中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著材料科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，新型材料和高功能材料的生產(chǎn)和開發(fā)對(duì)有關(guān)粉體的微細(xì)化或超細(xì)化提出了越來越高的要求。所謂超細(xì)粉體是指尺度介于分子、原子與塊狀材料之間，通常泛指1~100nm范圍內(nèi)的微小固體顆粒。包括金屬、非金屬、有機(jī)、無機(jī)和生物等多種材料顆粒。超細(xì)粉體具有表面積比大、活性好、熔點(diǎn)低、磁性強(qiáng)、光吸收好、導(dǎo)熱性能好等特性而受到眾多領(lǐng)域的追捧。例如陶瓷、高嶺土、鈦白粉等領(lǐng)域。
制備超細(xì)粉體常用的手段是機(jī)械粉碎法。隨著金屬及非金屬加工的需求，超細(xì)粉體技術(shù)飛速發(fā)展，超細(xì)粉碎設(shè)備也是層出不窮。按照不同的粉碎原理可分為振動(dòng)磨機(jī)、氣流磨機(jī)、攪拌磨機(jī)、離心輥磨機(jī)、膠體磨體、高速?zèng)_擊粉碎機(jī)和筒輥磨機(jī)等。其中，攪拌磨機(jī)因具有占地面積小，產(chǎn)品粒度分布均勻、噪音低、高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展前景較好的超細(xì)粉碎設(shè)備。
攪拌磨是濕法超細(xì)粉碎的主要設(shè)備，通過輸入功率推動(dòng)研磨介質(zhì)，依靠研磨介質(zhì)沖擊和摩擦研磨來粉碎物料。在制備超細(xì)粉體時(shí)，尤其是一微米左右的粉體顆粒的生產(chǎn)過程中，不使用研磨介質(zhì)很難使粉體顆粒達(dá)到這個(gè)數(shù)量級(jí)。那么，攪拌磨在制備超細(xì)粉體時(shí)，研磨介質(zhì)的影響因素到底有多重要？
攪拌磨分類及構(gòu)造
攪拌磨是20世紀(jì)60年代開始逐漸應(yīng)用的粉磨設(shè)備，早期稱為砂磨機(jī)，主要用于染料、涂料行業(yè)的料漿分散，而且是迄今為止能量利用率較高的一種超細(xì)粉磨設(shè)備。攪拌磨的種類很多，按攪拌器的結(jié)構(gòu)形式可分為盤式、棒式、環(huán)式和螺旋式攪拌磨；按工作方式可分為間歇式、連續(xù)式和循環(huán)式攪拌磨；按工作環(huán)境可分為干式和濕式（一般以濕法攪拌為多）；按安放方式可分為立式和臥式攪拌磨；按密封方式可以分為敞開式和密閉式攪拌磨等。
JM螺旋攪拌磨機(jī)圖
1-筒體；2-攪拌器；3-轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；4-機(jī)架
研磨介質(zhì)對(duì)粉磨效果的影響
對(duì)于如何提高磨機(jī)的粉磨效率，同時(shí)降低磨機(jī)功耗，是眾多學(xué)者一直致力的一個(gè)研究方向。攪拌磨在制備超細(xì)粉體時(shí)，需要加入研磨介質(zhì)對(duì)物料進(jìn)行粉碎，以求達(dá)到更細(xì)的產(chǎn)品粒度。由于物料的不同，選擇的研磨介質(zhì)也會(huì)不同。研磨材質(zhì)的不同會(huì)導(dǎo)致最后的產(chǎn)品粒度不同，但材質(zhì)的影響并不是導(dǎo)致粉磨效果不同的唯一因素，粉磨效果同時(shí)還受到介質(zhì)直徑、密度、硬度、裝填量、介質(zhì)配比、介質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性等多方面的影響。下面我們具體來看看研磨介質(zhì)對(duì)粉磨效果的影響。
研磨材質(zhì)對(duì)粉磨效果的影響
研磨材質(zhì)決定了粉碎的成本高低和粉碎效率。研磨材質(zhì)主要可分為金屬介質(zhì)、巖礦類材質(zhì)和非金屬材質(zhì)三類，選擇研磨材質(zhì)是除了考慮生產(chǎn)成本以外，就是要考慮物料與介質(zhì)是否會(huì)造成污染的問題，這對(duì)于精細(xì)陶瓷、非金屬礦和化學(xué)產(chǎn)品的粉碎起到關(guān)鍵作用。
常用的研磨介質(zhì)有天然砂、玻璃珠、氧化鋁球、鋼球、氧化鋯球等。
1-氧化鋁球；2-鋼球；3-玻璃珠；4-氧化鋯球
介質(zhì)形狀、直徑對(duì)粉磨效果的影響
工業(yè)生產(chǎn)中，研磨介質(zhì)一般多用球形，這是因?yàn)槠渌灰?guī)則形狀的介質(zhì)會(huì)進(jìn)行自身磨損，引起不必要的污染。另外，球形的研磨介質(zhì)其平均直徑小于6mm,用于超細(xì)粉碎時(shí)，一般小于1mm，能更好地達(dá)到研磨效果。介質(zhì)大小直接影響粉磨效率和產(chǎn)品細(xì)度，直徑越大，產(chǎn)品粒徑也越大，產(chǎn)量越高；反之，介質(zhì)粒徑越小，產(chǎn)品粒度越小，產(chǎn)量越低。當(dāng)然，在具體的研磨中，一般視給料粒度和要求產(chǎn)品細(xì)度而定。為提高粉磨效率，研磨介質(zhì)的直徑須大于給料粒度的10倍。另外，研磨介質(zhì)的粒度分布越均勻越好。
研磨介質(zhì)密度、硬度、尺寸對(duì)粉磨效果的影響
研磨介質(zhì)的密度對(duì)粉磨效率也有重要作用，介質(zhì)密度越大，研磨時(shí)間越短。為了增加研磨效果，研磨介質(zhì)的硬度須大于被磨物料的硬度。根據(jù)長(zhǎng)期以來的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，介質(zhì)的莫氏硬度最好比被磨物料的硬度大3級(jí)以上。另外，研磨介質(zhì)還受到尺寸的影響，介質(zhì)尺寸小，介質(zhì)球接觸點(diǎn)就越多，研磨物料的機(jī)會(huì)也就多。
攪拌磨常用的研磨介質(zhì)的密度和直徑
| 研磨介質(zhì) | 玻璃珠(含鉛) | 玻璃珠（不含鉛） | 氧化鋁球 | 鋯砂 | 氧化鋯球 | 鋼球 |
| 密度（g/cm3） | 2.5 | 2.9 | 3.4 | 3.8 | 5.4 | 7.8 |
| 直徑（/mm） | 0.3~3.5 | 0.3~3.5 | 0.3~3.5 | 0.3~1.5 | 0.5~3.5 | 0.2~1.5 |
常用的研磨珠及其他材料的硬度
研磨介質(zhì)裝填量對(duì)粉磨效果的影響
研磨介質(zhì)的裝填量對(duì)研磨效率有直接影響，研磨介質(zhì)的粒徑大小決定了研磨介質(zhì)的裝填量。必須保證研磨介質(zhì)在分散器內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，介質(zhì)的空隙率不小于40%。由于攪拌磨有低速和高速之分，裝填量也要相應(yīng)的發(fā)生改變。一般低速攪拌磨的填充率在70%，高速攪拌磨的填充量在50%左右。對(duì)于超細(xì)粉碎過程中，需要調(diào)整研磨介質(zhì)破碎和研磨的能力分配，這時(shí)可以采用高填充率來強(qiáng)化研磨。
研磨介質(zhì)配比對(duì)粉磨效果的影響
由于在連續(xù)的粉磨過程中，研磨介質(zhì)的大小是成一定規(guī)律分布，為了降低成本，多采用補(bǔ)充大球的辦法來恢復(fù)系統(tǒng)的研磨，而且磨機(jī)在工作過程中，不會(huì)一直保持固定的介質(zhì)配比。攪拌磨的介質(zhì)大小配比直接關(guān)系到粉磨能力能否發(fā)揮和如何減少介質(zhì)磨耗的大問題。所以，我們要在粉磨過程中根據(jù)物料、介質(zhì)配比總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，降低無效研磨、損耗功率以及降低成本的可能。
研磨介質(zhì)的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性
耐磨性是衡量研磨介質(zhì)質(zhì)量的重要條件，不耐磨的介質(zhì)因磨耗需要進(jìn)行進(jìn)行補(bǔ)充，這樣不但會(huì)增加成本，更為重要的是影響生產(chǎn)。
研磨介質(zhì)在具體的研磨過程中需要具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，PH值穩(wěn)定。這是為了防止研磨介質(zhì)在研磨中與物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)對(duì)物料造成污染，若造成的污染可以被挽回，則需要耗費(fèi)外力將其分離，但會(huì)造成企業(yè)的生產(chǎn)成本；若不能被挽回，則會(huì)造成物料的浪費(fèi)，影響企業(yè)效率。
總結(jié)
攪拌磨具有高效、節(jié)能的特點(diǎn)，是制備高性能、高純度、零污染超細(xì)粉體的設(shè)備，正確選用研磨介質(zhì)是提高攪拌磨研磨效率的關(guān)鍵，在攪拌磨制備超細(xì)粉體的的過程中，研磨介質(zhì)的選擇至關(guān)重要。由于在研磨過程中，研磨介質(zhì)要受到材質(zhì)、裝填量、介質(zhì)形狀、粒徑等多因素影響，但只要我們了解了不同因素對(duì)粉磨效果的差異，在粉磨過程中針對(duì)不同物料、機(jī)型、設(shè)備，采用不同的研磨介質(zhì)，就可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
