攪磨

攪拌磨主要是由一個充填了研磨介質的研磨筒和一個旋轉攪拌器(攪拌裝置)構成。依其工藝佈置的不同,又可分為間歇式、連續式和循環式等3種。其中間歇式攪拌磨主要由帶冷卻套的研磨筒、攪拌裝置和循環卸料裝置等組成;連續式攪拌磨的研磨筒的孔徑比較大,筒體上下裝有隔柵,產品的最終細度是通過調節進料流量控制物料在研磨筒內的滯留時間來保證的;循環式攪拌磨是由一台攪拌磨和一個大容積循環罐組成。攪拌磨的類型按其攪拌器的不同又可分為棒式攪拌磨、圓盤式攪拌磨、螺旋(塔式)攪拌磨、棒盤式攪拌磨、環隙式攪拌磨等。

攪拌磨通過攪拌器的旋轉,攪動研磨介質產生衝擊(研磨介質間相互衝擊力、攪拌裝置對介質的撞擊力)、剪切(研磨介質轉動產生的剪切力)和摩檫(研磨介質和物料間的摩檫力)作用,使物料進行超細粉碎。攪拌磨的轉速受離心力和旋轉半徑的限制,一般情況下,攪拌器的圓周速度約為4～20m/s。磨中的介質一般為球形介質,直徑通常小於3mm,莫式硬度最好比被磨物料大3以上,以增大研磨強度,提高粉碎效率。 ^[1] 

超細粉碎技術是非金屬礦深加工的基礎工藝。它不但要求加工的粉體粒度細,粒度分佈範圍窄,而且顆粒要有一定的規則外形,從而使超細粉體的應用範圍不斷拓寬。我國規模或工業化的超細粉體加工及超細粉碎與精細分級設備的製造始於上世紀的70年代末和80年代初。迄今為止,我國超細粉碎技術與設備的發展大體上經過了三個階段:(1)從上世紀80年代初至80年代中期以引進國外技術和設備為主。非金屬礦行業最早引進的超細粉碎設備是意大利生產的氣流磨,用於在遼寧海城滑石礦生產微細滑石粉,其間國內的超細粉碎技術、設備製造和工藝剛剛起步,許多方面還是空白。(2)上世紀80年代中期至90年代中期是引進國外技術、設備與國內仿製開發同步進行的時期,我國的超細粉碎設備體系和超細粉碎技術大體上是在這一階段形成和發展起來的,現今主要的超細粉碎設備製造廠商也基本是在這一時期建立起來的。(3)上世紀90年代中期以後,進入了自主開發和製造為主、引進為輔的階段,期間建立的超細粉體加工廠大多采用國產技術和設備。從1995年,具有自主知識產權或發明專利的超細粉碎技術和設備的數量較前十年顯著增加,設備的處理能力、單位產品能耗、耐磨性、工藝配套和自動控制等綜合性能顯著提高,與國外先進技術和設備綜合性能的差距逐漸縮小,國產技術和設備已基本能滿足國內非金屬礦及其它原材料超細粉碎加工的需要。

超細粉碎已成為最重要的工業礦物及其它原材料深加工技術之一,對現代高新技術產業的發展具有重要意義。超細粉體由於粒度細、分佈窄、質量均勻、缺陷少,因而具有比表面積大、表面活性高、化學反應速度快、溶解度大、燒結温度低且燒結體強度高、填充補強性能好等特性以及獨特的電性、磁性、光學性能等,廣泛應用於高技術陶瓷、陶瓷釉料、微電子及信息材料、塑料、橡膠及複合材料填料、潤滑劑及高温潤滑材料、精細磨料及研磨拋光劑、造紙填料及塗料、高級耐火材料及保温隔熱材料等高技術和新材料產業。

超細粉碎技術因現代高技術新材料產業的崛起而發展,反過來又促進相關高技術新材料產業的更大進步,以至在全球範圍內,自20世紀80年代初以來各種超細粉體原料的需求量呈快速增長。現代工程將需要越來越多的高純超細粉碎,超細粉碎技術在高技術研究開發中將起着越來越重要的作用。雖然可以通過化學合成法制備高純超細粉體,但成本過高,未能用於工業化生產。獲得超細粉體的主要手段仍然是機械粉碎方法。用機械方式獲得超細粉體所依賴的超細粉碎與分級技術的難度不斷增大,研究深度也越來越深入。

粉碎與單個材料的破壞不同,它是指對於集團的作用,即被粉碎的物料是粒度和形狀不同的顆粒體的集團。誠然,該顆粒集團的粉碎總量與作用於它的能量大小有關。但是,粉碎還是以單個顆粒體的破碎為基礎,其破碎的總和就是粉碎的總量。由於各個顆粒體在粉碎時所處的狀態不同,要一一追求其各自的狀態幾乎是不可能的,因此,只能確定其近似的狀態,這也就是確定粉碎理論困難的原因。由於物料粉碎至微米及亞微米級,與粗粉或細粉相比,超細粉碎產品的比表面積和比表面能顯著增大,因而在超細粉碎過程中,隨着粒度減小至微米級,微細顆粒之間互相團聚(形成二次顆粒或三次顆粒)的趨勢增加,在一定的粉碎條件和粉碎環境下,經過一定的粉碎時間後,超細粉碎作業處於粉碎—團聚的動態平衡過程,在這種情況下,微細物料的粉碎速度趨於緩慢,即使延長粉碎時間(繼續施加機械應力),物料的粒度也不再減小,甚至出現“變粗”的趨勢。這是超細粉碎過程最主要的特點之一。超細粉碎過程出現這種粉碎—團聚平衡時的物料粒度稱之為物料的“粉碎極限”。當然,物料的粉碎極限是相對的,它與機械力的施加方式(或粉碎機械的種類)和效率、粉碎方式、粉碎工藝、粉碎環境等因素有關。在相同的粉碎工藝條件下,不同種類物料的粉碎極限一般來説也是各不相同的。

超細粉碎過程不僅僅是粒度減小的過程,同時還伴隨着被粉碎物料晶體結構和物理化學性質程度不同的變化。這種變化對相對較粗的粉碎過程來説是微不足道的,但對於超細粉碎過程來説,由於粉碎時間較長,粉碎強度較大以及物料被粉碎至微米級或亞微米級,這些變化在某些粉碎工藝和條件下顯著出現。這種因機械超細粉碎作用導致的被粉碎物料晶體結構和物理化學性質的變化稱為粉碎過程機械化學效應。這種機械化學效應對被粉碎物料的應用性能產生一定程度的影響,有關專家正在有目的地將其應用於粉體物料進行表面活化處理。 ^[2]