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淺析我國非金屬礦超細粉碎設備現狀及發展

 非金屬礦與金屬礦、燃料礦一起被稱為材料工業的三大支柱。非金屬礦工業的發展狀況是衡量國家科技進步以及工業發達程度的重要標志之一,許多工業發達國家的非金屬礦產值已超過金屬礦。由于非金屬礦產品獨特的物理化學性質,非金屬礦產品的應用領域幾乎滲透到各個工業部門,并在整個國民經濟中起著愈來愈重要的作用。非金屬礦的利用取決于對其進行深加工的程度,包括超細粉碎、超細分級、精細提純和表面改性等,其中有效的超細粉碎是進行各項深加工的前提和保證。因此,超細粉碎技術的發展就在一定程度上決定了非金屬礦產品的合理開發和綜合利用效果。經過幾十年特別是近十年的研究開發,非金屬礦工業取得了巨大的發展,其深加工技術不斷完善,縮小了與工業發達國家的差距,基本上能滿足自身行業和相關領域所需原料的質量要求。超細粉碎和分級技術已經能夠按需求加工10~1μm的各類非金屬礦物粉體原料。各類超細粉碎與精細分級設備大多都能生產,設備性能和配套工藝技術逐漸接近或達到國際先進水平,有些設備在結構性能方面還具有新的獨到之處[2]??笪鐫系鬧票訃際躋涯芪?、造紙、橡膠、塑料、機械、陶瓷、微電子、特種涂料、航空航天、復合材料等工業提供功能性非金屬材料。 
1、非金屬礦超細粉碎的特點 
      我國非金屬礦產品的開發利用始于50年代,到目前為止已經發現有經濟價值的非金屬礦產就達100多種,產地達5000余處。作為重要的工業資源,非金屬礦產量占礦物開采總量的70%。非金屬礦大部分經粉碎分級后直接用于農業、化工、造紙、塑料、橡膠和涂料等產品之中。由于非金屬礦的種類繁多,根據其用途不同對粉碎產品的粒度分布、純度等方面都提出各種不同的要求。因此,超細粉碎技術的發展必須適應其特定的要求。一般來講,對非金屬礦的要求有以下幾點。 
  (1)細度。非金屬礦產品的應用均要求一定的細度。如高嶺土、重質碳酸鈣作為造紙原料需要產品細度為-2μm占90%,白度>90%;高檔油漆填料重質碳酸鈣粉細度為1250目;硅酸鋯作為陶瓷乳濁劑需要平均細度為0.5~1μm;硅灰石作為填料,也要求其細度<10μm等。 
  (2)純度。非金屬礦產品的純度要求也是其主要指標之一。這意味著在粉碎過程中不得污染,應保持原有的成分。如果是白色的礦物還要求有一定的白度,如造紙用煅燒高嶺土、滑石粉的白度要求≥90%,造紙涂料、填料以及高檔油漆填料用重質碳酸鈣的白度要求>90%等。 
  (3)粉體形狀的特殊要求。有些非金屬礦產品對其形狀提出了嚴格的形狀要求,以適應不同需要。如復合材料增強用的硅灰石,其超細粉體要求盡量保持它原始的針狀結晶狀態,使硅灰石產品成為天然的短纖維增強材料,其長徑比要求>8~10;濕法云母粉由于它的多層結構多被用做電介材料、高檔珠光涂料、珠光油漆原料和珠光顏料,要求云母粉為片狀,粉碎加工過程中應盡可能地保證所得顆粒的徑厚比,其表面不能有太多的劃傷,否則會影響它的光學效果,其徑厚比>40~60;造紙涂布級高嶺土希望在超細粉碎的同時保持片狀礦物的特性,提高粉料的涂布遮蓋能力。 
2 、中國粉體設備行業取得的成就 
     近年來,我國粉體加工設備有了新發展。超細粉碎和精細分級技術在微電子、高級陶瓷、高聚物基復合材料、新型建材、高級紙張、高檔油漆涂料、精細化工、藥品和保健品等應用領域的需求驅動下又有了新的進展。這一進展主要體現在設備結構的創新、單機處理能力、耐磨性、工藝配套、自動控制以及單位產品能耗等性能的改進。特別是從1995年至今,我國超細粉碎與精細分級技術及設備取得了明顯的進展,具有自主知識產權或發明專利的超細粉碎技術和設備的數量較前10年顯著增加。隨著入世后我國工業結構調整、加工業技術水平在整體上發生了明顯的提升,超微粉碎設備在材料及礦物加工業中已顯示出更大的優越性,各類新型化、高效化的超細粉碎設備層出不窮。如今我國粉體設備制造業經過幾十年的開發,已經過引進、模仿、吸收、制造,而進入自我研發的新階段。超細粉碎及分級設備(干法與濕法)都已達到世界同等水平或稍后一點,國外主要機型,國內都有制造企業。現在普通粉體的超細加工技術水平上,國內外的差距在減小,國產設備基本上能夠達到要求。特種超細粉碎與分級設備的開發受到設備企業的重視,廣泛的應用大大地促進了超細粉碎與分級設備的銷售市場。特別值得一提的是浙江綠環橡膠粉體工程有限公司攻克世界廢胎制粉領域常溫精細粉碎難關,研發成功我國首條FCS廢輪胎常溫法精細膠粉成套生產線。該生產線能將整條廢舊輪胎(包括全鋼、半鋼和纖維胎)粉碎并分級到40—200目的精細膠粉,技術處于國內領先,并達國際先進水平,實現了我國膠粉工業從“常溫粗碎”到“常溫精細”的飛躍,擁有發明和實用新型等5項專利。 
3、發展中國粉體設備的新思路 
(1) 抓住西部發展超細產業的良機。西部開發是我國實現第三步戰略目標中一個重要的戰略性部署,它將給粉體行業提供了新的發展空間。如礦物加工、中草藥開發等。超細材料中礦產品占絕大部分,而且加工過程能耗很高。這些決定了該行業的資源和能源依賴性。而我國西部地區礦產資源極為豐富,很多還是待開發的處女地,尤其西部地區水利發達,電子資源便宜。西部大開發在某種意義上可以說是資源大開發。這些正為西部發展超細產業提供了千載難逢的大好機會。西部有關方面應抓住這個良機,盡快提高對超細材料這個21世紀最尖端、前景最燦爛的高科技產品的認識,依托當地資源和能源優勢進軍超細領域。這樣一來,既開發了西部,也發展了我國的粉體產業,起到一舉兩得的作用。 
(2) 調整粉體設備技術結構,加快技術進步與技術創新,推進技術與裝備逐步實現現代化。加大科技投入,解決一批對粉體工業發展有重大影響的關鍵技術與裝備現代化問題,提高設備及產品的創新能力促進新產品開發與老產品更新換代,實現產品高技術含量、高質量、高附加值。有計劃、有目的地引進技術與裝備,通過消化吸收、專利轉讓與創新工作,提高國產粉體設備的自主設計與開發能力,促進實現國產化,進一步縮小與國際先進水平的差距。有條件的企業建立技術開發中心,提高開發創新能力。 
(3) 認準粉體設備研究方向。在世界粉體工業向精細化發展的同時,工業原料深加工技術在科學研究和工業生產中的重要作用,越來越充分地體現出來。美國、歐共體各國以及日本先從粉碎設備入手,逐漸擴展到超細分級、高均勻度混合、表面處理、納米粉體制備等多個方面。粉體加工設備的大型化、多樣化、節能化、自動化,也是國際粉體工業的發展趨勢之一。目前,發達國家的超細粉碎分級設備研究已朝著亞微米超細粉碎和微米級精密分級的方向發展。專家指出,近年來粉碎分級設備主要表現在處理對象和產品微細化、微粉功能化、設備自動化、節能新工藝和新設備及低污染高硬度材料的應用等方面?!吧璞付嘌?、設計工藝個性化、規格系列化是粉體制備加工設備的重要發展方向?!背阜厶逍棖罅康腦齟蠛土6確植家蟮奶岣咭罌⒏咝?、大型的超細粉碎設備和分級精度好、分級效率高的大型精細分級設備和相應的超細粉體加工工藝。 
粉體加工設備是主要用于解決工業生產過程中諸多以物理變化為主的粉(粒)狀物料單元操作問題的裝置,粉體工程(技術)是過程工業重要的支撐技術之一。粉體工業作為國民經濟基礎之一,將是21世紀具有強大生命力的工業。順應世界各國超細粉碎技術研究正處于活躍階段的潮流;抓住超微粉碎仍是今后粉體技術的工作重心,逐步向大型化、系列化、成套化和標準化方向發展,日益完善粉碎技術和設備,這樣,我國超微粉碎技術與設備的研制與應用的前景將會更加廣闊。

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