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。非金屬礦工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r是衡量國(guó)家科技進(jìn)步以及工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一,許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的非金屬礦產(chǎn)值已超過金屬礦。由于非金屬礦產(chǎn)品獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),非金屬礦產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎滲透到各個(gè)工業(yè)部門,并在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著愈來愈重要的作用。非金屬礦的利用取決于對(duì)其進(jìn)行深加工的程度,包括超細(xì)粉碎、超細(xì)分級(jí)、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(xiàng)深加工的前提和保證。因此,超細(xì)粉碎技術(shù)的發(fā)展就在一定程度上決定了非金屬礦產(chǎn)品的合理開發(fā)和綜合利用效果。經(jīng)過幾十年特別是近十年的研究開發(fā),非金屬礦工業(yè)取得了巨大的發(fā)展,其深加工技術(shù)不斷完善,縮小了與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距,基本上能滿足自身行業(yè)和相關(guān)領(lǐng)域所需原料的質(zhì)量要求。超細(xì)粉碎和分級(jí)技術(shù)已經(jīng)能夠按需求加工 10～1μm的各類非金屬礦物粉體原料。各類超細(xì)粉碎與精細(xì)分級(jí)設(shè)備大多都能生產(chǎn),設(shè)備性能和配套工藝技術(shù)逐漸接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,有些設(shè)備在結(jié)構(gòu)性能方面還具有新的獨(dú)到之處。礦物原料的制備技術(shù)已能為汽車、造紙、橡膠、塑料、機(jī)械、陶瓷、微電子、特種涂料、航空航天、復(fù)合材料等工業(yè)提供功能性非金屬材料。
1 非金屬礦超細(xì)粉碎的特點(diǎn)
我國(guó)非金屬礦產(chǎn)品的開發(fā)利用始于50年代,到目前為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的非金屬礦產(chǎn)就達(dá)100多種,產(chǎn)地達(dá)5000余處[3]。作為重要的工業(yè)資源,非金屬礦產(chǎn)量占礦物開采總量的70%[1]。非金屬礦大部分經(jīng)粉碎分級(jí)后直接用于農(nóng)業(yè)、化工、造紙、塑料、橡膠和涂料等產(chǎn)品之中。由于非金屬礦的種類繁多,根據(jù)其用途不同對(duì)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。因此,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(duì)非金屬礦的要求有以下幾點(diǎn)。
(1)細(xì)度。非金屬礦產(chǎn)品的應(yīng)用均要求一定的細(xì)度。如高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣作為造紙?jiān)闲枰a(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。
(2)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,如造紙用煅燒高嶺土、滑石粉的磨粉機(jī)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。
(3)粉體形狀的特殊要求[4][5]。有些非金屬礦產(chǎn)品對(duì)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(zhǎng)徑比要求>8～10;濕法云母粉由于它的多層結(jié)構(gòu)多被用做電介材料、高檔珠光涂料、珠光油漆原料和珠光顏料,要求云母粉為片狀,粉碎加工過程中應(yīng)盡可能地保證所得顆粒的徑厚比,其表面不能有太多的劃傷,否則會(huì)影響它的光學(xué)效果,其徑厚比>40～60;造紙涂布級(jí)高嶺土希望在超細(xì)粉碎的同時(shí)保持片狀礦物的特性,提高粉料的涂布遮蓋能力。
2 非金屬礦超細(xì)粉碎設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀
超細(xì)粉碎設(shè)備是其整體技術(shù)的關(guān)鍵。80年代以前我國(guó)超細(xì)粉碎設(shè)備生產(chǎn)廠家很少,所需產(chǎn)品主要靠進(jìn)口設(shè)備加工或直接進(jìn)口。80年代以后,通過引進(jìn)、消化、吸收和組織技術(shù)攻關(guān),開始研制和開發(fā)各類超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)設(shè)備。迄今為止,超細(xì)粉碎設(shè)備的生產(chǎn)廠家已達(dá)數(shù)十家之多,其設(shè)備性能也達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。近幾年來,每年都有數(shù)十項(xiàng)專利問世。
1 非金屬礦超細(xì)粉碎的特點(diǎn)
我國(guó)非金屬礦產(chǎn)品的開發(fā)利用始于50年代,到目前為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的非金屬礦產(chǎn)就達(dá)100多種,產(chǎn)地達(dá)5000余處[3]。作為重要的工業(yè)資源,非金屬礦產(chǎn)量占礦物開采總量的70%[1]。非金屬礦大部分經(jīng)粉碎分級(jí)后直接用于農(nóng)業(yè)、化工、造紙、塑料、橡膠和涂料等產(chǎn)品之中。由于非金屬礦的種類繁多,根據(jù)其用途不同對(duì)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。因此,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(duì)非金屬礦的要求有以下幾點(diǎn)。
(1)細(xì)度。非金屬礦產(chǎn)品的應(yīng)用均要求一定的細(xì)度。如高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣作為造紙?jiān)闲枰a(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。
(2)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,如造紙用煅燒高嶺土、滑石粉的磨粉機(jī)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。
(3)粉體形狀的特殊要求[4][5]。有些非金屬礦產(chǎn)品對(duì)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(zhǎng)徑比要求>8～10;濕法云母粉由于它的多層結(jié)構(gòu)多被用做電介材料、高檔珠光涂料、珠光油漆原料和珠光顏料,要求云母粉為片狀,粉碎加工過程中應(yīng)盡可能地保證所得顆粒的徑厚比,其表面不能有太多的劃傷,否則會(huì)影響它的光學(xué)效果,其徑厚比>40～60;造紙涂布級(jí)高嶺土希望在超細(xì)粉碎的同時(shí)保持片狀礦物的特性,提高粉料的涂布遮蓋能力。
2 非金屬礦超細(xì)粉碎設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀
超細(xì)粉碎設(shè)備是其整體技術(shù)的關(guān)鍵。80年代以前我國(guó)超細(xì)粉碎設(shè)備生產(chǎn)廠家很少,所需產(chǎn)品主要靠進(jìn)口設(shè)備加工或直接進(jìn)口。80年代以后,通過引進(jìn)、消化、吸收和組織技術(shù)攻關(guān),開始研制和開發(fā)各類超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)設(shè)備。迄今為止,超細(xì)粉碎設(shè)備的生產(chǎn)廠家已達(dá)數(shù)十家之多,其設(shè)備性能也達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。近幾年來,每年都有數(shù)十項(xiàng)專利問世。
