淺談非金屬礦物加工技術(shù)

王林

摘要：介紹了近幾年來礦物加工中關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)進展及其應(yīng)用，如破碎粉磨設(shè)備、篩分分級設(shè)備、超細礦物加工設(shè)備、選別設(shè)備以及過濾設(shè)備等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進步和各學(xué)科間的互相滲透，礦物加工設(shè)備處于不斷發(fā)展中，不斷向大型化、先進化方向推進，新型設(shè)備不斷涌現(xiàn)。在這些設(shè)備的開發(fā)設(shè)計中，廣泛采用了新結(jié)構(gòu)、新材質(zhì)、新技術(shù)和新加工工藝，大大提高了設(shè)備的技術(shù)水平和可靠性，簡化了礦物加工工藝，實現(xiàn)了高效節(jié)能、提高經(jīng)濟效益之目的。

關(guān)鍵字：

一、非金屬礦物加工技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

非金屬礦物是與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的礦產(chǎn)資源之一，是人類利用最早的地球礦產(chǎn)資源。對人類文明的發(fā)展做出了重大貢獻。在非金屬礦的加工利用工藝技術(shù)發(fā)展中，最初是通過手工作業(yè)從天然礦石獲得所需礦物，并沒有形成一門工業(yè)技術(shù)，這種現(xiàn)象一直延伸19世紀初期。隨著全球工業(yè)的快速發(fā)展，對礦物原料需求大幅增加，加之18世紀產(chǎn)業(yè)革命發(fā)展的基礎(chǔ)和巨大推動，非金屬礦的加工技術(shù)真正從手工作業(yè)向現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)了選礦工藝和球磨、分級等相關(guān)加工機械設(shè)備，非金屬礦的加工利用技術(shù)逐步形成了完整的學(xué)科和工藝技術(shù)體系。

非金屬礦包括的范圍很廣，品類繁多，而且具有多種獨特有意的性能，用途十分廣泛，廣泛應(yīng)用于化工，輕工，是有，機械，建材，農(nóng)業(yè)，國際，航空航天，電子，通訊以及農(nóng)業(yè)等。等部門，非金屬礦產(chǎn)已深入到國民經(jīng)濟建設(shè)和人類生存的各個領(lǐng)域中，隨著社會的進步和科技的發(fā)展，我國非金屬礦科技研發(fā)，產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用取得了長足的進步與發(fā)展非金屬礦工業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展和人類生存中的作用也越來越重要，對非金屬的需求量越來越大，而且投資規(guī)模越來越大。但是總體上還是表現(xiàn)出，其發(fā)展?jié)M足不了行業(yè)現(xiàn)狀的現(xiàn)象。

二、非金屬礦的加工技術(shù)的主要內(nèi)容及發(fā)展回顧

1、非金屬礦物加工是指采用一定的工藝方法，如粉碎、分級、提純、超細粉碎、表面改性等將非金屬礦原礦加工為滿足相關(guān)行業(yè)應(yīng)用要求的非金屬礦物粉體或產(chǎn)品。

2、

2.1 顆粒制備與處理技術(shù)

顆粒制備與處理技術(shù)是指通過一定的技術(shù)、工藝、設(shè)備生產(chǎn)出滿足應(yīng)用領(lǐng)域要求的具有一定粒度大小和粒度分布、純度或化學(xué)成分、物理化學(xué)性質(zhì)、表面或界面性質(zhì)的非金屬礦物粉體材料或產(chǎn)品，是非金屬礦物加工利用所必須的加工技術(shù)之一。

1）粉碎與分級

粉碎與分級是指通過機械、物理和化學(xué)方法使非金屬礦石粒度減小和具有一定粒度分布的加工技術(shù)。根據(jù)粉碎產(chǎn)物粒度大小和分布的不同，可將粉碎與分級細分為破碎與篩分、粉碎與分級及超細粉碎與精細分級，分別用于加工大于1mm、10～1000um及0.1～10um等不同粒度及分布的粉體產(chǎn)品。粉碎與分級是以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ垠w原材料粒度大小及粒度分布要求為目的的粉體加工技術(shù)。主要研究內(nèi)容包括：粉體的粒度、物理化學(xué)特征及其表征方法;不同性質(zhì)顆粒的粉碎機理;粉碎過程的描述和數(shù)

學(xué)模型;物料在不同方法、設(shè)備及不同粉碎條件和粉碎環(huán)境下的能耗規(guī)律、粉碎和分級效率或能量利用率及產(chǎn)物粒度分布;粉碎過程力學(xué);粉碎過程化學(xué);粉碎的分散;助磨劑的篩選及應(yīng)用;粉碎與分級過程的粒度監(jiān)控和粉體的粒度檢測技術(shù)等。它涉及顆粒學(xué)、力學(xué)、固體物理、化工原理、物理化學(xué)、流體力學(xué)、機械學(xué)、巖石與礦物學(xué)、晶體學(xué)、礦物加工、現(xiàn)代儀器分析與測試等諸多學(xué)科。

2）表面改性

表面改性是以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ垠w原料表面或界面性質(zhì)、分散性和與其他組分相容性要求的粉體材料深加工技術(shù)。對于超細粉體材料和納米粉體材料表面改性是提高其分散性能和應(yīng)用性能的主要手段之一，在某種意義上決定其市場的占有。非金屬礦物粉體材料的主要研究內(nèi)容包括：表面改性的原理和方法;表面改性過程的化學(xué)、熱力學(xué)和動力學(xué);表面或界面性質(zhì)與改性方法及改性劑的合成和表面改性設(shè)備;表面改性效果的檢測和表征方法;表面改性工藝的自動控制;表面改性后無機粉體的應(yīng)用性能研究等。它涉及顆粒學(xué)、表面或界面物理化學(xué)、膠體化學(xué)、有機化學(xué)、無機化學(xué)、高分子化學(xué)、無機非金屬材料、高聚物或高分子材料、復(fù)合材料、生物醫(yī)學(xué)材料、化工原理、現(xiàn)代儀器分析與測試等諸多相關(guān)學(xué)科。

3）選礦提純

選礦提純是指利用礦物之間或礦物與脈石之間密度、粒度和形狀、磁性、電性、顏色、表面潤濕性以及化學(xué)反應(yīng)特性對礦物進行分選和提純的加工技術(shù)。根據(jù)分選原理不同，可分為重力分選、磁選、電選、浮選、化學(xué)選礦、光電揀選等。

4）脫水技術(shù)

脫水技術(shù)是非金屬礦物粉體材料的后續(xù)加工作業(yè)，是指采用機械、物理和化學(xué)等方法脫除加工產(chǎn)品中的水分，特別是濕法加工產(chǎn)品中水分的技術(shù)。其目的是滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品水分含量的要求和便于貯存和運輸。因此，脫水技術(shù)也是非金屬礦物材料必須的加工技術(shù)之一。

脫水技術(shù)包括機械脫水（離心、壓濾、真空等）和熱蒸發(fā)（干燥）脫水兩部分。

5）造粒技術(shù)

造粒技術(shù)是指采用機械、物理和化學(xué)方法將微細或超細非金屬礦粉體加工成具有較大粒度、特定形狀及粒度分布的非金屬礦物材料深加工技術(shù)。其目的是方便超細非金屬礦物粉體材料的應(yīng)用，減輕超細粉體使用時的粉塵飛揚和提高其應(yīng)用性能。主要研究內(nèi)容包括：造粒方法、工藝和設(shè)備。由于非金屬礦物粉體材料，尤其是納米級和亞微米級的超細粉體材料直接在塑料、橡膠、化纖、醫(yī)藥、環(huán)保、催化等領(lǐng)域使用時，不同程度地存在分散不均、揚塵、使用不便、難以回收等問題，因此，將其造粒后使用是解決上述應(yīng)用問題的有效方法之一，尤其適用于用作高聚物基復(fù)合材料填料的非金屬礦物粉體材料。

2.2 非金屬礦物加工現(xiàn)狀及發(fā)展歷程總結(jié)回顧

以超細粉碎為例。20世紀80年代初以來20多年間中國超細粉碎技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展大體上經(jīng)歷力了三個階段。從80年代初至80年代末以引進國外技術(shù)和設(shè)備為主，90年代初至90年代末期是引進國外技術(shù)、設(shè)備與國內(nèi)仿制、開發(fā)同步進行的時期。2000年以后，進入了自主開發(fā)和制造為主、引進為輔的階段，期間建立的超細粉體加工廠大多采用國產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備。從2000年至今，具有自主知識產(chǎn)權(quán)或發(fā)明專利的超細粉碎技術(shù)和設(shè)備工藝配套和自動控制等綜合性能顯著提高。