第1章　非金属矿物粉碎加工设备

1.1　绪论

非金属矿物加工是指采用一定的工艺方法，将非金属矿原矿加工为满足相关行业应用要求的非金属矿物粉体或产品。非金属矿物加工是工业生产过程中不可缺少的工艺流程，主要包括破碎、粉磨、均化、分级、干燥、收捕、混合、改性、造粒、存储、装运以及某些粉体产品的改性造粒等工序，各工序间还有输送（计量）作业，其加工典型工艺如图1-1所示。当然，非金属矿自身结构与产品用途存在差异，对不同的非金属矿物材料产品生产或加工，上述工序有不同的取舍与组合。

图1-1　非金属矿加工典型工艺

根据原矿性质（纯度、粒度、水分含量等）及产品品种和产品质量（纯度、粒度及其分布、颗粒形状、表面和界面特性及其他特性等）要求的不同，非金属矿物的加工工艺各不相同，对于某些非金属矿物，如铺路用的石灰石，只需进行简单破碎和筛分；对于大多数方解石，一般不进行机械选矿，只进行破碎、磨矿、超细粉碎、精细分级和表面改性；对于鳞片石墨、石棉、蓝晶石、萤石、砂质高岭土等，一般来说一定要进行选矿提纯；对于石墨，还可能要进行超细粉碎，精细分级和插层（界面）改性；对于煤系硬质高岭石，还要对其进行超细粉碎、热处理（煅烧）、表面改性等加工；对于湿法加工，还必须进行沉淀、过滤和干燥，如高岭土、膨润土、石墨、萤石等的湿法选矿产品。

由于非金属矿物应用的多样性，与金属矿物及燃料矿物的加工相比，非金属矿物加工具有以下特点。

①非金属矿物选矿的技术指标在很多情况下，不是其中的某种有用的元素，而是某种化学成分或矿物成分。如膨润土的蒙脱石含量、硅藻土的无定型二氧化硅的含量、高岭土的高岭石含量、石墨的晶质（固体）碳含量、蓝晶石的氧化铝含量等。

②结构特性是非金属矿物的重要性能和应用特性之一，在加工中要尽量保护矿物的天然结晶特性和晶型结构。如鳞片石墨、云母的片晶要尽可能地少破坏，因为在一定纯度下，片状颗粒直径越大，价值越高；硅灰石粉体的长径比越大，价值越高；海泡石和石棉纤维越长，价值越高等。

③非金属矿物的磨矿分级不仅仅是选矿的预备工作，它还包括直接加工成满足用户粒度和颗粒形状要求的粉碎、分级作业以及超细粉碎和精细分级工作。

④表面和界面改性是非金属矿物加工最主要的特点之一，它是改善和优化非金属矿物的应用性能、提高其附加值的主要深加工技术之一。

⑤非金属矿物粉体材料脱水的特点是：部分黏土矿物材料（如膨润土、高岭土、海泡石、凹凸棒土、伊利石等）及超细非金属矿物材料的水分含量高，机械脱水难度大，干燥后团聚现象严重。因此，常规的机械脱水方式难以有效脱水，一般采用压力脱水方式，特别是对于酸洗或漂白后的非金属矿物材料还必须在压滤过程中进行洗涤。为解决干燥后粉体材料，尤其是超细粉体材料的团聚问题，一般要在干燥设备中或干燥后设置解聚装置。

在世界非金属矿加工工业向精细化方向发展的同时，工业原料的深加工技术在科学研究和工业生产中的重要作用越来越充分地体现出来。美国、欧盟各国以及日本先从粉碎设备入手，逐渐扩展到超细分级、高均匀度混合、表面处理、纳米粉体制备等多个方面。我国非金属矿加工工业的发展趋势和需要解决的问题是：非金属矿物加工设备的集成化、多样化、节能化、自动化。调整非金属矿加工技术结构，加快技术进步与技术创新，推进技术与装备逐步实现现代化。加大科技投入，解决一批对非金属矿加工工业发展有重大影响的关键技术与装备现代化问题，提高设备及产品的创新能力，促进新产品开发与老产品更新换代，实现产品高技术含量、高质量、高附加值。有计划、有目的地引进技术与装备，通过消化吸收、专利转让与创新工作，提高国产非金属矿加工设备的自主设计与开发能力，促进实现国产化，进一步缩小与国际先进水平的差距。有条件的企业建立技术开发中心，提高开发创新能力。

为了满足“节能降耗”与“资源有效利用”的社会要求，非金属矿物加工设备必须在技术上不断进步，近20年中主要体现在下列两个方面：粉体设备技术数字化；非金属矿物加工设备功能组合个性化。