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砂磨機在國外的發展
在粉體制備領域，最開始得到廣泛使用的設備是1891年由庫努夫和戴維森發明的球磨機，但其能量轉換效率極低，電機產生的能量大部分都被用來帶動筒體轉動，只有很少一部分用來破碎顆粒。而且當目標粒徑在20微米甚至更小時，生產費用隨目標粒徑的降低呈指數增加，幾乎無法產生經濟效益。此外，球磨機最大的問題是研磨速度很低，因為當轉速達到臨界轉速以上時，研磨介質不再發生拋落和碰撞，而是與筒體一起旋轉，這就無法實現顆粒的破碎。而低轉速的球磨機想要研磨出粒徑更小的材料就必須提高用于顆粒破碎的能量，只能通過增大研磨介質直徑來實現，但是當研磨介質直徑太大時對物料的破碎和沖擊效果又明顯下降，這些因素都限制了球磨機的發展和應用。因此，攪拌磨機橫空出世。
攪拌磨機不再通過筒體向磨料傳遞能量，而是由筒體內攪拌器的轉動給物料傳遞能量，這大大提高了能量利用率。與之前的球磨機相比，攪拌磨機主要有高研磨速度、高填充率以及研磨介質小三個特點。高研磨速度以及高填充率大大提高了研磨時的功率密度，使研磨時間顯著縮短，提高了經濟效益；而研磨介質尺寸的降低實現了對超細粉體的生產。
最早的攪拌磨機發明于1928年，是由美國的Klein和Szegvari發明制造的，隨后便在超細粉體領域中得到了廣泛的應用。為了提高研磨效率以及分散效果，都彭公司在1952年研究并制造出了以渥太華硅砂為磨球的立式砂磨機，此設備與傳統攪拌磨機不同之處在于磨球與物料的分離方法；傳統的分離方法是開式的，而都彭公司研制的立式砂磨機分離方法是密封的，這進一步擴大了攪拌磨機的應用范圍。
在一年之后，日本的Kawabata博士發明了塔磨機，使攪拌磨機的應用領域延伸至化工行業。在同一年代，Szegvan改變了傳統攪拌磨機中攪拌器的形狀，將攪拌器形狀設計為棒狀。在1965年恩格斯博士為了增大攪拌器的研磨速度，將攪拌磨機的頂部由開頂改為閉頂。在二十世紀八十年代，德國的Frymo公司制造出了以硬砂礫為研磨介質、攪拌器形狀為雙錐形的攪拌機。
在進入九十年代之后，瑞典的Sara公司為了進一步提高研磨效率，制造出了大攪拌軸直徑以及大攪拌棒數量的攪拌磨機。當前在行業中被廣泛應用的立式攪拌磨機是塔磨機，塔磨機主要是利用鋼材料制成的螺旋形攪拌器旋轉帶動物料的轉動，物料從塔磨機的底部輸入，在研磨腔內經過磨介的碰撞后從塔磨機頂部排出，從而實現磨礦。塔磨機一般應用于目標粒徑為10~30微米的研磨條件下。
塔磨機示意圖
但是隨著行業的發展，立式攪拌磨機已經難以滿足生產需求，雖然立式攪拌磨機解決了之前球磨機存在的功率密度偏低等問題，但是立式攪拌磨機制備的產品粒度分布不均勻，而且相對于傳統攪拌磨機而言，立式攪拌磨機開機也十分困難，這也進一步推動了臥式砂磨機的誕生。
在20世紀九十年代，為了克服立式攪拌磨機由于物料重力因素造成的種種缺陷，歐洲的學者們研制出了臥式砂磨機，解決了立式攪拌磨機因物料重力難以啟動等問題，而且臥式砂磨機還全部繼承了立式攪拌磨機原有的優點。臥式砂磨機還安裝了使研磨介質與物料強制分離裝置，還可以實現對研磨腔的自動清洗，不僅使設備的能量利用率顯著提高，還減少了在機器運轉時產生的噪音。因此在之后幾十年，臥式砂磨機在超細粉體制備領域得到了極為廣泛的應用。當前在行業中應用最廣泛的臥式砂磨機是Isa磨機，最早的Isa磨機是由德國的耐馳公司研發的，該設備生產的產品粒徑可低至7微米。
Isa磨機示意圖
砂磨機在國內的發展
我國的砂磨機研制工作起步較晚，重慶化工機械廠在二十世紀七十年代研制出了我國第一臺可投入使用的砂磨機。迄今為止我國的砂磨機研究工作已經開展了四十余年，也取得了非常顯著的進步。
在上世紀八十年代，攪拌磨機得到了飛速的發展，我國很多地方的研究院都研制出了各種各樣的粉體制造設備。比如，長沙的礦冶研究院研究并制造出了JM型塔式攪拌磨機；之后，位于秦皇島的冶設所研發了攪拌器為螺旋形的MQL型塔磨機，所以MQL塔磨機又被叫作螺旋攪拌磨機。而在同一時期，位于河南的東方機械廠也制造出了改變攪拌器結構的攪拌磨機。在上個世紀末，清華大學制造出了干式連續攪拌磨機，而與此同時，徐州機械廠對濕式攪拌磨機的研發也大獲成功，這兩種設備的問世極大提高了我國對于微細材料的生產能力。
進入新世紀以來，我國在微細材料制造設備的研發上不斷取得進步。首先武漢理工大學成功研制出了研磨粒度可達0.1nm的干式離心自磨機；長沙礦冶研究院為了解決磨機的啟動以及磨損問題，改變了攪拌器結構，用圓盤式與葉片式結合的攪拌器取代了傳統的圓盤式攪拌器，研究并制造出了LXJM3600型立式攪拌磨機，而且此設備之后也在業內得到了廣泛的應用。
砂磨機的發展主要有以下五個階段：
（1）通過在研磨腔底部增加分離器，并增加了棒式的攪拌元件，使立式攪拌磨機取代了傳統的球磨機。
（2）通過改變攪拌元件的形狀（將棒式改為圓盤型），并將分離器的位置由之前的底部改為頂部，立式圓盤砂磨機應運而生。
（3）將攪拌器形狀改成棒銷式，并將頂部的篩網分離器改為縫隙式分離器，立式圓盤式砂磨機發展成為環形棒式砂磨機。
（4）將攪拌器的形態由原先的立式棒銷型攪拌器改為臥式圓盤型攪拌器，并進一步升級了分離器，用動態轉子離心分離器取代了縫隙式分離器，研制出了臥式圓盤型砂磨機。
（5）再次改變了攪拌器形狀，用棒銷式攪拌器取代了圓盤式攪拌器，并再次升級了分離器，采用大過濾面積的分離器，臥式棒銷型循環砂磨機得以問世。
資料來源：硅納米材料的濕法超細研磨制備工藝基礎研究，王鵬超
（中國粉體網編輯整理/平安）
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