中國粉體網(wǎng)訊 粉體工業(yè)由于它的實(shí)用性、前沿性、廣泛性，當(dāng)前在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中的戰(zhàn)略地位越來越突出。因此超細(xì)粉體加工技術(shù)和裝備的研發(fā)與優(yōu)化將對各行各業(yè)的進(jìn)步起到促進(jìn)作用。

1、超細(xì)粉體概述

超細(xì)粉體尚無統(tǒng)一定義，國外一般視粒徑小于3μm的為超細(xì)粉體，國內(nèi)普遍視粒徑小于30μm的為超細(xì)粉體，并進(jìn)一步細(xì)分為微米級（1～30μm）、亞微米級（1～0.1μm）和納米級（0.001～0.1μm）。

超細(xì)粉體在光學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)和力學(xué)等性質(zhì)與常態(tài)有很大差異，因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、電子、能源和建筑裝修等領(lǐng)域。這些性質(zhì)上的差異可歸結(jié)為兩個(gè)方面：一方面是由于顆粒體積變小而引起的體積效應(yīng)；另一方面是由于顆粒表面原子數(shù)目的比例增加而引起的表面效應(yīng)。

超細(xì)粉體制備從原理上主要分為化學(xué)合成法和物理粉碎法2種，其中物理粉碎法是目前主要的制備方法，具有工藝簡單、產(chǎn)量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)設(shè)備主要有攪拌球磨機(jī)、振動球磨機(jī)、行星式球磨機(jī)、雷蒙磨、膠體磨、氣流粉碎機(jī)等。

2、超細(xì)粉體加工技術(shù)與裝備介紹

（1）攪拌磨機(jī)

攪拌磨機(jī)中攪拌裝置主要有螺旋式、棒式、盤式3種。螺旋式、棒式攪拌磨機(jī)主要為立式，盤式攪拌磨機(jī)有立式和臥式2種。

普通臥式球磨機(jī)筒體旋轉(zhuǎn)消耗能量大，磨礦效率低的問題較突出，而攪拌磨機(jī)的筒體靜止，能量利用率高，同時(shí)研磨介質(zhì)直徑更小，產(chǎn)品粒度更細(xì)，攪拌線速度高，單位容積能量密度高，當(dāng)待磨物料粒度小于100μm時(shí)，細(xì)磨效率遠(yuǎn)高于普通球磨機(jī)，相同處理量下其規(guī)格更小，且更節(jié)能。

（2）高速機(jī)械沖擊磨

高速機(jī)械沖擊磨利用繞軸高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子向物料傳輸動量，使物料與襯體激烈碰撞而得到超微粉，此過程中產(chǎn)生的研磨、剪切、渦流效應(yīng)可促進(jìn)粉體新表面的生成。粉碎后的物料在主氣流的帶動下進(jìn)入分級區(qū)，達(dá)到細(xì)度要求的微粉顆粒隨氣流通過分級轉(zhuǎn)子排出機(jī)外，由收集裝置捕集；不合格粗粉顆粒在離心力作用下被轉(zhuǎn)子葉片打回筒壁，并返回粉碎區(qū)再繼續(xù)粉碎。

高速機(jī)械沖擊磨

高速機(jī)械沖擊磨組的工藝流程

此設(shè)備進(jìn)料便捷、占地面積小、粉碎效率高、粉碎粒度可調(diào)，被廣泛應(yīng)用于中、低硬度的方解石、大理石、白堊、滑石等材料；但粉碎過程中具有熱效應(yīng)，不適用于熱敏性及低熔點(diǎn)的材料。

此設(shè)備主要依靠零件高速運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行粉碎，會造成零件嚴(yán)重磨損，對材料的污染是不可避免的，因此開發(fā)高耐磨材料是促進(jìn)此類設(shè)備發(fā)展的重要途徑。高速機(jī)械沖擊磨通常以配套機(jī)組運(yùn)行，將中藥粗粉碎、細(xì)粉碎、篩分三道工序整合到一套設(shè)備中，可提高生產(chǎn)效率、降低勞動強(qiáng)度；整個(gè)系統(tǒng)還配有收塵裝置，既能改善工作環(huán)境，又避免了物料浪費(fèi)。

（3）氣流粉碎機(jī)

氣流粉碎機(jī)的原理是利用高速氣流使物料與沖擊部件發(fā)生碰撞、沖擊、剪切等作用而粉碎。根據(jù)結(jié)構(gòu)或工作方式的不同，氣流粉碎機(jī)可劃分為：扁平式、循環(huán)管式、對撞式、靶式、流化床式。

氣流粉碎產(chǎn)品粒度細(xì)、分布窄，顆粒表面整潔光滑、粒形規(guī)整、分散性好、活性高。氣流粉碎機(jī)廣泛用于加工硬度不大的非金屬礦物，如化工原料、食品、藥材等。

氣流磨結(jié)構(gòu)圖

（4）振動磨機(jī)

振動磨是以球或棒為介質(zhì)的超微粉碎設(shè)備，包括研磨介質(zhì)、研磨缽體及偏心激振裝置。振動磨所加工的產(chǎn)品細(xì)度可至幾微米，廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、陶瓷、玻璃、耐火材料和非金屬礦等行業(yè)的超細(xì)粉體加工。

振動磨原理示意圖

振動磨按操作方式不同可分為間歇式和連續(xù)式，按磨筒數(shù)量不同分為單筒式和多筒式，按振動特點(diǎn)不同分為有慣性式和偏旋式。

振動磨機(jī)工作原理是：利用研磨介質(zhì)在作高頻振動的筒體內(nèi)對物料進(jìn)行沖擊、研磨、剪切等作用，使物料在短時(shí)間內(nèi)被粉碎。

振動磨具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、操作簡單、維修方便、能耗低、產(chǎn)量高、產(chǎn)品粒度均勻等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是噪音大，大規(guī)格振動磨對彈簧、軸承等機(jī)器零件的技術(shù)要求高。

（5）雷蒙磨機(jī)

雷蒙磨機(jī)具有占地面積小、低耗能、資金投入少等優(yōu)點(diǎn)，在磨粉設(shè)備中占有重要地位。雷蒙磨的工作原理為：受離心力影響，磨輥牢牢壓在磨環(huán)上，鏟刀鏟起物料送至磨環(huán)與磨輥間隙，通過碾壓物料形成粉末，然后經(jīng)風(fēng)機(jī)將粉末吹起進(jìn)入分析機(jī)，符合細(xì)度要求的物料進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離收集，不合格的則落回磨腔接著研磨。

雷蒙磨粉機(jī)（4R型）結(jié)構(gòu)圖

隨著非金屬礦物在超細(xì)粉體的普遍應(yīng)用，對于非金屬礦物產(chǎn)出細(xì)度的控制愈發(fā)嚴(yán)格。在此背景下，傳統(tǒng)雷蒙磨粉機(jī)的不足對相關(guān)的設(shè)備制造廠家及礦業(yè)產(chǎn)品企業(yè)造成困擾。例如產(chǎn)品細(xì)度低、機(jī)械故障率高、排污量大、成品粉末的收集與分離無法達(dá)到預(yù)期等。

（6）膠體磨

膠體磨是一種流體超微粉碎機(jī)械，同時(shí)還具有粉碎、分散、乳化、均質(zhì)、攪拌等功能。膠體磨一般分為立式、臥式、管道式等。

膠體磨工作原理為：轉(zhuǎn)齒（轉(zhuǎn)子）與定齒（定子）相對高速旋轉(zhuǎn)，物料向下透過兩齒時(shí)受到強(qiáng)大的剪切、摩擦、振動等作用，從而達(dá)到超細(xì)粉碎效果。膠體磨主要用于食品、涂料、化妝品、醫(yī)藥、日用化工等行業(yè)。

膠體磨主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、保養(yǎng)維修方便，適用于較高粘度、較大顆粒的物料粉碎，但其中不允許混有石英砂、碎玻璃、金屬屑等硬物質(zhì)，所加工的產(chǎn)品粒徑可達(dá)幾微米甚至1μm以下。膠體磨主要缺點(diǎn)是作離心運(yùn)動的流量不恒定，且隨物料粘性變化顯著；轉(zhuǎn)、定子和物料間的高速摩擦產(chǎn)生的較大熱量使物料變性，表面較易磨損，導(dǎo)致細(xì)化效果顯著下降。

2024年10月29日在上海跨國采購會展中心，由北京粉體技術(shù)協(xié)會與中國粉體網(wǎng)聯(lián)合主辦“中國粉體工業(yè)發(fā)展年會”。屆時(shí)鹽城工學(xué)院張長森教授作《粉體加工技術(shù)及裝備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢》報(bào)告，為參會嘉賓分享粉碎以及分級技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀。

專家介紹

張長森，教授，研究生導(dǎo)師，鹽城工學(xué)院教學(xué)名師，1982年畢業(yè)于武漢建筑材料工業(yè)學(xué)院無機(jī)非金屬材料專業(yè)，主要從事無機(jī)非金屬材料的科學(xué)研究和材料科學(xué)與工程專業(yè)教育教學(xué)改革研究；先后主持和參加國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)、江蘇省科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，與企業(yè)合作橫向技術(shù)服務(wù)10余項(xiàng)，取得了良好的社會的效率和經(jīng)濟(jì)效率，其成果獲省部科技進(jìn)步獎3項(xiàng)；在國內(nèi)外刊物科研論文70多篇，其中被SCI、EI等收錄20余篇；長期從事粉體工程和固體廢棄物綜合利用的研究工作，獲授權(quán)發(fā)明專利20余件。主編出版“粉體技術(shù)及設(shè)備”等教材3部，“煤矸石資源再生利用技術(shù)”等專著2部。

參考來源：

汪光輝，超細(xì)粉體加工設(shè)備研究現(xiàn)狀，中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司

李兆軍，中國科學(xué)院過程工程研究所，粉體材料質(zhì)量一致性初探

胡桂玉，4R型雷蒙磨粉機(jī)磨粉系統(tǒng)的零部件設(shè)計(jì)探討，福建船政交通職業(yè)學(xué)院

吳祖璇，超細(xì)粉體制備技術(shù)研究，江蘇北礦金屬循環(huán)利用科技有限公司

李蕊汐，超微粉碎技術(shù)在中藥制備領(lǐng)域的應(yīng)用與研究進(jìn)展，天津中醫(yī)藥大學(xué)

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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