廠大多採用國產技術和設備。從1996年至今，具有自主知識產權或發明專利的超細粉碎技術和設備的數量較前10年顯著增加，設備的處理能力、單位產品能耗、耐磨性、工藝配套和自動控制等綜合性能顯著提高，與國外先進技術和設備綜合性能的差距逐漸縮小。

一、超細粉碎

目前工業上所用的超細粉碎方法主要是機械力方法。主要設備類型有氣流磨、高速機械沖擊磨、攪拌球磨機、研磨剝片機、砂磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、行星式球磨機、塔式磨、旋風自磨機、高壓輥（滾）磨機、高壓水射流磨機、膠體磨等。其中氣流磨、高速機械沖擊磨、旋風自磨機、高壓輥（滾）磨機等為乾式超細粉碎設備，研磨剝片機、砂磨機、高壓水射流磨機、膠體磨等為濕式粉碎機，攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、行星式球磨機、塔式磨等既可以用於乾式也可以用於濕式超細粉碎。表1所示為上述各類超細粉碎設備的粉碎原理、給料粒度、產品細度及應用范圍。

氣流磨機主要有扁平（圓盤）式、循環管式、流化床逆向對噴式、旋噴式或氣旋式等幾種機型和數十餘種規格（圖1）。這些氣流磨主要用於滑石、石墨、硅灰石等非金屬礦物的超細粉碎加工。

機械沖擊或旋擊式超細粉碎機是國內非金屬礦行業應用較多的超細粉碎設備，廣泛應用於煤系高嶺土、方解石、大理石、白堊、滑石、葉蠟石等中等硬度以下非金屬礦物的超細粉碎加工。圖2所示為用於非金屬礦物填料和顏料超細粉碎的機械沖擊式磨機。

表3 年產萬噸生產線的超細研磨技術進展

（四）高長徑比針狀硅灰石粉體加工技術

高長徑比針狀硅灰石粉體的加工是硅灰石礦物重要的深加工技術之一，近年來山西泰華公司開發的TH1200礦物纖維制粉系統和南方硅灰石礦業公司的ACM-700E型沖擊式粉碎機能夠加工長徑比12以上的高長比超細硅灰石粉體。這兩種設備的粉碎比較大，單位產品能耗較低。

四、結語

進入21世紀以來，伴隨造紙、塑料、橡膠、塗料、陶瓷等相關工業部門產品產量的迅速增長和產品質量要求的提高，中國內地非金屬礦物超細粉體的產量以年均10%以上的速度增長，2006年各種超細粉體的總產量已超過500×10⁴t。在強勁市場需求的拉動下，非金屬礦物超細粉體加工技術與設備也取得了顯著進步。未來的發展趨勢是提高產品細度（降低粉碎極限）、提高單機產量（設備大型化）、降低（單位產品）能耗和磨耗，穩定產品質量；同時發展高效低耗和大處理量的分級技術和設備；並在現有設備和工藝基礎上發展人工智慧技術，根據原料特點和產品細度要求自動優化生產工藝配置和操作參數，達到高效、低耗、穩定產品質量的目的。

參考文獻

［1］鄭水林.中國非金屬礦物粉體工業發展現狀與趨勢.中國粉體工業通鑒第二卷.北京：中國建材工業出版社，2006，88-93

［2］鄭水林.非金屬礦加工業發展現狀.中國非金屬礦工業導刊，2006（3）：3-8

［3］鄭水林，祖占良.非金屬礦物粉碎加工技術現狀.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：3-8

［4］張國旺，黃聖生，李自強等.國內外超細攪拌磨機的研究現狀和發展.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：119-123

［5］李三華，張甲寶.CYM-5000L立式攪拌磨在非金屬礦超細粉碎中的應用.中國非金屬礦工業導刊，2007（1）：50-51

［6］劉榮貴，張志聰，郭彬仁等.再論新型離心環輥磨研製與應用.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：124-126

［7］孫成林，連欽明，王清發.CYM系列超微億豐磨的研製及在非金屬加工中的應用.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：131-133

［8］王燕民，潘志東，謝平波等.超細碳酸鈣顆粒的離心分級（英） .硅酸鹽學報，2006，34（8）：927-931

［9］馮建明，閻國東.煤系煅燒高嶺土生產集成新技術.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：97-99

［10］張夢顯.中國硅灰石深加工現狀及應用.中國非金屬礦工業導刊，2005（5）：14-16

［11］孫成林，謝文海.超細粉碎機發展的市場空間.中國非金屬礦工業導刊，2007（2）：44-46

The Current Situation and Development of Ultra-fine Grinding and Fine Classification Technology for Non-metallic Minerals in China

Zheng Shuilin¹Guo Li²

（¹School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining and Technology（Beijing Compus），Beijing 100083，China；²Xiangyang Research＆Design Institute of Non-metallic Minerals，Xiangyang Shanxi 712021，China）

Abstract：The paper summarizes the current situation and latest developments of ultra-fine grinding and fine classification technology and equipments for non-metallic minerals in China.

Key words：non-metallic mineral，ultra-fine grinding，fine classification.

5. 如何詳細說明氣流粉碎機的概念

氣流分級機的發源地,四川巨子超微科技有限公司是一家專業生產氣流粉碎機,氣流分級機,機械粉碎機,專用粉碎機等超微粉碎分級設備

氣流粉碎機主要適用於的粉碎機理決定了其適用范圍廣、成品細度高等特點，典型的物料有：超硬的金剛石、碳化硅、金屬粉末等，高純要求的：陶瓷色料、醫葯、生化等，低溫要求的：醫葯、PVC。通過將氣源部份的普通空氣變更為氮氣、二氧化碳氣等惰性氣體，可使本機成為惰性氣體保護設備，適用於易燃易爆、易氧化等物料的粉碎分級加工。

對噴式氣流磨

物料通過螺旋進料器進入粉碎腔後，由數個相對設置的噴嘴噴匯出高速氣流沖擊能，及氣流急速膨脹呈流化床懸浮沸騰而產生的碰撞、摩擦力對物料進行粉碎。粗細混合粉在負壓氣流帶動下通過頂部設置的渦輪分級裝置，細粉強制通過分級裝置，並由旋風收集器及布袋除塵器捕集，粗粉受重力以及高速旋轉的分級裝置產生的離心力甩向四壁並沉降返回粉碎腔繼續粉碎。

扁平式氣流磨

作為粉碎動能的高壓氣流進入粉碎腔外圍的穩壓儲氣包作為氣流分配站，該氣流經過拉瓦爾噴嘴加速成超音速氣流後進入粉碎磨腔，同時物料經文丘里噴嘴加速導入粉碎磨腔內進行同步粉碎。由於拉瓦爾噴嘴與粉碎腔安裝成一銳角，因此該高速噴射流在粉碎腔內帶動物料做循環運動，顆粒之間以及顆粒與固定靶板壁面產生相互沖擊、碰撞、摩擦而粉碎。微細顆粒在向心氣流帶動下被導入粉碎機中心出口管道進入旋風分離器進行收集，粗粉在離心力的作用下被甩向粉碎腔周壁做循環運動並繼續粉碎。

循環管式氣流磨

原料由文丘里噴嘴加入粉碎腔，高壓氣流經一組噴嘴噴入不等徑變曲率的跑道形循環管式粉碎腔，加速顆粒使之相互沖擊、碰撞、摩擦而粉碎。同時旋流還帶動被粉碎顆粒沿管道向上進入分級區，在分級區離心力場的作用下使密集的料流分流，細顆粒在內層經百葉窗式慣性分級器分級後排出。粗顆粒在外層沿下行管返回繼續循環粉碎。

6. 氣流分級機的應用領域

廣泛應用於化工、礦物（尤其適合碳酸鈣、高嶺土、石英、滑石、雲母等非礦產品分級）、冶金、磨料、陶瓷、耐火材料、醫葯、農葯、食品、保健品、新材料等行業。

7. 青島派力德粉體工程設備有限公司怎麼樣

簡介：青島派力德粉體工程設備有限公司是一家集研發、製作、銷售、服務為一體的粉體工程裝備公司。從事粉體工程設備製造15年，專業製造粉體工程行業各類超細粉碎機、超細分級機、粉體改性機、粉體打散機、粉體混合機等設備的經營。公司位於美麗的海濱城市青島平度市，在青島，濰坊，煙台三市交界處，距青島機場100公里，距濰坊火車站80公里，距最近的高速入口3公里。交通十分便利，配套設施相當齊全。青島派力德粉體工程設備有限公司現擁有7大系列，32種粉碎、分級設備可供用戶選擇，分別是：PQS系列氣流粉碎機、PQF系列氣流分級機、PCJ系列沖擊粉碎機、PWC系列卧式粉碎機、PWN系列萬能粉碎機機、PXF系列細粉粉碎機、PGX系列粉體改性機。公司還可承接整套生產線的設計和製作，從粗破、超細粉碎、分級、氣力輸送、產品包裝到中央除塵。派力德公司產品已廣泛應用到：非金屬礦、化工材料、中葯、西葯、農葯、食品、陶瓷建材、冶金粉末、電池材料、超硬材料、新材料、磨料、耐火材料、石油焦、瀝青岩等物料的深加工中。派力德公司始終秉承認真、務實、負責的態度，為用戶提供性價比最高的粉體設備，結交業內朋友，攜手共同發展。
法定代表人：王立波
成立時間：2015-12-07
注冊資本：100萬人民幣
工商注冊號：370283230078963
企業類型：有限責任公司(自然人獨資)
公司地址：山東省青島市平度市新河鎮鄭戈庄村北（原糧油加工廠）

8. 非金屬礦物超微粉制備技術

楊友生 張銀年 馮安生等

（中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所，河南鄭州 450006）

一、內容簡介

研製出的工業級新型攪拌磨採用雙室結構和兩套攪拌裝置，實現了分級分段磨礦，強化了粉磨作用，提高了磨礦效率。單機處理量大，粉磨樣品粒度細，粉磨能耗低，具有推廣實用價值。研究提出的濕法助磨工藝技術，降低了礦漿黏度和磨礦能耗，提高了磨礦效率，應用於沉積高嶺土礦、重質碳酸鈣及絹雲母礦超微細粉磨作業，效果顯著。沉積型高嶺岩礦粉磨料漿濃度從35%提高到50%；重質碳酸鈣粉磨單位時間內-2μm顆粒產量增加一倍；高硬度石英物料的超微細濕法助磨同樣獲得了較高的試驗指標，-2μm顆粒含量達到95%以上。提出的以FJJ渦輪式分級機為超細粉乾式氣流分級工藝為核心的窄粒度分布非金屬礦超微細制備工藝技術，分級精度高，適合多種形態的非金屬礦物超微粉粒度分級。石榴子石超微粉分級樣的粒度分布指標達到國際通用標准和國家標准。

二、推廣應用

該成果為國家非金屬礦資源綜合利用工程技術研究中心微粉生產線的建立起到強有力的支撐作用。

三、鑒定、獲獎、專利情況

項目起止時間為1999年10月～2003年3月。

2003年8月，通過中國地質調查局組織的驗收。

該項目研製的新型超細攪拌磨獲實用新型專利，專利號：ZL 02 2 90572.3。

9. 非金屬礦物加工現狀

正如上節所述，中國非金屬礦礦種多，應用領域廣，生產以中小型企業居多，技術指標要求復雜等。因此，非金屬礦物的加工工藝也千差萬別。有的礦物只需經簡單的粉碎加工就可以作為產品出售，如飼料用石灰石粉，鑄造用膨潤土；有些則需經一種或一種以上的方法提純加工，才能獲得最終產品，如電子管用高純石墨乳、微電子工業用的高純石英、造紙工業用的高嶺土等。

下面簡單介紹中國非金屬礦物加工主要方法、工藝技術及主要設備。

一、選礦提純

20世紀90年代以後，中國非金屬礦選礦提純技術有了較大的發展：①經選礦提純的非金屬礦品種較以前增多；②傳統的非金屬礦物（如石墨、石棉、高嶺土、雲母、螢石等）的提純工藝有了改進；③微細粒非金屬礦物的高純加工技術有了顯著的發展。因此，大量低品位和細粒嵌布的有用礦物得到回收，從而顯著提高了非金屬礦資源的回收率和其他資源的綜合利用率。

目前中國常用的非金屬礦物選礦方法及選別的礦物簡介如下：

（一）浮選法

用於石墨、螢石、石英、長石、霞石正長岩、鋁礬土、藍晶石、夕線石、紅柱石、金剛石等。

（二）重選法

1）按粒度分選，用於水洗高嶺土、膨潤土、凹凸棒石粘土、海泡石、伊利石等粘土礦物。

2）按相對密度分選，用於紅柱石、金剛石等。

（三）磁選

用於作塗料、填料的白色礦物的除鐵，耐火材料原料礦物除雜，電絕緣材料原料礦物除鐵等。

（四）電選

用於電氣石、金紅石、鋯英石、石榴子石、陽起石等礦物的提純。

（五）化學選礦

1）化學漂白，用還原法除去粘土礦物中的三氧化二鐵、用氧化法除去黃鐵礦。

2）化學提純，以化學方法除去礦物中的雜質，用於石墨、金剛石、夕線石、紅柱石、硅藻土、藍晶石等。

3）選擇性絮凝，高分子絮凝劑在微細粒礦漿中對某種礦粒發生吸附形成絮團，而對其他礦粒則不發生吸附，仍處於分散狀態。高分子選擇性絮凝分選主要應用在高嶺土的選擇性絮凝和鋁土礦的選擇性絮凝提純，能有效地脫除赤鐵礦和金紅石等雜質礦物。

（六）摩擦選

用於石棉、纖維水鎂石等纖維礦物以及片狀雲母礦物的分選。

（七）非金屬礦提純加工存在的主要問題

1）選礦回收率不高，資源綜合利用率較低。

2）工業化高純加工工藝與裝備不能滿足需要。

3）機械化和自動化程度不高，一些礦山（如滑石、方解石、硅灰石等）還採用人工手選。

二、超細粉碎與分級

利用機械力或化學-機械力，使非金屬礦產品達到要求的細度。

（一）超細粉碎與分級工藝

有干法、濕法和干濕法組合三種工藝超細粉碎與分級工藝。

1）干法超細粉碎工藝原則流程（圖1-2-1）是：

圖1-2-2 濕法超細粉碎原則流程圖

該工藝一般用於加工d₉₇≤5μm的超細粉體和對顆粒形狀及表面性質有特殊要求的粉體物料。

3）干濕組合工藝：主要用於生產多種不同規格（或細度）的粉體產品，例如煤系煅燒高嶺土的超細粉碎加工和重質碳酸鈣生產企業，採用干法粉碎出d₉₇（＞5）～10μm，再濕法超細粉碎至d₉₀≤2μm的造紙塗料及重質碳酸鈣產品。超細煤系煅燒高嶺土加工也是這種干濕法超細粉碎工藝的例子，例如煤系超細煅燒高嶺土「雙90」產品的主要工藝流程（圖1-2-3）是：

圖1-2-3 干濕法組合超細粉碎原則流程圖

（二）超細粉碎設備

中國非金屬礦超細粉碎設備的研製始於20世紀80年代初，通過大量引進國外的技術與設備並消化吸收後發展較快，先後開發出適合中國國情的設備。10年後中國已進入了自主開發和製造為主，引進為輔的階段。從90年代末至今，中國具有自主知識產權或發明專利的超細粉碎技術和設備的數量較前十年顯著增加，從設備的處理能力、單位產品能耗、耐磨材料、工藝配套和自動控制等綜合性能顯著提高，與國外先進技術和設備綜合技術指標的差距逐漸縮小。

1）氣流磨超細粉碎設備仍是用於要求產品細度小、純度高和附加值較大的最佳的設備之一。國產氣流磨在仿製和消化吸收國外設備的基礎上有所創新，尤其是靶式氣流磨、流化床氣流磨以及提高扁平式氣流磨的耐磨性等方面有一些發明專利和實用新型專利。不足之處是缺少數噸以上的大型設備，單位產品能耗較高。

2）機械沖擊式超細粉碎機是中國非金屬礦行業選用較多的超細粉碎設備，廣泛應用於煤系高嶺土、滑石、方解石等中等硬度以下非金屬礦物，產品細度一般可達到d₉₇＝10μm，若配以精細分級機則可以生產d₉₇＝5～7μm的超細粉體產品。

通過消化吸收後研製的國產超細粉碎機有：CM51型超細粉碎機、DTM900型超細粉碎機、CLM-2型多級旋磨機、LHJ型超細粉碎機、JCF1000 型機械粉碎機、JZC-400型分級式沖擊磨、CZM沖擊式粉碎機等。

3）介質超細研磨機包括攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機和研磨剝片機、塔式磨、砂磨機、行星球磨機等。國產攪拌磨已廣泛應用於高嶺土、重質碳酸鈣等企業，可干法也可以濕法磨粉，濕法磨礦產品可達d₉₇＝2μm左右，若配以分級機干法磨礦產品細度可達d₉₇＝6μm。攪拌磨型號有：JM型立式螺旋攪拌磨，用於重質碳酸鈣、高嶺土、重晶石、鋯英砂等礦物超細磨碎；國產振動磨有單筒、多筒（2-3）式、WGM-3變頻式、MGZ-1型高幅振動磨等機型，廣泛應用於石墨、滑石、高嶺土、重晶石等礦物細磨和超細磨。振動球磨機可用於各種硬度物料的超細粉碎，國產設備的產品細度乾式磨可達d₉₀＝20μm左右，濕式磨產品細度可達d₉₇＝5μm左右。旋轉式筒式球磨機，磨礦產品粒度范圍較寬，常與分級機組成閉路流程，在給料粒度≤5mm時，產品細度可達d₉₇＝6～7μm。國產研磨剝片機有20 L、80 L、300 L、500 L、800 L等多種機型，採用濕法研磨、多級串聯配置連續研磨方式，產品細度可達d₉₅＝2μm左右，已在煤系高嶺土和重質碳酸鈣的濕法超細粉碎生產中應用。國產CTM型塔式磨採用特殊天然卵石做研磨介質，配上分級機，可用於滑石、膨潤土的超細粉碎，產品細度可達d₉₇＝10μm左右。砂磨機有卧式、立式兩種機型，國產砂磨機主要用於顏料、填料等研磨分散，近年來也有用於石墨精中礦再磨，產品細度可達d₉₇＝2μm左右。連續式行星球磨機是中國超細粉碎技術領域一項重要進展之一，並已實現了設備大型工業化，XQ600×1500×3型連續式行星球磨機用於超細磨碎滑石、方解石等礦物，可使粒度≤5mm的礦物原料磨細到d₉₇≤10μm細度產品，產量達2000～3000 kg/h。

4）旋風式機械磨（LHJ型）是中國自主研製開發的一種新型乾式細粉碎和超細粉碎設備，用於石灰石、方解石、滑石、硅灰石、高嶺土、重晶石、石英、長石等物料的粉碎，給料粒度≤40mm，產品細度d₉₇＝40～15μm。若配以精細分級機可生產d₉₇6～7μm左右的超細粉產品。

5）高壓射流式粉碎機（超細剝片均化機）具有實用新型專利，該設備已用於雲母、高嶺土超細粉碎，根據給料粒度大小，一次粉碎可獲得d₉₇＝10～45μm的產品。

非金屬礦超細粉碎存在的主要問題有：設備大型化不夠，國外一些大型氣流磨和精細氣流分級機的產量比中國大十多倍；大多數生產線基本依賴人工操作和控制，產品質量不夠穩定；磨耗和單位產品能耗偏高；還未研製出定型的對特殊晶體形狀的專用超細粉碎設備等。

（三）精細分級設備

1）目前國產的乾式精細分級設備大都圍繞機械沖擊式超細粉磨機或氣流磨配套使用，MS型分級機分級產品細度可達d₉₇＝10μm左右；MSS和ATP型分級機分級產品細度可達d₉₇＝6μm左右；中國自行研製的LHB型乾式精細分級機分級產品細度可達d₉₇＝5～7μm，小時處理能力為2～15 t。

2）國產濕式分級機。有兩種類型：一是基於重力沉降原理的水力分級機，二是基於離心力沉降原理的旋流式分級機。後者包括沉降式離心機，如WL-350A、D型和WLdb-600型；卧式螺旋離心分離（級）機、小直徑水力漩流器、LS離旋篩、GSDF型超細水力旋分機等。這些都是目前國內高嶺土等超細粉濕式細分級的主要設備。其中沉降離心機（包括卧式螺旋離心分級機）的溢流產品細度可達d₉₇＝2μm左右；GSDF型超細水力旋流分級機的溢流產品細度可達到d₉₀＝2μm左右；小直徑水力漩流器的溢流產品細度可達到d₈₀＝2μm；LS離旋器的溢流產品細度可達到d₆₀＝2μm。

三、表面改性

許多非金屬礦物產品作為無機礦物填料，在塑料、橡膠、膠黏劑等高分子材料工業及高聚物基復合材料領域中佔有很重要的地位。它們的作用不但可以提高材料的硬度、剛性、尺寸穩定性、改善材料的力學性能，還能賦予材料某些特殊的物理化學性能（耐腐蝕性、耐候性、阻燃性和絕緣性等）。除此以外，還可降低材料的生產成本。

非金屬礦物材料常用的表面改性技術方法有：化學包覆法和沉澱反應法，輔助以機械力化學方法進行改性。

表面化學包覆是一種利用偶聯處理、螯合反應、化學吸附來對非金屬礦物填料表面進行包覆以提高其表面親油（即疏水）性的方法。加工過程為：將一定量的表面改性劑（固態或液態）加入粉體填料中，在一定的溫度下，藉助於攪拌混合或流態化使改性劑與無機填料顆粒表面作用並包覆於填料顆粒表面。改性劑主要有：硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋁鈦復合等各種偶聯劑；硬脂酸等各種表面活性劑；聚乙烯蠟、聚乙二醇等有機低聚物；聚甲基硅氧烷（有機硅）、丙烯酸、丁烯酸、醋酸乙烯等飽和有機酸。主要生產廠家有：張家港國泰華榮化工新材料有限公司、重慶市嘉世泰化工有限公司、南京曙光化工一廠等幾十家。

目前，採用較多的表面改性專用設備為SLG型和PSC型連續粉體表面改性機。SLG型表面改性機具有自動加葯、生產連續、溫度可控、單位產品用葯量少、能耗低、顆粒高度分散、自動化程度高、操作簡單等優點，主要機型有：SLG-3/300、SLG-3/600型；PSC型機也是一種綜合性能較好的粉體表面改性設備，該機採用導熱油加熱，連續生產，具有改性劑用量少、表麵包覆率較高、顆粒不黏結等優點。

沉澱反應改性劑利用化學沉澱在礦物顆粒表面形成一層或多層包覆層。例如用TiO₂、ZrO₂、FeO來包覆白雲母、高嶺土等粉體表面，用TiO₂包覆SiO₂、Al₂O₃礦粒表面等，沉澱反應改性是應用無機表面改性劑實現改性的。

中國非金屬礦物表面改性技術還存在改性工藝比較落後，連續改性工藝和設備還有待進一步推廣；偶聯劑品種較少，質量也不夠穩定；著色雲母和珠光雲母生產技術落後，產量低，花色品種少，質量也不夠穩定，今後需重點加強。

四、熱加工

用熱處理能脫出礦物的外在水、沸石水及羥基水等，可以改善礦物的性能，煅燒還可將某些礦物尤其是煤系高嶺土脫除有機質、增白（包括黑滑石等礦物提純、增白）。某些礦物（如蛭石）在熱力作用下，可膨脹數倍或數十倍，具備新的功能等。

煅燒是提高非金屬礦物材料特性的重要方法，也是高嶺土、菱鎂礦、石膏等礦產品深加工的一種重要工序之一，這些產品主要應用於造紙、塑料、油漆、橡膠、石油化工等工業。例如煅燒高嶺土具有優良的光散射能力和特殊的油墨吸收性，作為造紙塗布料，可將紙張的光澤度、平滑度、不透明度和原紙覆蓋率比一般水洗高嶺土大為改善，也是它能夠提高紙張塗層質量、替代昂貴的鈦白粉的原因；作為填料用於塑料、橡膠，比一般高嶺土具有更好的強度、收縮性、阻燃性、吸濕性和電阻率等；在油漆和其他塗料中，添加煅燒高嶺土能使產品更具有較佳的不透明性、薄膜完整性及耐擦洗性。

煅燒煤系高嶺土是中國特有的加工技術，該技術包括有濕法超細、煅燒增白、乾燥、打散、解聚、分級等技術的加工工藝集成及相應的專用設備，可生產出多個行業應用的煅燒高嶺土系列產品。上述技術與裝備已在中國山西忻州、大同、內蒙古蒙西、安徽淮北等地一批煤系高嶺土企業推廣應用，取得顯著的經濟效益和社會效益。企業規模也由最初的年產幾千噸增大至年產3萬～5萬t。

煅燒工藝：以煤系高嶺土煅燒為例（圖1-2-4）。

圖1-2-4 煅燒煤系高嶺土原則流程圖

煅燒設備：用於非金屬礦的主要有隧道窯、回轉窯（包括直接煅燒和隔焰煅燒）、立（豎）窯、倒焰窯和梭式窯等。20世紀90年代引進和仿製隔焰式回轉窯發展到近年來的直焰式回轉煅燒窯，能量利用率有了提高，並顯著降低能耗，減少生產投資。目前，由於設備大型化，直焰式回轉窯煅燒技術及解聚分級技術的採用，不僅產品質量得到保證（產品白度≥95%，產品粒度-2μm≥92%），萬噸生產能力投資也從5000萬元左右下降到2000萬元左右。