1、概述
超細粉碎機及超細分級機的發(fā)展及使用與非金屬礦物工業(yè)的發(fā)展是密不可分的,，尤其是近來，我國非金屬礦物工業(yè)的發(fā)展以及破碎機行業(yè)的發(fā)展使得超細粉碎及超細分級技術(shù)也得到了進一步提高。因此,，以非金屬礦物工業(yè)的發(fā)展為背景，來分析我國超細粉碎機及超細分級機的現(xiàn)狀及其發(fā)展的市場空間。
2、我國非金屬礦物工業(yè)現(xiàn)狀及其制備問題,。
目前中國的非金屬礦物工業(yè)已具有相當大的規(guī)模，產(chǎn)量和出口量都呈現(xiàn)增長趨勢,。但國產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和檔次不高,，不能滿足現(xiàn)代的高新技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，許多非金屬礦物深加工產(chǎn)品還要依賴進口,，如國內(nèi)高中檔玻璃原料及電子級球形硅微粉完全依賴進口,。非金屬礦物許多都是白色礦物，對其進行深加工作業(yè)的第一基本要求就是提高其白度,，其次就是保護石墨類鱗片和帶有纖維類礦物的礦物纖維,。了解礦物的特性和對其深加工的要求，可以巧妙地組合工藝流程,，達到節(jié)能,、環(huán)保,、簡易,，且得到最好的精礦品位和最好的回收率的目的。對非金屬礦物進行超細加工的目的主要是開發(fā)非金屬礦物在超微(細)粉體狀態(tài)的特殊性能,。
2.1充分發(fā)展小顆粒的各種效應
發(fā)展小顆粒粒子的各種效應是我們研究超細粉體的基本目的,。由于超微(細)粉體將會帶來量子尺寸效應、小尺寸效應,、表面效應及宏觀量子隧道效應,，這對開發(fā)非金屬天然納米材料(如石墨、沸石,、高嶺土,、硅藻土、珍珠巖等)和合成的非金屬礦物納米材料(如碳酸鈣,、鈦白粉,、二氧化硅、炭黑等)的用途都是十分重要的,。
2.2先有高純化,，再有超細化
高純化是為防止外來雜質(zhì)的干擾，進而充分體現(xiàn)物質(zhì)本身的特性,。許多產(chǎn)品沒有高純化就沒法體現(xiàn)其價值,，例如W(SiO2)為99.99%的超細粉目前我國僅限于試驗室成果,，還沒有工業(yè)化實踐，而進口的高檔產(chǎn)品價格可達15萬噸,，W(ZrO)為99.999%的超細粉價格為普通耐火材料用ZrO粉的 300多倍,。有了純度，才有可能談超細化,，否則有了細度但是純度不夠要求,，這等于是浪費人力、物力及財力,。20年以前超微細粉體的研究對象是粒徑3m以上的粉體,，十年以前則是粒徑1m以上的材料，而近幾年來已進展到研究納米級的,。隨著顆粒粒徑的變小,，材料本身更多的特性也將被開發(fā)。
2.3功能化與復合化的可能功能化與復合化是人們對材料性能追求的結(jié)果,，也是高新技術(shù)發(fā)展對材料的需求,。人們對超微細粉體在某些方面的獨特功能進行研究并加以利用，同時人為地賦予它新功能,，使其更好地為人們服務,。
2.4精細化與特殊要求的關(guān)系粉體材料的精細化涉及到它的粒徑、粒度分布,、顆粒形狀,、比表面積、孔容,、孔徑,、晶相、導電率,、磁性,、光吸收率、光導率等一系列的特性,。不同特性的粉體在應用方面具有不同的效果,。例如我們通常所用的用于封裝材料的SiO粉，顆粒形狀不同(角形粉和球形粉)其封裝結(jié)果則完全兩樣;產(chǎn)品粒度分布不同,，其結(jié)果也相差許多,。
3、我國超細粉碎機與超細分級機的研發(fā)
我國從1995至2005年10年間擁有近160個超細粉碎機專利,，由此可以看出,，我國超細粉碎機及超細分級機的發(fā)展概況。
3.1超細粉碎理論及實踐
3.1.1超細粉碎理論研究
破碎理論是解決物料粉碎與能量消耗關(guān)系的理論基礎,，探索物料粉碎狀態(tài)與能量消耗之間的內(nèi)在聯(lián)系,，對指導制造更有利于粉碎,、更節(jié)能的粉碎設備，對降低能耗,、節(jié)約能源有重要的理論研究價值和重大的現(xiàn)實意義,。自19世紀，提出了破碎理論的新概念以來,，到上個世紀80年代加巴洛夫從結(jié)構(gòu)化學的角度研究了粉碎能耗問題,。破碎理論經(jīng)過100多年的發(fā)展與完善，在粉碎領域起著重要的指導作用,。但這些理論都在一定程度上存在不足及其局限性,，從實際使用出發(fā)，三大粉碎理論都有各自的適用范圍,，具有一定的片面性,。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的理論落后于實踐,，傳統(tǒng)破碎理論的缺陷與不足日顯突出,，在許多領域已不能起到指導作用。為此,，尋求更合理,、更準確、更能反映實際粉碎狀態(tài)的破碎理論已迫在眉睫,。物料變形,、破碎過程十分復雜、它不是一個孤立系統(tǒng),，而是一個與外界有物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng),，也是一個由穩(wěn)態(tài)一漸變一突變的螺旋式演變過程,，同時伴隨聲,、熱等能量的耗散。要完整建立系統(tǒng),，建立物料粉碎功耗方程,，需要多學科的理論做基礎，在多學科交叉融合的前提下,，來建立功耗方程才可能更完善和全面,，才能揭示物料粉碎這一復雜系統(tǒng)的內(nèi)在演變機理�,；诹骰矚饬髂シ鬯闄C理,，研究了粉碎腔內(nèi)的工質(zhì)壓強與噴嘴個數(shù)對SiC顆粒形貌的影響。提高粉碎腔內(nèi)的工質(zhì)壓強可增加粉碎強度;粉碎腔內(nèi)采用兩個噴嘴以增加顆�,；ハ嘧矒舻臋C率是制備片狀SiC粉的有效方法,。采用流化床式氣流磨加多級渦輪分級機的粉碎系統(tǒng),，可以制備產(chǎn)品質(zhì)量較好的多級別超細SiC片晶微粉。用三維黏性流動計算軟件 NUMECA對湍流粉碎機的吸人腔進行了定常三維紊流流場的數(shù)值模擬,，得到了吸人腔內(nèi)部流場的壓力分布和速度分布,，直觀地顯示了吸人腔內(nèi)部的流動現(xiàn)象，為后續(xù)階段的整機聯(lián)算奠定了基礎,。用高壓輥磨與攪拌磨構(gòu)成的復合粉碎系統(tǒng)進行了濕法超細研磨碳酸鈣物料的試驗,，試驗結(jié)果表明：該系統(tǒng)能有效地提高物料細度并降低能耗，這可能與顆粒在高壓輥磨受壓后產(chǎn)生微裂隙有關(guān);高壓輥磨預磨次數(shù)明顯地影響攪拌磨的最終產(chǎn)品粒度和節(jié)能效果;經(jīng)模擬各種不規(guī)則形狀顆粒破壞行為表明,，顆粒受壓時產(chǎn)生微裂隙的現(xiàn)象與其各向異性和應力分布有關(guān),。各種理論研究表明，超細粉碎理論應該與現(xiàn)行的三大粉碎理論有不同的表現(xiàn)方式,，但如何能正確表現(xiàn),，還有待粉碎界人士共同努力去研究，期待早日出現(xiàn)一個完整的表達公式,。做為破碎機的專業(yè)生產(chǎn)提示需注意：①開發(fā)粉碎細物料設備的思考方法不同于粉碎粗粒物料的;②超細粉碎機的開發(fā)應該是多力場的,。
3.1.2超細粉碎機械
我國超細粉碎技術(shù)起于上世紀60年代;在引進、消化,、吸收,、研制一系列運作下，到上世紀80年代開始生產(chǎn)國產(chǎn)細碎顎式破碎機,，如指狀粉碎機,、塔式磨機、氣流磨等;到上世紀90年代中期,，我國已基本形成自己的超細粉碎機的生產(chǎn)序列,，但由于超細分級機要符合流體力學原理，研制難度大一些,，因此研制者較少,。超細攪拌磨始于1928年，1952年美國杜邦公司推出立式砂磨機,，上世紀80年代Drais公司開發(fā)成功DCP環(huán)隙式攪拌磨,，使粉碎分散效率大大提高。近年來,，德國和日本正在研發(fā)亞微米,、納米超細攪拌磨，如S型,、C型和ZR120型離心式超細攪拌磨,。
4、我國粉碎機械的發(fā)展方向
現(xiàn)代工程技術(shù)將需要越來越多的高純超細粉體,超細粉碎技術(shù)在高新技術(shù)研究開發(fā)中將起著越來越重要的作用,。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與非金屬礦物有著密切的聯(lián)系,在未來非金屬礦深加工技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中要考慮高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;現(xiàn)代非金屬深加工技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加工技術(shù)相互滲透,其發(fā)展必須考慮傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和進步;為了更好地應用有限的非金屬礦資源,必須考慮其綜合利用問題,。
超細粉碎機及超細分級機的發(fā)展及使用與非金屬礦物工業(yè)的發(fā)展是密不可分的,，尤其是近來，我國非金屬礦物工業(yè)的發(fā)展以及破碎機行業(yè)的發(fā)展使得超細粉碎及超細分級技術(shù)也得到了進一步提高。因此,，以非金屬礦物工業(yè)的發(fā)展為背景，來分析我國超細粉碎機及超細分級機的現(xiàn)狀及其發(fā)展的市場空間。
2、我國非金屬礦物工業(yè)現(xiàn)狀及其制備問題,。
目前中國的非金屬礦物工業(yè)已具有相當大的規(guī)模，產(chǎn)量和出口量都呈現(xiàn)增長趨勢,。但國產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和檔次不高,，不能滿足現(xiàn)代的高新技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，許多非金屬礦物深加工產(chǎn)品還要依賴進口,，如國內(nèi)高中檔玻璃原料及電子級球形硅微粉完全依賴進口,。非金屬礦物許多都是白色礦物，對其進行深加工作業(yè)的第一基本要求就是提高其白度,，其次就是保護石墨類鱗片和帶有纖維類礦物的礦物纖維,。了解礦物的特性和對其深加工的要求，可以巧妙地組合工藝流程,，達到節(jié)能,、環(huán)保,、簡易,，且得到最好的精礦品位和最好的回收率的目的。對非金屬礦物進行超細加工的目的主要是開發(fā)非金屬礦物在超微(細)粉體狀態(tài)的特殊性能,。
2.1充分發(fā)展小顆粒的各種效應
發(fā)展小顆粒粒子的各種效應是我們研究超細粉體的基本目的,。由于超微(細)粉體將會帶來量子尺寸效應、小尺寸效應,、表面效應及宏觀量子隧道效應,，這對開發(fā)非金屬天然納米材料(如石墨、沸石,、高嶺土,、硅藻土、珍珠巖等)和合成的非金屬礦物納米材料(如碳酸鈣,、鈦白粉,、二氧化硅、炭黑等)的用途都是十分重要的,。
2.2先有高純化,，再有超細化
高純化是為防止外來雜質(zhì)的干擾，進而充分體現(xiàn)物質(zhì)本身的特性,。許多產(chǎn)品沒有高純化就沒法體現(xiàn)其價值,，例如W(SiO2)為99.99%的超細粉目前我國僅限于試驗室成果,，還沒有工業(yè)化實踐，而進口的高檔產(chǎn)品價格可達15萬噸,，W(ZrO)為99.999%的超細粉價格為普通耐火材料用ZrO粉的 300多倍,。有了純度，才有可能談超細化,，否則有了細度但是純度不夠要求,，這等于是浪費人力、物力及財力,。20年以前超微細粉體的研究對象是粒徑3m以上的粉體,，十年以前則是粒徑1m以上的材料，而近幾年來已進展到研究納米級的,。隨著顆粒粒徑的變小,，材料本身更多的特性也將被開發(fā)。
2.3功能化與復合化的可能功能化與復合化是人們對材料性能追求的結(jié)果,，也是高新技術(shù)發(fā)展對材料的需求,。人們對超微細粉體在某些方面的獨特功能進行研究并加以利用，同時人為地賦予它新功能,，使其更好地為人們服務,。
2.4精細化與特殊要求的關(guān)系粉體材料的精細化涉及到它的粒徑、粒度分布,、顆粒形狀,、比表面積、孔容,、孔徑,、晶相、導電率,、磁性,、光吸收率、光導率等一系列的特性,。不同特性的粉體在應用方面具有不同的效果,。例如我們通常所用的用于封裝材料的SiO粉，顆粒形狀不同(角形粉和球形粉)其封裝結(jié)果則完全兩樣;產(chǎn)品粒度分布不同,，其結(jié)果也相差許多,。
3、我國超細粉碎機與超細分級機的研發(fā)
我國從1995至2005年10年間擁有近160個超細粉碎機專利,，由此可以看出,，我國超細粉碎機及超細分級機的發(fā)展概況。
3.1超細粉碎理論及實踐
3.1.1超細粉碎理論研究
破碎理論是解決物料粉碎與能量消耗關(guān)系的理論基礎,，探索物料粉碎狀態(tài)與能量消耗之間的內(nèi)在聯(lián)系,，對指導制造更有利于粉碎,、更節(jié)能的粉碎設備，對降低能耗,、節(jié)約能源有重要的理論研究價值和重大的現(xiàn)實意義,。自19世紀，提出了破碎理論的新概念以來,，到上個世紀80年代加巴洛夫從結(jié)構(gòu)化學的角度研究了粉碎能耗問題,。破碎理論經(jīng)過100多年的發(fā)展與完善，在粉碎領域起著重要的指導作用,。但這些理論都在一定程度上存在不足及其局限性,，從實際使用出發(fā)，三大粉碎理論都有各自的適用范圍,，具有一定的片面性,。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的理論落后于實踐,，傳統(tǒng)破碎理論的缺陷與不足日顯突出,，在許多領域已不能起到指導作用。為此,，尋求更合理,、更準確、更能反映實際粉碎狀態(tài)的破碎理論已迫在眉睫,。物料變形,、破碎過程十分復雜、它不是一個孤立系統(tǒng),，而是一個與外界有物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng),，也是一個由穩(wěn)態(tài)一漸變一突變的螺旋式演變過程,，同時伴隨聲,、熱等能量的耗散。要完整建立系統(tǒng),，建立物料粉碎功耗方程,，需要多學科的理論做基礎，在多學科交叉融合的前提下,，來建立功耗方程才可能更完善和全面,，才能揭示物料粉碎這一復雜系統(tǒng)的內(nèi)在演變機理�,；诹骰矚饬髂シ鬯闄C理,，研究了粉碎腔內(nèi)的工質(zhì)壓強與噴嘴個數(shù)對SiC顆粒形貌的影響。提高粉碎腔內(nèi)的工質(zhì)壓強可增加粉碎強度;粉碎腔內(nèi)采用兩個噴嘴以增加顆�,；ハ嘧矒舻臋C率是制備片狀SiC粉的有效方法,。采用流化床式氣流磨加多級渦輪分級機的粉碎系統(tǒng),，可以制備產(chǎn)品質(zhì)量較好的多級別超細SiC片晶微粉。用三維黏性流動計算軟件 NUMECA對湍流粉碎機的吸人腔進行了定常三維紊流流場的數(shù)值模擬,，得到了吸人腔內(nèi)部流場的壓力分布和速度分布,，直觀地顯示了吸人腔內(nèi)部的流動現(xiàn)象，為后續(xù)階段的整機聯(lián)算奠定了基礎,。用高壓輥磨與攪拌磨構(gòu)成的復合粉碎系統(tǒng)進行了濕法超細研磨碳酸鈣物料的試驗,，試驗結(jié)果表明：該系統(tǒng)能有效地提高物料細度并降低能耗，這可能與顆粒在高壓輥磨受壓后產(chǎn)生微裂隙有關(guān);高壓輥磨預磨次數(shù)明顯地影響攪拌磨的最終產(chǎn)品粒度和節(jié)能效果;經(jīng)模擬各種不規(guī)則形狀顆粒破壞行為表明,，顆粒受壓時產(chǎn)生微裂隙的現(xiàn)象與其各向異性和應力分布有關(guān),。各種理論研究表明，超細粉碎理論應該與現(xiàn)行的三大粉碎理論有不同的表現(xiàn)方式,，但如何能正確表現(xiàn),，還有待粉碎界人士共同努力去研究，期待早日出現(xiàn)一個完整的表達公式,。做為破碎機的專業(yè)生產(chǎn)提示需注意：①開發(fā)粉碎細物料設備的思考方法不同于粉碎粗粒物料的;②超細粉碎機的開發(fā)應該是多力場的,。
3.1.2超細粉碎機械
我國超細粉碎技術(shù)起于上世紀60年代;在引進、消化,、吸收,、研制一系列運作下，到上世紀80年代開始生產(chǎn)國產(chǎn)細碎顎式破碎機,，如指狀粉碎機,、塔式磨機、氣流磨等;到上世紀90年代中期,，我國已基本形成自己的超細粉碎機的生產(chǎn)序列,，但由于超細分級機要符合流體力學原理，研制難度大一些,，因此研制者較少,。超細攪拌磨始于1928年，1952年美國杜邦公司推出立式砂磨機,，上世紀80年代Drais公司開發(fā)成功DCP環(huán)隙式攪拌磨,，使粉碎分散效率大大提高。近年來,，德國和日本正在研發(fā)亞微米,、納米超細攪拌磨，如S型,、C型和ZR120型離心式超細攪拌磨,。
4、我國粉碎機械的發(fā)展方向
現(xiàn)代工程技術(shù)將需要越來越多的高純超細粉體,超細粉碎技術(shù)在高新技術(shù)研究開發(fā)中將起著越來越重要的作用,。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與非金屬礦物有著密切的聯(lián)系,在未來非金屬礦深加工技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中要考慮高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;現(xiàn)代非金屬深加工技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加工技術(shù)相互滲透,其發(fā)展必須考慮傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和進步;為了更好地應用有限的非金屬礦資源,必須考慮其綜合利用問題,。
