中國粉體網(wǎng)訊  隨著材料科學和技術的不斷發(fā)展，新型材料和高功能材料的生產(chǎn)和開發(fā)對有關粉體的微細化或超細化提出了越來越高的要求。所謂超細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范圍內的微小固體顆粒。包括金屬、非金屬、有機、無機和生物等多種材料顆粒。超細粉體具有表面積比大、活性好、熔點低、磁性強、光吸收好、導熱性能好等特性而受到眾多領域的追捧。例如陶瓷、高嶺土、鈦白粉等領域。

制備超細粉體常用的手段是機械粉碎法。隨著金屬及非金屬加工的需求，超細粉體技術飛速發(fā)展，超細粉碎設備也是層出不窮。按照不同的粉碎原理可分為振動磨機、氣流磨機、攪拌磨機、離心輥磨機、膠體磨體、高速沖擊粉碎機和筒輥磨機等。其中，攪拌磨機因具有占地面積小，產(chǎn)品粒度分布均勻、噪音低、高效節(jié)能的優(yōu)點，是目前發(fā)展前景較好的超細粉碎設備。

攪拌磨是濕法超細粉碎的主要設備，通過輸入功率推動研磨介質，依靠研磨介質沖擊和摩擦研磨來粉碎物料。在制備超細粉體時，尤其是一微米左右的粉體顆粒的生產(chǎn)過程中，不使用研磨介質很難使粉體顆粒達到這個數(shù)量級。那么，攪拌磨在制備超細粉體時，研磨介質的影響因素到底有多重要？

攪拌磨分類及構造

攪拌磨是20世紀60年代開始逐漸應用的粉磨設備，早期稱為砂磨機，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粉磨設備。攪拌磨的種類很多，按攪拌器的結構形式可分為盤式、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螺旋攪拌磨機圖

1-筒體；2-攪拌器；3-轉動裝置；4-機架

研磨介質對粉磨效果的影響

對于如何提高磨機的粉磨效率，同時降低磨機功耗，是眾多學者一直致力的一個研究方向。攪拌磨在制備超細粉體時，需要加入研磨介質對物料進行粉碎，以求達到更細的產(chǎn)品粒度。由于物料的不同，選擇的研磨介質也會不同。研磨材質的不同會導致最后的產(chǎn)品粒度不同，但材質的影響并不是導致粉磨效果不同的唯一因素，粉磨效果同時還受到介質直徑、密度、硬度、裝填量、介質配比、介質化學穩(wěn)定性等多方面的影響。下面我們具體來看看研磨介質對粉磨效果的影響。

研磨材質對粉磨效果的影響

研磨材質決定了粉碎的成本高低和粉碎效率。研磨材質主要可分為金屬介質、巖礦類材質和非金屬材質三類，選擇研磨材質是除了考慮生產(chǎn)成本以外，就是要考慮物料與介質是否會造成污染的問題，這對于精細陶瓷、非金屬礦和化學產(chǎn)品的粉碎起到關鍵作用。

常用的研磨介質有天然砂、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

介質形狀、直徑對粉磨效果的影響

工業(yè)生產(chǎn)中，研磨介質一般多用球形，這是因為其他不規(guī)則形狀的介質會進行自身磨損，引起不必要的污染。另外，球形的研磨介質其平均直徑小于6mm,用于超細粉碎時，一般小于1mm，能更好地達到研磨效果。介質大小直接影響粉磨效率和產(chǎn)品細度，直徑越大，產(chǎn)品粒徑也越大，產(chǎn)量越高；反之，介質粒徑越小，產(chǎn)品粒度越小，產(chǎn)量越低。當然，在具體的研磨中，一般視給料粒度和要求產(chǎn)品細度而定。為提高粉磨效率，研磨介質的直徑須大于給料粒度的10倍。另外，研磨介質的粒度分布越均勻越好。

研磨介質密度、硬度、尺寸對粉磨效果的影響

研磨介質的密度對粉磨效率也有重要作用，介質密度越大，研磨時間越短。為了增加研磨效果，研磨介質的硬度須大于被磨物料的硬度。根據(jù)長期以來的經(jīng)驗總結，介質的莫氏硬度最好比被磨物料的硬度大3級以上。另外，研磨介質還受到尺寸的影響，介質尺寸小，介質球接觸點就越多，研磨物料的機會也就多。

攪拌磨常用的研磨介質的密度和直徑

常用的研磨珠及其他材料的硬度

研磨介質裝填量對粉磨效果的影響

研磨介質的裝填量對研磨效率有直接影響，研磨介質的粒徑大小決定了研磨介質的裝填量。必須保證研磨介質在分散器內運動時，介質的空隙率不小于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。對于超細粉碎過程中，需要調整研磨介質破碎和研磨的能力分配，這時可以采用高填充率來強化研磨。

研磨介質配比對粉磨效果的影響

由于在連續(xù)的粉磨過程中，研磨介質的大小是成一定規(guī)律分布，為了降低成本，多采用補充大球的辦法來恢復系統(tǒng)的研磨，而且磨機在工作過程中，不會一直保持固定的介質配比。攪拌磨的介質大小配比直接關系到粉磨能力能否發(fā)揮和如何減少介質磨耗的大問題。所以，我們要在粉磨過程中根據(jù)物料、介質配比總結經(jīng)驗，降低無效研磨、損耗功率以及降低成本的可能。

研磨介質的耐磨性和化學穩(wěn)定性

耐磨性是衡量研磨介質質量的重要條件，不耐磨的介質因磨耗需要進行進行補充，這樣不但會增加成本，更為重要的是影響生產(chǎn)。

研磨介質在具體的研磨過程中需要具有一定的化學穩(wěn)定性，PH值穩(wěn)定。這是為了防止研磨介質在研磨中與物料發(fā)生化學反應，會對物料造成污染，若造成的污染可以被挽回，則需要耗費外力將其分離，但會造成企業(yè)的生產(chǎn)成本；若不能被挽回，則會造成物料的浪費，影響企業(yè)效率。

總結

攪拌磨具有高效、節(jié)能的特點，是制備高性能、高純度、零污染超細粉體的設備，正確選用研磨介質是提高攪拌磨研磨效率的關鍵，在攪拌磨制備超細粉體的的過程中，研磨介質的選擇至關重要。由于在研磨過程中，研磨介質要受到材質、裝填量、介質形狀、粒徑等多因素影響，但只要我們了解了不同因素對粉磨效果的差異，在粉磨過程中針對不同物料、機型、設備，采用不同的研磨介質，就可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。