环境矿物材料超细粉碎与分级——超细粉碎

1. 超细粉碎

（1）超细粉碎定义：

超细粉碎过程中的物料细度达微米级，一般将粒度分布d97≤10μm的产品称为超细(粉体)产品，相应的加工技术称为超细粉碎。

超细粉碎通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨、分散等手段而实现。

由于粒度微细，传统的粒度分析方法—筛分分析的“目数”不适合用来表示其粒度。现今超细粉体的粒度测定广泛采用现代科学仪器和测试方法，如电子显微镜、激光粒度分析仪、库尔特计数器、图像分析仪、重力及离心沉降仪以及比表面积测定仪等，测定结果用 μm（粒度）或 m2/g（比表面积）为单位表示。

对于超细粉体的粒度分布可用列表法、直方图、累积粒度分布图等表示。

（2）粉碎的基础理论：

a.晶体的破碎与变形

b.裂纹及其扩展

c.比表面能及晶格键能

d.物料的强度、硬度和可磨性

f.粉碎能耗理论

g.热力学效率与能量利用率

h.颗粒冲击粉碎原理

（3）超细粉碎设备：

目前超细粉碎设备主要有：气流磨、高速机械冲击磨、旋磨机、搅拌球磨机、研磨剥片机、砂磨机、振动球磨机、旋转简式球磨机、行星式球磨机、辊磨机、均浆机、胶体磨等。

其中气流磨、高速机械冲击磨、旋磨机、辊磨机等为干式超细粉碎设备；

研磨剥片机、砂磨机、均浆机、胶体磨等为湿式粉碎机；搅拌球磨机、振动球磨机、旋转简式球磨机、行星式球磨机等可以用于干式和湿式超细粉碎。

各类超细粉碎设备的粉碎原理、给料粒度、产品细度及应用范围

1）高速机械冲击磨

高速机械冲击磨：围绕水平或垂直轴高速旋转的回转体(棒、锤、叶片等)对物料进行激烈打击、冲击、剪切，使其与器壁或固定体以及颗粒之间产生强烈的冲击碰撞，从而使颗粒粉碎.

选用较多，产品细度一般可达到d97=10～30μm，配以高性能精细分级机后可达d97=5～10μm，产量从每小时几百公斤到几吨。目前常用的机型有高速冲击锤式粉碎机、高速冲击板式粉碎机等.

2）气流磨

气流磨又称喷射磨或能流磨，是一种利用高速气流(300～500m/s)或过热蒸汽(300～400℃)的能量对固体材料进行超细粉碎的机械设备。

气流磨是最主要的超细粉碎设备之一。依靠内分级功能和借助外置分级装置，气流磨机可加工d97=3～5μm的粉体产品，产量从每小时几十千克到每小时几吨。

气流粉碎产品特点：粒度分布较窄、颗粒表面光滑、颗粒形状规则、纯度高、活性大等特点。

常见气流磨机型：扁平式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、循环式气流粉碎机、流化床式气流粉碎机、对冲式气流粉碎机等5 大类。

3）搅拌磨、砂磨机、研磨剥片机

搅拌研磨机：

由一个静置的内填研磨介质的筒体和一个旋转搅拌器构成。

通过搅拌器搅动研磨介质产生不规则运动，对物料施加撞击或冲击、剪切、摩擦等作用使物料粉碎。

分类：根据作业方式分为间歇式、循环式、连续式三种；按工艺可分为干式搅拌研磨机和湿式搅拌研磨机；按搅拌器的不同还可分为棒式搅拌磨、圆盘式搅拌磨、螺旋或塔式搅拌磨、环隙式搅拌磨等。

砂磨机：

是另一种形式的搅拌磨，因最初使用天然砂和玻璃珠作为研磨介质而得名。

砂磨机可分为敞开型和密闭型两类，每种又可分为立式和卧式两种。

处理硬度较低的非金属矿物效果较好，如重质碳酸钙的超细粉碎。但对硬度较高的非金属矿物(如锆英砂、磨料等)的粉碎效果不好。

研磨剥片机：

是一种圆盘式搅拌磨或砂磨机。它主要由传动机构、剥片器(盘)、剥片筒、筛网部件、机身、电气系统、进料系统七大部分组成。

作用过程：矿浆经进料泵系统送入研磨剥片筒内，筒内设有一定量的剥片介质，传动机构带动剥片器(盘)高速旋转，通过剥片盘的强力搅拌及分散，使浆料中的固体颗粒被磨细。符合细度要求的粒子随浆液向上经筛网由出料口自由流出并集合。

4）振动磨

利用研磨介质(球状和棒状)在做高频振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎的细磨和超细磨。振动磨既可用于干式粉碎，也可用于湿式粉碎。

分类：

结构形式分为：单筒式和双筒或三筒式

振动磨按其振动特点分为：惯性式、偏旋式

按操作方式可分为：间歇式和连续式