中國粉體網訊 隨著材料科學和技術的不斷發展，新型材料和高功能材料的生產和開發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，產品粒度分布均勻、噪音低、高效節能的優點，是目前發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過程中，不使用研磨介質很難使粉體顆粒達到這個數量級。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、環式和螺旋式攪拌磨；按工作方式可分為間歇式、連續式和循環式攪拌磨；按工作環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
工業生產中，研磨介質一般多用球形，這是因為其他不規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品細度，直徑越大，產品粒徑也越大，產量越高；反之，介質粒徑越小，產品粒度越小，產量越低。當然，在具體的研磨中，一般視給料粒度和要求產品細度而定。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。根據長期以來的經驗總結，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
| 研磨介質 | 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
由于在連續的粉磨過程中，研磨介質的大小是成一定規律分布，為了降低成本，多采用補充大球的辦法來恢復系統的研磨，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物料、介質配比總結經驗，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。
研磨介質在具體的研磨過程中需要具有一定的化學穩定性，PH值穩定。這是為了防止研磨介質在研磨中與物料發生化學反應，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，但會造成企業的生產成本；若不能被挽回，則會造成物料的浪費，影響企業效率。
總結
攪拌磨具有高效、節能的特點，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，就可以降低生產成本，提高生產效率。
