非金属矿气流分级机

1. 气流分级机是干嘛用的，购买气流分级机需要注意哪些

分流，分级用的呗，像高硬度物料、非金属矿、化工:氢氧化铝.硅胶、食品医药、金属材料等行业都需要原料的分级分流处理，至于购买需要注意哪些，这个你得问专业的这方面的师傅了，好坏一个人说了不准，要对比价格和质量，我知道青岛精华微粉设备有限公司专业生产各种超微粉碎机比较有名的

2. 矿物加工

自然界中具有重要经济价值的单矿物岩石和矿石极少，即使是单矿物岩，也含有各式各样的杂质。矿物本身的性质并非均可利用，矿物加工实际上是一个“抑制缺点、发挥优势”的过程。

矿物加工工艺流程有四个阶段:①破碎－磨矿;②选矿－提纯;③超细粉碎;④表面改性。对特定矿物而言，上述流程并非需要完全完成，也并非需要遵照严格的先后顺序，可根据要加工的矿物和最终产品、经济和环境效益而定。

1.破碎－磨矿

破碎与磨矿是将矿物原料的粒度减小的作业，其中减小至5mm称为破碎，再细的粉碎作业称为磨矿。磨矿的细度要根据矿石的工艺矿物学研究结果和试验确定，其目的是使矿石中的有用矿物和脉石矿物达到单体解离，为后继的选矿作业供给合适粒度和形态的物料，或者为后续的超细粉碎提供合适粒度的物料，也可以直接提供一般的粉末产品。破碎与磨矿可能在空气介质(干法)和水介质(湿法)下作业，通常由破碎－筛分作业和磨矿－分级作业两个阶段进行。破碎机和筛分机多为联合作业，磨矿机与分级机常组成闭路循环。它们分别是组成破碎车间和磨选车间的主要机械设备。破碎设备有颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、冲击破碎机、锤式破碎机等，筛分设备有振动筛、隔条筛等。磨矿设备有球磨机、棒磨机、雷蒙机、柱磨机、高压辊磨机等。分级设备有机械分级机、水力分级机、分离分级机等。

2.选矿－提纯

选矿－提纯作业的目的是:①将矿石中有用矿物和脉石矿物相分离，富集有用矿物;②除去有用矿物中的有害杂质，使有用矿物得以纯化;③回收伴生的有用矿物，综合利用矿产资源。矿石经过选矿后，可得到精矿、中矿和尾矿三种产品。分选所得的有用矿物含量较高、适合于冶炼加工的最终产品，叫做精矿。选别过程中得到的中间的、尚需进一步处理的产品，叫做中矿。选别后，其中有用矿物含量很低、不需进一步处理(或技术经济上不适于进一步处理)的产品，叫做尾矿。

最常用的选矿－提纯方法有:

(1)重力选矿法(简称重选法)重选是根据相对密度(或密度)不同的矿物在介质(水、空气或重介质)中运动速度和运动轨迹的不同，而达到分选的方法。重力选矿法处理量大，简单可靠、成本低廉，它广泛用来选别稀有金属(钨、锡、钛、锆、铌、钽等)、贵金属(金、铂族)、黑色金属(铁、锰等)相对密度较大的金属矿物。也用于有色金属(铜、铅、锌等)的预选作业，非金属矿物也常用重选法(如石英与云母)。事实上水力分级、风力分级、洗矿作业也是重力选矿的特例。重选作业是在各种类型的重选设备中进行的，主要设备有跳汰机、摇床、离心选矿机、溜槽、重介质选矿机等。

(2)浮游选矿法(简称浮选法)浮选亦称泡沫浮选，是根据矿物表面润湿性的不同，在矿浆中添加适当浮选药剂，在浮选机内搅拌与充气产生大量的弥散气泡附着在所选择的矿物上，借助泡沫的浮力上浮矿浆表面，使之与其他矿物分离。浮选法应用广泛，虽然磨矿细度要求高，选矿成本偏高，但选矿效率高，可用来处理绝大多数矿石。自然界仅少数矿物具有较好的天然可浮性(如石墨、自然硫、辉钼矿、滑石等)，大部分矿物的天然可浮性是比较差的。为了实现矿物的浮选分离，必须人为地控制矿物表面的润湿性质，扩大矿物间可浮性的差别。在浮选过程中，使用浮选药剂来改变矿物的表面性质，是控制矿物浮选行为的必要手段。通过采用浮选药剂可以使浮选工艺适用范围扩大，使之适用于大多数矿物。浮选药剂一般分为三类:捕收剂、起泡剂、调整剂。浮选设备有机械搅拌式浮选机、充气机械搅拌式浮选机、充(压)气式浮选机、气体析出式浮选机。

(3)磁选法矿物分为强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物。磁选是根据矿石中矿物磁性差异，在不均匀磁场中实现矿物分离的选矿方法。磁选多用于有磁性的黑色金属氧化物矿物，如磁铁矿、钒钛磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿，也用于磁黄铁矿选矿。对于非金属矿物的磁选，主要是用于对杂质的去除，使所要的矿物得到纯化，如高岭石、霞石、长石通常要求氧化铁杂质含量低于某个数值(当然是越低越好)，磁选除铁成为一个经济高效地提纯方法。磁选设备分类方式多样，按磁源分永磁和电磁，按作业方式分干式和湿式，按选机形态有带式、筒式、辊式等，按磁强度和梯度可分为弱磁场磁选机、强磁场磁选机、高梯度磁选机。

(4)化学选矿与化学提纯化学选矿是利用化学作用将矿石中的有用成分提取出来，或者将矿石或矿物中的有害杂质除去的方法，这种方法可以起到机械选矿方法难以达到的效果，但成本相对较高。化学选矿提纯法包括以下方法:焙烧、酸碱处理、浸出、溶剂萃取、离子交换、化学漂白等，且多种方法可以配合使用，或者与机械选矿法配合使用。例如:利用金、银能在水银和氰化物溶液中溶解的方法来提取矿石中的金、银;用硫酸浸取酸性氧化铜和自然铜，形成硫酸铜溶液用铁置换后生成海绵铜;将赤铁矿和褐铁矿与适量的碳混合后焙烧至570℃左右生成磁铁矿，再用磁选机选出精矿。对于非金属矿物，白度是一个重要指标，其致色原因是含有Fe₂O₃微粒且不能机械选出，可用连二亚硫酸钠将Fe³⁺还原成可溶性的硫酸亚铁而被除去，从而对矿物进行漂白。

另外，还有根据矿物的导电性、摩擦系数、颜色和光泽等不同而进行选矿的方法，如电选法、摩擦选矿法、光电选矿法和手选法等。

3.超细粉碎

在非金属矿加工业中，一般将d₉₇≥10μm(也有人定义为d₉₀≥10μm)的粉体物料称为“超细粉体”。现在最新的磨机可生产0.25μm的超细粉末。超细粉体由于粒度细、纯度高、粒度分布窄、质量均匀、比表面积急剧增大、晶体内部缺陷减少，矿物表面甚至能生成一层非晶质层，因而具有一系列特殊的应用性能，如表面活性高、化学反应速度快、溶解度大、烧结温度低且烧结体强度高、作为复合材料补强性能好以及独特的电性、磁性、光学性能和流变性等等。

超细粉体的应用始于第二次世界大战之后，尤其是近20年来，随着以信息技术、微电子、新材料、新能源、航空航天、生物、环保技术等为特征的现代高新技术产业的崛起，对超细粉体特殊性质的认识和超细粉体加工制备技术的长足发展，矿物超细粉体在现代工业和高技术新材料的相关领域得到了越来越广泛的应用。主要应用领域为高技术陶瓷、陶瓷釉料、微电子及信息材料、塑料、橡胶及复合材料填料、润滑剂及高温润滑材料、精细磨料及摩擦材料、造纸涂料及填料、油漆颜料及特种涂料、生物化学及药品材料、航空航天密封材料、化妆品等。

迄今为止的超细粉碎方法主要是机械力方法，包括利用高速气流冲击的气流磨;利用高速机械回转冲击及剪切作用的冲击式超细粉碎机;利用摩擦研磨作用的搅拌球磨机、振动球磨机、旋转球磨机、行星磨;利用剪切力的胶体磨;利用压应力的高压辊磨机;以及利用高压射流冲击的射流粉碎机等。与超细粉碎紧密相伴的是超细粉体分级设备，该分级设备的作用一是提高粉碎效率、防止过磨，二是减少超细颗粒在粉碎过程中再次团聚，保证粉体的细度和粒度分布。超细粉体分级机分两类，一是干式的空气旋流分级机和涡轮式气流分级机，二是湿式的水力旋流器、卧式螺旋离心机和沉降式离心机等。

4.表面改性

矿物表面改性是指用物理、化学、机械等方法对矿物粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改变粉体表面的物理化学性质，如表面晶体结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和反应特性等，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。表面改性为开发矿物产品的性能、提高其使用价值和开拓应用领域提供了新的技术手段，对相关应用领域的发展具有重要的实际意义。因此，表面改性是当今非金属矿物最重要的深加工技术之一。在塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料工业及复合材料领域中，无机矿物填料占有很重要的地位。这些矿物填料，不仅可以降低材料的生产成本，还能提高材料的刚性、硬度、尺寸稳定性以及赋予材料某些特殊的物理化学性能，如耐腐蚀性、阻燃性和绝缘性等。但由于这些无机矿物填料与基质相容性差，因而难以在基质中均匀分散，直接或过多地填充往往容易导致材料的某些力学性能下降以及易脆化等缺点。因此，还必须对无机矿物表面改性，增强矿物与有机物基质的相容性，提高复合材料的综合性能。

在大多数情况下，矿物表面性质的改变是依靠各种有机或无机化学物质(即表面改性剂)在粉体粒子表面的包覆或包膜来实现的。因此，在某种意义上来说，表面改性剂是矿物表面改性技术的关键。简单的酸碱处理可以改变某些矿物的表面性能，用无机酸(主要是硫酸或盐酸)处理蒙脱石(将钙基蒙脱石改变为钠基蒙脱石)、凹凸棒石、沸石等粘土矿物，可增强表面活性，提高吸附性能。

矿物粉体表面改性剂有:钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、有机锆偶联剂、有机硅、高级脂肪酸、高级胺盐、氯化石蜡、非离子表面活性剂;为了改善矿物粉体的光学性质，提高白度和遮盖力，有时需要在低折射率的矿物基底上镀上高折射率的化合物或人工矿物，如在白云母薄片上镀上二氧化钛镀层。

学习指导

本章是为矿物各论部分矿物“用途”部分的理解打下理论基础，对所要求学习掌握的矿物用途有较为明确的概念，增加对矿物观察、描述和鉴定的兴趣。本章要求对矿物加工的各个阶段有较为系统的理解，了解矿物破碎、磨矿、选矿、提纯、超细粉碎、表面改性的原理和方法。

复习思考题

1.举出三种同时具有金属矿物和非金属矿物属性的矿物，分别提出从中提取金属元素和制备矿物材料的方法。

2.提出从煤系地层中的硬质高岭石制备一种或两种矿物材料的方法。

3.矿物原料粉碎的施力方式有几种?

4.矿物加工的实际意义是什么?其工艺流程主要分哪几个阶段?

5.何谓冷加工?何谓热加工?两者加工性能和应用范围有何差别?

3. 　离心机械式风力分级机

在非金属矿产加工中，常利用离心机械式风力分级机等装置进行粒度分级。分级机是依靠叶轮（或叶片、分级转子等）高速旋转形成离心力场使微细物料与粗粒物料实现分级。

一、微细分级机

图5-2为微细分级机的结构示意图。它主要由给料管1、调节管8、机体5、斜管4、环形体6以及装在旋转主轴9上的叶轮3组成。主轴由电机通过皮带轮带动旋转。待分级物料和气流经给料管1和调节管8进入机内，经过锥体进入分级区。轴9带动叶轮3旋转，叶轮的转速是可调的，以调节分级粒度。细粒级物料随气流经过叶片之间的间隙向上经细粒物料排出口2排出；粗粒物料被叶片阻留，沿中部机体5的内壁向下运动，经环形体6和斜管4自粗粒级物料排出口10排出。上升气流经气流入口7进入机内，遇到自环形体下落的粗粒物料时，将其中夹杂的细粒物料分出，向上排送，以提高分级效率。

微细分级机的分级粒径可用下式表示：

非金属矿产加工机械设备

式中d_c——理论分级粒径（μm）；

n——叶轮转速（r/min）；

v_r——气流速度（cm/s）；

r——叶轮平均半径（cm）；

δ——物料密度（g/cm³）；

ρ——空气密度（g/cm³）；

η——空气粘度［g/（cm·s）］。

图5-2微细分级机示意图

1-给料管；2-细粒物料出口；3-叶轮；4-斜管；5-中部机体；6-环形体；7-气流入口；8-调节管；9-轴；10-粗粒物料出口

通过调节叶轮转数、风量（或气流速度）、上升气流、叶轮叶片数以及调节管的位置等可以调节微细分级机的分级粒径。

这种分级机的主要特点是：

（1）分级范围广，产品细度可在3～150μm之间任意选择。粒子形状从纤维状、薄片状、近似球状到块状、管状等物质均可进行分级。

（2）分级精度高，由于分级叶轮旋转形成的稳定的离心力场，分级后的细粒级产品中不含粗颗粒。

（3）结构简单，维修、操作、调节容易。

（4）可以与高速机械冲击式磨机、球磨机、振动磨等细磨与超细磨设备配套，构成闭路粉碎工艺系统。

微细分级机广泛用于农药、颜料、涂料、填料、医药、感光材料、化工原料等行业。

表5-2所示为日本细川公司生产的MS型微细分级机的主要技术参数；表5-3为MS型分级机的部分物料的分级实例。表5-4为辽宁瓦房店化工机械厂生产的WX型微细分级机的主要技术参数。

表5-2MS型微细分级机的主要技术参数

表5-3MS型微细分级机分级实例

表5-4WX型微细分级机技术参数

①系指处理滑石粉在粒径为43μm占99.9%以上的生产能力。

图5-3超微分级机

1-下部机体；2-风栅叶片；3-分级室；4-分级转子；5-给料管；6-轴；7-细粒物料出口；8-三次风入口；9-二次风入口；10-调隙锥；11-粗粒物料出口

图5-4超微分级机分级原理示意图

1-给料；2-三次空气流；3-细粒物料；4-细粒物料出口；5-分级转子；6-风栅叶片

二、超微分级机

超微分级机的结构示意图如图5-3所示。它主要由机身、分级转子、分级叶片、调隙锥、进风管、进料和排料管等组成。物料从给料管被风机抽吸到分级室内，在分级转子和分级叶片之间被分散并进行反复循环分级。粗颗粒沿筒壁而下，从下面的粗粉出口处排出；细粉随气流穿过转子叶片的间隙由上部细粉出口排出。在调隙锥处，由于二次空气的风筛作用，把混入粗颗粒中的细粒物料进一步析出，送入分级室进一步分级。如图5-4所示，三次空气可强化分级机对被分级物料的分散和分级作用，使分散和分级作用反复进行，因而有助于提高分级精度和分级效率。

这种分级机的特点是：

（1）分级粒度细，可在1～2μm范围内进行分级；可获得≤5μm含量达97%～100%的超微粉。

（2）分级精度高，粒度分布窄。

（3）分级粒度范围2～20μm。

表5-5是日本细川公司生产的MSS型超微分级机的主要技术参数；表5-6是其部分分级实例。

表5-5MSS型超微分级机主要技术参数

表5-6MSS型超微分级机分级实例

表5-7和表5-8分别为长沙矿山研究院和上海化机三厂生产的EPC型和FYZ型超微分级机的主要技术参数。

表5-7EPC型超微分级机主要技术参数

表5-8FYZ400型超微分级机主要技术参数

超微分级机可应用于填料、涂料、颜料、药品、陶瓷原料、电子材料和精细化工原料等的精细分级。

三、涡轮式气流分级机

ATP型超微细分级机是德国Alpine公司制造的涡轮式超微细分级机。这种分级机有上部给料式和物料与空气一起从下部给入式两种装置，单轮和多轮两种型式。图5-5所示为ATP单轮超微细分级机的结构和工作原理示意图。物料通过给料阀5给入分级室，在分级轮旋转产生的离心力及分级气流的粘滞阻力作用下进行分级，微细物料经微细产品出口排出，粗粒物料从下部粗粒物料排出口排出。

图5-5ATP超微细分级机（单轮）

1-分级轮；2-微细产品排出口；3-气流入口；4-粗粒物料排出口；5-给料阀；6-气流入口

图5-6所示为原料与分级气流一起给入的ATP超微细分级机。这种分级机的特点是原料与部分分级空气一起给入分级机内，因而便于与以空气输送产品的超细粉碎机（如气流磨）配套，不需要设置原料与气流分离的工序。

图5-6原料与气流一起给入的ATP型分级机

图5-7所示为ATP多轮超微细分级机，其结构特点是，在分级室顶部设置了多个相同直径的多级轮。由于这一特点，与同样规格的单轮分级机相比，多轮分级机的处理能力显著提高，从而解决了以往微细分级设备处理能力较低，难以满足工业化大规模生产的问题。

ATP超微细分级机具有分级粒度细、精度较高、结构较紧凑、磨损较轻、处理能力大等优点。表5-9所示为ATP型超微细分级机的主要技术参数。

表5-9ATP型超微细分级机的主要技术参数

图5-7ATP型多轮分级机

1-分级轮；2-给料口；3-细粒物料出口；4-粗粒物料出口

图5-8旋转叶片式分级机结构示意图

1-进料口；2-转子分级区；3-空气入口；4-粗粒排出口；5-除尘室；6-细粒物料排出口

ATP分级机除用于中等细度物料的分级外，还可以广泛应用于各种非金属矿，如石灰石、方解石、白垩、大理石、长石、滑石、石英、硅藻土、石膏、石墨、硅灰石等以及化工原料的精细分级，分级粒度范围为3～180μm。

四、旋转叶片式分级机

旋转叶片式分级机的结构及工作原理如图5-8所示。当物料进入分级室的顶部时，被盘旋上升的空气流弥散，并使细粒物料导向转子；当载有粒子的空气流进入转子分级区时，由于空气流的作用使粒子通过转子；同时，旋转转子产生的离心力使过大粒子排出。在转子分级区，当粒子所受的空气阻力足以克服与其相反的离心力时，就会通过转子经细粒物料排出口进入收集器中，粗颗粒从转子中排出后落入除尘室的上升气流中。在这里，物料再进一步进入旋转的空气流，挟带的细粒被带回到转子分级区，粗粒物料在除尘室聚集，落入下部底仓，从排出口4排出。

这种空气离心式分级机的操作因素是空气流速度、转子的转速、给料速度、给料粒度组成、空气的温度和湿度以及转子中叶片的数目等。气流速度是决定产品的平均粒度、最大粒度以及总的分级效率的主要因素；转子的转速直接影响分级产品中的最大颗粒的大小，转速增加，产物中最大粒度直径减小；给料速度要适中，过大的给料速度会降低颗粒的弥散度，增加对气流的干扰，降低有效的空气速度。但是，给料速度过低，不仅生产率低，而且，由于在空气入口区粒群密度较低，较大颗粒容易受到实际上较高速度气流的作用，可能落入细粒级产物中。此外，分级机给料的粒度组成也影响产物的粒度和粒度分布。

旋转叶片式分级机广泛应用于非金属矿产等微细物料的分级或分离。图5-9表示了这种分级机用于极细的颗粒直径基本上小于5μm的冶金中产生的氧化锰烟尘的分级，显示了良好的分级效果。图5-9所示为两组分级产物的粒度分布频率，第一组的平均粒度为0.33μm；第二组为0.59μm。第一组的给料速度是816kg/h，转子转速1750r/min，空气风量为172m³/min，给料中含有10%大于5μm的颗粒；第二组的给料速度为890kg/h，空气风量为186m³/min。

图5-9冶金烟尘两组分级产物的粒度分布

4. 中国非金属矿超细粉碎与精细分级技术现状及发展

郑水林¹ 郭力²

（1.中国矿业大学，北京 100083；中材国际咸阳非金属矿研究设计院，陕西咸阳 712021）

摘要 进入21 世纪以来，伴随造纸、塑料、橡胶、涂料、陶瓷等相关工业部门产品产量的迅速增长和产品质量要求的提高，中国内地非金属矿物超细粉体的产量以年均10%以上的速度增长，2006年各种超细粉体的总产量已超过500×10⁴t。在强劲市场需求的拉动下，非金属矿物超细粉体加工技术与设备也取得了显著进步。本文综述了中国非金属矿超细粉碎、精细分级技术与设备发展现状以及最新进展^［1～13］。

关键词 非金属矿；超细粉碎；精细分级。

作者简介：郑水林，男，生于1956年，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院教授，博士生导师，长期从事非金属矿物选矿和深加工的教学与研究。Email：[email protected]。

郭力，男，生于1955年，高级工程师，现任中材集团西安工程公司总工程师，《中国宝玉石》杂志总编，自1982年以来一直从事非金属矿选矿和超细深加工技术方面的研究开发工作。

中国工业化超细粉体加工、超细粉碎与精细分级设备的制造始于20世纪70年代末和80年代初。迄今为止，中国超细粉碎技术与设备的发展大体上经过三个阶段。从20世纪80年代初至80年代中期以引进国外技术和设备为主，期间国内的超细粉碎技术、设备制造和工艺刚刚起步，许多方面还基本上是空白。20世纪80年代中期至90年代中期是引进国外技术、设备与国内仿制、开发同步进行的时期，中国的超细粉碎设备体系和超细粉碎技术大体上是在这一阶段形成和发展起来的，现今主要的超细粉碎设备制造厂商也基本上是在这一时期建立起来的。20 世纪90年代中期以后，进入了自主开发和制造为主、引进为辅的阶段，这期间建立的超细粉体加工厂大多采用国产技术和设备。从1996年至今，具有自主知识产权或发明专利的超细粉碎技术和设备的数量较前10年显著增加，设备的处理能力、单位产品能耗、耐磨性、工艺配套和自动控制等综合性能显著提高，与国外先进技术和设备综合性能的差距逐渐缩小。

一、超细粉碎

目前工业上所用的超细粉碎方法主要是机械力方法。主要设备类型有气流磨、高速机械冲击磨、搅拌球磨机、研磨剥片机、砂磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、行星式球磨机、塔式磨、旋风自磨机、高压辊（滚）磨机、高压水射流磨机、胶体磨等。其中气流磨、高速机械冲击磨、旋风自磨机、高压辊（滚）磨机等为干式超细粉碎设备，研磨剥片机、砂磨机、高压水射流磨机、胶体磨等为湿式粉碎机，搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、行星式球磨机、塔式磨等既可以用于干式也可以用于湿式超细粉碎。表1所示为上述各类超细粉碎设备的粉碎原理、给料粒度、产品细度及应用范围。

气流磨机主要有扁平（圆盘）式、循环管式、流化床逆向对喷式、旋喷式或气旋式等几种机型和数十余种规格（图1）。这些气流磨主要用于滑石、石墨、硅灰石等非金属矿物的超细粉碎加工。

机械冲击或旋击式超细粉碎机是国内非金属矿行业应用较多的超细粉碎设备，广泛应用于煤系高岭土、方解石、大理石、白垩、滑石、叶蜡石等中等硬度以下非金属矿物的超细粉碎加工。图2所示为用于非金属矿物填料和颜料超细粉碎的机械冲击式磨机。

表3 年产万吨生产线的超细研磨技术进展

（四）高长径比针状硅灰石粉体加工技术

高长径比针状硅灰石粉体的加工是硅灰石矿物重要的深加工技术之一，近年来山西泰华公司开发的TH1200矿物纤维制粉系统和南方硅灰石矿业公司的ACM-700E型冲击式粉碎机能够加工长径比12以上的高长比超细硅灰石粉体。这两种设备的粉碎比较大，单位产品能耗较低。

四、结语

进入21世纪以来，伴随造纸、塑料、橡胶、涂料、陶瓷等相关工业部门产品产量的迅速增长和产品质量要求的提高，中国内地非金属矿物超细粉体的产量以年均10%以上的速度增长，2006年各种超细粉体的总产量已超过500×10⁴t。在强劲市场需求的拉动下，非金属矿物超细粉体加工技术与设备也取得了显著进步。未来的发展趋势是提高产品细度（降低粉碎极限）、提高单机产量（设备大型化）、降低（单位产品）能耗和磨耗，稳定产品质量；同时发展高效低耗和大处理量的分级技术和设备；并在现有设备和工艺基础上发展人工智能技术，根据原料特点和产品细度要求自动优化生产工艺配置和操作参数，达到高效、低耗、稳定产品质量的目的。

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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. 如何详细说明气流粉碎机的概念

气流分级机的发源地,四川巨子超微科技有限公司是一家专业生产气流粉碎机,气流分级机,机械粉碎机,专用粉碎机等超微粉碎分级设备

气流粉碎机主要适用于的粉碎机理决定了其适用范围广、成品细度高等特点，典型的物料有：超硬的金刚石、碳化硅、金属粉末等，高纯要求的：陶瓷色料、医药、生化等，低温要求的：医药、PVC。通过将气源部份的普通空气变更为氮气、二氧化碳气等惰性气体，可使本机成为惰性气体保护设备，适用于易燃易爆、易氧化等物料的粉碎分级加工。

对喷式气流磨

物料通过螺旋进料器进入粉碎腔后，由数个相对设置的喷嘴喷汇出高速气流冲击能，及气流急速膨胀呈流化床悬浮沸腾而产生的碰撞、摩擦力对物料进行粉碎。粗细混合粉在负压气流带动下通过顶部设置的涡轮分级装置，细粉强制通过分级装置，并由旋风收集器及布袋除尘器捕集，粗粉受重力以及高速旋转的分级装置产生的离心力甩向四壁并沉降返回粉碎腔继续粉碎。

扁平式气流磨

作为粉碎动能的高压气流进入粉碎腔外围的稳压储气包作为气流分配站，该气流经过拉瓦尔喷嘴加速成超音速气流后进入粉碎磨腔，同时物料经文丘里喷嘴加速导入粉碎磨腔内进行同步粉碎。由于拉瓦尔喷嘴与粉碎腔安装成一锐角，因此该高速喷射流在粉碎腔内带动物料做循环运动，颗粒之间以及颗粒与固定靶板壁面产生相互冲击、碰撞、摩擦而粉碎。微细颗粒在向心气流带动下被导入粉碎机中心出口管道进入旋风分离器进行收集，粗粉在离心力的作用下被甩向粉碎腔周壁做循环运动并继续粉碎。

循环管式气流磨

原料由文丘里喷嘴加入粉碎腔，高压气流经一组喷嘴喷入不等径变曲率的跑道形循环管式粉碎腔，加速颗粒使之相互冲击、碰撞、摩擦而粉碎。同时旋流还带动被粉碎颗粒沿管道向上进入分级区，在分级区离心力场的作用下使密集的料流分流，细颗粒在内层经百叶窗式惯性分级器分级后排出。粗颗粒在外层沿下行管返回继续循环粉碎。

6. 气流分级机的应用领域

广泛应用于化工、矿物（尤其适合碳酸钙、高岭土、石英、滑石、云母等非矿产品分级）、冶金、磨料、陶瓷、耐火材料、医药、农药、食品、保健品、新材料等行业。

7. 青岛派力德粉体工程设备有限公司怎么样

简介：青岛派力德粉体工程设备有限公司是一家集研发、制作、销售、服务为一体的粉体工程装备公司。从事粉体工程设备制造15年，专业制造粉体工程行业各类超细粉碎机、超细分级机、粉体改性机、粉体打散机、粉体混合机等设备的经营。公司位于美丽的海滨城市青岛平度市，在青岛，潍坊，烟台三市交界处，距青岛机场100公里，距潍坊火车站80公里，距最近的高速入口3公里。交通十分便利，配套设施相当齐全。青岛派力德粉体工程设备有限公司现拥有7大系列，32种粉碎、分级设备可供用户选择，分别是：PQS系列气流粉碎机、PQF系列气流分级机、PCJ系列冲击粉碎机、PWC系列卧式粉碎机、PWN系列万能粉碎机机、PXF系列细粉粉碎机、PGX系列粉体改性机。公司还可承接整套生产线的设计和制作，从粗破、超细粉碎、分级、气力输送、产品包装到中央除尘。派力德公司产品已广泛应用到：非金属矿、化工材料、中药、西药、农药、食品、陶瓷建材、冶金粉末、电池材料、超硬材料、新材料、磨料、耐火材料、石油焦、沥青岩等物料的深加工中。派力德公司始终秉承认真、务实、负责的态度，为用户提供性价比最高的粉体设备，结交业内朋友，携手共同发展。
法定代表人：王立波
成立时间：2015-12-07
注册资本：100万人民币
工商注册号：370283230078963
企业类型：有限责任公司(自然人独资)
公司地址：山东省青岛市平度市新河镇郑戈庄村北（原粮油加工厂）

8. 非金属矿物超微粉制备技术

杨友生 张银年 冯安生等

（中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南郑州 450006）

一、内容简介

研制出的工业级新型搅拌磨采用双室结构和两套搅拌装置，实现了分级分段磨矿，强化了粉磨作用，提高了磨矿效率。单机处理量大，粉磨样品粒度细，粉磨能耗低，具有推广实用价值。研究提出的湿法助磨工艺技术，降低了矿浆黏度和磨矿能耗，提高了磨矿效率，应用于沉积高岭土矿、重质碳酸钙及绢云母矿超微细粉磨作业，效果显著。沉积型高岭岩矿粉磨料浆浓度从35%提高到50%；重质碳酸钙粉磨单位时间内-2μm颗粒产量增加一倍；高硬度石英物料的超微细湿法助磨同样获得了较高的试验指标，-2μm颗粒含量达到95%以上。提出的以FJJ涡轮式分级机为超细粉干式气流分级工艺为核心的窄粒度分布非金属矿超微细制备工艺技术，分级精度高，适合多种形态的非金属矿物超微粉粒度分级。石榴子石超微粉分级样的粒度分布指标达到国际通用标准和国家标准。

二、推广应用

该成果为国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心微粉生产线的建立起到强有力的支撑作用。

三、鉴定、获奖、专利情况

项目起止时间为1999年10月～2003年3月。

2003年8月，通过中国地质调查局组织的验收。

该项目研制的新型超细搅拌磨获实用新型专利，专利号：ZL 02 2 90572.3。

9. 非金属矿物加工现状

正如上节所述，中国非金属矿矿种多，应用领域广，生产以中小型企业居多，技术指标要求复杂等。因此，非金属矿物的加工工艺也千差万别。有的矿物只需经简单的粉碎加工就可以作为产品出售，如饲料用石灰石粉，铸造用膨润土；有些则需经一种或一种以上的方法提纯加工，才能获得最终产品，如电子管用高纯石墨乳、微电子工业用的高纯石英、造纸工业用的高岭土等。

下面简单介绍中国非金属矿物加工主要方法、工艺技术及主要设备。

一、选矿提纯

20世纪90年代以后，中国非金属矿选矿提纯技术有了较大的发展：①经选矿提纯的非金属矿品种较以前增多；②传统的非金属矿物（如石墨、石棉、高岭土、云母、萤石等）的提纯工艺有了改进；③微细粒非金属矿物的高纯加工技术有了显著的发展。因此，大量低品位和细粒嵌布的有用矿物得到回收，从而显著提高了非金属矿资源的回收率和其他资源的综合利用率。

目前中国常用的非金属矿物选矿方法及选别的矿物简介如下：

（一）浮选法

用于石墨、萤石、石英、长石、霞石正长岩、铝矾土、蓝晶石、夕线石、红柱石、金刚石等。

（二）重选法

1）按粒度分选，用于水洗高岭土、膨润土、凹凸棒石粘土、海泡石、伊利石等粘土矿物。

2）按相对密度分选，用于红柱石、金刚石等。

（三）磁选

用于作涂料、填料的白色矿物的除铁，耐火材料原料矿物除杂，电绝缘材料原料矿物除铁等。

（四）电选

用于电气石、金红石、锆英石、石榴子石、阳起石等矿物的提纯。

（五）化学选矿

1）化学漂白，用还原法除去粘土矿物中的三氧化二铁、用氧化法除去黄铁矿。

2）化学提纯，以化学方法除去矿物中的杂质，用于石墨、金刚石、夕线石、红柱石、硅藻土、蓝晶石等。

3）选择性絮凝，高分子絮凝剂在微细粒矿浆中对某种矿粒发生吸附形成絮团，而对其他矿粒则不发生吸附，仍处于分散状态。高分子选择性絮凝分选主要应用在高岭土的选择性絮凝和铝土矿的选择性絮凝提纯，能有效地脱除赤铁矿和金红石等杂质矿物。

（六）摩擦选

用于石棉、纤维水镁石等纤维矿物以及片状云母矿物的分选。

（七）非金属矿提纯加工存在的主要问题

1）选矿回收率不高，资源综合利用率较低。

2）工业化高纯加工工艺与装备不能满足需要。

3）机械化和自动化程度不高，一些矿山（如滑石、方解石、硅灰石等）还采用人工手选。

二、超细粉碎与分级

利用机械力或化学-机械力，使非金属矿产品达到要求的细度。

（一）超细粉碎与分级工艺

有干法、湿法和干湿法组合三种工艺超细粉碎与分级工艺。

1）干法超细粉碎工艺原则流程（图1-2-1）是：

图1-2-2 湿法超细粉碎原则流程图

该工艺一般用于加工d₉₇≤5μm的超细粉体和对颗粒形状及表面性质有特殊要求的粉体物料。

3）干湿组合工艺：主要用于生产多种不同规格（或细度）的粉体产品，例如煤系煅烧高岭土的超细粉碎加工和重质碳酸钙生产企业，采用干法粉碎出d₉₇（＞5）～10μm，再湿法超细粉碎至d₉₀≤2μm的造纸涂料及重质碳酸钙产品。超细煤系煅烧高岭土加工也是这种干湿法超细粉碎工艺的例子，例如煤系超细煅烧高岭土“双90”产品的主要工艺流程（图1-2-3）是：

图1-2-3 干湿法组合超细粉碎原则流程图

（二）超细粉碎设备

中国非金属矿超细粉碎设备的研制始于20世纪80年代初，通过大量引进国外的技术与设备并消化吸收后发展较快，先后开发出适合中国国情的设备。10年后中国已进入了自主开发和制造为主，引进为辅的阶段。从90年代末至今，中国具有自主知识产权或发明专利的超细粉碎技术和设备的数量较前十年显著增加，从设备的处理能力、单位产品能耗、耐磨材料、工艺配套和自动控制等综合性能显著提高，与国外先进技术和设备综合技术指标的差距逐渐缩小。

1）气流磨超细粉碎设备仍是用于要求产品细度小、纯度高和附加值较大的最佳的设备之一。国产气流磨在仿制和消化吸收国外设备的基础上有所创新，尤其是靶式气流磨、流化床气流磨以及提高扁平式气流磨的耐磨性等方面有一些发明专利和实用新型专利。不足之处是缺少数吨以上的大型设备，单位产品能耗较高。

2）机械冲击式超细粉碎机是中国非金属矿行业选用较多的超细粉碎设备，广泛应用于煤系高岭土、滑石、方解石等中等硬度以下非金属矿物，产品细度一般可达到d₉₇＝10μm，若配以精细分级机则可以生产d₉₇＝5～7μm的超细粉体产品。

通过消化吸收后研制的国产超细粉碎机有：CM51型超细粉碎机、DTM900型超细粉碎机、CLM-2型多级旋磨机、LHJ型超细粉碎机、JCF1000 型机械粉碎机、JZC-400型分级式冲击磨、CZM冲击式粉碎机等。

3）介质超细研磨机包括搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机和研磨剥片机、塔式磨、砂磨机、行星球磨机等。国产搅拌磨已广泛应用于高岭土、重质碳酸钙等企业，可干法也可以湿法磨粉，湿法磨矿产品可达d₉₇＝2μm左右，若配以分级机干法磨矿产品细度可达d₉₇＝6μm。搅拌磨型号有：JM型立式螺旋搅拌磨，用于重质碳酸钙、高岭土、重晶石、锆英砂等矿物超细磨碎；国产振动磨有单筒、多筒（2-3）式、WGM-3变频式、MGZ-1型高幅振动磨等机型，广泛应用于石墨、滑石、高岭土、重晶石等矿物细磨和超细磨。振动球磨机可用于各种硬度物料的超细粉碎，国产设备的产品细度干式磨可达d₉₀＝20μm左右，湿式磨产品细度可达d₉₇＝5μm左右。旋转式筒式球磨机，磨矿产品粒度范围较宽，常与分级机组成闭路流程，在给料粒度≤5mm时，产品细度可达d₉₇＝6～7μm。国产研磨剥片机有20 L、80 L、300 L、500 L、800 L等多种机型，采用湿法研磨、多级串联配置连续研磨方式，产品细度可达d₉₅＝2μm左右，已在煤系高岭土和重质碳酸钙的湿法超细粉碎生产中应用。国产CTM型塔式磨采用特殊天然卵石做研磨介质，配上分级机，可用于滑石、膨润土的超细粉碎，产品细度可达d₉₇＝10μm左右。砂磨机有卧式、立式两种机型，国产砂磨机主要用于颜料、填料等研磨分散，近年来也有用于石墨精中矿再磨，产品细度可达d₉₇＝2μm左右。连续式行星球磨机是中国超细粉碎技术领域一项重要进展之一，并已实现了设备大型工业化，XQ600×1500×3型连续式行星球磨机用于超细磨碎滑石、方解石等矿物，可使粒度≤5mm的矿物原料磨细到d₉₇≤10μm细度产品，产量达2000～3000 kg/h。

4）旋风式机械磨（LHJ型）是中国自主研制开发的一种新型干式细粉碎和超细粉碎设备，用于石灰石、方解石、滑石、硅灰石、高岭土、重晶石、石英、长石等物料的粉碎，给料粒度≤40mm，产品细度d₉₇＝40～15μm。若配以精细分级机可生产d₉₇6～7μm左右的超细粉产品。

5）高压射流式粉碎机（超细剥片均化机）具有实用新型专利，该设备已用于云母、高岭土超细粉碎，根据给料粒度大小，一次粉碎可获得d₉₇＝10～45μm的产品。

非金属矿超细粉碎存在的主要问题有：设备大型化不够，国外一些大型气流磨和精细气流分级机的产量比中国大十多倍；大多数生产线基本依赖人工操作和控制，产品质量不够稳定；磨耗和单位产品能耗偏高；还未研制出定型的对特殊晶体形状的专用超细粉碎设备等。

（三）精细分级设备

1）目前国产的干式精细分级设备大都围绕机械冲击式超细粉磨机或气流磨配套使用，MS型分级机分级产品细度可达d₉₇＝10μm左右；MSS和ATP型分级机分级产品细度可达d₉₇＝6μm左右；中国自行研制的LHB型干式精细分级机分级产品细度可达d₉₇＝5～7μm，小时处理能力为2～15 t。

2）国产湿式分级机。有两种类型：一是基于重力沉降原理的水力分级机，二是基于离心力沉降原理的旋流式分级机。后者包括沉降式离心机，如WL-350A、D型和WLdb-600型；卧式螺旋离心分离（级）机、小直径水力漩流器、LS离旋筛、GSDF型超细水力旋分机等。这些都是目前国内高岭土等超细粉湿式细分级的主要设备。其中沉降离心机（包括卧式螺旋离心分级机）的溢流产品细度可达d₉₇＝2μm左右；GSDF型超细水力旋流分级机的溢流产品细度可达到d₉₀＝2μm左右；小直径水力漩流器的溢流产品细度可达到d₈₀＝2μm；LS离旋器的溢流产品细度可达到d₆₀＝2μm。

三、表面改性

许多非金属矿物产品作为无机矿物填料，在塑料、橡胶、胶黏剂等高分子材料工业及高聚物基复合材料领域中占有很重要的地位。它们的作用不但可以提高材料的硬度、刚性、尺寸稳定性、改善材料的力学性能，还能赋予材料某些特殊的物理化学性能（耐腐蚀性、耐候性、阻燃性和绝缘性等）。除此以外，还可降低材料的生产成本。

非金属矿物材料常用的表面改性技术方法有：化学包覆法和沉淀反应法，辅助以机械力化学方法进行改性。

表面化学包覆是一种利用偶联处理、螯合反应、化学吸附来对非金属矿物填料表面进行包覆以提高其表面亲油（即疏水）性的方法。加工过程为：将一定量的表面改性剂（固态或液态）加入粉体填料中，在一定的温度下，借助于搅拌混合或流态化使改性剂与无机填料颗粒表面作用并包覆于填料颗粒表面。改性剂主要有：硅烷、钛酸酯、铝酸酯、铝钛复合等各种偶联剂；硬脂酸等各种表面活性剂；聚乙烯蜡、聚乙二醇等有机低聚物；聚甲基硅氧烷（有机硅）、丙烯酸、丁烯酸、醋酸乙烯等饱和有机酸。主要生产厂家有：张家港国泰华荣化工新材料有限公司、重庆市嘉世泰化工有限公司、南京曙光化工一厂等几十家。

目前，采用较多的表面改性专用设备为SLG型和PSC型连续粉体表面改性机。SLG型表面改性机具有自动加药、生产连续、温度可控、单位产品用药量少、能耗低、颗粒高度分散、自动化程度高、操作简单等优点，主要机型有：SLG-3/300、SLG-3/600型；PSC型机也是一种综合性能较好的粉体表面改性设备，该机采用导热油加热，连续生产，具有改性剂用量少、表面包覆率较高、颗粒不黏结等优点。

沉淀反应改性剂利用化学沉淀在矿物颗粒表面形成一层或多层包覆层。例如用TiO₂、ZrO₂、FeO来包覆白云母、高岭土等粉体表面，用TiO₂包覆SiO₂、Al₂O₃矿粒表面等，沉淀反应改性是应用无机表面改性剂实现改性的。

中国非金属矿物表面改性技术还存在改性工艺比较落后，连续改性工艺和设备还有待进一步推广；偶联剂品种较少，质量也不够稳定；着色云母和珠光云母生产技术落后，产量低，花色品种少，质量也不够稳定，今后需重点加强。

四、热加工

用热处理能脱出矿物的外在水、沸石水及羟基水等，可以改善矿物的性能，煅烧还可将某些矿物尤其是煤系高岭土脱除有机质、增白（包括黑滑石等矿物提纯、增白）。某些矿物（如蛭石）在热力作用下，可膨胀数倍或数十倍，具备新的功能等。

煅烧是提高非金属矿物材料特性的重要方法，也是高岭土、菱镁矿、石膏等矿产品深加工的一种重要工序之一，这些产品主要应用于造纸、塑料、油漆、橡胶、石油化工等工业。例如煅烧高岭土具有优良的光散射能力和特殊的油墨吸收性，作为造纸涂布料，可将纸张的光泽度、平滑度、不透明度和原纸覆盖率比一般水洗高岭土大为改善，也是它能够提高纸张涂层质量、替代昂贵的钛白粉的原因；作为填料用于塑料、橡胶，比一般高岭土具有更好的强度、收缩性、阻燃性、吸湿性和电阻率等；在油漆和其他涂料中，添加煅烧高岭土能使产品更具有较佳的不透明性、薄膜完整性及耐擦洗性。

煅烧煤系高岭土是中国特有的加工技术，该技术包括有湿法超细、煅烧增白、干燥、打散、解聚、分级等技术的加工工艺集成及相应的专用设备，可生产出多个行业应用的煅烧高岭土系列产品。上述技术与装备已在中国山西忻州、大同、内蒙古蒙西、安徽淮北等地一批煤系高岭土企业推广应用，取得显著的经济效益和社会效益。企业规模也由最初的年产几千吨增大至年产3万～5万t。

煅烧工艺：以煤系高岭土煅烧为例（图1-2-4）。

图1-2-4 煅烧煤系高岭土原则流程图

煅烧设备：用于非金属矿的主要有隧道窑、回转窑（包括直接煅烧和隔焰煅烧）、立（竖）窑、倒焰窑和梭式窑等。20世纪90年代引进和仿制隔焰式回转窑发展到近年来的直焰式回转煅烧窑，能量利用率有了提高，并显著降低能耗，减少生产投资。目前，由于设备大型化，直焰式回转窑煅烧技术及解聚分级技术的采用，不仅产品质量得到保证（产品白度≥95%，产品粒度-2μm≥92%），万吨生产能力投资也从5000万元左右下降到2000万元左右。