国内粉碎机的技术和设备的发展趋势

我国非金属矿产品的开发利用始于50年代,到目前为止已经发现有经济价值的非金属矿产就达100多种,产地达5000余处。作为重要的工业资源,非金属矿产量占矿物开采总量的70%。非金属矿大部分经粉碎分级后直接用于农业、化工、造纸、塑料、橡胶和涂料等产品之中。由于非金属矿的种类繁多,根据其用途不同对粉碎产品的粒度分布、纯度等方面都提出各种不同的要求。因此,超细粉碎机技术的发展必须适应其特定的要求。一般来讲,对非金属矿的要求有以下几点。

(1)细度。非金属矿产品的应用均要求一定的细度。如高岭土、重质碳酸钙作为造纸原料需要产品细度为-2μm占90%,白度>90%;**油漆填料重质碳酸钙粉细度为1250目;硅酸锆作为陶瓷乳浊剂需要平均细度为0.5～1μm;硅灰石作为填料,也要求其细度<10μm等。

(2)纯度。非金属矿产品的纯度要求也是其主要指标之一。这意味着在粉碎过程中不得污染,应保持原有的成分。如果是白色的矿物还要求有一定的白度,如造纸用煅烧高岭土、滑石粉的白度要求≥90%，造纸涂料、填料以及**油漆填料用重质碳酸钙的白度要求>90%等。

(3)粉体形状的特殊要求。有些非金属矿产品对其形状提出了严格的形状要求,以适应不同需要。如复合材料增强用的硅灰石,其超细粉体要求尽量保持它原始的针状结晶状态,使硅灰石产品成为天然的短纤维增强材料,其长径比要求>8～10;湿法云母粉由于它的多层结构多被用做电介材料、**珠光涂料、珠光油漆原料和珠光颜料,要求云母粉为片状,粉碎加工过程中应尽可能地保证所得颗粒的径厚比,其表面不能有太多的划伤,否则会影响它的光学效果,其径厚比>40～60;造纸涂布级高岭土希望在超细粉碎的同时保持片状矿物的特性,提高粉料的涂布遮盖能力。

高岭土。高岭土的超细与剥片是相关连的,剥片的目的是超细。反之,超细又能达到剥片的目的。在粉碎工艺上应尽量选择剥片原理的粉碎方式和设备,从粉碎机理上来说强化外力对高岭土颗粒的强力剪切,在超细粉碎的同时保持片状矿物的特性。高岭土超细是为了改变颗粒表面的物理和光学性能,借助物理的、化学的和机械学的方法,使其剥裂为50～1μm或小的颗粒,并使<5μm的占大多数。超微细高岭土既是一种优良的造纸涂料,又为改性复合提供了合格原料。能生产微细粒级的粉碎设备主要有:各类球磨机、机械高速旋转冲击剪切式粉碎机、气流粉碎机、搅拌磨。

重质碳酸钙。它的硬度较低,加工过程中要求有较高的白度。在众多的粉碎设备中,几乎都可以用于重质碳酸钙的生产。由于其用量大、单位重量的售价偏低,如何无污染、低成本地达到加工目的是设备和工艺选择的重要问题。目前被大家所接受的是雷蒙磨和球磨机或振动磨与分级机结合的冲击加超细研磨的方式。这种方式得到的粉体中细粉含量较高,有利于用做橡胶和塑料的填料。用于造纸涂布级的超细重质碳酸钙,其原始结晶多为立方多面体,为了达到超细粉碎的目的。则需要强化矿物颗粒的体积粉碎和表面的研磨。近年来,采用剥片机进行湿式超细粉碎机的较多,发展较快。

锆英砂。它的主要成分为硅酸锆,原料中常含有铁、钛等杂质。它的性质稳定,耐磨,其微粉作为陶瓷行业釉料的乳浊剂,具有遮盖力强、乳浊效果好等特点,应用愈来愈广。然而,锆英砂的超细粉碎是一个耗能大、设备磨损严重、产品易污染的复杂过程。为实现低成本生产,必须综合分析加工工艺,优化设备组合,在能耗和其他消耗尽可能低的条件下产出高质量硅酸锆微粉。

目前用于锆英砂超细粉碎机的设备有气流粉碎机、球磨机和搅拌磨,各类设备的性能差别较大。从多年的使用经验来看,气流粉碎机能耗太大,投资也高,从粉碎机理来说不太适合微米级超细粉碎过程。球磨机借助于球介质的冲击作用将大颗粒粉碎,适合于产品平均粒度在10μm左右的粗粉碎生产过程。为了高细度,对于平均粒径1～2μm左右的超细粉生产,尽量采用搅拌研磨的方式,以达到产品细、能耗小。为了保证产品的纯度,还需要配合酸洗等提纯工艺措施。针对现有生产锆英砂微粉的气流粉碎系统,可以进行工艺改造,达到提高细度和纯度、降低成本的目的。