白色矿物主要有滑石、重钙、硅灰石、云母、高岭土等工业矿物,由于现代科技水平的高速发展,例如:造纸、塑料、橡胶、新材料等行业的发展,需要高纯超细并且要达到一定粒度分布的白色矿物粉体作为涂料、填料。上述工业部门中不但需要粉体产品超细,而且要求具有粒度分布要求,某些应用场合却要求生产纤维或片状的粉体,例如硅灰石、云母。因此,粉碎方法的选择至关重要,只有选择好加工设备,才能使工业矿物特性提高,成本降低,满足工业要求。相反,如果选择了错误的方法,则会预期的矿物特性丧失或降低,或使加工成本过高。
常用的工艺和设备:
干法超细粉碎设备:球磨机,振动磨,气流磨,搅拌磨,辊压磨,高速冲击磨,超细雷蒙磨。
常用的干法粉碎工艺:
1球磨机+干式分级机
球磨机已有一有多年的历史,以往认为球磨机不能用于超细粉磨。由于白色工业矿物这类附加值不高的细度一般要求在600--1500目,而对产量则要求越大越好。根据国内外经验,唯有球磨机配干式分级机是投资省、产量大、能耗省的加工工艺。高压辊磨机+球磨机+干式分级机比球磨机+干式分级机系统提高30-35%的生产能力
2高速冲击式磨机+干式分级机
高速冲击式磨机是我国近年发展较快的超细粉碎设备之一,部分国产设备在性能方面与国外同类设备相近,甚至还有其特点,但目前品种和机型还较少。高速冲击式磨机的原理是利用围绕水平或垂直轴高速旋转的回转体(棒、锤、叶片等),对物料加以激烈的冲击,使其与固定体或颗粒之间冲击碰撞,以较强大的力量使颗粒粉碎的超细粉碎设备。高速冲击式磨机的优点是单位功率粉碎能力大,动力消耗比气流磨低。但不适于处理硬度较高的物料,一般适用于莫氏硬度5级以下的物料。由于回转体高速旋转,与颗粒进行冲击、碰撞,机件磨损大。
3振动磨机+干式分级机
振动磨是利用研磨介质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与超细磨设备。
振动磨的特点是;
①磨机内介质充填率可达80%,较球磨机高,介质的冲击次数也较球磨机多;
②处理量较同容量的球磨机大10倍以上;
③产品粒度细,用于超细磨矿时,平均粒度可达1微米甚至小于1微米。
振动磨的缺点在于噪音大,对机械零件(弹簧、轴承)的机械强度要求高。
4立式搅拌磨机+干式分级机
在白色工业矿物深加工领域,气流磨是较早采用的设备,对其研究也较多。但气流磨的高价格、高能耗使其渐渐失去市场,厂家斥巨资购买设备,投建厂房,在工业应用中还将承担巨大的能量消耗,极大地提高了产品的成本,甚至可能使厂家无法维持生产,将设备闲置不用。因此,目前的白色非金属矿加工,人们的目光开始转向其它类型的超细粉碎设备,寻求投资少、低能耗的设备,使价格普遍较低的非金属矿物在加工后仍能保持低成本的优势。振动磨、高速冲击式磨机的能耗比气流磨低,但对于白色非金属矿行业来说,它们的能耗仍显得较高。搅拌磨是所有超细粉碎设备中能耗最低的一种,磨矿效率较高,产品粒度较细,能够将物料粉磨至微米级。
5流化床式气流磨机+干式分级机
气流磨目前在干式超细粉碎中应用较早、技术较成熟。国内超细粉碎设备中,气流磨机型最全,生产厂家最多。它利用高速气流使颗粒相互碰撞、摩擦和剪切从而粉碎物料。气体是固体颗粒获得速度的动力,用以产生高速气流的高压气体一般称为能量载体或工作介质,简称工质。物料由加料器被工质气流吹入粉碎室,在这里被来自喷嘴的高速气流加速,并相互冲击碰撞而粉碎。工质一般采用压缩空气,压力在8kg左右,为了进一步提高效率,工质压强不断提高,有的已达40kg,并从压缩空气改为过热蒸汽(300-400℃)。高压空气通过安装在磨机周边的喷嘴喷出,高速气流(300-500m/s)从喷嘴喷出后迅速膨胀,由于喷嘴附近速度梯度很高,绝大多数的粉碎作用发生在喷嘴附近。在粉碎室中,颗粒与颗粒间碰撞的频率远远高于颗粒与器壁的碰撞。也就是说气流磨中的主要粉碎作用是颗粒之间的冲击和碰撞。
在非金属矿白色工业矿物的超细粉碎中,目前主要解决如下问题:研制效率高、性能好的干法微细分级机与干法粉碎设备配套; 研制湿法微细分级机与湿法粉碎设备配套; 研制性能好、处理量大的大型干湿法粉碎设备; 研制专用型超细粉碎设备,例如云母、硅灰石等矿物。