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)展狀況是衡量國家科技進步以及工業(yè)發(fā)達程度的重要標志之一,許多工業(yè)發(fā)達國家的非金屬礦產值已超過金屬礦。由于非金屬礦產品獨特的物理化學性質,非金屬礦產品的應用領域幾乎滲透到各個工業(yè)部門,并在整個國民經濟中起著愈來愈重要的作用。非金屬礦的利用取決于對其進行深加工的程度,包括超細粉碎、超細分級、精細提純和表面改性等,其中有效的超細粉碎是進行各項深加工的前提和保證。因此,超細粉碎技術的發(fā)展就在一定程度上決定了非金屬礦產品的合理開發(fā)和綜合利用效果。經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,其深加工技術不斷完善,縮小了與工業(yè)發(fā)達國家的差距,基本上能滿足自身行業(yè)和相關領域所需原料的質量要求。超細粉碎和分級技術已經能夠按需求加工 10～1μm的各類非金屬礦物粉體原料。各類超細粉碎與精細分級設備大多都能生產,設備性能和配套工藝技術逐漸接近或達到國際先進水平,有些設備在結構性能方面還具有新的獨到之處。礦物原料的制備技術已能為汽車、造紙、橡膠、塑料、機械、陶瓷、微電子、特種涂料、航空航天、復合材料等工業(yè)提供功能性非金屬材料。
1 非金屬礦超細粉碎的特點
我國非金屬礦產品的開發(fā)利用始于50年代,到目前為止已經發(fā)現有經濟價值的非金屬礦產就達100多種,產地達5000余處[3]。作為重要的工業(yè)資源,非金屬礦產量占礦物開采總量的70%[1]。非金屬礦大部分經粉碎分級后直接用于農業(yè)、化工、造紙、塑料、橡膠和涂料等產品之中。由于非金屬礦的種類繁多,根據其用途不同對粉碎產品的粒度分布、純度等方面都提出各種不同的要求。因此,超細粉碎技術的發(fā)展必須適應其特定的要求。一般來講,對非金屬礦的要求有以下幾點。
(1)細度。非金屬礦產品的應用均要求一定的細度。如高嶺土、重質碳酸鈣作為造紙原料需要產品細度為-2μm占90%,白度>90%;高檔油漆填料重質碳酸鈣粉細度為1250目;硅酸鋯作為陶瓷乳濁劑需要平均細度為0 5～1μm;硅灰石作為填料,也要求其細度<10μm等。
(2)純度。非金屬礦產品的純度要求也是其主要指標之一。這意味著在粉碎過程中不得污染,應保持原有的成分。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、滑石粉的磨粉機白度要求≥90%，造紙涂料、填料以及高檔油漆填料用重質碳酸鈣的白度要求>90%等。
(3)粉體形狀的特殊要求[4][5]。有些非金屬礦產品對其形狀提出了嚴格的形狀要求,以適應不同需要。如復合材料增強用的硅灰石,其超細粉體要求盡量保持它原始的針狀結晶狀態(tài),使硅灰石產品成為天然的短纖維增強材料,其長徑比要求>8～10;濕法云母粉由于它的多層結構多被用做電介材料、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,否則會影響它的光學效果,其徑厚比>40～60;造紙涂布級高嶺土希望在超細粉碎的同時保持片狀礦物的特性,提高粉料的涂布遮蓋能力。
2 非金屬礦超細粉碎設備的發(fā)展現狀
超細粉碎設備是其整體技術的關鍵。80年代以前我國超細粉碎設備生產廠家很少,所需產品主要靠進口設備加工或直接進口。80年代以后,通過引進、消化、吸收和組織技術攻關,開始研制和開發(fā)各類超細粉碎和精細分級設備。迄今為止,超細粉碎設備的生產廠家已達數十家之多,其設備性能也達到國際先進水平。近幾年來,每年都有數十項專利問世。
1 非金屬礦超細粉碎的特點
我國非金屬礦產品的開發(fā)利用始于50年代,到目前為止已經發(fā)現有經濟價值的非金屬礦產就達100多種,產地達5000余處[3]。作為重要的工業(yè)資源,非金屬礦產量占礦物開采總量的70%[1]。非金屬礦大部分經粉碎分級后直接用于農業(yè)、化工、造紙、塑料、橡膠和涂料等產品之中。由于非金屬礦的種類繁多,根據其用途不同對粉碎產品的粒度分布、純度等方面都提出各種不同的要求。因此,超細粉碎技術的發(fā)展必須適應其特定的要求。一般來講,對非金屬礦的要求有以下幾點。
(1)細度。非金屬礦產品的應用均要求一定的細度。如高嶺土、重質碳酸鈣作為造紙原料需要產品細度為-2μm占90%,白度>90%;高檔油漆填料重質碳酸鈣粉細度為1250目;硅酸鋯作為陶瓷乳濁劑需要平均細度為0 5～1μm;硅灰石作為填料,也要求其細度<10μm等。
(2)純度。非金屬礦產品的純度要求也是其主要指標之一。這意味著在粉碎過程中不得污染,應保持原有的成分。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、滑石粉的磨粉機白度要求≥90%，造紙涂料、填料以及高檔油漆填料用重質碳酸鈣的白度要求>90%等。
(3)粉體形狀的特殊要求[4][5]。有些非金屬礦產品對其形狀提出了嚴格的形狀要求,以適應不同需要。如復合材料增強用的硅灰石,其超細粉體要求盡量保持它原始的針狀結晶狀態(tài),使硅灰石產品成為天然的短纖維增強材料,其長徑比要求>8～10;濕法云母粉由于它的多層結構多被用做電介材料、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,否則會影響它的光學效果,其徑厚比>40～60;造紙涂布級高嶺土希望在超細粉碎的同時保持片狀礦物的特性,提高粉料的涂布遮蓋能力。
2 非金屬礦超細粉碎設備的發(fā)展現狀
超細粉碎設備是其整體技術的關鍵。80年代以前我國超細粉碎設備生產廠家很少,所需產品主要靠進口設備加工或直接進口。80年代以后,通過引進、消化、吸收和組織技術攻關,開始研制和開發(fā)各類超細粉碎和精細分級設備。迄今為止,超細粉碎設備的生產廠家已達數十家之多,其設備性能也達到國際先進水平。近幾年來,每年都有數十項專利問世。
