1.2　非金属矿物粉碎加工设备

1.2.1　非金属矿物粉碎加工概述

固体物料在外力作用下克服其内聚力使其粒径减小的过程称为粉碎加工。非金属矿物的粉碎加工是非金属加工技术最基本和最主要的内容之一。通过机械、物理和化学方法使非金属矿物矿石粒度减小，由块状物料变为粒状，或由粒状变为粉状的过程均属于粉碎加工生产过程的范畴。

在非金属矿物的加工中，粉碎作业主要有三个目的：一是直接加工满足应用领域粒度大小和粒度分布要求的产品，如建筑石料、路基材料、矿物填料和颜料、陶瓷和耐火材料原料、玻璃原料、化工原料等；二是为后续选矿、提纯等作业准备预分选（离）、矿物单体解离并满足分选作业要求细度的入选原料，如石墨选矿中的粗磨和再磨作业、石棉选矿中的揭棉作业等；三是为后续超细粉碎或精细分级作业提供满足设备给料粒度要求的粉体原料。

要将数百毫米甚至上米尺寸的大块非金属矿石粉碎成细粉和超细粉体，在当今技术条件下必须分段（步）进行，这是因为多数情况下，现有的设备还不能一次将大块原矿粉碎至要求的细度，物料每经过一次破碎或磨碎，称为一个破碎或磨矿段，在选择破碎与磨矿段数时要依原矿性质、原料粒度、产品细度及设备类型而定。对于每一段破碎或磨矿作业，定义物料粉碎前后的粒度（即给料粒度与产物粒度）之比为该段破碎或磨矿作业的破碎比或粉碎比，它反映了经过破碎机或磨矿机粉碎后，原料（矿）粒度减小的程度。各段破碎（粉碎）作业破碎比（粉碎比）的乘积为该破碎（粉碎）工艺流程的总破碎比（粉碎比）。物料破碎的难度称为可碎性，物料的可碎性与它本身的强度、硬度、密度、结构的均匀性、黏性、裂痕、含水量以及表面形状等因素有关。强度与硬度都表示物料对外力的抵抗能力，所以强度与硬度均大的物料比较难粉碎。

根据非金属矿物加工过程中所形成产品的粒度特征，可将非金属矿物粉碎加工分为三个阶段：使大块物料碎裂成小块物料的加工过程称为破碎（crushing）、使小块物料碎裂成细粉末状物料的加工过程称为粉磨（grinding）以及使细粉末状物料的粒径进一步减小的加工过程称为超微细（super fine or ultra fine）加工，各个阶段产品的粒度特征见表1-1。

表1-1　非金属矿物破碎、粉磨及超微细加工各个阶段产品的粒度特征

物料经破碎尤其是粉磨和超微细加工后，其粒度显著减小，比表面积显著增大，因而有利于几种不同物料的均匀混合，便于输送和存储，也有利于提高其发生物理化学反应的速率及程度。由于非金属矿物的性质以及要求的粉碎细度不同，粉碎的方式也不同。按施加外力作用方式的不同，非金属矿物粉碎一般通过挤压、冲击、磨削和劈裂几种方式进行，各种粉碎设备的工作原理也多以这几种原理为主。按粉碎过程所处的环境可分为干式粉碎和湿式粉碎；按粉碎工艺可分为开路粉碎和闭路粉碎；按粉碎产品细度可分为细度粉碎和超微细粉碎。

常用的基本的粉碎方式如图1-2所示，常见的有挤压粉碎、摩擦剪切粉碎、劈裂粉碎和冲击粉碎等。挤压粉碎是粉碎设备的工作部件对物料施加挤压作用，物料在压力作用下发生粉碎。挤压磨、颚式破碎机等均属此类粉碎设备。物料在两个工作面之间受到相对缓慢的压力而被破碎。因为压力作用较缓慢和均匀，故物料粉碎过程较均匀。这种方法通常多用于物料的粗碎，当然，近年来发展的细颚式破碎机也可将物料破碎至几毫米以下。另外，挤压磨出磨物料有时会呈片状粉料，故常作为细粉磨前的预粉碎设备。挤压剪切粉碎是挤压和剪切两种基本粉碎方法相结合的粉碎方式，雷蒙磨及各种立式磨通常采用挤压-剪切粉碎方式。

图1-2　常用的基本粉碎方式