浅谈非金属矿物加工技术

王林

摘要：介绍了近几年来矿物加工中关键设备的技术进展及其应用，如破碎粉磨设备、筛分分级设备、超细矿物加工设备、选别设备以及过滤设备等。随着生产的发展、科学技术的进步和各学科间的互相渗透，矿物加工设备处于不断发展中，不断向大型化、先进化方向推进，新型设备不断涌现。在这些设备的开发设计中，广泛采用了新结构、新材质、新技术和新加工工艺，大大提高了设备的技术水平和可靠性，简化了矿物加工工艺，实现了高效节能、提高经济效益之目的。

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一、非金属矿物加工技术的现状及发展

非金属矿物是与人类生产、生活密切相关的矿产资源之一，是人类利用最早的地球矿产资源。对人类文明的发展做出了重大贡献。在非金属矿的加工利用工艺技术发展中，最初是通过手工作业从天然矿石获得所需矿物，并没有形成一门工业技术，这种现象一直延伸19世纪初期。随着全球工业的快速发展，对矿物原料需求大幅增加，加之18世纪产业革命发展的基础和巨大推动，非金属矿的加工技术真正从手工作业向现代工业技术转变，出现了选矿工艺和球磨、分级等相关加工机械设备，非金属矿的加工利用技术逐步形成了完整的学科和工艺技术体系。

非金属矿包括的范围很广，品类繁多，而且具有多种独特有意的性能，用途十分广泛，广泛应用于化工，轻工，是有，机械，建材，农业，国际，航空航天，电子，通讯以及农业等。等部门，非金属矿产已深入到国民经济建设和人类生存的各个领域中，随着社会的进步和科技的发展，我国非金属矿科技研发，产品研发与应用取得了长足的进步与发展非金属矿工业在国民经济发展和人类生存中的作用也越来越重要，对非金属的需求量越来越大，而且投资规模越来越大。但是总体上还是表现出，其发展满足不了行业现状的现象。

二、非金属矿的加工技术的主要内容及发展回顾

1、非金属矿物加工是指采用一定的工艺方法，如粉碎、分级、提纯、超细粉碎、表面改性等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。

2、

2.1 颗粒制备与处理技术

颗粒制备与处理技术是指通过一定的技术、工艺、设备生产出满足应用领域要求的具有一定粒度大小和粒度分布、纯度或化学成分、物理化学性质、表面或界面性质的非金属矿物粉体材料或产品，是非金属矿物加工利用所必须的加工技术之一。

1）粉碎与分级

粉碎与分级是指通过机械、物理和化学方法使非金属矿石粒度减小和具有一定粒度分布的加工技术。根据粉碎产物粒度大小和分布的不同，可将粉碎与分级细分为破碎与筛分、粉碎与分级及超细粉碎与精细分级，分别用于加工大于1mm、10～1000um及0.1～10um等不同粒度及分布的粉体产品。粉碎与分级是以满足应用领域对粉体原材料粒度大小及粒度分布要求为目的的粉体加工技术。主要研究内容包括：粉体的粒度、物理化学特征及其表征方法;不同性质颗粒的粉碎机理;粉碎过程的描述和数

学模型;物料在不同方法、设备及不同粉碎条件和粉碎环境下的能耗规律、粉碎和分级效率或能量利用率及产物粒度分布;粉碎过程力学;粉碎过程化学;粉碎的分散;助磨剂的筛选及应用;粉碎与分级过程的粒度监控和粉体的粒度检测技术等。它涉及颗粒学、力学、固体物理、化工原理、物理化学、流体力学、机械学、岩石与矿物学、晶体学、矿物加工、现代仪器分析与测试等诸多学科。

2）表面改性

表面改性是以满足应用领域对粉体原料表面或界面性质、分散性和与其他组分相容性要求的粉体材料深加工技术。对于超细粉体材料和纳米粉体材料表面改性是提高其分散性能和应用性能的主要手段之一，在某种意义上决定其市场的占有。非金属矿物粉体材料的主要研究内容包括：表面改性的原理和方法;表面改性过程的化学、热力学和动力学;表面或界面性质与改性方法及改性剂的合成和表面改性设备;表面改性效果的检测和表征方法;表面改性工艺的自动控制;表面改性后无机粉体的应用性能研究等。它涉及颗粒学、表面或界面物理化學、胶体化学、有机化学、无机化学、高分子化学、无机非金属材料、高聚物或高分子材料、复合材料、生物医学材料、化工原理、现代仪器分析与测试等诸多相关学科。

3）选矿提纯

选矿提纯是指利用矿物之间或矿物与脉石之间密度、粒度和形状、磁性、电性、颜色、表面润湿性以及化学反应特性对矿物进行分选和提纯的加工技术。根据分选原理不同，可分为重力分选、磁选、电选、浮选、化学选矿、光电拣选等。

4）脱水技术

脱水技术是非金属矿物粉体材料的后续加工作业，是指采用机械、物理和化学等方法脱除加工产品中的水分，特别是湿法加工产品中水分的技术。其目的是满足应用领域对产品水分含量的要求和便于贮存和运输。因此，脱水技术也是非金属矿物材料必须的加工技术之一。

脱水技术包括机械脱水（离心、压滤、真空等）和热蒸发（干燥）脱水两部分。

5）造粒技术

造粒技术是指采用机械、物理和化学方法将微细或超细非金属矿粉体加工成具有较大粒度、特定形状及粒度分布的非金属矿物材料深加工技术。其目的是方便超细非金属矿物粉体材料的应用，减轻超细粉体使用时的粉尘飞扬和提高其应用性能。主要研究内容包括：造粒方法、工艺和设备。由于非金属矿物粉体材料，尤其是纳米级和亚微米级的超细粉体材料直接在塑料、橡胶、化纤、医药、环保、催化等领域使用时，不同程度地存在分散不均、扬尘、使用不便、难以回收等问题，因此，将其造粒后使用是解决上述应用问题的有效方法之一，尤其适用于用作高聚物基复合材料填料的非金属矿物粉体材料。

2.2 非金属矿物加工现状及发展历程总结回顾

以超细粉碎为例。20世纪80年代初以来20多年间中国超细粉碎技术与设备的发展大体上经历力了三个阶段。从80年代初至80年代末以引进国外技术和设备为主，90年代初至90年代末期是引进国外技术、设备与国内仿制、开发同步进行的时期。2000年以后，进入了自主开发和制造为主、引进为辅的阶段，期间建立的超细粉体加工厂大多采用国产技术和设备。从2000年至今，具有自主知识产权或发明专利的超细粉碎技术和设备工艺配套和自动控制等综合性能显著提高。