由于非金属矿品种繁多,加工工艺更是五花八门,下面介绍几种非金属矿物的加工设备与工艺。

　　加工设备的选择

　　(1)高岭土。高岭土的超细与剥片是相关连的,剥片的目的是超细。反之,超细又能达到剥片的目的。在粉碎工艺上应尽量选择剥片原理的粉碎方式和设备,从粉碎机理上来说强化外力对高岭土颗粒的强力剪切,在超细粉碎的同时保持片状矿物的特性。高岭土超细是为了改变颗粒表面的物理和光学性能,借助物理的、化学的和机械学的方法,使其剥裂为50～1μm或更小的颗粒,并使<5μm的占绝大多数。超微细高岭土既是一种优良的造纸涂料,又为改性复合提供了合格原料。能生产微细粒级的粉碎设备主要有:各类球磨机、机械高速旋转冲击剪切式粉碎机、气流粉碎机、搅拌磨。

　　(2)重质碳酸钙。它的硬度较低,加工过程中要求有较高的白度。在众多的粉碎设备中,几乎都可以用于重质碳酸钙的生产。由于其用量大、单位重量的售价偏低,如何无污染、低成本地达到加工目的是设备和工艺选择的重要问题。目前被大家所接受的是雷蒙磨和球磨机或振动磨与分级机结合的冲击加超细研磨的方式。这种方式得到的粉体中细粉含量较高,有利于用做橡胶和塑料的填料。用于造纸涂布级的超细重质碳酸钙,其原始结晶多为立方多面体,为了达到超细粉碎的目的。则需要强化矿物颗粒的体积粉碎和表面的研磨。近年来,采用剥片机进行湿式超细粉碎的较多,发展较快。

　　(3)锆英砂。它的主要成分为硅酸锆,原料中常含有铁、钛等杂质。它的性质稳定,耐磨,其微粉作为陶瓷行业釉料的乳浊剂,具有遮盖力强、乳浊效果好等特点,应用愈来愈广。然而,锆英砂的超细粉碎是一个耗能大、设备磨损严重、产品易污染的复杂过程。为实现低成本生产,必须综合分析加工工艺,优化设备组合,在能耗和其他目前用于锆英砂超细粉碎的设备有气流粉碎机、球磨机和搅拌磨,各类设备的性能差别较大。从多年的使用经验来看,气流粉碎机能耗太大,投资也高,从粉碎机理来说不太适合微米级超细粉碎过程。球磨机借助于球介质的冲击作用将大颗粒粉碎,适合于产品平均粒度在10μm左右的粗粉碎生产过程。为了高细度, 对于平均粒径1～2μm左右的超细粉生产,尽量采用搅拌研磨的方式,以达到产品细、能耗小。为了保证产品的纯度,还需要配合酸洗等提纯工艺措施。针对现有生产锆英砂微粉的气流粉碎系统,可以进行工艺改造,达到提高细度和纯度、降低成本的目的。

　　针对锆英砂的粉碎特性和对产品的要求,采用湿式粗研磨机生产平均粒度在5～10μm的产品;然后用超细研磨机将其磨细到平均粒径1～2μm左右, 这样能较好地发挥各类型设备的不同特点和长处,以较小的能耗获得细的产品。选用批次粉磨作业,采用相应的工艺制度来保证产品粒度分布的均匀性和粉磨热量的散发;考虑到将粉磨过程对产品的污染降低到低限度,选用聚氨酯弹性体为搅拌桶和搅拌棒的保护层,保证物料与金属物不接触;为了提高粉磨效率和降低产品浆料的粘度,适当添加有机外加剂(在干燥的高温中挥发,对产品无影响)。

　　为保证产品的质量,采用化学提纯的方式,来除掉原料加工过程带入的铁类杂质,使产品的纯度和白度提高。这意味着可用低档的锆英砂,生产高档的锆英砂微粉。无论那个国家的资源都是日益贫乏、品位低下,对产品进行提纯处理,是生产高品质产品的必由之路。因此选用此工艺条件,就可以用钢球来进行研磨,降低成本。

　　(4)硅灰石。用复合材料增强,在粉碎时应尽量保持它原始的针状结晶状态,使产品成为天然的短纤维增强材料。强力冲击式粉碎能够在矿物颗粒内部短时间形成较强的内应力,使颗粒内部沿着解理面形成裂纹后分离成细小的针状颗粒。在选择粉碎设备时必须考虑到这一因素。

　　(5)云母。由于它的多层结构多被用做电介材料和珠光颜料,粉碎加工过程中应尽可能地保证所得颗粒的径厚比。作珠光颜料的云母粉体,其表面不能有太多的划伤,否则会影响它的光学效果。在粉碎设备的选择上应该尽量选用高压射流式粉碎机,利用颗粒内部层间的膨胀压力将颗粒剥离,达到预期的粉碎效果。

　　 加工工艺的选择

　　(1)磨料微粉生产工艺。可用于加工微粉磨料的原料矿物主要有碳化硅、白刚玉、棕刚玉及石榴子石等。随着各行业加工技术精细化的发展和国际产业结构的调整,广泛应用于抛光行业的微粉磨料用量越来越大,出口量也逐年增加,微粉磨料的精细加工有广阔的发展前景。磨料加工的特点是物料坚硬、设备磨损大、粒度分布很窄。为防止将被抛光工件表面划伤,应严格控制成品中大颗粒的存在。

　　(2)湿法分级工艺。传统的微粉磨料生产主要采用球磨机粉磨和湿法分级工艺。这种工艺特点是投资小,工艺流程简单。粉碎过程一般采用批次研磨的方式。用控制时间的方法来控制粒度和粒度分布。分级的方法有旋流器方式、溢流冲洗法和沉降法。较大的颗粒的沉降速度较大,分级多采用溢流冲洗的方法。对于较细小的颗粒,沉降速度较低,分级多采用大容器自由沉降的方式。这一工艺过程中需要对颗粒进行良好的分散处理,才能保证其精度。这种做法的生产效率低、生产能力难于扩大、占地面积大、耗时耗水严重。然而,由于湿法分级可以在水中加入分散剂,液固界面的分散能力要比气固界面的分散能力强,湿法分级的分级效果一般优于干式分级。

　　(3)干式分级工艺。干式分级系统是由粉碎机和2台以上的分级机、收尘器和风机组成。粉碎机的产品在气流的挟带下进入第1台分级机进行分级处理, 控制一定的上限粒级后,大于这一粒级的粗粉返回粉碎机再次进行粉碎;小于这一粒级的细小粉体进入第2台分级机分级控制一定的下限粒级。经过处理后的产品1 和产品2即为窄粒级的磨料,过细的产品3由收尘器搜集。在这样的系统中,调整好粉碎机的粉碎能力、产品的粒度分布和分级后产品的粒度分布,减少过细粉体的生成量是很关键的,它决定了整个系统的效率。该工艺的特点是加工现代化程度高、处理量大、分级精度高等特点,适合于干法大批量生产微粉磨料。该工艺的缺点是当产品太细的情况下,由于气体的分散能力所限,分级效果明显变差。