1.2.3　非金屬礦物的粉磨設備

迄今的磨礦方法主要是機械粉碎。常用設備是各類干法磨粉機，如雷蒙磨、立式磨、機械沖擊磨、振動磨、球磨機、錘磨機、輥磨機等。根據是否使用研磨介質，又可分為兩類：一是無研磨介質磨機，包括雷蒙磨、炫磨機、錘磨機、輥磨機、機械沖擊式磨機等；二是介質研磨機，包括球磨機、振動磨、攪拌磨等。常用的磨機類型、磨礦原理、給料粒度、產品細度及應用見表1-5。

1.2.3.1　球磨機

球磨機是最常用的非金屬礦磨礦設備之一，廣泛應用于非金屬礦及其他礦物的粉碎加工。球磨機按筒體形狀可分為短筒球磨機（簡稱球磨機）和圓錐式球磨機，球磨機的筒體長度與直徑之比為1:（1～2）；管磨機，它的筒體長度與直徑之比為1:（2～7）；按操作方式分為間歇性球磨機和連續式球磨機；按卸料方式分為中心卸料式球磨機（它又可分為溢流型球磨機和格子型球磨機）及周邊卸料式球磨機；按球磨機筒體支承的方式分為中心傳動的球磨機（它的傳動軸的軸心與球磨機筒體中心線一致）和邊緣傳動的球磨機（它的傳動裝置是將電動機的動力經減速機傳遞給傳動軸，軸心與球磨機筒體中心線平行，再經軸上小齒輪帶動筒體端蓋上的大齒輪，使磨機筒體旋轉）。如圖1-26所示為球磨機的種類。

間歇式球磨機［圖1-26（a）］結構簡單，主要用于陶瓷原料、顏料及釉料，如硅酸鋯的粉碎加工。間歇式球磨機可以通過調節磨礦時間來調節產品細度，但粉碎效率較低，操作也不方便。

中心卸料式球磨機是一種連續式球磨機。其中溢流型球磨機結構簡單［圖1-26（b）］，因筒體內物料和磨礦介質總高度高于筒體中心線，降低了介質的有效降落高度，磨礦效率較低。帶有卸料箅板（格子型）球磨機［圖1-26（d）］的強制排礦作用可以彌補溢流型球磨機的缺點，可減少礦石過磨；而且裝球多，大球和小球均可裝入，且小球不會被排出，還能形成良好的工作條件，因此，在相同的條件下，生產能力較高，且耗能較低，缺點是結構略微復雜。通常，溢流型球磨機的產品細度較格子型球磨機細，因此，格子型球磨機常用做非金屬礦粗選前的粗磨。如石墨的粗磨粗選作業，而溢流型球磨機常用于再磨再選（精選）作業，如石墨的再磨再選作業。

周邊卸料式球磨機［圖1-26（c）］的粉碎效率比中心卸料式球磨機高，因此，常用于重質碳酸鈣的粉碎加工。但這種球磨機需要設置密封裝置，襯板結構也較復雜。

圓錐式球磨機［圖1-26（e）］的筒體由圓錐和圓筒構成。在筒體內，大粒徑的磨礦介質較多地分布在加料樞軸圓筒部分，而小粒徑的磨礦介質較多地分布在卸料器的圓錐部分。因此，物料在筒體內先經大粒磨礦介質磨成小顆粒，再經小粒徑磨礦介質細磨成微細粒徑的產品。因此，產品粒度較長度相同的圓筒球磨機均勻，且磨礦效率較高。

管磨機［圖1-26（f）］中的物料在筒體內的滯留時間長、粉碎比大，主要用于水泥熟料的粉碎，但是，由于磨礦介質在筒體內粒徑分布不均勻，因此磨礦效率較低。

多倉式管磨機［圖1-26（g）］，在管磨機筒體內用箅板隔成若干倉室，并適當地配比不同粒徑的磨礦介質，使物料在筒體內分段研磨，可提高磨礦效率。

帶分級襯板式管磨機［圖1-26（h）］，在管磨機筒體內設置分級襯板，磨礦介質可按粒徑大小有規律地自行分布，即靠近進料端的磨礦介質粒徑較大，而靠近卸料端的磨礦介質粒徑較小，從而提高了磨礦效率；另外，較多倉室管磨機節省隔倉板，減少易損件磨耗，并降低物料及干式粉碎時的空氣阻力。

球磨機的特點是粉碎比大、結構簡單、產品系列標準化、襯板等易磨損部件便于更換、工藝成熟、運轉可靠等；球磨機可以適應不同情況下的操作，如磨礦與干燥、磨礦與混合同時進行等。但是一般來說球磨機的粉礦效率不高，且設備笨重，運轉噪聲較大。

當球磨機按規定的轉速運轉時，磨礦介質與物料一起，在離心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后，由于重力作用而脫離筒壁沿拋物線軌跡下落。然后，它們又被提升到一定高度，又沿拋物線軌跡下落，如此周而復始，使處于磨礦介質之間的物料受沖擊作用而被擊碎。同時，由于磨礦介質的滾動和滑動，使顆粒受研磨、摩擦、剪切等作用而被磨碎。

球磨機的轉速大小決定著筒體內磨礦介質的運動狀態和磨礦作業的效果。當轉速較小時，全部球荷被提升的高度較小，只向上偏轉一定角度。當球荷的傾斜角度超過介質（鋼球或瓷球等）在球荷表面上的自然休止角時，介質即沿此斜坡滾下。介質的這種運動狀態稱為瀉落，如圖1-27（a）所示。在以瀉落式狀態工作的磨機中，物料在介質間主要受到磨剝作用，沖擊作用很小，故磨礦效率不高。如果磨機的轉速足夠高，介質邊自轉邊隨筒體內壁做圓曲線運動上升至一定高度，然后紛紛做拋物線下落，這種運動狀態稱為拋落式，如圖1-27（b）所示。在拋落式狀態工作的磨機中，物料在圓曲線運動區受到介質的磨剝作用，在介質落下的地方，物料受到介質的沖擊和強烈翻滾著的介質的磨剝作用，故此種運動狀態，磨礦效率最高。當球磨機的轉速超過某一限度時，介質就貼在筒壁上而不再下落，這種狀態稱為離心運轉，如圖1-27（c）所示。發生離心運轉時，物料也隨筒體一起運轉，即無介質的沖擊作用，磨剝作用也很弱，粉碎作用幾乎停止。

球磨機中最外層介質剛剛隨筒體一起旋轉而不下落時的球磨機轉速稱為臨界轉速，用n表示。球磨機的臨界轉速受球磨機大小（筒體直徑和長度）的影響。臨界轉速與球磨機直徑的關系，用下式表示。

　　 （1-1） 　　

式中，n_c為球磨機的臨界轉速，r/min；D為球磨機筒體直徑，m。

理論上，當筒體轉速達到臨界轉速時，完全沒有研磨或粉碎作用；因此對物料粉碎所做的功等于零；當筒體轉速極低時，研磨介質不能被筒體提起，所產生的粉碎功也趨于零。由此可見，在一定介質充填率條件下，球磨機中研磨介質對物料的粉碎功是筒體轉速的函數，最大的粉碎功在轉速為零和轉速等于臨界轉速之間。轉筒內最外一層球達到最大拋落高度時產生的粉碎功最大，此時筒體轉速為球磨機的適宜轉速，或稱工作轉速n，即：

　　 （1-2） 　　

通常將工作轉速與臨界轉速之比的百分數稱為轉速率，用ψ表示，即：

　　 （1-3） 　　

一般ψ=0.72～0.81。

各種類型球磨機的基本結構大體上是相同的，一般均由回轉筒體、傳動裝置、進料裝置、出料裝置、潤滑裝置等部分構成。如圖1-28所示是用于方解石干磨（生產重質碳酸鈣）的球磨機的結構。

兩個相同的主軸承安裝在磨筒的兩端，每個主軸承裝配一套潤滑油站。回轉筒體是磨機的主體，是由鋼板焊接的殼體和進料出料耳軸組成。合金鑄鋼襯板安裝在球磨機的內側。排料裝置由帶有排風管和排料管的排料罩組成，在排料罩和球磨機殼體之間設有密封裝置。

干式細磨球磨機有中心卸料和尾部卸料兩種方式。采用邊緣傳動，即傳動裝置是將電動機的動力經減速機傳遞給傳動軸，再經軸上小齒輪帶動筒體蓋上的大齒輪，使球磨機筒體旋轉。

干式細磨球磨機的襯板及磨礦介質有兩種：一種是鐵質的；另一種是非鐵質的。鐵質襯板用奧氏體錳鋼或高錳鋼制造，介質為各種不同直徑的鋼球或合金；非鐵質襯板采用燧石、陶瓷、氧化鋁（剛玉）等制造，介質為燧石、氧化鋁（剛玉）、陶瓷球、氧化鋯球磨（珠）等。

管磨機的基本結構也與上述球磨機大致相同，但筒體長度大于筒體直徑，且往往用隔倉板將筒體分為兩個、三個或四個不同長度的倉室，故此種管磨機又稱為多倉（室）管磨機。研磨介質一般為直徑不同的鋼球、鋼棒，鋼棒僅在某些粗磨作業時使用。管磨機的給料裝置與普通球磨機不同，主要采用圓盤給料機、皮帶給料機和電磁振動給料機。管磨有干磨和濕磨方式，主要用于水泥廠，其中用于粉磨水泥原料的又稱為原料磨或生料磨，用于粉磨各種型號水泥熟料的又稱為水泥磨。

磨機筒體內壁安裝襯板，目的是保護內壁不受磨損并控制鋼球在筒體內的運動，因此，襯板必須耐磨，表面幾何形狀適宜，并盡可能便于制造、裝拆和維護，襯板的材質有硬質鋼、高錳鋼、鉻鋼、合金鑄鐵和陶瓷、剛玉、橡膠等。

襯板的幾何形狀和配置方式對磨機生產效率有直接影響。現有幾種不同形狀的襯板，大體上可分為平滑的和不平滑的兩類。平滑襯板因鋼球滑動較大，磨剝作用較強，故適用于細磨。不平滑襯板可將鋼球帶到較高處落下，有較大的沖擊力，并對鋼球和礦石有較強的攪動，故適用于粗磨。

球磨機中常用的磨礦介質有鋼球、高鉻鋼段和球、氧化鋯球、氧化鋁球、瓷球等。磨礦介質的尺寸，直接影響球磨機產品的粒度和粒度分布。磨礦介質粒徑越大，產品的粒度也越大、產量越高；反之，磨礦介質粒徑越小，磨礦產品的粒徑也越小，產量越低。因此，適宜的磨礦介質粒徑，要視物料的性質，以及對產品粒度及粒度分布的要求而定。磨礦介質的密度也影響磨礦效率，一般磨礦介質密度較大，磨礦效率較高。

球磨機的規格用筒體直徑×長度表示。但是，國內球磨機的型號規格表示方式目前各制造廠仍不統一，如ф900mm×1800mm溢流型球磨機表示為MQY90/180、MQY0918、MQY900×1800等；對于格子型球磨機，無論是濕式或干式的，均用MQG表示，有的廠則用MQS表示濕式，MQG表示干式；不過，根據文字說明一般都能分清楚。

球磨機目前仍是國內外廣泛使用的粉磨設備，其中格子型和溢流型球磨機是非金屬礦選礦常用的粉磨設備；短筒球磨機廣泛用于方解石、白云石、石英、鋯英砂等非金屬礦的細磨。

1.2.3.2　雷蒙磨

雷蒙磨（Reymond mill）又稱懸輥式磨機，其結構如圖1-29所示。雷蒙磨的主要構成部分是固定不動的底盤和做旋轉運動的磨輥。在底盤的邊緣上裝有磨環。磨輥繞垂直軸旋轉時由于離心力作用緊壓在磨環上，與磨輥一起旋轉的刮板（又稱鏟刀）將底盤上的物料撒到磨輥與磨環之間，物料在磨輥與磨環之間受到擠壓和研磨作用而被粉碎。當主軸旋轉時，磨輥由于離心力作用緊壓在磨環上，因此，磨輥除了做被主軸帶動繞磨機中心旋轉的公轉運動外，還做由于磨環和輥子之間的摩擦力作用而產生的繞磨輥中心線旋轉的自轉運動。從給料機加入落在底盤上的物料，被刮板刮起，撒到磨輥前面的磨環上，當物料未落下時即被隨之而來的磨輥所粉碎。

由通風機鼓入的空氣經風筒和進風孔進入磨機內，已粉碎至一定細度的物料被氣流吹起，當經過磨機頂部的空氣分級機葉片10附近時，氣流中的粗顆粒即被分出，回落至底盤上再行粉碎。達到要求粒度的物料隨同氣流離開磨機，進入旋風分離器。在旋風分離器中，大部分物料被分離出來，從旋風分離器底部排出，空氣則從頂部出風管排出，經過風機后大部分空氣重新鼓入磨內。為了在磨機和旋風分離器內形成負壓，以防止粉塵外逸，小部分空氣經由通風機出口處的支風管進入幾個旋風分離器和袋式除塵器，將空氣中的固定顆粒再次收集后排入大氣中。

產品的粒度通過改變空氣分級機轉速方法來調節。分級機轉速增大，上升氣流及其中的物料顆粒的旋轉速度隨之增大，顆粒沿半徑方向的離心沉降速度加快，如此可使氣流中的物料顆粒在通過分級機前后更多地沉降至氣流速度較小的罩筒附近并隨之落回到底盤上，只有尺寸更小的顆粒才能隨氣流離開磨機成為產品，因此產品的細度變細；反之，分級機轉速減小，物料顆粒的徑向沉降速度變慢，大多數顆粒都能通過分級機作為產品卸出，故產品的細度變粗。

雷蒙磨的規格表示為×R××××，如4R3216，R前面的數字代表磨輥的數量為4個；R后面的前兩位數字表示磨輥的直徑為320mm，后兩位數字表示磨輥的高度為160mm。

雷蒙磨的特點：性能穩定，操作方便，能耗較低，產品粒度可調節范圍較大等。缺點：一般不能粉磨硬質物料，否則磨輥直接壓在磨環上甚至發生強烈的碰擊，無疑會加劇它們的磨損。

雷蒙磨具有性能穩定、工藝簡單、操作方便、處理能力較大、產品粒度可調等優點，廣泛應用于方解石、大理石、白堊、石灰石、滑石、硅灰石、石膏、硬質高嶺石、陶土、長石、重晶石、膨潤土、石墨、透閃石、伊利石、絹云母等非金屬礦的細磨。雷蒙磨主要用于加工150～400目的細粉。近年來通過對雷蒙磨進行改造，如增加磨輥的離心力，以提高粉磨壓力，增加分級機葉片數量（從60片增加到90片），提高分級葉輪轉速，以提高產品細度，配置渦輪式空氣分級機進行二次分級，除325目（45μm）細粉外，還可以生產600目（20μm）、800目（15μm）等更細的粉體。

1.2.3.3　立式磨（壓輥磨機）

立式磨屬于輥子型盤磨機一類，因為除依靠輥子的自重研磨物料外，還有拉緊系統加強輥子的壓力將物料壓碎，所以又稱為壓輥磨以便與懸輥磨（即雷蒙磨）區別。在非金屬礦物粉碎加工的過程中，常見的有立式壓輥磨機、滾輪磨機、拉桿式磨粉機和H環球式磨機。

（1）立式壓輥磨機　如圖1-30所示為我國引進德國Pfeiffer公司技術制造的MPS型立式壓輥磨機，它主要由磨輥、磨盤、加壓裝置、傳動裝置、分級（分離）器及殼體等組成。磨機中部設有液壓拉緊，傾斜安裝的3個固定研磨輥，輥子下面設有由行星齒輪減速箱驅動的旋轉的研磨盤。被磨物料由設在機殼側壁的給料口給到研磨盤上面，靠輥子的自重和拉緊系統的壓力將物料磨碎。機器是密封的，可采用負壓或正壓操作。

研磨盤周圍有一個圈孔口，氣流經這些孔口向上運動，將磨細的物料送至上部的分級機。分級機為旋轉葉輪式，細料可以通過葉片從上部排出，粗料則被葉輪阻留而返回研磨區。對于潮濕物料，可使用熱風，將物料干燥至水分含量為0.5％以下。

（2）滾輪磨機　如圖1-31所示是VRM-L型滾輪磨機的外形。這是一種由垂直滾輪磨和多輪分級機構成的磨粉機系統，主要由滾輪、磨盤導流裝置、內部循環系統及自動控制系統構成。其工作原理是物料在離心力的夾帶下進入磨盤與滾輪之間，受到帶有很高液壓氣動壓力的滾輪的碾磨作用；碾磨后的物料通過碾磨區受到空氣流的分散和分級作用，隨著上升區內空氣流動區域截面積的擴大，空氣的流速下降，粗顆粒因此返回磨盤內繼續碾磨，其他粉末則進入裝有3～6個分級輪的分級機進一步分級，分出的粗顆粒回到碾磨區，合格的細粉隨氣流排出機外被收集。物料在磨機內的循環流動和與機內高速空氣流的接觸，使其具有干燥物料的作用。

（3）拉桿式磨粉機　拉桿式磨粉機是通過磨圈和磨輥相對運動，對物料施加滾碾和剪切力。拉桿式磨粉機作用于物料上的磨粉力是通過安裝在外部的彈簧來實現的，可根據物料的硬度、進料粒度、細度來調節壓力，每個磨輥的最大正壓力可達到4500kg，這比傳統雷蒙磨的壓力要大3～4倍。所以，即使物料的硬度較高（大于7級），也具有足夠的粉磨壓力。如圖1-32所示為拉桿式磨粉機系統的外形。

拉桿式磨粉機的特點：由于磨輥對物料施加足夠的壓力，產品中細粉的比例較大。可用來生產43～10μm（325～1250目）的細粉；工作時磨輥和磨圈不直接接觸。它們之間始終被物料隔開一定的間隙，而且可以根據物料的進料粒度、硬度和成品細度很方便地調節合適的間隙。磨輥和磨圈之間的料層猶如一道緩沖帶，降低了磨粉機工作時的振動和沖擊，同時也延長了磨輥和磨圈的使用壽命。因此，一般情況下，產品中的鐵質污染少。

目前，YMP型拉桿式磨粉機有兩種規格：YMP800和YMP1000，系統裝機容量分別為66kW和73kW，給料粒度小于20mm。

這種新型粉磨機可以用于各種硬度非金屬礦物的細磨，已經在膨潤土、方解石、鋁礬土、煤系高嶺巖、鋯英砂、石膏、金剛砂、重晶石、葉蠟石等非金屬礦物粉體的加工中得到應用。

（4）H環球式磨機　H環球式磨機是一種采用高壓料層粉碎原理的立式磨機。這種磨機的結構外形如圖1-33所示。這種磨機的整套機組包括主機、提升機、旋風集料器、收塵器及風機等。

1.2.3.4　振動磨

振動磨是主要的粉磨設備之一，機型較多，應用范圍較廣，既可以用于粗磨、細磨，也可以用于超細研磨。按振動特點可分為慣性式、偏旋式；按筒體數目可分為單筒式和多筒式；按操作方法可分為間歇式和連續式等。

振動磨的基本構造是由磨機筒體、激振器、支承彈簧及驅動電動機等主要部件組成的，如圖1-34所示為M200-1.5慣性式振動磨。偏重做成偏心軸狀，軸由兩個滾動軸承支承。振動器用兩個對開的錐形環4固裝在磨機筒體上，筒體內裝有研磨體。

工作原理如下：如圖1-35所示，物料和研磨介質裝入彈簧支承的磨筒內，磨機主軸旋轉時，由偏心激振裝置驅動磨體做圓周運動，通過研磨介質的高頻振動對物料進行沖擊、摩擦、剪切等而將其粉碎。

振動磨工作時筒體內研磨介質的運載有以下幾種情況（圖1-36）：①研磨介質的運動方向與主軸旋轉方向相反；②研磨介質除公轉運動外還有自轉運動。當振動頻率很高時，它們排列都很整齊。在振動頻率較低的情況下，研磨介質之間緊密接觸，一層一層地按一個方向移動，彼此之間無相互位移。但當振動頻率較高時，加速度增大，研磨介質運動較快，各層介質在徑向上運動速度依次減慢，形成速度差，介質之間產生剪切和摩擦。

綜上所述，振動磨內研磨介質的研磨作用有：①研磨介質受高頻振動；②研磨介質循環運動；③研磨介質自轉運動等。這些作用使研磨介質之間以及研磨介質與筒體內壁之間產生強烈的沖擊、摩擦和剪切作用，在短時間內將物料研磨成細小顆粒。

概括起來，與球磨機相比，振動磨有如下特點：①由于高速工作，可直接與電動機相連接，省去了減速設備，故機器重量輕，占地面積小；②筒內研磨介質不是呈拋落或瀉落狀態運動，而是通過振動、旋轉與物料發生沖擊、摩擦及剪切而將其粉碎及磨細；③由于介質填充率高，振動頻率高，所以單位筒體體積生產能力大，處理量較同體積的球磨機大10倍以上，單位能耗低；④通過調節振幅、頻率、研磨介質配比等可進行微細或超細磨，所得粉磨產品的粒度均勻；⑤結構簡單，制造成本較低。

1.2.3.5　機械沖擊磨

機械沖擊磨是一類重要的細磨和超細研磨設備，廣泛應用于中等硬度以下非金屬礦物的細磨和超細粉碎，以下介紹幾種代表性機型。

（1）JCW超微錘式粉磨機　如圖1-37所示為JCW616超微錘式機械粉磨機的結構及工作原理示意圖。這種粉磨機主要由機殼部件、轉子組件、起蓋裝置、機座、機架及螺桿加料機等組成。主要零部件的材質采用不銹鋼和合金鋼，錘子表面堆焊硬質合金。

這種錘式機械粉磨機的特點：兩邊帶有內分級結構和風扇冷卻裝置，并裝有通風機；物料在高速旋轉的錘子的沖擊、打擊和齒板的剪切等作用下被粉碎，粉碎后的物料在旋轉的分級葉片的作用下進行內分級，粗顆粒被返回粉碎室繼續進行粉碎，達到粉碎細度的細顆粒則通過分級葉片，在經過風扇室送到機外被收集；分級粒徑由通過分級葉片的氣流速度和反方向運動的離心力之間的平衡來決定。這種粉碎機可以用于中等硬度以下非金屬礦物、無機鹽、韌性材料、纖維狀物料以及高分子聚合物的細粉碎和超細粉碎加工。

（2）QZP型內分級沖擊式粉碎機　如圖1-38所示，該機主要由料斗、螺旋給料機、分級轉子、沖擊錘（轉子）、定子、分級部和粉碎部、機殼、吹風罩等組成。工作時，原料進入料斗，由調速電機控制的螺旋送料機定量給入機內，與高速旋轉的轉子上的沖擊錘以及在外周的鋸齒圈（定子）發生激烈的沖擊、碰撞、摩擦、剪切，并在高速旋轉氣流場中加劇這一粉碎過程。物料在機械和氣流的雙重作用下迅速粉碎，并隨著氣流上升，在分級輪周圍進行分級。分級輪的旋轉形成強制渦流場，根據離心力和向心力平衡原理，合格細粉通過分級輪進入收塵系統，粗粒則返回粉碎部分重新粉碎。

（3）CWJ型粉碎機　如圖1-39所示，CWJ型粉碎機主要由機座、下箱體、轉子件、翻轉裝置、加料裝置、上箱體、分級裝置等部件組成。轉子件是該粉碎機的主要部件之一，由主軸、軸承座、水冷夾套、轉子、沖擊錘等組成。水冷夾套通過冷卻水的循環可使軸承溫升保持在正常范圍之內；加料裝置由減速器、聯軸器、加料斗、絞盤等組成。進料速度由進料調速電機控制；翻轉裝置用于維修、清洗粉碎室時使用。工作原理：物料經加料裝置送入粉碎室，在沖擊錘及氣流的高速沖擊下相互碰撞、剪切、摩擦而被粉碎；粉碎后的物料在上升氣流的作用下進入分級室進行分級，分級后的細粉穿過分級葉輪從出料管排出后被收集器收集，不合格的細粉被分級輪甩出后回到粉碎室進行重新粉碎。

（4）渦流磨　如圖1-40所示為CWM型渦流磨的結構示意圖。它主要由進料裝置、轉子組件、進風調節裝置、回流裝置、機殼、機座、機門、轉動裝置等組成。轉子是這種渦流磨的核心部件，由若干個水平圓盤和垂直刀片組成，形成許多交錯排列的粉碎小室，并配有上下兩個風機。可產生高速氣流的下風機主要用于吸料及預加速物料，上風機主要對外輸送風。轉子上有多層可變換刀片的刀架，定子上鑲有鋸齒形的襯里。機身上方裝有溢流管，不合格的顆粒還可返還進口，重新進行粉碎。

這種渦流磨除了沖擊粉碎作用外，還具有噴射高速漩渦和超聲波沖擊粉碎功能，所產生的高速氣流還可以將粉碎時產生的熱量帶走，避免局部過熱，這對于熱敏性物料的粉碎是非常重要的。此外，這可以通入熱空氣，實現干燥和粉碎的聯合作業。轉子工作時，其外周圍線速度達84m/s以上，轉子與襯圈之間的氣流速度約為55m/s，由于氣流的沖擊，使轉子內的粉碎室產生4000～5000次/s的微小震動，并在局部產生2533Pa（0.025atm）的壓力差，從而產生達到聲速的噴流和渦流，吸入機內的物料，在這些高速噴流和渦流及刀片的高速剪切作用下，因沖擊、摩擦、碰撞而被粉碎。粉碎后的物料通過氣流送往旋風集料器進行收集。

這種粉碎機的特點是結構緊湊、易于安裝、操作維護簡單、連續生產、產品粒度調整方便，適用于中等硬度以下非金屬礦物、化工原料等的粉碎加工。

1.2.3.6　柱磨機與廣義磨

（1）柱磨機　柱磨機的結構與外形如圖1-41所示，柱磨機主要由工作腔、錐盤、主軸、輥輪、襯板等部件組成。其傳動系統位于磨機上部，由電機帶動減速系統使磨機旋轉。磨機下部為靜止殼體，殼內為工作腔，工作腔內有碾壓物料的輥輪和高耐磨的合金鋼襯板。輥輪與襯板之間留有間隙，柱磨機工作時，輥輪既自轉又公轉，而襯板靜止不動。當物料從上部給入后，在下滑的過程中經輥輪的反復碾壓而成粉末，粉磨后的產品從機體下部排出。柱磨機具有設備體積小、生產能力較大、單位產品電耗和磨耗較低、鐵污染少以及工藝配置簡單、易于操作和維護等特點，適合于硬度在8以下的各種非金屬礦的粉碎加工。

（2）廣義磨　如圖1-42所示，廣義磨由傳動裝置、粉磨裝置和機體組成。工作時，傳動裝置使主軸旋轉，從而帶動磨輥等爪子部件同步旋轉；物料從上部給料口進入后，被撒料盤均勻撒向耐磨襯板的內壁，磨輥則在摩擦力及物料阻力作用下自轉，從而碾壓物料。被反復碾壓成粉末狀的物料，從位于下部的出料口排出。廣義磨的特點：磨輥與襯板保持可調間隙，粉磨力來源于離心力和彈簧力的合力，處理能力大，適合粉磨各種軟、硬物料。

1.2.3.7　粉磨工藝設計與設備選型

磨礦是在礦石經破碎機破碎之后的繼續粉碎作業，也稱為粉磨或磨粉作業，對于非金屬礦物的加工作業，主要目的有三個：一是滿足選礦提純對礦物解粒度的要求，如果是濕法分選還要通過分級作業滿足分選作業對礦漿濃度的要求；二是直接加工滿足塑料、橡膠、陶瓷、玻璃、耐火材料、涂料等相關領域細度要求的非金屬礦粉體產品；三是為后續超細粉碎和精細分級作業提供滿足其給料粒度要求的粉體原料。以下分別討論這三種磨礦作業的工藝流程及設備選擇的原則。

（1）作為選礦準備作業的磨礦分級流程　由于干法分選效率較低，因此細粒礦石的分選或提純，如磁選、浮選、離心分離等多在濕法環境下進行，因此，作為礦選準備作業的磨礦分級作業一般采用濕法工藝，磨機一般采用球磨機、棒磨機、自磨機或半自磨機、礫磨機、振磨機等；這種磨礦分級作業一般是采用磨礦-分級工藝流程，分級溢流的細度能達到80％的產品粒度<74μm（200目）。如果入選礦漿的細度要求較高以及需要進行階段分選（如鱗片石墨的浮選），就要采用兩段磨礦流程或多段再磨再選的工藝流程。根據分級機在磨礦分級系統中的設置法式，一段磨礦工藝流程有如圖1-43所示的三種。

含有檢查分級的一段磨礦工藝流程是應用最廣泛的一段磨礦流程。磨細后的產物進入檢查分級機分出大部分合格的粒級，不合格的粒級返回磨礦機。檢查分級機與磨機閉路工作，一方面可以控制合格產品中的最大粒度；另一方面由于循環負荷的存在，能增加單位時間通過磨礦機的礦石數量，縮短礦石通過磨礦機的時間，從而可以減少過粉碎現象，并且能提高磨礦效率。

當處理含大量（15％）合格產物的細粒礦石以及有必要將原生礦泥和礦石中所含可溶性鹽類預先分出單獨處理時，可采用含有預先分級和檢查分級的一段磨礦流程。預先分級的目的在于除去磨礦機給礦中粒度合格的產品，從而提高磨礦機的生產能力；或者分離出礦泥，以便單獨處理。預先分級一般在機械分級機中進行，為了防止機械過分磨損，給礦粒度的上限不應超過7mm。為了合理地進行預先分級，給礦中合格粒級的含量不應小于14％。利用預先分級分出來的原礦泥和可溶性鹽類，如果和磨碎產物的性質相差較大，則單獨處理能提高選別指標。若無單獨處理的必要，則流程中的預先分級作業和檢查分級作業可以合并成一個作業。

當要在一段磨礦的條件下得到較細的產物，或必須利用一段磨礦流程選別時，可采用含有控制分級的一段磨礦流程。在進行機械分級時，總有一些在粒度上不合格的顆粒不可避免地混入溢流中，采用控制分級可以獲得較細的粒級。但是，這種流程中，檢查分級溢流的礦量大于原給礦的重量，需要較大的分級面；同時造成磨機的給礦粒度不均勻，合理裝球困難，使磨礦效率較低；并且由于被分出的溢流量變動大，致使分級機工作也不穩定。這些原因限制了控制分級的應用。這種流程和適于細磨與進行階段選別的兩段磨礦流程相比較，唯一的優點是可利用一臺磨礦機代替兩段流程中所安裝的兩臺磨礦機，但這個優點只在小型選礦廠才有意義。在大型或中型選礦廠較少采用帶控制分級的一段磨礦流程。

兩段磨礦分級工藝流程比較復雜，根據第一段磨礦機與分級機聯結方式的不同，兩段磨礦流程可分為三種類型：第一段開路；第一段完全閉路；第一段局部閉路（圖1-44）。第二段磨礦機總是閉路工作。

與金屬選礦相比，非金屬選礦廠規模較小，磨礦分級大多采用一段工藝流程，而且在某些情況為了保護晶型（如石墨、云母）等，大多粗選粒度較粗，粗選的精礦進行再磨再選，即采用多段磨礦和多段分選的工藝流程。因此粗磨作業（即第一段磨礦作業）的排料粒度往往控制較粗。

上述磨礦分級工藝中的磨礦設備，大多選用格子型球磨機，因為與溢流型磨礦機相比，格子型球磨機具有強迫排礦的作用，排礦速度快，過粉碎輕，磨礦效率較高，能耗較低。格子型球磨機也比棒磨機的生產率高。但溢流型球磨機構造簡單、管理和檢修較方便、投資較低，用于細磨時比格子型球磨機好。一般以為，當要磨到104～74μm（150～200目）時，宜選用溢流型。在非金屬礦選礦廠，溢流型球磨機使用較多，尤其是在石墨選礦廠，除了粗磨使用格子型球磨機外，再磨作業一般采用溢流型球磨機。近年來，在石墨選礦的再磨作業中，振動磨由于磨礦效率高，占地面積小，逐漸取代溢流型球磨機。

（2）作為制備超細粉碎作業原料的磨礦工藝流程　這主要是指為氣流磨、攪拌磨、砂磨機、超細振動磨等超細粉碎作業進行預粉碎，降低入磨粒度，以確保超細粉碎作業產品細度的磨礦（或磨粉）工藝流程。

這種磨礦工藝流程可采用干法工藝，也可采用濕法工藝。具體選擇要依后續超細粉碎作業的性質而定。如果后續超細粉碎作業是氣流磨粉碎工藝（干法），則預磨礦工藝一般選用干法工藝設備，如雷蒙磨、立式磨、旋磨機、渦流機等；如果后續超細粉碎作業采用濕法攪拌磨、振動磨或砂磨機等，則預磨礦作業既可選用干法工藝，也可選用濕法工藝，選用干法工藝時在進入濕法超細粉碎作業之前必須加水制漿。

磨粉設備的選型原則，主要根據后續超細粉碎作業工藝設備所要求的產品細度、處理能力等而定，在滿足給料細度的條件下要使所選磨粉設備的產量與超細粉碎作業工藝設備的處理量匹配或大于后續超細粉碎工藝設備的處理量。

（3）直接加工細粉產品的磨礦工藝流程　在塑料、橡膠、涂料、造紙、陶瓷、耐火材料、膠黏劑、石墨、玻璃、機械、電子等工業領域需要大量的細度為200～800目d₉₇=15～74μm的非金屬礦物粉體產品。加工滿足這些相關應用領域要求的非金屬礦細粉產品是磨礦（或磨粉）工藝設備最主要的應用領域之一。

除了對晶型及表面有特殊要求的礦物，如石墨以及用作珠光云母基材的白云母等外，一般加工150～180目粉體產品的磨粉工藝大多采用干法粉碎與分級工藝流程。主要設備是各類干法磨粉機，如雷蒙磨、立式磨、機械沖擊磨、旋磨機、振動磨、干式球磨機、渦流磨、錘磨機、輥輪（壓）磨等。配套的分級設備大多是空氣離心式分級機。一般都采用一段磨工藝流程，除了磨機和分級機外，一般還包括配套的旋風集料器、鼓風機、除塵器以及給料機等。

這種磨粉工藝流程和設備的選擇主要考慮以下因素：產品的細度及其級配、產品品種及產量、產品的純度要求、產品的顆粒形狀和單位產品能耗。

產品細度是選擇磨粉工藝設備首要考慮的因素。制定產品細度及其級配指標的主要依據是國家標準及其相關應用領域對粉體產品的質量要求或標準。如果原料為中等硬度以下的非金屬礦物，如滑石、大理石、高嶺土、膨潤土、長石等，產品細度要求為104～38μm（150～400目），可選用雷蒙磨、渦流磨、立式磨、錘磨機、旋磨機、振動磨、球磨機、輥輪（壓）磨等。一般情況下，可以不用再另外設置空氣離心分級機。如果產品細度要達到38μm以下（400目以上），除了選擇粒度較細的磨粉設備，如雷蒙磨、立式磨、振動磨、球磨機、旋磨機等外，還要選擇空氣離心式分級機與磨機配套，否則難以滿足產品細度和級配的要求。在選擇分級機時，除了考慮產品細度、分級效率及單位產品能耗之外，還要在處理能力及空氣耗能等方面與磨機匹配。

產品品種及產量是選擇磨粉工藝設備時第二個要考慮的因素。在可能的情況下最好采用一條工藝生產（流程）線，這就要對能達到產品細度的可選擇的磨粉設備進行比較，在比較的基礎上選用單臺設備能滿足產量要求的大型設備。因為一般情況下生產線越少，管理越方便，與多臺小型設備相比，單臺大設備的單位產品能耗及生產成本較低。當然，如果單臺設備滿足不了產量要求，就必須選用兩臺或多臺磨機。

另外，如果產品品種較多，而又不能同時用一臺設備交替進行粉碎加工時，則還可以考慮選擇多臺（套）工藝設備。

除了產品細度、品種和產量外，還必須考慮產品的純度、顆粒形狀等的要求。許多在塑料、橡膠、涂料、膠黏劑、陶瓷、耐火材料、玻璃、造紙、機械、電子等相關領域應用的非金屬礦粉體產品對氧化鐵、氧化鈦等金屬氧化物及白度指標等都有一定的要求，因此，在選擇磨機及分級機時必須考慮設備的磨損情況或磨耗。對于某些非金屬礦物，如石墨、滑石、高嶺土、硅灰石等保持片狀或針狀的顆粒形態有助于提高其應用性能和使用價值。因此，在選擇用于這些礦物的磨粉工藝設備時，還要考慮其顆粒形狀。

能耗也是選擇工藝設備時要考慮的一個重要因素，能耗是產品成本的重要組成部分。好的磨粉分級設備及工藝應該使加工單位產品時的能耗最低。