非金属矿物（如石英、高岭土、碳酸钙、膨润土、硅灰石、重晶石、云母等），其硬度、强度、延展性等特性与金属或其他有机材料明显不同，一般较为硬、脆，因而其粉碎细化（0.5-10μm）工艺也有着自身的特点，对粒子的细度、纯度和粒形都有着较高要求。
目前，我国非金属矿行业常用的超细粉碎设备主要有气流粉碎机、机械冲击式超细粉碎机、球磨机、搅拌磨、砂磨机、振动磨等。不同种类的粉碎设备适应于不同属性的矿物，对硬度、原料粒度、湿度、产量等都有着特定的对应性，同种设备不同的运转参数也对产品的特性有着决定性的影响。
1、气流粉碎机
气流粉碎设备是利用高压空气、惰性气体或者过热蒸汽膨胀降温加速来形成高速流场，带动物料粒子在射流流场内互相冲撞、摩擦、剪切来实现物料细化的，可分为扁平式气流粉碎机、流化床气流粉碎机、循环管式气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、靶式气流粉碎机等。
▲密友新一代节能型气流粉碎机
气流粉碎设备中的物料粒子的动能来源是压缩气体，当高压气体在拉伐尔喷管中加速膨胀时，压力转化为物料粒子的动能。当物料粒径不均匀时，质量较小的粒子速度快，质量较大的速度慢，在速度差的作用下粒径不同的粒子发生碰撞，从而使得粒径均匀化；当物料粒径较为均匀时，高速射流是典型的湍流，其流态不像层流那样均匀平稳，而且存在着主流道纹向方向的剧烈的动量掺混，在掺混流的带动下，物料粒子均匀碰撞、摩擦，而得到较均匀的细化颗粒。
▲气流粉碎工艺
总的来看，高速气流膨胀降温，即使摩擦产生一定的热量，也会被不断断进入的气流带走，因而流场内温度较低，这就使得气流粉碎特别适用于加工热敏性材料。高速湍流的速度场较为饱满均匀，因此气流对粒子的剪切作用也较为均匀，得到的粒子的粒径分布窄，粒形也较为理想。
气流粉碎机是最常用的超细粉碎设备之一，广泛应用于滑石、高岭土、重晶石、石墨、硅灰石、锆英石等非金属矿物及其他脆性物料的超细粉碎或细粉碎，产品细度一般可达3-45μm。
2、机械冲击式粉碎机
机械冲击式粉碎机是使物料粒子高速运动而产生相互间摩擦、碰撞来实现粉碎细化，其粒子的能量来源是通过电机带动搅拌杆或者搅拌盘等其他形式的扰动件实现动量的传输，搅拌件与物料之间的碰撞变得十分重要。这种冲击粉碎方式力度大、效率高、通用性好，也是国内发展较为良好的一类粉碎机械。
▲机械冲击式粉碎机
基于该类粉碎设备的破碎方式，机械冲击粉碎最大的问题就是冲击件的磨损问题，磨损脱落的冲击件材料不可避免的会对产品造成污染，高耐磨材料的开发成为限制瓶颈。旋转件直接与大量的物料粒子摩擦冲撞，对冲击件进行适当的冷却也是必须的，而且物料必须是非热敏矿材。
机械冲击粉碎机结构简单、操作性好，单位耗能的粉碎量大，产品的细度可调，是国内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、方解石、大理石、白垩、滑石、叶蜡石等中等硬度以下非金属矿以及化工原料、农药等的超细粉碎加工，产品细度一般可达到d97=10μm，即所谓的1250目，配以高性能的精细分级机后可以生产d97=5～7μm的超细粉体产品。
3、球磨机
球磨机是大型重质碳酸钙生产线的主要设备，配置各类分级机后用来生产d97=5μm、10μm、16μm、45μm等粒级的重质碳酸钙产品，其特点是单机处理能力较大，因此成为目前5万/年以上大型超细重质碳酸钙生产线的优选设备之一。
▲球磨机
球磨机超细粉碎工艺的特点是：（1）与精细分级机构成闭路作业，循环负荷率高达300%-500%，因此，物料在磨机内的停留时间短，合格细粒级物料得以及时分离出，避免过磨导致超细粉料团聚和粉碎能耗增大；（2）一台球磨机后设置多级和多台分级机，生产多种不同细度和粒度分布的产品。
4、搅拌磨
搅拌磨通过电机带动转轴上的磨盘旋转，在对物料形成冲击和搅拌的同时，还对临近磨盘的物料粒子施加剪切力。在摩擦力和离心力共同作用下，搅拌磨既可以做粉碎机，又可以做分离机，结构效率高，其产品的粒度分布均匀。
▲搅拌磨
搅拌磨对高岭土、方解石和锆英砂等物料较为适用，例如对于高岭土而言，产品中2μm量级的粒子数量比例可占90%以上。由于磨介的尺寸较小，使得该设备主要适用于最大粒度在微米以下量级的产品的粉碎。
5、砂磨机
砂磨机的结构主要由浆料桶、浆料泵、研磨腔体及转动系统和冷却系统组成。起到分散和研磨的主要部件为研磨腔体，由研磨容器、分散器、分离器及搅拌轴密封器等部分组成。
▲砂磨机
砂磨机的工作原理是利用泵将预先在浆料桶内经高速搅拌混合的浆料输入密闭的研磨腔体内，与高速转动的研磨介质接触，从而使物料中的固体微粒和研磨介质相互间产生更加强烈的碰撞、摩擦和剪切作用，达到加快磨细微粒和分散聚集体的目的。从研磨腔体内流出的浆料回到浆料桶，再次重复前述分散过程。经过多次循环，达到要求的细度和很窄的粒度分布范围。
砂磨机在我国众多行业的应用中都充分体现出对固体物料中硬质颗粒物超细粉碎的独特性能。实际上，不论是在油墨、涂料或是其他行业的应用中，其主要粉碎物绝大多数均是非金属矿物原料、填料，或具有相似性质的其他固体物质，其差异主要在于组成料浆的液体分不同和不同种类产品的超细粉碎工艺、工况不同。
6、振动磨
振动磨一般是将原料和粉碎介质放到一个圆筒中，由电机驱动带有不平衡重块等激振器的传动装置来实现物料不粉碎介质之间的高频振动，从而使得研磨介质在圆筒壁面的约束下受到冲击，进而与物料迚行碰撞、摩擦以达到粉碎效果。
▲振动磨
此外，由于是在圆筒中，介质块存在高速的自转和相对低速的公转，高速自转主要对物料起到疲劳破坏作用，是能够实现超细粉碎的关键，而慢速的公转则起到良好的掺混分散作用，从而使产品粒径均匀。
在实际应用中，硅灰、沸石、煅烧高岭土等使用振动磨超细粉碎，取得了良好的效果，在废渣水泥掺混料的生产中也较为适用。振动磨要求的粉碎腔中的介质填充率达到80%以上，因而其产量有限。
2018年第四期矿物精细加工与应用技术高级研修班
2018年12月2日-4日 广州
培训大纲：
1、非金属矿粉体精细加工技术要点分析
2、非金属矿粉体表面改性技术要点与应用解决方案
3、非金属矿粉体在涂料中的应用技术解决方案
4、非金属矿粉体如何打开涂料行业市场解决方案
5、2018涂料狼群工程师技术沙龙
6、联谊晚宴
报名咨询和交流：18701083278（微信同号）
部分资料来源：国内非金属矿超细粉碎工艺的现状及进展，作者：马大钧
编辑整理：粉体技术网
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