2.4 超细粉碎与精细分级
2.4.1 概述
在非金属矿行业或非金属矿加工中，一般将粒度分布d97≤10μm的产品称为超细（粉体）产品，相应的加工技术称为超细粉碎。由于在各工业部门中应用的超细粉体对其粒度和级配均有一定要求，因此，一般所述的超细粉碎技术是包括使粒度减小到“超细”的粉碎加工技术和使超细粉体具有“特定粒度分布”的精细分级技术。
超细粉碎技术是伴随现代高技术和新材料产业、传统产业技术进步和资源综合利用与深加工等发展起来的一项新的粉碎工程技术。现已成为最重要的工业矿物及其他原材料深加工技术之一。
由于物料粉碎至微米级亚微米级，与粗粉或细粉相比，超细粉碎产品的比表面积和比表面能显著增大，因而在超细粉碎过程中，随着粒度的减小，颗粒相互团聚（形成二次颗粒或三次颗粒）的趋势逐渐增强，在一定的粉碎条件和粉碎环境下，经过一定的粉碎时间后，超细粉碎作业处于粉碎-团聚的动态平衡过程，在这种情况下，微细物料的粉碎速度趋于缓慢，即使延长粉碎时间（继续施加机械应力），物料的粒度也不再减小，甚至出现“变粗”的趋势。这是超细粉碎过程最主要的特点之一。超细粉碎过程出现这种粉碎-团聚平衡时的物料粒度称为物料的“粉碎极限”。当然，物料的粉碎极限是相对的，它与机械力的施加方式（或粉碎机械的种类）和效率、粉碎方式、粉碎工艺、粉碎环境等因素有关。在相同的粉碎工艺条件下，不同种类物料的粉碎极限一般来说也是不相同的。为了提高超细粉碎效率和降低粉碎极限，一般要在粉碎加工，特别是湿式超细粉碎中加入助磨剂或分散剂。因此，如何使用助磨剂和分散剂也是超细粉碎的重要技术之一。
超细粉碎过程不仅仅是粒度减小的过程，同时还伴随着被粉碎物料晶体结构和物理化学性质程度不同的变化。这种变化对相对较粗的粉碎过程来说是微不足道的，但对于超细粉碎过程来说，由于粉碎时间较长、粉碎强度较大以及物料粒度被粉碎至微米级或亚微米级，这些变化在某些粉碎条件下显著出现。这种因机械超细粉碎作用导致的被粉碎物料晶体结构和物理化学性质的变化称为粉碎过程机械化学效应。这种机械化学效应对被粉碎物料的应用性能产生一定程度的影响，可以有目的地应用于对粉体物料进行表面活化处理。
由于粒度微细，传统的粒度分析方法——筛分分析已不能满足其要求。与筛分法相对应的用“目数”来表征产品细度也不便用于表征超细粉体。这是因为通常测定粉体物料目数（即筛分分析）用的标准筛（如泰勒筛）最细只到400目（筛孔尺寸相当于38μm ）。因此，现今超细粉体的粒度测定广泛采用现代科学仪器和测试方法，如电子显微镜、激光粒度分析仪、库尔特计数器、图像分析仪、重力及离心沉降仪以及比表面积测定仪等。测定结果用“μm ”（粒度）或“m2/g”（比表面积）为单位表示。其细度一般用小于某一粒度（μm ）的累积百分含量dY=Xμm 表示（式中，X表示粒度大小，Y表示被测超细粉体物料中小于Xμm 粒度物料的百分含量），如d50=2μm （50%≤2μm ，即中位粒径），d90=2μm （90%≤2μm ），d97=10μm （97%≤10μm ）等。有时为方便应用，要同时给出被测粉料的比表面积。对于超细粉体的粒度分布也可用列表法、直方图、累积粒度分布图等表示。
目前的超细粉碎方法主要是机械粉碎，包括干法和湿法两种粉碎方式。在工艺设置上有批量开路、连续开路和连续闭路等几种形式。