在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平顯著提高的大背景下，伴隨高新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)、塑料、橡膠、造紙、涂料、建材、石化、機(jī)械等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)以及環(huán)保產(chǎn)業(yè)等現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的快速成長(zhǎng)，市場(chǎng)對(duì)非金屬礦粉需求量呈較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)中國(guó)非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)和有關(guān)專業(yè)協(xié)會(huì)的不完全統(tǒng)計(jì)，2004年，（玻璃及填料用）石英砂和石英粉、重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、滑石、石膏、石墨、螢石、鎂砂及制品、硅灰石、云母、膨潤(rùn)土、硅藻土、石棉、重晶石、鋯英石粉等主要非金屬礦產(chǎn)品的產(chǎn)量合計(jì)已達(dá)到8000多萬(wàn)噸；此外，2004年，我國(guó)生產(chǎn)建筑陶瓷近30億m2，衛(wèi)生陶瓷達(dá)7000萬(wàn)件以上，據(jù)此估算年消費(fèi)瓷土、長(zhǎng)石、石英等非金屬礦物粉體1300萬(wàn)噸左右；兩項(xiàng)合計(jì)，2004年中國(guó)大陸非金屬礦產(chǎn)品的總產(chǎn)量約9737.5 萬(wàn)噸左右。2005年估計(jì)達(dá)到10394萬(wàn)噸左右，較2004　年增長(zhǎng)約6.74%。此外，2004年我國(guó)石灰產(chǎn)量達(dá)到14200萬(wàn)噸左右，2005年15000萬(wàn)噸左右，分別比上年增長(zhǎng)4.6%和5.6%左右，主要用于建材與建筑，鋼鐵、冶金，化工行業(yè)輕質(zhì)碳酸鈣、電石、氯堿等的生產(chǎn)，高等級(jí)公路以及煙氣脫硫和廢水處理等，其中建材與建筑約占石灰消費(fèi)量的66%，鋼鐵冶金約占22%。

　　另?yè)?jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2005年非金屬礦產(chǎn)品的出口總額為48.03億美元，比2004年增長(zhǎng)45.23%。其中采選產(chǎn)品13.6億美元，比去年增長(zhǎng)52.98%；加工產(chǎn)品34.43億美元，比去年增長(zhǎng)42.39%。其中石英、硅砂、紅柱石、藍(lán)晶石及硅線石、硅藻土、重晶石、石棉、未膨脹的綠泥石、蛭石、珍珠巖、膨潤(rùn)土、鱗片石墨等的出口量顯著增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率均在兩位數(shù)以上；脫色土及漂白土、滑石、螢石、碳酸鈣等的出口量呈負(fù)增長(zhǎng)。

　　由以上主要統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，我國(guó)非金屬礦物粉體已形成一個(gè)規(guī)模宏大的產(chǎn)業(yè)，而且可以預(yù)見(jiàn)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，非金屬礦物粉體的產(chǎn)量和消費(fèi)量也將持續(xù)增長(zhǎng)。那么，我國(guó)非金屬礦粉加工技術(shù)的現(xiàn)狀是這樣的呢？能否滿足相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ墙饘俚V粉產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的數(shù)量和質(zhì)量要求呢？

　　1．非金屬礦加工技術(shù)現(xiàn)狀與問(wèn)題

　　礦種多、應(yīng)用領(lǐng)域廣、技術(shù)指標(biāo)要求復(fù)雜是非金屬礦物加工的主要特點(diǎn)之一。由于這一特點(diǎn)，非金屬礦的加工工藝也是千差萬(wàn)別的。有些非金屬礦可以直接粉碎加工成商品，如方解石、石灰石、硅灰石；有些必須要進(jìn)行提純，如石墨、高純石英、砂質(zhì)高嶺土；有些應(yīng)用領(lǐng)域只需對(duì)非金屬礦進(jìn)行簡(jiǎn)單的粉碎加工，如飼料用的石灰石粉，鑄造用的膨潤(rùn)土以及普通的非金屬礦物填料；有些應(yīng)用領(lǐng)域則要求進(jìn)行較深度的加工，如微電子工業(yè)應(yīng)用的膠體石墨、高純石英，造紙工業(yè)用的高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣顏料，涂料工業(yè)用的有機(jī)膨潤(rùn)土，納米復(fù)合材料用的蒙脫石，新型導(dǎo)電材料用的石墨層間化合物以及珠光云母和著色云母、在高聚物基復(fù)合材料（塑料、橡膠、膠粘結(jié)等）中應(yīng)用的高性能非金屬礦物填料，等等。以下就粉碎、分級(jí)、提純、改性、煅燒等幾個(gè)主要方面對(duì)中國(guó)目前的非金屬加工技術(shù)現(xiàn)狀和問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單綜述和分析。

　　1.1 粉碎分級(jí)

　　目前，非金屬礦物粉體的粉碎加工根據(jù)產(chǎn)品的粒度大小大體分為：破碎（產(chǎn)物粒度30～1㎜）、磨礦或磨粉（產(chǎn)物粒度1000～10m）及超細(xì)粉碎或超細(xì)磨（產(chǎn)物粒度10～0.1m）3個(gè)層次。每一層次還可以細(xì)分為幾個(gè)不同的作業(yè)段，如破碎可以分為粗破碎、細(xì)破碎；磨礦可以分為粗磨（20～200目）和細(xì)磨（325目）。粉碎分級(jí)技術(shù)的核心是設(shè)備，目前不同粉碎和分級(jí)層次所應(yīng)用的主要設(shè)備列于表1。

　　表1 非金屬礦物粉體加工中應(yīng)用的粉碎和分級(jí)設(shè)備

作業(yè)名稱 粉碎設(shè)備 篩分與分級(jí)設(shè)備

破碎 顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)等 固定（格條）篩、各種振動(dòng)篩、平面搖動(dòng)篩等
磨礦或磨粉 球磨機(jī)、棒磨機(jī)、礫磨機(jī)、自磨機(jī)、雷蒙磨（懸輥式磨粉機(jī)）、輥磨機(jī)、旋磨機(jī)、柱磨機(jī)、渦流磨、振動(dòng)磨、塔磨機(jī)、離心磨、機(jī)械沖擊磨、壓輥磨等 直線振動(dòng)篩、雙軸振動(dòng)篩、高頻振動(dòng)篩、概率篩、旋流細(xì)篩、水力旋流器、螺旋分級(jí)機(jī)、水力分級(jí)機(jī)、旋風(fēng)（慣性）分級(jí)機(jī)、葉輪式分級(jí)機(jī)、懸吊篩等
超細(xì)粉碎或
超細(xì)磨 氣流磨、攪拌磨、研磨剝片機(jī)、砂磨機(jī)、振動(dòng)磨、球磨機(jī)、壓輥磨、環(huán)輥磨、高速機(jī)械沖擊磨、膠體磨、行星球磨機(jī)等 渦輪式空氣離心分級(jí)機(jī)、臥式螺旋卸料離心機(jī)、碟片式離心機(jī)、小直徑水力旋流器（組）

　　近十年來(lái)，非金屬礦粉碎分級(jí)設(shè)備發(fā)展較快，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)各種破碎、細(xì)磨、超細(xì)磨設(shè)備及各種干式和濕式精細(xì)分級(jí)設(shè)備，設(shè)備的性能和技術(shù)水平有了顯著進(jìn)步。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)非金屬礦物的粉碎、分級(jí)、超細(xì)粉碎生產(chǎn)中絕大多數(shù)采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。由于大處理量精細(xì)分級(jí)設(shè)備制造技術(shù)的突破，球磨機(jī)和分級(jí)系統(tǒng)廣泛用于大規(guī)模重質(zhì)碳酸鈣的干法生產(chǎn)（D97=5～45m），D97=10m產(chǎn)品的單機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)到5～7t/h；大型攪拌磨和砂磨機(jī)（3000～5000L）已在涂料級(jí)重質(zhì)碳酸鈣及高嶺土的超細(xì)研磨加工中的推廣應(yīng)用，d902mm產(chǎn)品的單機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)到2000kg/h以上。此外，已有部分先進(jìn)、實(shí)用的粉碎、分級(jí)設(shè)備出口到東南亞、南亞、中東、非洲和歐洲等地區(qū)國(guó)家。

　　目前國(guó)內(nèi)非金屬礦物粉碎分級(jí)技術(shù)存在的主要問(wèn)題主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是粉碎分級(jí)設(shè)備；二是粉碎分級(jí)工藝；三是針狀和片狀微粉加工技術(shù)。

　�。�1）粉碎分級(jí)設(shè)備

　　但從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)粉碎分級(jí)設(shè)備，特別是超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)設(shè)備與先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家相比尚存的問(wèn)題主要集中在生產(chǎn)能力大型化、產(chǎn)品精細(xì)化、過(guò)程控制智能（在線）化、磨損控制和設(shè)備穩(wěn)定性等方面。

　　這里所說(shuō)的設(shè)備大型化是指單機(jī)生產(chǎn)能力的大型化，而不是生產(chǎn)線因設(shè)備重復(fù)設(shè)置的生產(chǎn)能力大型化。設(shè)備大型化是用戶用量增大和質(zhì)量穩(wěn)定的必然要求。現(xiàn)代化大型企業(yè)對(duì)非金屬礦粉的要求是同一規(guī)格的產(chǎn)品用量大，而且質(zhì)量要求（如粒徑和粒度分布、白度等）穩(wěn)定。采用多臺(tái)小設(shè)備，雖然也能滿足用量的要求，但一般難以滿足質(zhì)量（特別是粒度分布）穩(wěn)定的要求。設(shè)備大型化也是節(jié)能、降耗、降低單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本的必然要求。設(shè)備大型化使單位產(chǎn)品能耗、磨耗降低，勞動(dòng)強(qiáng)度減小、人工減少，從而降低了單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
這里所說(shuō)的產(chǎn)品精細(xì)化主要是指粉體產(chǎn)品的細(xì)度、粒度分布、顆粒形狀、分散穩(wěn)定性等指標(biāo)。雖然我國(guó)非金屬礦行業(yè)將小于10m的粉體稱之為超細(xì)粉體。但一方面，各不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Τ��?xì)粉體粒度及其分布的要求不一致，如造紙面涂料要求-2m達(dá)到90%以上，最大顆粒不大于5m；塑料薄膜要求d975～6m，最大顆粒不大于10m； 另一方面，隨著現(xiàn)代高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)速度的加快，對(duì)非金屬礦物粉體產(chǎn)品的細(xì)度要求不斷提高，如新的高品質(zhì)專用面涂級(jí)GCC，要求其漿料固含量75%～78%；粘度＜350mpa；最大粒度3～5μm, －2μm含量≥95%，1μm含量≥75%；平均粒徑0.3～0.5μm。目前一些新材料領(lǐng)域，不僅粒度要求達(dá)到幾m，甚至小于1m，而且對(duì)顆粒形狀有特殊要求，如高性能電池領(lǐng)域應(yīng)用的球形石墨以及大規(guī)模集成電路板塑封用的球形硅微粉。

　　過(guò)程控制智能（在線）化是穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和減少人工的必然要求。由于中國(guó)目前勞動(dòng)力資源豐富以及設(shè)備售價(jià)等方面的原因，目前國(guó)內(nèi)粉碎分級(jí)設(shè)備的智能（在線）控制方面尚未全面實(shí)施，過(guò)程產(chǎn)品細(xì)度和粒度分布的控制主要還是依據(jù)取樣的粒度分析結(jié)果進(jìn)行人工調(diào)控。

　　磨耗和可靠性是粉碎分級(jí)設(shè)備的主要性能之一。過(guò)大的磨耗不僅影響產(chǎn)品的純度、白度等指標(biāo)，而且導(dǎo)致與物料接觸部件的使用壽命下降，降低設(shè)備的可靠性。設(shè)備的磨耗除了與物料的硬度有關(guān)外，主要取決于材料、粉碎分級(jí)方式以及器件的形狀等。例如渦輪式分級(jí)設(shè)備，葉輪的材質(zhì)、形狀、轉(zhuǎn)度等對(duì)其磨耗重要影響，高轉(zhuǎn)速雖然有助于降低分離粒徑，但往往降低設(shè)備的穩(wěn)定性和提高了設(shè)備的磨耗，而且也提高了單位產(chǎn)品能耗。國(guó)內(nèi)目前就存在一味仿制國(guó)外某型號(hào)分級(jí)設(shè)備，增大分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象。

　�。�2）粉碎分級(jí)工藝

　　目前粉碎分級(jí)工藝存在的主要問(wèn)題是工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型問(wèn)題。

　　客觀上種類繁多的非金屬礦物品種和千差萬(wàn)別的產(chǎn)品規(guī)格給非金屬礦物粉碎分級(jí)，特別是超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)工藝的工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型帶來(lái)一定的技術(shù)難度。但我這里要講的主要是主觀上存在的一些原因。這些原因包括選型程序、選型方式方法以及選型者的技術(shù)能力。

    先講工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型程序。正確的程序應(yīng)該是首先明確要粉碎加工什么礦物？根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研確定產(chǎn)品的定位（細(xì)度和粒度分布）、產(chǎn)量、工作制度等。再根據(jù)現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)備技術(shù)水平來(lái)設(shè)計(jì)粉碎分級(jí)方式并進(jìn)行比較，是采用干法還是濕法；然后再在工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上選擇設(shè)備型號(hào)�，F(xiàn)在有些投資者往往是先確定某某廠家或某某型號(hào)的設(shè)備，然后再考慮生產(chǎn)礦粉。顛倒的選型程序可能導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型不正確，增大投資的風(fēng)險(xiǎn)。

　　再講選型方式方法。無(wú)論是工藝設(shè)計(jì)還是設(shè)備選型首先要考慮的是必須滿足產(chǎn)品細(xì)度、粒度分布和產(chǎn)量的要求；其次要重點(diǎn)比較不同工藝和設(shè)備選型方案的單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)（對(duì)于粉碎分級(jí)作業(yè)來(lái)說(shuō)能耗是主要的生產(chǎn)成本構(gòu)成）；然后要比較單位產(chǎn)品磨耗、單位產(chǎn)品投資等指標(biāo)；最后要比較設(shè)備的穩(wěn)定性和成熟性。目前有的投資方或設(shè)計(jì)方在設(shè)備選型時(shí)，往往只注意滿足產(chǎn)品細(xì)度和產(chǎn)量，忽視單位產(chǎn)品能耗以及設(shè)備穩(wěn)定性和成熟性的比較，或者太關(guān)注于節(jié)省設(shè)備投資，從而或者導(dǎo)致最終的生產(chǎn)線單位產(chǎn)品能耗和維護(hù)費(fèi)用高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，或者難以達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)品細(xì)度、產(chǎn)量指標(biāo)。

　　最后要講工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型人員的技術(shù)素質(zhì)。由于目前大多數(shù)超細(xì)粉碎和精心分級(jí)設(shè)備沒(méi)有制定相應(yīng)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備制造商的產(chǎn)品樣本表述大多以所謂中等硬度的標(biāo)準(zhǔn)礦物為準(zhǔn)，而且對(duì)于細(xì)度的表示方法也不盡相同。因此，除了道德素質(zhì)外，選型人員的技術(shù)素質(zhì)對(duì)于正確選擇工藝設(shè)備是非常重要的。這里所指的技術(shù)素質(zhì)包括對(duì)行業(yè)的整體了解程度、對(duì)現(xiàn)有粉碎分級(jí)工藝設(shè)備的熟悉程度以及工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型的能力。

　�。�3）針狀和片狀微粉加工技術(shù)

　　目前國(guó)內(nèi)在大徑厚比白云母微粉生產(chǎn)技術(shù)和高長(zhǎng)徑比硅灰石微粉生產(chǎn)技術(shù)方面仍程度不同地存在一些問(wèn)題。特別是白云母粉體生產(chǎn)技術(shù)，國(guó)產(chǎn)技術(shù)設(shè)備徑厚比小、表面光澤差、單機(jī)生產(chǎn)能力小、單位產(chǎn)品能耗較高、質(zhì)量不穩(wěn)定。高性能大徑厚比白云母粉仍要進(jìn)口。

　　2.2 選礦提純

　　由于非金屬礦物成礦的特點(diǎn)及應(yīng)用的特點(diǎn)，工業(yè)上大多數(shù)非金屬礦物，如石灰石、方解石、大理石、白云石、石膏、重晶石、滑石、葉臘石、綠泥石、膨潤(rùn)土、伊利石、硅灰石、煤系硬質(zhì)高嶺巖、玻璃原料石英巖等只進(jìn)行簡(jiǎn)單的揀選以及分類進(jìn)行粉碎、分級(jí)、改性活化和深加工。國(guó)內(nèi)目前工業(yè)上進(jìn)行選礦提純的非金屬礦主要有：石棉、石墨、軟質(zhì)高嶺土、硅藻土、膨潤(rùn)土、高純石英、云母、石榴子石、藍(lán)晶石、硅線石、紅柱石、蛭石、菱鎂礦、長(zhǎng)石、金紅石、鋯英砂以及螢石、磷灰石、鉀鹽等。

　　目前，石棉主要采用風(fēng)選和篩分分級(jí)；石墨天然可浮性好，主要采用浮選，對(duì)要求固定碳含量達(dá)到95以上的高純石墨采用化學(xué)選礦（強(qiáng)酸、堿處理和高溫煅燒）；軟質(zhì)高嶺土主要采用重選（水力旋流器和離心分級(jí)）除砂，強(qiáng)磁或高梯度磁選、超導(dǎo)磁選及化學(xué)漂白（還原和氧化漂白）除鐵增白；硅藻土主要采用擦洗分散、分級(jí)除晶質(zhì)二氧化硅、選擇性沉降分離粘土；高純石英主要采用酸浸和純水洗滌；云母則主要根據(jù)云母類型的不同，采用人工或機(jī)械揀選及摩擦選礦以及風(fēng)選和重選除砂；石榴子石主要采用搖床分選；硅線石和藍(lán)晶石則在去除礦泥的基礎(chǔ)上主要采用浮選；長(zhǎng)石主要采用磁選，石英與長(zhǎng)石分離時(shí)，主要采用浮選；蛭石主要利用其膨脹后與脈石礦物的密度差采用簡(jiǎn)單的風(fēng)選和水選；金紅石和鋯英砂主要采用電選、磁選和重選綜合力場(chǎng)選礦工藝；螢石主要采用浮選工藝。

　　這些年非金屬礦選礦技術(shù)可以說(shuō)是進(jìn)展緩慢，研發(fā)資金和人力投入少，礦上企業(yè)基本上是“采富棄貧”，目前國(guó)內(nèi)在非金屬礦提純加工方面問(wèn)題很多，主要如下：

    ①機(jī)械化和自動(dòng)化程度不高。部分礦山和滑石、硅灰石、方解石等礦種主要采用人工手選，即使機(jī)械化程度比較高的石墨、石棉、高嶺土等非金屬礦的選礦工藝，其自動(dòng)化程度也較低，過(guò)程調(diào)控和產(chǎn)品質(zhì)量控制還是以人工為主。這是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的主要原因之一。

    ②回收率和資源綜合利用率較低。選礦回收率低于國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，就連天然可浮性好的鱗片石墨，某些選廠的回收率也不到80%。資源綜合利用程度低，有些老礦山尾礦對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。

    ③工業(yè)化高純加工工藝與裝備不能滿足應(yīng)用的需要。最典型的例子是生產(chǎn)石英玻璃、石英坩堝、光纖套管等的高純度石英（雜質(zhì)含量小于10個(gè)ppm），迄今為止，仍依賴進(jìn)口，對(duì)我國(guó)高新技術(shù)和國(guó)家安全有重要影響。

　　2.3 粉體改性

　　在塑料、橡膠、膠粘劑等高分子材料或高聚物基復(fù)合材料中應(yīng)用的非金屬礦物填料以及油漆涂料、涂層材料、油墨、化妝品等中應(yīng)用的非金屬礦物填料和顏料以及吸附催化用的非金屬礦物材料，表面處理或表面改性是其重要的加工技術(shù)之一。目前非金屬礦物粉體表面改性采用的主要方法是表面化學(xué)包覆、沉淀反應(yīng)包膜、插層改性等；表面改性劑包括有機(jī)物和無(wú)機(jī)物二大類；改性工藝包括干法和濕法；改性設(shè)備主要有連續(xù)式的粉體表面改性機(jī)、間歇式的加熱攪拌機(jī)、渦流磨、攪拌反應(yīng)罐和反應(yīng)釜等。表2所示為目前國(guó)內(nèi)非金屬礦物粉體表面改性常用的方法、工藝、表面改性劑及改性設(shè)備，其中SLG連續(xù)式粉體表面改性工藝與設(shè)備在超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣的干法改性中占據(jù)主導(dǎo)地位。

　　表2 非金屬礦物粉體表面改性常用的表面改性劑及改性設(shè)備
方 法 工藝 表面改性劑 表面改性設(shè)備 應(yīng)用的非金屬礦物
表面化學(xué)包覆 干法 硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、鋯鋁酸鹽等偶聯(lián)劑；表面活性劑；有機(jī)硅；不飽和有機(jī)酸及有機(jī)低聚物；等等 SLG型連續(xù)粉體表面改性機(jī)、高速加熱攪拌機(jī)、臥式漿葉混合機(jī)、渦流磨、流化床等 GCC和PCC、滑石、高嶺土、云母、硅灰石、氫氧化鋁、氫氧化鎂石英粉、長(zhǎng)石粉等
濕法 硅烷、鋯鋁酸鹽、經(jīng)過(guò)處理的部分鈦酸酯和鋁酸酯偶聯(lián)劑；水溶性表面活性劑及高分子、乳化硅油等 加熱攪拌反應(yīng)罐或攪拌筒、反應(yīng)釜等 PCC和GCC、高嶺土、云母、二氧化硅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、二氧化鈦、電氣石等
沉淀反應(yīng)包膜 濕法 鈦鹽、鋁鹽、硅酸鈉、鐵鹽、鉻鹽、鈷鹽、鋅鹽、鋯鹽等 加熱攪拌反應(yīng)罐、反應(yīng)釜、洗滌脫水及干燥機(jī)、焙燒窯爐等 云母、二氧化鈦、石墨、高嶺土、電氣石、氫氧化鎂等
插層改性
/ 季銨鹽、高聚物單體、堿或堿土金屬、無(wú)機(jī)酸及其鹽、稀土氧化物等 反應(yīng)器、洗滌脫水及干燥機(jī)等 膨潤(rùn)土及其他粘土礦物、石墨、蛭石等

　　當(dāng)前，國(guó)內(nèi)非金屬礦物粉體表面改性技術(shù)存在的主要問(wèn)題是：

　�、籴槍�(duì)特定用途的非金屬礦物表面改性工藝和配方技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足應(yīng)用的需要。如在工程塑料　中應(yīng)用的針狀硅灰石、滑石、云母等；在再生紙脫墨中應(yīng)用的滑石粉；在橡膠輪胎中應(yīng)用的石墨；在丁基橡膠和催化劑中應(yīng)用的煅燒高嶺土；在涂料和涂層材料中應(yīng)用的膨潤(rùn)土、高嶺土、鐵紅、珠光云母和著色云母；在化妝品中應(yīng)用的云母和滑石等。目前的狀況是雖然國(guó)內(nèi)大量出口滑石、云母、石墨和硅灰石等非金屬礦物粉體產(chǎn)品，但同時(shí)以高于出口價(jià)幾倍甚至于幾十倍的價(jià)格進(jìn)口相應(yīng)的表面改性產(chǎn)品。

　�、诒砻娓男栽O(shè)備程度不同地存在一些影響產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性的問(wèn)題，特別是間歇式操作的干法表面改性設(shè)備。

2.4 其他

    非金屬礦粉加工技術(shù)還包括脫水（過(guò)濾和干燥）、煅燒、造粒及包裝等。

    目前工業(yè)上應(yīng)用的過(guò)濾設(shè)備主要有壓濾機(jī)、離心機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)等；干燥設(shè)備主要有噴霧干燥機(jī)、圓筒干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)、多功能干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、隧道式干燥機(jī)等。針對(duì)超細(xì)粉體干燥過(guò)程粉料團(tuán)聚問(wèn)題的集干燥與解聚于一體的干燥技術(shù)與設(shè)備，如多功能強(qiáng)力干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)等也已在超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣、超細(xì)高嶺土、超細(xì)水鎂石等的加工中成功地得到應(yīng)用；壓濾脫水設(shè)備和臥式螺旋離心脫水設(shè)備已廣泛用于超細(xì)高嶺土、膨潤(rùn)土、凹凸棒土等高粘度非金屬礦物的加工；國(guó)產(chǎn)噴霧、擠壓等造粒設(shè)備及顆粒整形設(shè)備也已在工業(yè)上應(yīng)用。此外，近幾年針對(duì)非金屬礦物超細(xì)粉體的包裝設(shè)備有了較快發(fā)展，國(guó)內(nèi)制造的自動(dòng)計(jì)量和氣固分離、連續(xù)包裝的真空包裝機(jī)和其它自動(dòng)化連續(xù)包裝設(shè)備已在非金屬礦物超細(xì)粉體的包裝中得到廣泛應(yīng)用。目前該領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題是設(shè)備的性能還不能完全滿足應(yīng)用的需要，特別是一些特殊物料，如-1m超微細(xì)物料的過(guò)濾與干燥解聚、超細(xì)球形粉體的生產(chǎn)等等。

　　煤系硬質(zhì)高嶺土是中國(guó)的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，自上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)用煤系高嶺土為原料生產(chǎn)超細(xì)高白度煅燒高嶺土逐漸形成開(kāi)發(fā)熱潮，進(jìn)入本世紀(jì)后生產(chǎn)能力迅速膨脹，目前形成的生產(chǎn)能力已達(dá)到20萬(wàn)噸以上。煤系高嶺土的煅燒技術(shù)和設(shè)備是其關(guān)鍵加工技術(shù)之一，最初采用靜態(tài)煅燒的隧道窯、倒煙窯和立窯成型煅燒，不僅產(chǎn)量低、產(chǎn)品質(zhì)量（白度）不穩(wěn)定，而且能耗高，后來(lái)引進(jìn)英國(guó)產(chǎn)的燃油和燃?xì)飧粞媸交剞D(zhuǎn)窯取得了成功。近年來(lái)國(guó)內(nèi)不僅開(kāi)發(fā)了燃?xì)飧粞媸交剞D(zhuǎn)窯和電加熱回轉(zhuǎn)窯并在新建的煅燒高嶺土生產(chǎn)線上得到應(yīng)用，而且在2005年成功地開(kāi)發(fā)了直焰式燃?xì)饣剞D(zhuǎn)窯。由于超細(xì)研磨機(jī)的大型化、直焰式回轉(zhuǎn)煅燒窯煅燒技術(shù)的成功應(yīng)用以及解聚分級(jí)技術(shù)的進(jìn)步，不僅用煤系高嶺巖生產(chǎn)超細(xì)煅燒高嶺土的質(zhì)量穩(wěn)定性提高，而且能耗和生產(chǎn)成本顯著下降，生產(chǎn)線投資顯著減少。1994～2004年投產(chǎn)的生產(chǎn)線，萬(wàn)噸生產(chǎn)能力投資需要4000-7000萬(wàn)元；2006年7月投產(chǎn)的“內(nèi)蒙古華生高嶺土有限公司”3萬(wàn)噸/年生產(chǎn)線，投資僅4000多萬(wàn)元。產(chǎn)品白度高達(dá)95，-2mm³92%。但是，目前在煅燒高嶺土生產(chǎn)領(lǐng)域也存在一些問(wèn)題。主要是2004年前投資建設(shè)的生產(chǎn)線投資和能耗較高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)；另外，技術(shù)市場(chǎng)不規(guī)范，一些落后的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備給投資者和行業(yè)造成了較大的負(fù)面影響。
總之，我國(guó)當(dāng)前非金屬礦物加工技術(shù)存在的不足和主要問(wèn)題是生產(chǎn)線規(guī)模較小、自動(dòng)控制水平低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不夠、單位產(chǎn)品能耗和磨耗高以及環(huán)境污染等；裝備制造商雖然很多，但大多規(guī)模較小，工藝配套技術(shù)相對(duì)較差，還沒(méi)有出現(xiàn)能夠參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的集設(shè)備制造、工藝設(shè)計(jì)、工程建設(shè)于一身的大型企業(yè)；此外，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不能滿足相關(guān)行業(yè)，特別是高新技術(shù)行業(yè)發(fā)展的需要，這是我國(guó)目前一方面大量低價(jià)出口某種非金屬礦產(chǎn)品，同時(shí)又高價(jià)進(jìn)口同類非金屬礦深加工產(chǎn)品的原因之一。

　　2．對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的思考

　　中國(guó)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)正在迅速發(fā)展和變化的世界大國(guó)，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、環(huán)保國(guó)策的全面落實(shí)以及在未來(lái)20年全面建設(shè)小康社會(huì)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)施將給非金屬礦物加工工業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇�？梢灶A(yù)計(jì)，中國(guó)的非金屬礦粉體加工業(yè)在未來(lái)一段時(shí)間將以較快的速度持續(xù)發(fā)展，最終成為非金屬礦物粉體生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。但在未來(lái)的發(fā)展中一定要注意注意“質(zhì)”的發(fā)展，要下大力氣提高產(chǎn)品的檔次和技術(shù)含量，特別是根據(jù)高技術(shù)、新材料發(fā)展、新農(nóng)村建設(shè)、節(jié)能和新能源發(fā)展以及建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的需要生產(chǎn)適用性好的非金屬礦產(chǎn)品；根據(jù)環(huán)境保護(hù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求提高資源的綜合利用率和高效回收采選尾礦；通過(guò)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等要素促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高和穩(wěn)定。

　　粒度大小和粒度分布及顆粒形狀對(duì)非金屬礦物粉體的性能或功能有很大影響，許多非金屬礦物粉體的功能，如在高聚物基復(fù)合材料中的增強(qiáng)或補(bǔ)強(qiáng)性、陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性、作為造紙和涂料顏料的遮蓋率、著色力以及粉體的電性、磁性、光性、吸波與屏蔽、催化、吸附、流變、抗菌、脫色、粘結(jié)等都與其粒度大小、粒度分布及顆粒形狀及比表面積有關(guān)。由于超細(xì)粉體具有比表面積大、表面活性高、化學(xué)反應(yīng)速度快、燒結(jié)溫度低且燒結(jié)體強(qiáng)度高、填充補(bǔ)強(qiáng)性能好、遮蓋率高等優(yōu)良的物理化學(xué)性能，許多應(yīng)用領(lǐng)域要求非金屬礦物材料的粒度微細(xì)(微米或小于1m)；部分領(lǐng)域不僅要求粒度超細(xì)而且要求粒度分布范圍窄。因此，超細(xì)粉碎、精細(xì)分級(jí)以及特殊粒形（如片狀、針狀、球狀等）粉體的加工技術(shù)是非金屬礦物主要的深加工技術(shù)之一。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)非金屬礦物粉碎分級(jí)技術(shù)存在的問(wèn)題和該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，今后粉碎分級(jí)技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)是：①提高機(jī)械粉碎的產(chǎn)品細(xì)度(<1mm)、降低粉碎極限、提高單機(jī)產(chǎn)量（設(shè)備大型化）、降低（單位產(chǎn)品）能耗和磨耗和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；②發(fā)展高效低耗和大處理量的分級(jí)技術(shù)和設(shè)備；③在現(xiàn)有設(shè)備和工藝基礎(chǔ)上發(fā)展人工智能技術(shù)，根據(jù)原料特點(diǎn)和產(chǎn)品細(xì)度要求自動(dòng)優(yōu)化生產(chǎn)工藝配置和操作參數(shù)，達(dá)到高效、低耗、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

　　非金屬礦物來(lái)的純度在很多情況下指其礦物組成，而非化學(xué)組成；正是礦物組成決定礦物的結(jié)構(gòu)。一些非金屬礦物的化學(xué)成分基本相近，但礦物組成和結(jié)構(gòu)相去甚遠(yuǎn)，因此其功能或應(yīng)用性能也就相差甚遠(yuǎn)，例如石英和硅藻土，化學(xué)成分雖都是二氧化硅，但前者為晶質(zhì)結(jié)構(gòu)（硅氧四面體），而后者為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的非晶質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)，因此，它們的應(yīng)用性能或功能很不相同。礦物組成、化學(xué)成份和結(jié)構(gòu)對(duì)非金屬礦物材料功能的影響還與礦物的純度有關(guān)。在很多情況下,為了充分發(fā)輝非金屬礦物材料的功能必須對(duì)其進(jìn)行選礦提純,特別是當(dāng)?shù)V物原料中雜質(zhì)較多，且這種雜質(zhì)對(duì)于非金屬礦物材料某一主要功能有不利影響時(shí)。因此，選礦提純技術(shù)對(duì)非金屬礦物粉體功能的發(fā)揮是十分必要的。未來(lái)無(wú)論是新興的高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)還是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都將對(duì)非金屬礦物粉體材料的純度提出更高的要求。而隨著非金屬礦物粉體材料純度要求的提高，精選提純技術(shù)的難度也將增加；另外資源的貧化、綜合利用率要求的提高以及環(huán)保要求的日益提高也將增加精選提純技術(shù)的難度。因此，微細(xì)粒選礦提純和精選技術(shù)、綜合利用技術(shù)或無(wú)尾礦加工技術(shù)將成為未來(lái)非金屬礦提純技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)，涉及的非金屬礦物將包括石墨、石英、高嶺土、云母、滑石、硅藻土、鋯英砂、硅灰石、重晶石、金紅石、膨潤(rùn)土、螢石、硅線石、紅柱石、藍(lán)晶石、電氣石等。

　　非金屬礦物粉體的許多功能取決于表面或界面性質(zhì)。如吸附、催化、電性、光性、流變、分散及與材料中其它組分的相容性等。礦物的表面性質(zhì)既與礦物的組成、化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與加工技術(shù)有關(guān)。許多應(yīng)用領(lǐng)域都對(duì)非金屬礦物粉體的表面或界面性質(zhì)有特殊要求，如高聚物基復(fù)合材料（塑料、橡膠、膠粘劑等）、多相復(fù)合陶瓷材料、油漆涂料、生物醫(yī)學(xué)材料、化纖等要求非金屬礦物粉體表面或界面與有機(jī)或無(wú)機(jī)基料（高聚物、陶瓷坯料、油性漆、水性漆、化學(xué)纖維等）及生物基體有良好的相容性或配伍性；石化工業(yè)用的沸石和高嶺土催化劑或載體要有特定的孔徑分布和較高的比表面積；煉油脫色用的活性白土（膨潤(rùn)土）以及啤酒過(guò)濾用的硅藻土要有較強(qiáng)的表面吸附能力；用于水處理的硅藻精土對(duì)有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物及重金屬離子等有選擇性吸附的能力。由于表面改性技術(shù)可提高或改善非金屬礦物粉體與填充或復(fù)合基料的相容性和配伍性，對(duì)提高現(xiàn)代高聚物/無(wú)機(jī)復(fù)合材料、多相復(fù)合陶瓷材料、高檔或特種油漆涂料、功能性纖維、吸附與催化材料等的發(fā)展有重要意義。優(yōu)化無(wú)機(jī)粉體的表面性質(zhì)以取得最佳的應(yīng)用性能和應(yīng)用效果，始終是粉體表面改性技術(shù)追求的目標(biāo)。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前非金屬礦粉表面改性技術(shù)存在的問(wèn)題及粉體表面改性技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)粉體表面改性技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)是：①在設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化（適用性廣、分散性能好、粉體與表面改性劑的作用機(jī)會(huì)均等、改性溫度和停留時(shí)間方便調(diào)節(jié)、單位產(chǎn)品能耗和磨耗較低、無(wú)粉塵污染等）的基礎(chǔ)上采用人工智能技術(shù)對(duì)主要工藝參數(shù)和改性劑用量進(jìn)行在線自動(dòng)調(diào)控；②在現(xiàn)有表面改性劑基礎(chǔ)上、降低生產(chǎn)成本；運(yùn)用先進(jìn)化學(xué)、高分子和化工科學(xué)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用性能好、成本低、在某些應(yīng)用領(lǐng)域有專門(mén)性能或特殊功能并能與粉體表面和基質(zhì)材料形成牢固作用的新型表面改性劑；③在多學(xué)科綜合的基礎(chǔ)上，根據(jù)目的材料的性能要求來(lái)選擇粉體材料和“設(shè)計(jì)”粉體表面，并運(yùn)用先進(jìn)計(jì)算方法

　　現(xiàn)代高技術(shù)和新材料的發(fā)展是以較高的科技含量、較低的環(huán)境負(fù)荷和更適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要為前提的，非金屬礦物材料也不例外。只有功能明確或突出，能滿足相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求和環(huán)保要求的非金屬礦深加工產(chǎn)品或非金屬礦物材料才有可能贏得穩(wěn)定的市場(chǎng)。因此，未來(lái)非金屬礦粉加工技術(shù)應(yīng)該交叉、融合礦物學(xué)、礦物加工、化工、材料、機(jī)械、電子、信息以及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域不同學(xué)科，通過(guò)超細(xì)粉碎、精細(xì)分級(jí)、提純、改性、改型、復(fù)合等深加工或精細(xì)加工技術(shù)，發(fā)掘和提升非金屬礦產(chǎn)品的功能和應(yīng)用性能。

　　
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