对于碳酸钙、高岭土、滑石、膨润土、云母、硅灰石、石墨、凹凸棒石等非金属矿粉体材料来说，机械法超细粉碎是最主要的精细加工技术之一。合理选择超细粉碎工艺与设备对于提高加工效率，提高产品品质，节约成本至关重要。

 机械法超细粉碎工艺一般是指制备粒度分布d97≤10μm的粉碎和分级工艺，可分为干法和湿法。

 干法超细粉碎工艺是一种广泛应用的硬脆性物料的超细粉碎工艺，生产流程较短，在生产干粉时无需设置后续过滤、干燥等脱水工艺设备，因此，具有操作简便、容易控制、投资较省、运转费用较低等特点。

 湿法超细粉碎工艺由于水本身具有一定程度的助磨作用，加之湿法粉碎时粉料容易分散，而且水的密度比空气的密度大有利于精细分级，因此具有粉碎作业效率高、产品粒度细、粒度分布窄等特点。但生产干粉时，需后续脱水设备（过滤和干燥），而且干燥后容易形成团聚颗粒，有时还要进行解聚，因此，配套设备较多，工艺较复杂。

 （1）对于前段不设置湿法提纯和湿法加工工序或后续不设置湿法加工工序的物料，如方解石、滑石、硅灰石等的超细粉碎，在目前技术经济条件下，一般当产品细度d97≥5μm时，采用干法加工工艺。

▲立磨超细粉碎工艺

 （2）当需要设计生产d97＜5μm的超细粉体产品，或者最终产品可以滤饼或浆料销售时，应当优先选用湿法超细粉碎工艺和设备。

 （3）如果被粉碎物料是经过前置其他湿法工艺（如水洗、提纯等）加工的，也即在超细粉碎作业之前设置有水洗、提纯等湿法加工工序，则不管最终产品粒度要求如何，应当优先考虑湿法超细粉碎工艺和设备。

▲搅拌磨超细粉碎工艺

 （4）如果经超细粉碎后的粉料还是进行湿法加工，也应优先选用湿法超细粉碎工艺和设备。

 （5）还有一些特殊情况，如用做珠光云母原料的碎白云母的加工，为确保片状颗粒形状和表面光洁度，要选用湿法超细粉碎工艺和设备。

 对于超细粉碎来说，加工设备的选择至关重要。而超细粉碎设备的选择主要与所处理的物料的物理性质（硬度、密度、水分、给料粒度等）、处理量、粉碎产品细度和粒度分布、纯度、粒形以及设备工艺配置等因素有关，并且所选设备必须满足粉碎产品粒度、设计产量或处理量和适应给料中最大颗粒粒度的要求。

 同时要在相同条件下比较各种不同类型超细粉碎设备的生产能力、单位产品电耗、磨耗、设备运转稳定性、自动控制水平、维护和检修性能以及工艺配套性能等。

 对于大宗的工业矿物超细粉体的加工，如重质碳酸钙、普通滑石粉、高岭土、硅灰石等应当优先考虑干式超细粉碎设备，原因是这些工业矿物粉体的单位价值相对较低。湿法超细粉碎设备一般能用于各种硬度物料的超细研磨加工。

▼超细粉碎设备类型及其应用

 （1）气流磨是最主要的超细粉碎设备之一，特别是粉碎产品粒度细、纯度要求高和附加值较大的物料时，最细可加工d97=3～5μm的粉体产品，产量从每小时几十公斤到几吨，广泛用于滑石、石墨、硅灰石、锆英石、高岭土、重晶石等非金属矿物以及磨料（碳化硅、氮化硼、石榴子石、刚玉等）、化工原料、颜料、医药及保健品、金属及稀土金属等的超细粉碎加工。

 （2）机械冲击式超细粉碎机是国内非金属矿行业选用较多的超细粉碎设备，广泛应用于煤系高岭土、方解石、大理石、白垩、滑石、叶蜡石等中等硬度以下非金属矿以及化工原料、农药等的超细粉碎加工，产品细度一般可达到d97=10μm，即所谓的1250目，配以高性能的精细分级机后可以生产d97=5～7μm的超细粉体产品。

 （3）搅拌球磨机已广泛用于高岭土、重质碳酸钙、云母、滑石、各种磨料、涂料颜料等的生产，其中湿式搅拌磨的产品细度可达d97=2μm左右。

 （4）超细研磨机等大型搅拌球磨机，已经在造纸颜料级重质碳酸钙、煅烧高岭土等的细磨或超细研磨加工中得到应用。

 （5）国产湿式振动球磨机的产品细度可达d97=5μm左右，干式振动磨（不带分级机）可达d90=15～20μm左右，但粉碎产品的粒度分布范围较宽。

 （6）用于超细粉碎的旋转筒式球磨机的结构特点是磨机的径长比较大，使用球或钢段作研磨介质，研磨产品的粒度一般分布较宽，在生产中常与分级机构成闭路粉碎作业，这种球磨机—分级机干式闭路作业应用于超细重质碳酸钙的生产，给料粒度≤5mm，产品细度可达d97=5～45μm。

 （7）国产研磨剥片机采用多级串联配置、连续湿法研磨方式，产品细度可达d97=2μm左右。

 （8）塔式磨采用特殊的天然卵石做研磨介质，连续生产，这种配置分级机的塔式干磨机已经应用于水泥、滑石、膨润土等的生产，产品细度可达d97=10μm左右。

 （9）砂磨机主要有卧式和立式两种机型，产品细度可达d97=2μm左右，国产砂磨机主要用于颜料、染料以及重质碳酸钙、高岭土等的超细粉碎和分散。

 （10）旋风自磨机或气旋流粉碎机是我国自主研制开发的一种新型干式细粉碎和超细粉碎设备，适用于石灰石、方解石、大理岩、滑石、硅灰石、高岭石、重晶石、石英、长石等物料的粉碎，给料粒度≤30mm，产品细度可在d97=40～10μm（400～1250目）之间进行调节。

 （11）高压射流式粉碎机或超细剥片均化机已在云母和高岭土的细粉碎和超细粉碎以及二氧化钛颜料的分散解聚中得到应用，依给料粒度的不同，一次粉碎的产品细度最细可达到d97=10～45μm。

 总之，对主要工艺设备进行科学和实事求是的选型比较的前提是至少对超细粉碎设备的类型、性能特点、应用以及设备生产厂商有一定的了解，一般情况下应选择成熟的性能较好的工业设备。

 目前，超细粉体加工技术面临的主要挑战是：

（1）小于1μm的超微粉体的需求量迅速增大；

（2）超细粉体的大规模化生产要求设备大型化和智能化以降低单位产品能耗和稳定产品质量；

（3）大规模配套生产超细粉体和严格的产品粒径分布要求处理能力大、分级效率高和能耗低的精细分级设备；

（4）高硬超细粉体材料的加工和对产品纯度要求的不断提高，要求超细粉碎和精细分级设备的磨耗显著降低；

（5）特殊粒形（针状和片状）和韧性超细粉体的生产。

 为适应这些挑战，未来超细粉碎设备的主要发展趋势是：

 （1）提高产品细度、降低设备粉碎极限

 目前市场1μm以下超微粉体（包括纳米粉体）加工技术（包括制粉技术和表面处理技术）和设备的需求呈增长态势。超微粉体（包括纳米粉体）是未来超细粉体的主要发展趋势之一。这是因为现代许多高技术和新材料的发展需要超微粉体，如航空航天隐身材料、（具有韧性的）高级陶瓷、吸波材料、功能纤维、环境保护材料、生物医学材料等。因此，要求发展产品粒度小于1μm，粉碎极限低的工业化超细粉碎设备和分级极限粒度小的工业化精细分级设备以及配套的生产技术。

 （2）提高单机产量、降低单位产品能耗

 由于市场对超细粉体产品需求量的增大，特别是用户用量的增大（如大型造纸厂年造纸颜料需求量达10多万t）及对产品质量稳定性要求的提高，大型设备的市场需求量呈增长趋势。大型设备适应了超细粉体加工厂向大规模化发展的趋势，而且具有单位产品能耗低、产品质量稳定性好以及管理方便等优点；国外发达国家早已发展大型的全过程自动调控的超细粉碎与精细分级设备，如年产5～10万t超细重质碳酸钙的超细粉碎和分级设备，5000L以上的大型立式搅拌磨，总体积10m3、处理量150m3/h的大型卧式搅拌球磨机（这种磨机加工d80=9.7μm浆料产品的能耗约为65kW·h/t）。设备大型化是提高单机产量、降低单位产品能耗的主要途径之一。此外，应用现代科技研发新型的超细粉碎设备也是提高粉碎效率、产量和降低单位产品能耗的主要方向之一。

 （3）降低磨耗

 超细粉碎和精细分级设备一般是高速运转设备，高速运转器件在与被磨或被粉碎物料的作用过程中难免磨损（耗）。磨耗不仅污染被粉碎物料（这种污染往往用物理方法很难去除），而且影响设备与物料接触部件的使用寿命，增加了生产成本。因此，降低磨耗是超细粉碎设备发展永恒的课题。

 （4）高稳定性和可靠性

 超细粉碎和精细分级设备的稳定性和可靠性是超细粉碎生产线所必须的要求，也是高性能设备的必然要求，它对生产成本、效率、生产安全以及产品质量等有重要影响。

 （5）产品细度和粒度分布的在线调控

 产品细度和粒度分布的在线调控是超细粉碎生产线实现智能化控制的前提条件之一。现代化超细粉体加工厂追求根据市场需求调节产品品种和产品纲领，因此，要求加工设备有一定范围的可调性和适应性，同时要求自动调节工况以避免人工调节的滞后性和不稳定性。

 （6）高效精细和大型分级设备

 目前市场对分级极限粒度小、产品粒度分布窄、分级效率高的精细分级设备的需求量稳定增长。粒度细和分布窄的超细粉体产品的生产主要依赖于精细分级设备，市场对超细粉体和粒度分布要求的提高以及与大型超细粉碎设备配套或集成的要求需要分级极限粒度小、产品粒度分布窄、分级效率高的大型精细分级设备。因此，高效精细和大型分级设备是未来精细分级设备的主要发展趋势之一。

 （7）特殊粒形和韧性物料的超细粉碎设备

 特殊粒形超细粉体具有特殊功能，产品附加值高，需要专门的加工技术与设备，但是，目前这种超细粉体的高性能加工设备很少。另外，当今社会大量使用高聚物基复合材料，未来废旧高聚物基复合材料的回收和再利用需要对这些韧性物料进行超细粉碎，这是一片前景广阔的市场。