土壤改良用矿物粉体加工技术现状

刘 青，李 刚，路 娜，张珂华，徐小艺，靳 涛

（山东农业工程学院 资源与环境工程学院，山东 济南 250100）

目前，随着我国社会经济的发展，以及人民环保意识的增强，对循环经济的发展提出了更高要求，但是工农业的发展也造成了我国土壤严重的污染，污染退化具有多源、复合、量大、面广、持久、毒害的现代环境污染特征，尤其是在经济快速发展的地区，土壤退化已从局部蔓延到区域，从城郊延伸到乡村，从单一污染扩展到复合污染，从有毒有害污染发展至有毒有害污染与N、P营养污染的交叉，形成点源与面源污染共存，生活污染、农业污染和工业污染叠加，各种新旧污染与二次污染相互复合或混合的态势。重金属、硝酸盐、农药及持久性有机污染物、放射性核素、病原菌/病毒及异型生物质等是重要的污染源。其中，工业的废渣是一个重要的污染源，造成的污染颗粒有：粒径大于75 μm的尘粒，粒径为 1～75 μm的粉尘，以及更细微的粒径小于1 μm的亚微粉尘，这几种大多是由工业生产过程中进行的破碎和运转方式等所产生。因此，为减少污染，提升粉体制备技术是资源矿物粉体领域发展的迫切要求：一方面提升粉体的利用效率和制备技术，一方面拓展粉体的适用行业，提升粉体的再生价值。通过对粉体的回收利用，制备多种复合物：多孔材料、建筑材料以及装饰材料等等，提升其再利用价值。目前，对资源矿物粉体利用在土壤改良领域是一个新兴发展热点，例如：粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，未燃烧的有机物含碳量较高，易对环境造成污染。粉煤灰多由石英、莫来石等矿物晶体和玻璃体，以及少量未燃烧炭组成。粉煤灰化学成分与土壤相似，以易于结构改性的铝、硅为主，且富含植物生长所必需的中微量元素，具有制备土壤改良材料的天然优势，SiO2、Al2O3约占80%，含少量 Fe2O3、CaO、MgO、SO、TiO2、P2O5、MnO2和Na2O 等常量元素，以及 Li、Ga、Ge、V 和 U 等微量元素，具有较高的经济价值。因此，充分利用这类的固废材料，是当前农业科技人员重点关注的技术之一。而这类粉体的加工质量和细化程度是提高其应用价值的重点关键环节。其中超细粉碎技术是目前该领域的一个重点发展方向。

超细粉碎技术又称超颗粒粉碎加工技术，顾名思义就是随着我国新材料加工产业和其他现代工程高新技术的不断发展，例如耐火材料、高聚物基金属复合材料、新能源、生物化工和通用微电子、航空航天技术等超细矿物深粉碎加工，以及相关产业制造技术不断进步的一种工程技术。超细粉碎技术发展迅猛，在其飞速发展的同时，也具有更大的提升空间，而伴随该工程技术的不断稳步发展和创新改进，现已对我国高新技术装备产业发展产生重大战略影响。因此，要对超细粉碎加工产品进一步研究强化，提高我国工业超细矿物粉碎资源的高附加值综合利用技术水平，使工业超微粉碎深加工技术装备生产技术水平进一步得到提升，就要将超细颗粒粉碎加工技术设备的生产研制与研究开发应用放在举足轻重的战略位置。

1 超细粉体的分类及制备方法

1.1 超细粉体的分类

根据粉体物理化学性质、应用性能和加工技术的不同，我们对不同大小的细粉进行了分类，即 0.001～0.1 μm（超微细破碎粉）、0.1～10 μm（细微超细粉）和10～1000 μm（细粉）三种。由于粉碎技术上的限制，小于0.1 μm的超微细破碎粉，目前很难完全利用传统机械化学粉碎法对其进行分级加工，需要同时采用其他可行的粉体物理或机械化学加工方法对其进行进一步分级加工；粉碎工业上一般主要采用各种传统的粉碎或机械磨粉加工设备以及采用相应的粉体分级加工设备等，对10～1000 μm的超细粉体物料进行分级加工；超细粉碎则定义：指对0.1～10 μm的超细颗粒粉体物料进行粉碎和采用相应的粉体分级加工技术，广泛的一般定义：指对10 μm各种超细粉体的粉碎和采用相应的粉体分级加工技术，主要以机械法加工为主[1]。

1.2 超细粉体的制备方法

超细粉体的制备技术通常有两种：一种方法是从最基本的粒子（包括原子、分子、离子）颗粒出发、利用物理及其他化学上的方法，使基本粒子向超细粉体颗粒进一步进行转化；另一种就是从粗糙的粒子材料出发，通过采用溶液加热喷雾的方法，或者采用机械粉碎的方法进一步对各种超细粉体材料进行细化。这种机械粉碎法是目前粉体工业生产中广泛采用的超细粉体制备方法。目前，对机械粉碎法，根据超细粉碎生产工艺和粉碎加工设备的不同，可以分为干法、湿法和干湿组合三种。以高速运转的机械自动冲击筒式磨机、旋风自动磨机、气流式大型粉碎磨机为主的机械干式粉碎机等设备，还有干、湿两用的机械旋转筒式粉碎磨机、高压机械射流筒式粉碎磨机、介质物料搅拌筒式磨机等，而现在工业上多用湿式粉碎方式[2]。

1.3 超细粉碎技术发展历程

上个世纪70年代末和80年代初，规模或工业化超粉碎技术在我国应运而生，到目前为止，已经有了几十年的历史。在这几十年里，超细粉碎技术也逐步改进和完善：

①上世纪80年代初至80年代中期以前，引进国外生产技术和粉碎设备制造为主，在超细粉碎技术和设备制造刚刚起步。当时，意大利生产的超细气流磨最先进，所引进的超细粉碎技术与设备主要应用于辽宁海域滑石矿，生产微细的滑石粉。

② 上世纪80年代中期至90年代中期，是我国非金属超细粉碎行业技术设备发展和粉碎设备设计制造的一个关键时期。主要的超细粉碎技术设备设计制造厂，基本上都建立起来，引进国外设备和技术，加以探索和研究同步进行。

③上个世纪九十年代中期以后，基本进入以自主创新开发和引进制造设备为主，引进技术为辅的发展阶段。建立了许多国产高新技术和先进设备。我国超细粉碎设备技术与生产设备的研究发展主要经历了以上三个阶段。

1995年至今，我国超细粉碎设备技术一直保持稳步发展，专业技术人员一直努力探索和不断完善，形成了一套完备的技术体系。与国外超细粉碎设备技术无论在生产设备上还是在技术上上的差距逐渐缩小，具有自主发明专利和自主开发知识产权的粉碎设备技术数量越来越多，设备的各项性能显著提高，技术和设备已经基本满足当今时代发展的需要。超细粉碎加工技术不仅要求超细粉碎加工的粉体粒度细，粒度分布窄，而且要求其颗粒结构具有一定的规则性，从而，使应用领域不断拓宽。超细粉碎技术原属于非金属矿深研磨加工的一种基础技术工艺，现已发展成为重要的现代工业金属矿物及其它新型原材料深研磨加工关键技术之一，对促进现代我国高新技术加工产业的持续发展及应用具有重要意义[2]。

20世纪八十年代以来，对超细粉体的需求越来越大，其具有表面活性高，比表面积大，化学反应速度快、溶解性强、烧结温度低，且加热烧结后的固体结构强度高、作为填充剂和补强剂，其反应性能好，以及具有独特的高导电性、磁性、光学反应性能等诸多物理和化学特性。因此，超细粉体广泛应用于精细化研磨料及其他研磨产品的抛光剂、造纸专用填料、涂料和塑料填料、耐火材料、隔热材料、陶瓷、微电子及其他应用信息技术复合材料的原料或填料。随着我国对超细粉碎设备的制造技术上的研究需求越来越高。目前，通过采用现代化学合成法技术可获得高纯度新型超细粉体，但粉碎成本过高，至今未能广泛应用于超细粉体的工业化生产。

当前，作为获得高纯度超细粉体的主要手段，仍然是新型机械粉碎研磨机，这种新型机械粉碎研磨机与采用颗粒粉体分级法的研磨粉碎技术的相关研究，工作难度不断更加大，研究的深度也随之深入。据目前统计，我国超细粉碎和分级设备加工生产的主要技术生产厂家，已达到近100多家，主要情况如下：

ⅰ、粉碎分级设备主要生产工艺类型和国外生产设备类型相差不大，且已经实现自给自足，尤其在气体粉碎分级领域，能持续开发设计生产出各类新型的超细粉体的生产设备。经过近二十年的坚持不懈的努力探索，已经基本实现制造出各类精细分级的设备，在超细粉体发展行业占有一席之地。

ⅱ、由于非金属材料生产技术的不断进步，已经明显降低了超细粉碎研磨设备的综合磨耗，并且绝大部分超细粉碎研磨设备和生产技术已经成功出口到很多发展中国家。能实现工业化、规模化超细粉体生产的有：活性氧化铝、活性氢氧化铝、氧化镁、活性氢氧化镁、超细粗重质碳酸钙、超细重质滑石、超细重质石墨、超粗重细高岭土、超细重质云母和超细重质碳化硅等，其平均粒径1μm左右。同时，超细粉碎设备制造技术进一步提升，达到国际水平，无论产品综合能耗、耐磨性、工业配套设备，还是最终的粉碎能力技术，明显缩小了与国外先进技术、设备及其综合应用性能的差距[3]。

但是，所仍存在的差距：

ⅰ、设备品种不多：同一机型品种规格较少、系统化、信息化程度仍然跟不上时代需求，给专业性强的用户带来极大不便，主要集中在中型设备，既缺少大型设备也缺少小型设备，缺乏竞争力。

ⅱ、设计投入少：一是专业人员总体数量少，二是专项研发经费不足。而现有的设备人员主要由两大部分组成：一是以矿业为主的研发人员，其大多数人是搞破碎机设计的，而对粉碎机的相关理论和实践不足；另一部分是水泥行业的研发人员，其对粉碎机的研究深度不够。另外少量的是一些学化工机械的科技人员，主要研究压力容器、机、泵、管、阀和储罐，而对粉碎的基本原理及相关设备制造技术的研究不够[4]。

ⅲ、地域发展不平衡：长江三角、珠江三角区域发展得比较迅猛，西部发展缓慢，但是随着国家经济建设重点的转移，粉体行业在西部将有着广阔前景，但要防止资源浪费、污染转移等问题[4]：

ⅳ、缺乏国家标准和行业标准：缺乏统一权威的科学实验和检测方法，很多小型企业没有企业标准，有的还沿用其他企业的行业标准，其原因是我国超细粉碎技术发展较晚，基础不够牢固，导致产品质量不高，企业间通过降低价格抢占市场，易引发恶性竞争，一定程度上妨碍了市场经济的良好发展。

ⅴ、设计技术落后：专业人员老龄化严重，尤其是高技术型专家研究人员偏少，使得设计水平和效率偏低[3]。

2 超细粉碎设备现状

目前，经常用到的各种振动式磨机、冲击式振动磨机、气流式磨机、搅拌式磨机等，都属于超细粉碎研磨设备，已经广泛投入市场，相关技术已经达到一定的先进水平，可以充分满足目前市场需求[1][2]。

2.1 冲击式磨机

冲击式研磨机是通过强烈的碰撞运动作用产生强大的冲击力，从而完成对超细物料粉碎的机械设备，其工作原理是利用围绕沿磨机水平轴或垂直旋转轴高速旋转的回转体（棒、锤和超细物料粉碎叶片等），对需要破碎的超细物料研磨颗粒，产生强烈的器壁横向剪切作用和直接碰撞冲击所产生的纵向作用，使得要粉碎的颗粒猛烈冲撞机器的器壁和固定体，来实现颗粒的粉碎。机器的出口产品粒度一般可以能达到3～74 μm，入口物料粒径一般在8 mm以内，这种设备构造简单、操作便捷、安装紧密、占地空间小、可调节细度、工作效率较高，广泛用于滑石、方解石等中档厚度硬物的粉碎。但也有些不足，冲击式研磨机在高速运行研磨过程中，会出现过度产热现象，造成温度过高，因此，为尽量避免零件过热磨损，需采用一种抗压耐磨性能好的研磨材料，也可考虑使用增加冷却水的方式，对研磨设备降温，延长其寿命，这些改进技术进一步完善中[4]。

2.2 搅拌式磨机

搅拌磨机是通过电动搅拌机的轴向转动，高速搅拌筒体内的矿物颗粒和其他高硬度的研磨介质，依赖研磨介质的高硬度和其间的强烈碰撞作用，实现对矿物颗粒粉碎的机械设备，这种设备具有良好发展前景，产品粒度在0.1～45 μm之间，入料粒径一般在3 mm以内，一般可用来加工大多数非金属矿：滑石粉、重质碳酸钙、高岭土、石墨和膨润土等，也可制备各种彩色颜料：雄黄、孔雀绿、朱砂、红土、硅灰石、重晶石粉和云母粉等，这些类型的颜料多为氧化物、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、铬酸盐、硫酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、磷酸盐、硫化物、氢氧化物和金属等[5]。搅拌磨机也有优点：噪声低、动静小、产品细度高、可自由调节，结构简单、操作容易，而且工作效率高、颗粒大小分布均匀；而缺陷主要在于在产品生产过程中，大都需要采用湿滑石粉进行研磨，在产品后续的生产过程中，需要固-液相分离，增加干燥成本[5]。

2.3 气流式磨机

气流磨机是压缩空气经高速喷管产生的高速喷射气流，带动要粉碎的矿物颗粒围绕着主轴加速转动，并发生高速碰撞、摩擦剪切等强烈作用，形成超细粉碎物料的机械设备。产品成品粒度在1～30 μm范围之间，加工进料粒度在正常情况下严格控制在1 mm以下，可广泛用于稀土、各种硬质大理石、高岭土和滑石等中等硬度的非金属矿物等材料的超细加工[5]。目前，我国气流磨机制造设备的自动化生产管理标准较高，生产能力强，在当今世界型号最全、技术较为成熟。但美中不足的是设备单位生产能耗大、内部零件材料磨损较大、机械设备体积大、适合的研磨产品种类较少，原料的硬度要求高，完全自主创新型的研磨机型较少[3]。

2.4 振动式磨机

振动磨机是利用一种研磨介质在一个作高频高速振动的筒体内对易碎物料进行高速碰撞、研磨和剪切等机械作用，实现快速粉碎的机械设备。研磨介质主要是棒状或球状的高硬度碳化硅等物体，产品粒度在1～74 μm之间，入料粒径一般在6 mm范围以内，可广泛应用在石油化工、建材、陶瓷、耐火材料和其他非金属矿等材料行业的超细粉体材料的加工[5]。振动磨机的机械体积小、产量高、能耗低、操作简单、维修方便、产品粒度均匀等优点，但具有工作噪音大、对研磨机械零件产品质量性能要求高[6]。

3 超细粉体深加工技术现状

当今，随着社会经济的发展，人民对各类工业和民用产品性能要求越来越高，提升生活质量的意识愈来愈普及，因此，与人们生活相关的各化工技术领域，对各类非金属矿超细粉体材料的性能提出了更高要求，使得粉体深加工技术引起科技界的广泛重视，要获得物理和化学性能优异、适用性广泛的超细粉体，对超细粉体表面进行改性处理是目前最重要的粉体深加工技术之一，主要包括物理、化学表面改性、粉体复合加工。对于表面改性技术，主要应用的方法有表面热处理、表面涂覆物理改性法、气相沉积改性法、高能改性、微波改性和等离子改性法等方法[7]。

3.1 热处理

热处理技术是主要针对金属类粉体表面进行改性处理的技术，其中有渗碳、渗氮、碳氮共渗以及回火、淬火、退火等等热处理改性技术。通过热处理，改变了材料表面层的相组织形态、类型以及成分。提高了材料硬度、韧性以及抗疲劳、润滑、耐磨损等性能[8]。

3.2 表面涂覆

金属粉体材料对精细化工技术升级和促进有色金属行业发展具有重要意义，因此对金属材料表面处理以适应工业上的应用要求，也愈加迫切。表面涂覆就是利用多种方法，在基体材料表面获得一定厚度的性能优异的表层材料，常见的涂覆方法主要有：湿式阴极电镀法、湿式阳极电镀法、化学电镀法（如：用氧化磷酸盐及氧化铬酸盐进行电镀）、热浸渡法、喷镀法等方法[9]。

3.3 物理气相沉积法

物理气相沉积法（PVD）是应用其他方法在各种低温下不能得到表面涂层，而采用的一种方法。将各种金属粉体或其离子化合物，在真空中蒸发，进而将这些金属离子气体直接沉积在材料的表面，从而形成金属涂覆膜，目前常用的有真空镀膜法、溅射法[10]。

3.4 化学气相沉积法（CAD）

CAD处理方法是利用各种反应体系在气相中产生的化学反应，所合成的化合物在基体材料表面沉积形成一层表面涂层的方法，广泛应用于各种物质：有机碳化物、氮化物或者氧化物等的沉积。主要包括热CAD法、光CAD法、等离子体CAD方法。与这种方法的效果相比PAD方法更优良，加工温度更高，且表层材料和基体材料间的相容性更好。但CAD处理后的材料存在易变形的缺点[11]。

3.5 WPC强化处理技术

WPC强化处理技术是利用高速微粒子撞击基体材料表面，从而获得高硬度表面涂层材料的方法。在100m/s以上的高速微细颗粒的撞击下，基体材料表面附近的气体温度快速上升并达到了A3相转变（临界）点以上，从而使基体材料产生马氏体化相变、组织致密化，可直接获得一种高硬度、高韧性的复合材料。通过急冷急热的一个反复处理，使材料微细化、有效延长寿命。

3.6 高能改性法

随着现代制备技术和自动信息技术的不断发展，粉体表面改性技术和操作工艺也得到了很快的发展，促进了工业化制品的质量提升。该方法主要是在辐射紫外线、红外线、电晕电磁放电、等离子体电磁辐射和其他电子束电磁辐射的综合作用下，对金属粉体材料进行表面化学改性的一种方法。如：在低温条件下，经过ArC3H6等离子处理的碳酸钙，能有效改变碳酸钙的表面化学特性，增加了非极性基团的含量，同聚丙乙烯和聚苯乙烯等高聚物的相容性[12]。在强烈红外线的照射下，在炭黑表面能接枝聚苯乙烯等聚合物可大大提高炭黑在液相介质中的分散性。

3.7 微波辅助改性

微波辅助改性是在加热的条件下，材料表面分子和和微波相互作用，来实现材料表面分子的化学改性的方法。在分子反应水平，极性分子物质能够吸收不同能量的微波再转化为相应的热能。根据不同的改性剂（无机酸、碱和盐），结合微波技术，可分为微波辅助酸、碱和盐改性方法。在生物炭制备技术中，结合微波辅助改性，可以大大增加活化炭表面的吸附点，增强活性炭材料在环境方面的应用能力，提高了对有害化学物质的吸附能力[13]。在微波辐射的条件下，多孔二氧化硅表面被激活氧化，在水介质作用下，表面各种羟基的含量明显增加。在微波辅助改性中使用的表面化学改性剂，除了无机酸、碱、盐外，还包括有机酸（金属盐）、偶联剂和各种有机表面化学活性剂。目前，大部分表面改性剂我国可实现自给自足，但品种相对较少，与超细粉体表面改性的需要还有一定差距。

3.8 等离子体改性

等离子体是物质的第四种状态，其中含有电子、离子、原子、光子等高能粒子，，这些高能粒子作用在材料表面，将改变材料表面的性质，尤其在聚合物材料改性领域，得到了广泛的应用，如：可发生热侵蚀、蒸发、交联、降解和氧化等化学过程[14]。

对于非金属矿超细粉体的表面改性，目前仍存在的一些核心问题：

ⅰ、劳动强度高，生产效率低，创新性技术缺乏，难以适应大规模化生产的需求。

ⅱ、工艺操作复杂，一般不适用于各种小规模工业生产。

ⅲ、大部分改性设备为间歇式设备，存在加热效果差、产量低、能耗高、自动化程度低、易造成环境污染等一些问题。连续性加热改性设备和国外同类型产品还存在明显差距[15]。此外，自主创新能力差，设备大多从其他行业引进。尤其一些关键零部件和设备，如：无高速涡轮加热温控器、冲击式高速涡轮式研磨机、卧式涡轮加热高速混合器、反应釜温控搅拌反应器等[16]。

4 我国非金属矿粉体深加工技术的发展趋势

4.1 超细粉碎技术面临的挑战及发展趋势

随着高新技术和新材料的发展，对各种超细粉体产品需求不断增加，对粒度划分、形状、纯度、环境保护和资源节约提出了严格要求[6]。目前，超细粉体市场需求量快速增长，每年达近100万的需求量，因此，对超细粉体生产技术提出更高要求如，一些应用领域要求粉体尺寸达几个μm：常用的球磨机无法达这个水平。因此，需要规模化、智能化的配套设备，来生产并稳定单位产品质量，还有些应用领域，要求特除晶型和功能的粉体，如针状、片状和具有韧性的粉体，这些特除要求就需要特除设备来生产[17]。

发展趋势：

①政府主导、企业参与：顺应时代发展趋势，实现降低能耗和节能减排的目标之下，达到超细粉碎技术的转型升级[3]。

②发展小型化、微型化的超细粉碎设备：就市场信息反馈而言，超细粉碎市场仍缺乏小型和微型设备，因为在航空航天、生物工程、医疗制药等科研和应用领域，微型化超细粉碎设备有广泛市场。

③实现经济效益和社会效益双双丰收的企业经营管理模式;随着人民的环境保护权益意识的增强，对增加资源环境综合利用率的要求更加迫切，因此，制造对资源环境影响小、又具有良好的经济效益的超细粉碎设备是目前生产企业的紧迫任务，企业在研发设备时，要充分考虑与周围社会经济环境协调发展、更新管理理念，创建经济效益和社会效益双丰收的经营管理模式，加快对废弃物产量少、原材料消耗少、单位能耗少的制造技术的研发投入[4]，开发多功能一体化设备，提升设备运行效率。

④进一步提升检测技术

超细粉碎粒度检测与控制技术是实现超细粉工业连续生产的重要条件之一。首先，检测仪器设备类型和相关检测条件对产品质量影响很大。其次，要准确无误地对超细粉体尺寸、比表面电荷等各种特性的质量进行检测，这对产品检测用的仪器和相关条件要求极其严格。尤其是连续化生产，是否实现在线实时地对产品细度和质量的全自动控制，将成为是未来的主要发展方向[3]。

⑤加强新型粉碎设备技术的研发

在充分借鉴其他相关学科知识的理论基础上，进行不同学科交叉领域研究和技术融合。为了充分适应不同超细物料，对合成设备粉碎性能的不同要求，积极探索应用化学物理合成粉碎法技术等其他非机械力的超细物料粉碎设备技术[4]。

⑥加强自主创新能力：在现有生产工艺技术的基础上，不断改进优化工艺流程，不断创新、提高新技术开发能力，开发、绿色环保、高效、经济、节能减排、附加值高的超细粉碎机械设备。不断加大同国内对外超细粉碎企业自主创新技术交流合作，积极学习国外优秀的先进技术和相关经验，逐步提高自主创新技术开发能力。将现代三维设计软件应用到超细粉碎产品中，实现超细粉碎设备的转型升级，缩短产品周期，利用信息网络加速技术创新，再制造产品的知识含量和信息含量的组合是竞争力强弱的内在因素[3]。

4.2 表面改性的发展趋势

随着我国现代高分子技术和新材料制造产业的发展，尤其是现代功能性新材料制造产业的快速发展，非金属矿物粉体表面改性产品逐渐兴起。非金属矿物粉体表面改性后，应用性能和经济价值都会得到很大提升，也能够迎合现代经济社会对节能环保的需求，这一领域目前已成为最具市场发展潜力的领域之一。因此，对粉体表面改性，越来越受到相关技术人员的高度重视。据不完全统计，在未来的10年里，表面改性产品将以10%左右的平均速度持续增长，所以表面改性技术的市场前景广阔[17]。

发展趋势：

①基础理论研究：为实现粉体涂层表面快速改性，要对现有生产方法与技术进行重大改进，严格进行质量控制，大大降低生产成本。研究分析改性理论，创新改性技术，提升实际应用的效果，开发功能型、特色型和高附加值型产品。

②研究成本低、效能高的固体改性剂。根据某些特殊的固体改性应用要求，开发一些具有特殊应用功能的固体改性剂，以增加表面活性剂的种类和性能。首先，通过这些技术革新可以降低生产过程成本。其次，充分利用中国化工材料科学和"互联网+"的各种大数据信息技术，研究开发各种应用性能好和低成本的新型表面改性剂。适应于特殊领域[18]。

③发展智能化表面改性技术。为了降低改性剂的用量，实现改性的单分子层面吸附、、提高改性产品的质量，可以充分运用远程智能控制技术和自动计算机控制技术对重要的质量数据和用量数据进行精准的自动控制[18]；例如：铝的表面改性需要高温加热，要消耗大量电能和热能，所以，要降低能耗首先优化表面改性的设备和工艺，在降低能耗方面显得尤为重要，因为。

④加大自主创新力度，研发连续式改性技术：开发大型连续粉体表面改性集成制造技术，对非金属矿物粉体表面改性技术提高和深加工产业发展具有重要推动作用[19]。例如：在超细碳酸钙应用领域，SLG型连续式干法粉体表面改性机，在国内率先具有自主知识产权，在轻质碳酸钙的工业化生产以及干法连续表面改性技术中也已经占据了主导地位[20，21]。

⑤改进处理工艺过程，发展简单工艺与“复合”工艺相结合的处理工艺手段。为了在同一种工艺过程中达到多元化的目的，需要将晶体结构复杂化和表面改性结合在一起。例如：表面活化和超细粉碎等过程一体化完成，达到粒子活化和超细化。

⑥制定新评价标准和方法：为了提升表面改性应用效果，建立切实可行的科学评价方法[19]，通过建立规范的检测表征方法和相关标准，可以大大减轻技术人员的工作量和提高改性工艺和配方应用的可行性，甚至可以通过利用现代化的信息技术，大数据手段重新设计改性工艺和配方，到达最佳的应用性能[16]。

5 结论

随着我国社会循环经济的发展，对资源矿物粉体行业发展提出了更高要求，这也促进了超细粉碎设备制造技术和粉体改性技术的发展。根据粉体物理化学性质、应用性能和加工技术的不同，非金属矿物粉体可分为超微细破碎粉、细微超细粉和细粉三种。对于超微细破碎粉，需要同时采用物理或机械化学加工方法对其进行分级加工。

目前，对粉体粉碎常采用干法、湿法和干湿混合三种方法，利用的各种振动式磨机、冲击式振动磨机、气流式磨机、搅拌式磨机等都属于超细粉碎研磨设备，超细粉碎技术发展在我国从上个世纪70年代末到现在，共经历了三个重要阶段，从1995年至今，是超细粉碎设备技术稳步发展时期。粉碎分级设备在部分主要机型和生产工艺上和国外生产设备类型相差不大，且已经实现自给自足，但是，仍存在不少的差距：主要表现在设备品种不多、单位能耗高、设计投入少：相关的基础研究深度不够。

要实现超细粉体的最大综合利用率，提升对循环经济的贡献值，对各类非金属矿超细粉体材料进行深加工，是当前该领域的重点发展方向，主要包括物理、化学表面改性、粉体复合加工。对于表面改性技术，主要应用的方法有表面物理改性法、沉积改性法、高能改性、微波改性和等离子改性法等方法。

随着高新技术和新材料的发展，超细粉体市场需求量快速增长，每年达近100万的需求量，今后重点发展是以政府主导、企业参与，实现经济效益和社会效益双双丰收的企业经营管理模式，进一步提升检测技术，加强自主创新能力等方面，对于粉体改性深加工领域，则是加强相关基础理论研究的同时，发展智能化表面改性技术和制定新评价标准和方法等方面。