超细粉碎机械的研究现状

超细粉碎机械的研发现状

张凯—1003011020

(合肥学院化学与材料工程系粉体1班,安徽省合肥市)

摘要：本文综述了国内超细粉碎机械的发展与应用现状，介绍了各种超细粉碎机械的工作原理、特点、性能、适用范围，论述了超细粉碎设备和技术的发展趋势。关键词：超细粉碎；粉碎机械设备；研究与应用；发展趋势

0、引言：

随着科学技术的不断发展，新型材料和高功能材料的生产和开发对有关粉体的微细化或超细化提出了越来越多的要求，超细粉碎机械的研究和开发也理所当然的成为人们越来越重视的课题。超细粉碎机械是一类可将粉粒物料磨碎与分级到粒径为微米级的设备。物料的粉碎是许多生产行业不可缺少的工艺过程,超细粉碎机械已广泛应用于化工、冶金、建材、电子、军工、医药、农业、航空航天等诸多领域,发挥着举足轻重的作用[1]。超细粉碎技术是伴随现代高新技术和新材料产业, 如微电子和信息技术、航空技术、高技术陶瓷、耐火材料、高聚物基复合材料和新能源、生物化工等产业技术进步以及矿物深加工发展起来的工程技术,现已成为最重要的工业矿物及其它原材料深加工技术之一, 对现代高新技术产业的发展具有重要意义。加强对超细粉体技术及设备研制与开发, 不仅能提升超微粉加工装备技术水平, 而且能促进超细粉体产品的升级换代, 提高工业矿物资源的合理与高附加值利用水平[2]。

1、国内超细粉碎设备研究状况

目前我国超细粉碎技术能够生产出目前在工业上应用的各类超细粉碎设备。20世纪80年代以来，通过引进和消化吸收国外超细粉体加工设备，经过20年的发展，我国已经能够自主生产各类超细粉碎和精细分级设备，在近5年新建的超细粉体加工厂国产设备或中外合资厂生产的设备占主导地位。我国已能够工业化大批量生产平均粒径1μm左右的超细粉体，如超细重质碳酸钙、超细高岭土（包括煅烧高岭土）、超细滑石、超细石墨、超细云母、超细碳化硅、超细二氧化硅以及氧化铝和氢氧化铝、氧化镁和氢氧化镁等。由于新材料技术的发展，设备的磨损有了显著的降低，如我国自主研发的旋风自磨机，5年前冲击盘的寿命约200h，通过采用新材料现已延长到3000h以上。我国生产的部分超细粉碎设备和技术已出口到东南亚、中东、非洲等发展中国家[3]。

2、我国超细粉碎设备

到1999年底, 我国超细粉碎设备从大体上看, 基本与世界上成型的机种处在同一水平线上, 即国际上己有的机种我国都有。目前，超细粉碎设备的主要类型有气流磨、高速机械冲击磨、搅拌球磨机、研磨剥片机、砂磨机、振动球磨机、转筒式球磨机、塔式磨、旋风或气旋流自磨机、高压辊式磨机、高压水射流磨机、胶体磨等。其中气流磨、高速机械冲击磨、、旋风或气旋流自磨机、高压辊式磨机等为干式超细粉碎设备，研磨剥片机、砂磨机、高压水射流磨机、胶体磨等为湿式粉碎机，搅拌球磨机、振动球磨机、转筒式球磨机、塔式磨等既可以用于

干式超细粉碎也可以用于湿式超细粉碎[3]。

2、1搅拌磨

搅拌磨是到目前为止在超细粉碎设备中最有发展前途而且也是能量利用率最高的一种超细粉碎设备。搅拌磨中的搅拌器使磨机研磨介质和物料在整个研磨室内不规则地翻滚, 产生不规则运动, 使研磨介质之间产生相互撞击和研磨双重作用, 致使物料磨得很细并得到均匀分散的效果。磨矿能量由机体内的转动搅拌器直接传递。同常规球磨机相比, 搅拌磨有三个优点, 即采用高磨机转速、高介质填充率和小尺寸介质。前两个特点使搅拌磨获得了极高的功率密度, 从而使细颗粒物料的研磨时间大为缩短。第三个特点, 即小尺寸介质大幅度提高了对微细物料的研磨效率, 搅拌磨有研磨作用还有搅拌和分散作用是具有多种功能的粉磨设备。搅拌磨虽起步较晚, 但发展迅速, 特别是近十年取得了巨大进展。国产湿式搅拌磨在非金属矿物的超细粉碎中得到了广泛应用, 并取得了良好的效果。在高岭土和方解石的超细粉碎产品中粒径<2μm 达90%以上, 可生产高品质造纸涂料、填料和涂料颜料、油墨颜料级产品。总体来讲, 搅拌磨的品种规格还较少, 处理能力也较小, 还有待于进一步改进和完善[2]。

2、2气流粉碎机

气流粉碎机又称气流磨, 是一种技术较成熟的干式超细粉碎设备,它是借助高速气流( 300 ～500m / s, 0. 3～0. 9MPa)或过热蒸汽(300～400 ℃, 0. 7～2. 0MPa)的能量,使颗粒相互产生冲击、碰撞、磨擦,从而实现超细粉碎的目的。其工作原理为干燥无油的压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成超音速气流喷出,射流带动物料作高速运动,使物料碰撞、磨擦而粉碎;被粉碎的物料随气流到达分级区,达到细度要求的物料由收集器收集,不合格的物料返回重新粉碎,直

到达到要求为止。

气流粉碎机广泛用于滑石、石墨、硅灰石、锆英石、高岭土、重晶石等非金属矿物及磨料(碳化硅、氮化硼、石榴子石、刚玉等) 、化工原料、粉剂农药、颜料、保健食品、稀土等的超细粉碎加工;还可用于粉碎低熔点和热敏性物料;生产过程连续,产能大,自动化程度高[4]且由它加工的产品粒径小、粒度分布窄;纯度高,特别适用于粉碎药品等不允许被污染的物料;颗粒活性高,分

散性好。

气流粉碎机是国内生产研究最多、机型最齐全的超细粉碎设备。气流粉碎机的种类很多,目前尚没有统一的分类标准。按照颗粒被粉碎的方式可分为单气流作用式和多

气流作用式,按照流体介质种类可分为高速气流式和热蒸汽流式等[ 5 ]。按原化工部制订的《超细粉碎机械名词术语》( ZBG 90005- 87) ,将气流粉碎机分为扁平式气流粉碎机、循环式气流粉碎机、靶式气流粉碎机、对冲式气流粉碎机

和流化床式气流粉碎机[ 6 ]等5种。其中,流化床式气流粉碎机具有明显的优势,代表了气流粉碎设备发展的主流方向。

2.3振动磨

近年来, 通过实践, 振动磨受到国人重视

程度加大, 原因是振动磨的产品细度可达

到亚微米级,且有较强的机械化学效应, 能耗较低, 易于工业规模生产。现在国内己有多家厂商生产不同规格、型号的振动磨用于非金属矿深加工[7,8]。某些高效振动磨机给料在-30mm时产品粒度-15%达到90%产量在400kg/h。国外如日本、法国等研制了许多新型振动磨, 我国振动磨生产厂家应尽快