1.2　非金屬礦物粉碎加工設備

1.2.1　非金屬礦物粉碎加工概述

固體物料在外力作用下克服其內聚力使其粒徑減小的過程稱為粉碎加工。非金屬礦物的粉碎加工是非金屬加工技術最基本和最主要的內容之一。通過機械、物理和化學方法使非金屬礦物礦石粒度減小，由塊狀物料變為粒狀，或由粒狀變為粉狀的過程均屬于粉碎加工生產過程的范疇。

在非金屬礦物的加工中，粉碎作業主要有三個目的：一是直接加工滿足應用領域粒度大小和粒度分布要求的產品，如建筑石料、路基材料、礦物填料和顏料、陶瓷和耐火材料原料、玻璃原料、化工原料等；二是為后續選礦、提純等作業準備預分選（離）、礦物單體解離并滿足分選作業要求細度的入選原料，如石墨選礦中的粗磨和再磨作業、石棉選礦中的揭棉作業等；三是為后續超細粉碎或精細分級作業提供滿足設備給料粒度要求的粉體原料。

要將數百毫米甚至上米尺寸的大塊非金屬礦石粉碎成細粉和超細粉體，在當今技術條件下必須分段（步）進行，這是因為多數情況下，現有的設備還不能一次將大塊原礦粉碎至要求的細度，物料每經過一次破碎或磨碎，稱為一個破碎或磨礦段，在選擇破碎與磨礦段數時要依原礦性質、原料粒度、產品細度及設備類型而定。對于每一段破碎或磨礦作業，定義物料粉碎前后的粒度（即給料粒度與產物粒度）之比為該段破碎或磨礦作業的破碎比或粉碎比，它反映了經過破碎機或磨礦機粉碎后，原料（礦）粒度減小的程度。各段破碎（粉碎）作業破碎比（粉碎比）的乘積為該破碎（粉碎）工藝流程的總破碎比（粉碎比）。物料破碎的難度稱為可碎性，物料的可碎性與它本身的強度、硬度、密度、結構的均勻性、黏性、裂痕、含水量以及表面形狀等因素有關。強度與硬度都表示物料對外力的抵抗能力，所以強度與硬度均大的物料比較難粉碎。

根據非金屬礦物加工過程中所形成產品的粒度特征，可將非金屬礦物粉碎加工分為三個階段：使大塊物料碎裂成小塊物料的加工過程稱為破碎（crushing）、使小塊物料碎裂成細粉末狀物料的加工過程稱為粉磨（grinding）以及使細粉末狀物料的粒徑進一步減小的加工過程稱為超微細（super fine or ultra fine）加工，各個階段產品的粒度特征見表1-1。

表1-1　非金屬礦物破碎、粉磨及超微細加工各個階段產品的粒度特征

物料經破碎尤其是粉磨和超微細加工后，其粒度顯著減小，比表面積顯著增大，因而有利于幾種不同物料的均勻混合，便于輸送和存儲，也有利于提高其發生物理化學反應的速率及程度。由于非金屬礦物的性質以及要求的粉碎細度不同，粉碎的方式也不同。按施加外力作用方式的不同，非金屬礦物粉碎一般通過擠壓、沖擊、磨削和劈裂幾種方式進行，各種粉碎設備的工作原理也多以這幾種原理為主。按粉碎過程所處的環境可分為干式粉碎和濕式粉碎；按粉碎工藝可分為開路粉碎和閉路粉碎；按粉碎產品細度可分為細度粉碎和超微細粉碎。

常用的基本的粉碎方式如圖1-2所示，常見的有擠壓粉碎、摩擦剪切粉碎、劈裂粉碎和沖擊粉碎等。擠壓粉碎是粉碎設備的工作部件對物料施加擠壓作用，物料在壓力作用下發生粉碎。擠壓磨、顎式破碎機等均屬此類粉碎設備。物料在兩個工作面之間受到相對緩慢的壓力而被破碎。因為壓力作用較緩慢和均勻，故物料粉碎過程較均勻。這種方法通常多用于物料的粗碎，當然，近年來發展的細顎式破碎機也可將物料破碎至幾毫米以下。另外，擠壓磨出磨物料有時會呈片狀粉料，故常作為細粉磨前的預粉碎設備。擠壓剪切粉碎是擠壓和剪切兩種基本粉碎方法相結合的粉碎方式，雷蒙磨及各種立式磨通常采用擠壓-剪切粉碎方式。

圖1-2　常用的基本粉碎方式