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。理想的超細(xì)粉體應(yīng)具有的特點(diǎn):粒子盡量小、無(wú)團(tuán)聚、粒徑分布范圍窄、粒子盡量為球形、化學(xué)成分均一等。
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。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(lái)講,對(duì)非金屬礦的要求有以下幾點(diǎn):
非金屬礦產(chǎn)品的應(yīng)用均要求一定的,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。
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(guò)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,如造紙用鍛燒高嶺土、滑石粉的白度要求≥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。
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。
超細(xì)粉體材料的應(yīng)用領(lǐng)域占比:機(jī)械領(lǐng)域40.3%,熱能領(lǐng)域34.6%,電磁領(lǐng)域12.9%,生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域8.9%,光學(xué)領(lǐng)域2.4%,其他0.9%。
非金屬礦超細(xì)粉碎方法
粉碎與單個(gè)材料的破壞不同,它是指對(duì)于集團(tuán)的作用,即被粉碎的物料是粒度和形狀不同的顆粒體的集團(tuán)。
超細(xì)粉體的制備方法從制備的原理上分主要有兩種: 一種是化學(xué)合成;一種是物理粉碎。化學(xué)合成是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或物相轉(zhuǎn)換,由離子、原子、分子經(jīng)過(guò)晶核形成和晶體長(zhǎng)大而制備得到粉體,由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高,而產(chǎn)量卻不高,所以應(yīng)用受到限制。物理粉碎的原理是通過(guò)機(jī)械力的作用使物料粉碎。物理粉碎相對(duì)于化學(xué)合成方法來(lái)說(shuō),成本較低、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、產(chǎn)量大。
機(jī)械粉碎法優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)量大、成本低和工藝簡(jiǎn)單等,且在粉碎過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效應(yīng)使粉體活性提高;缺點(diǎn):產(chǎn)品的純度、細(xì)度和形貌均不及化學(xué)法制備的超細(xì)粉體。該法適應(yīng)于大批量工業(yè)生產(chǎn),如礦產(chǎn)品深加工等。
非金屬礦超細(xì)粉碎設(shè)備
目前制備超細(xì)粉體材料的主要方法為物理粉碎法。因此,超細(xì)粉碎設(shè)備主要是指以機(jī)械法生產(chǎn)超細(xì)粉為主的各種與粉碎相關(guān)的設(shè)備。常用的超細(xì)粉碎設(shè)備有氣流粉碎機(jī)、機(jī)械沖擊粉碎機(jī)、振動(dòng)磨、攪拌磨、膠體磨以及球磨機(jī)等。
設(shè)備類型 |
給料粒度/mm |
產(chǎn)品細(xì)度 d97/μm |
粉碎原理 |
<2 |
3~45 |
沖擊、碰撞 |
|
機(jī)械沖擊磨 |
<10 |
8~45 |
打擊、沖擊、剪切 |
旋磨機(jī) |
<30 |
10~45 |
沖擊、碰撞、剪切、摩擦 |
振動(dòng)磨 |
<5 |
2~74 |
摩擦、碰撞、剪切 |
攪拌磨 |
<1 |
2~45 |
摩擦、碰撞、剪切 |
轉(zhuǎn)筒式球磨機(jī) |
<5 |
5~74 |
摩擦、沖擊 |
行星式球磨機(jī) |
<5 |
5~74 |
摩擦、沖擊 |
研磨剝片機(jī) |
<0.2 |
2~20 |
摩擦、碰撞、剪切 |
砂磨機(jī) |
<0.2 |
1~20 |
摩擦、碰撞、剪切 |
輥磨機(jī) |
<30 |
10~45 |
擠壓、摩擦 |
高壓均漿機(jī) |
<0.03 |
1~10 |
空穴效應(yīng)、湍流、剪切 |
膠體磨 |
<0.2 |
2~20 |
摩擦、剪切 |
高速機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)是指利用圍繞水平或垂直軸高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體(棒、錘、葉片等),對(duì)給料加以激烈的沖擊,使其與固定體或顆粒之間沖擊碰撞,從而使顆粒粉碎的一種超細(xì)粉碎設(shè)備。
優(yōu)點(diǎn):粉碎比大,細(xì)粉粒度可調(diào)節(jié),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作容易,配套設(shè)備少,安裝緊湊,占地面積少,產(chǎn)能大,效率高。
缺點(diǎn):高速運(yùn)轉(zhuǎn)使得不可避免地產(chǎn)生過(guò)熱和部件磨損現(xiàn)象。
適用于方解石、大理石、白堊、滑石等中等硬度物料的超細(xì)粉生產(chǎn)。
氣流磨又稱噴射磨或能流磨,它利用高速氣流(300-500m/s)或過(guò)熱蒸氣(300-400℃)的能量使顆粒相互產(chǎn)生沖擊、碰撞和摩擦,從而導(dǎo)致固體物料粉碎。主要有:扁平式氣流粉碎機(jī)、循環(huán)式氣流粉碎機(jī)、對(duì)噴式氣流粉碎機(jī)、耙式氣流粉碎機(jī)、流化床式氣流粉碎機(jī)等。
氣流磨粉碎比一般為1~40,產(chǎn)品細(xì)度d一般可達(dá)3~10μm,產(chǎn)品受污染少,實(shí)現(xiàn)聯(lián)合操作,可在無(wú)菌狀態(tài)下操作,適合粉碎低熔點(diǎn)和熱敏性材料及生物活動(dòng)制品,生產(chǎn)過(guò)程連續(xù),生產(chǎn)能力大,自控、自動(dòng)化程度高。
缺點(diǎn):氣流磨是當(dāng)前研究最多、機(jī)型最全、技術(shù)較為成熟的超細(xì)粉碎設(shè)備,也存在以下缺點(diǎn):大型化、專業(yè)化生產(chǎn)高純度、高細(xì)度產(chǎn)品少,造價(jià)高,能耗大,加工精度難以達(dá)到亞微米級(jí)產(chǎn)品,材質(zhì)磨損較大等。氣流磨廣泛用于滑石、大理石、高嶺土等中等硬度以下的非金屬礦物、化工原料、保健食品、稀土等的超細(xì)粉碎加工。
振動(dòng)磨是以球或棒為介質(zhì)的超微粉碎設(shè)備,所加工的產(chǎn)品細(xì)度可至幾微米,廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、陶瓷、玻璃、耐火材料和非金屬礦等行業(yè)的超細(xì)粉體加工。
振動(dòng)磨優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、操作簡(jiǎn)單、維修方便、能耗低、產(chǎn)量高、產(chǎn)品粒度均勻,缺點(diǎn):噪音大,大規(guī)格振動(dòng)磨對(duì)彈簧、軸承等機(jī)器零件的技術(shù)要求高。
超細(xì)粉碎設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)
( 1 )提高產(chǎn)品細(xì)度、降低設(shè)備粉碎極限;
( 2 )提高單機(jī)產(chǎn)量、降低單位產(chǎn)品能耗;
( 3 )降低磨耗;
( 4 )高穩(wěn)定性和可靠性;
( 5 )產(chǎn)品細(xì)度和粒度分布的在線調(diào)控;
( 6 )高效精細(xì)和大型分級(jí)設(shè)備;
( 7 )特殊粒形和韌性物料的超細(xì)粉碎設(shè)備。
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文章來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)
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