中國粉體網(wǎng)訊 砂磨機的工作原理是在固定的筒體中研磨介質(zhì)和物料一起被高速旋轉(zhuǎn)的分散盤所攪動，使物料中的固體顆粒和研磨介質(zhì)產(chǎn)生強烈的剪切、沖刷、碰撞，達到粉碎研磨和分散的目的，砂磨機按結(jié)構(gòu)可分為立式砂磨機和臥室砂磨機。與其它超細粉碎設(shè)備相比，砂磨機有什么優(yōu)勢？中國粉體網(wǎng)編輯試通過以下實驗來找到該問題的答案。
砂磨機PK球磨機
許多研究者對于球磨機和砂磨機的研磨效率已經(jīng)做了大量的實驗，結(jié)果說明砂磨機不論從研磨效率還是制備成本上都遠遠優(yōu)于球磨機。而且，實驗還證明了砂磨機可制備出平均粒徑小于0.5μm的粉料，這比球磨機制得的產(chǎn)品粒度要小得多。
實驗一：壓電陶瓷材料粉碎加工
蔡曉峰高工研究了不同粉碎設(shè)備對粉料粒徑及其分布的影響。實驗中，研究人員在球磨罐、振磨料斗和砂磨機料桶中分別放入3kg壓電陶瓷合成料進行粉碎加工，全部采用濕法加工，每隔一段時間取樣，測其粒徑及其分布，對比粉料粒徑D50達到0.5μm左右時三種設(shè)備加工所需的時間和加工后粉料的粒徑分布情況。
由實驗結(jié)果可知，從粉碎效率和粒徑分布來看，振磨工藝要好于球磨工藝，砂磨工藝要明顯好于球磨和振磨工藝。這與粉碎所用的磨球尺寸和磨球的運動速度和能量有關(guān)。通常，磨球越小，研磨作用越大，粉碎越細，粒徑分布也越窄。
實驗中，砂磨所用的氧化鋯球徑為1.5mm(1.5Kg)，球磨和振磨所用氧化鋯球徑為20mm、15mm和8mm混配(7.5Kg)，砂磨的研磨工作表面積要遠大于球磨和振磨。砂磨時磨球運轉(zhuǎn)速度為1800rpm，振磨時磨球的振動速度為600次/min，球磨時磨球運轉(zhuǎn)速度為65rpm。因此，砂磨工藝粉碎效率最高，粉體顆粒最細，粒徑分布最窄，粉碎質(zhì)量最好。
基于以上粉碎試驗效果，蔡高工得出結(jié)論：壓電陶瓷合成料采用砂磨機粉碎，更有利于改善壓電陶瓷的微觀組織結(jié)構(gòu)，提高壓電陶瓷材料的機械性能和壓電介電性能，對超聲波霧化換能元件而言，可降低性能衰減速度達50％，明顯延長其使用壽命，由5000h延長至8000h。
實驗二：鋰電材料粉碎加工
康拓通過對傳統(tǒng)高能球磨法與砂磨-噴霧干燥法合成LiFePO4的形貌進行對比，發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過高能球磨法合成的LiFePO4前驅(qū)體經(jīng)過燒結(jié)后的尺寸為300~400nm，顆粒尺寸分布范圍較寬，且顆粒形貌各異，無明顯相似性。而經(jīng)過砂磨-噴霧干燥法合成的LiFePO4前驅(qū)體，在未經(jīng)過噴霧干燥與燒結(jié)時其顆粒粒徑為100nm以下，尺寸分布較窄。對產(chǎn)物進行噴霧干燥及燒結(jié)后，團聚為直徑約為10μm的微米球，通過對微米球的放大可以明顯的觀察到該微米球由大量的紡錘形顆粒組成，且該顆粒尺寸分布較窄，均為300nm左右。
砂磨-噴霧干燥法合成的LiFePO4前驅(qū)體峰型突出且尖銳，說明用此種方法合成的LiFePO4結(jié)晶度較高。這是由于在研磨混合的過程中砂磨機的轉(zhuǎn)速可達到2800r/min，而高能球磨機的轉(zhuǎn)速僅有1200r/min，此外砂磨機內(nèi)部的氧化鋯陶瓷珠直徑僅為0.3mm，而高能球磨機內(nèi)部鋼珠的直徑為2mm，因此相比于高能球磨機，砂磨機可以將物料研磨至更細的尺寸，并且使其更充分混合，故提高了反應(yīng)程度從而提高了結(jié)晶度。
通過與高能球磨法和砂磨-噴霧干燥法合成的LiFePO4/C材料的對比，得出砂磨-噴霧干燥法合成的材料不僅性能較好，還極大地簡化了該材料的合成工藝。
砂磨機PK氣流磨
林文忠在研究中指出，砂磨機與其他研磨設(shè)備相比，如氣流磨機，具有細度化高、連續(xù)性強、效率高等優(yōu)點。對細度的要求可以通過適量的加減研磨介質(zhì)或用不同介質(zhì)研磨進行調(diào)整。砂磨機的研磨介質(zhì)在高速下運轉(zhuǎn)，研磨作用以撞擊和剪切力為主。其在實驗中使用的氧化鋯珠研磨介質(zhì)對原料實現(xiàn)零污染，而且粒徑小接觸點多，能進行超細研磨以及分散。
原材料于研磨機中高速研磨，液相均勻混合充分反應(yīng)后得到漿料；然后通過噴霧干燥機，漿料經(jīng)過霧化后，在與熱空氣的接觸中，水分迅速汽化，在這一過程中漿料進行造粒、干燥，得到鋰電池電極材料。
砂磨機+球磨機+氣流磨聯(lián)合
雖然砂磨機在分散研磨方面有其它類型設(shè)備無可比擬的一些優(yōu)勢，但是據(jù)中國粉體網(wǎng)編輯的了解，砂磨機也有其自身應(yīng)用的局限性，比如：砂磨機對入磨原料的細度有要求，一般要求小于80目（＜0.18mm），另外，現(xiàn)在用于涂料行業(yè)的砂磨機規(guī)格較小，單臺設(shè)備產(chǎn)量不大，較難滿足陶瓷行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量要求。
在很多材料的加工過程中，包括本文涉及的多個實驗當(dāng)中，通常都能看到球磨機、氣流磨、砂磨機聯(lián)合使用的情況，有研究者采用球磨機和攪拌式砂磨機相結(jié)合的研磨方式時，顯著縮短了研磨的時間，提高了研磨效率，并且還可以節(jié)約研磨電耗。有的工序是先交給球磨機去攪拌混合，再用砂磨機研磨；有的工序是先用砂磨機研磨，然后燒結(jié)之后的材料再用氣流磨粉碎。三者相互配合，各司其職，以實現(xiàn)材料的最優(yōu)化加工和最佳性能。
參考來源：
蔡曉峰，等：超聲換能壓電陶瓷粉體加工研究，佛山陶瓷
林文忠：碳摻雜的磷酸錳鐵鋰鋰離子電池正極材料的制備和改性研究，深圳大學(xué)
郭雁：原料顆粒分布對電瓷材料可靠性的影響，湖南大學(xué)
康拓：分散劑對碳包覆磷酸鐵鋰正極材料性能影響的探索，深圳大學(xué)
盧誠：磷酸亞鐵鋰正極材料的工業(yè)合成制備及性能研究，機械科學(xué)研究總院
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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