1、介紹一種高效的濕式粉碎方法-砂磨機(jī)粉碎法童元豐 陶鋒燁 李亞 杜文浙江嘉康電子股份有限公司，嘉興，314000摘要： 介紹了一種新型砂磨機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和砂磨機(jī)粉碎法的工作原理，并以粉碎鋯鈦酸鉛（PZT）粉料為例，討論了砂磨機(jī)粉碎法在特種陶瓷行業(yè)制備超細(xì)粉料的工業(yè)化應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：超細(xì)粉碎 砂磨機(jī) 特種陶瓷 原理Introduction to a new kind of attrition milling method sand mill Yuanfeng Tong ;fengye Tao ;yaLli ; wen Du (zhejiang jiakang electronics Co.,ltd

2、. Jiaxing 314000)Abstract: A new kind of attrition milling machine was introduced and its working mechanism was discussed. On the base of industrial usage of grinding coarse PZT power to submicron sizes , the possibility to practice the attrition milling in special ceramics field was discussed.Keywo

3、rds: SC - MILL ; special ceramics ; superfine ; Attrition milling 1 引言在特種陶瓷行業(yè)中，粉料的細(xì)粉碎是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，粒度小且分布窄的粉料可以降低材料的燒結(jié)溫度，提高材料的性能。近年來，超細(xì)粉體的制備與表面改性技術(shù)日益受到了重視。國內(nèi)目前在工業(yè)上應(yīng)用的超細(xì)粉料方法主要有水熱法和氣流磨粉碎法，本文是介紹另一種可以工業(yè)化應(yīng)用的超細(xì)粉碎方法-砂磨機(jī)粉碎法。雖然砂磨機(jī)粉碎法在國內(nèi)的陶瓷行業(yè)中有不同程度的應(yīng)用，但其粉碎極限是顆粒平均粒徑D50約0.7。在日本，以三井株式會社為代表，通過改進(jìn)砂磨機(jī)的粉碎腔體結(jié)構(gòu)和減小研磨介質(zhì)球的粒徑，

4、砂磨機(jī)的粉碎極限是顆粒平均粒徑D50約0.2，甚至更小。由于這種方法效率高、得到的粉料粒度分布窄，在日本，砂磨機(jī)粉碎法被廣泛應(yīng)用于化妝品、染料、陶瓷等行業(yè)。2 砂磨機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理砂磨機(jī)的結(jié)構(gòu)一般由4部分組成，如圖1所示：漿料桶、漿料泵、粉碎腔體及轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。一定粘度的漿料在泵的作用下，進(jìn)入粉碎腔體（粉碎腔體結(jié)構(gòu)見圖2），同高速轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)速可達(dá)1600-2200rpm）的介質(zhì)球接觸，粉料顆粒受到介質(zhì)球的沖擊碰撞和研磨而碎裂。同時(shí)，在轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下，漿料隨介質(zhì)球一起高速滾動(dòng)，顆粒受到流體剪切力的作用而碎裂。從粉碎腔體內(nèi)流出的漿料經(jīng)冷卻塔回到漿料桶，再次重復(fù)前述粉碎過程。砂磨機(jī)粉碎是個(gè)循環(huán)粉

5、碎作業(yè)過程，顆粒在不斷的沖擊碰撞和剪切力作用下實(shí)現(xiàn)粉碎，得到的顆粒粒度細(xì)且粒徑分布窄。漿料泵冷卻塔粉碎腔體圖 1 砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)組成及漿料循環(huán)過程Fig.1 the structure of the sand mill and the cycle procedure of the slurry圖2 粉碎腔體結(jié)構(gòu)Fig.2 the structure of the sand mill breaking capsule 在砂磨機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)中，粉碎腔體是最為關(guān)鍵的部件，它直接決定著粉碎效率和粉碎所得顆粒的尺寸大小。一般，如圖2所示，腔體結(jié)構(gòu)由3部分組成：轉(zhuǎn)子、陶瓷環(huán)和金屬墊片組成的特殊“篩網(wǎng)”、外殼。由

6、于介質(zhì)球和漿料在腔體內(nèi)同轉(zhuǎn)子、陶瓷環(huán)等部件直接接觸，所以要求這些部件必須耐磨，一般是增強(qiáng)二氧化鋯（ZrO2）陶瓷?！昂Y網(wǎng)”用金屬墊片的厚度調(diào)節(jié)“篩網(wǎng)網(wǎng)眼”的大小，初始漿料中顆粒粒度必須小于墊片厚度，否則會引起“篩網(wǎng)”堵塞。砂磨機(jī)粉碎中，介質(zhì)球的強(qiáng)度和尺寸大小影響著粉碎效率。介質(zhì)球必須耐磨，一般采用增強(qiáng)二氧化鋯（ZrO2）陶瓷球。同其他機(jī)械粉碎法相似，增大介質(zhì)球的表面積有利于制備粒度小的顆粒。生產(chǎn)中，制備顆粒平均粒徑D50約0.45的粉料時(shí)，ZrO2陶瓷球的直徑約0.5mm。在美國和日本，常采用直徑為0.3mm甚至更小的ZrO2陶瓷球來制備顆粒平均粒徑D50小于0.30的粉料。3 砂磨機(jī)粉碎法的

7、工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)應(yīng)用試驗(yàn)選用的粉料是本公司生產(chǎn)使用的鋯鈦酸鉛（PZT）粉料，其密度約7.6g/cm3，試驗(yàn)所用砂磨機(jī)是日本三井礦山株式會社產(chǎn)SC150A型試驗(yàn)機(jī)（粉碎腔體容積1.3升）。PZT粉料先用攪拌磨粉碎至顆粒平均粒徑D50約1.50，后將漿料注入砂磨機(jī)中二次粉碎。試驗(yàn)所用初始粉料顆粒約40Kg（同水混合的漿料共約65Kg），經(jīng)砂磨機(jī)粉碎作業(yè)約4小時(shí)后，測試顆粒粒度，所得結(jié)果見圖3及表1： 圖 3 試驗(yàn)物料顆粒粒徑分布圖Fig.3 the particle size distribution chart of the test PZT powder 表1 試驗(yàn)物料粒度組成Table 1 th

8、e particle size distribution of the test PZT powder 粒度m粒徑微分分布%粒徑累積分布%0.20.240.030.030.280.20.230.331.541.770.3911.0612.830.4652.465.230.5534.7499.970.650.031000.7701000.910100由圖表可知，粉碎得到的顆粒粒徑小、粒度分布窄。顆粒平均粒徑D50約0.45時(shí)，顆粒最大粒徑小于0.7，且大部分顆粒的粒徑分布于0.38-0.60。4 砂磨機(jī)粉碎的缺點(diǎn)及改進(jìn)砂磨機(jī)是一種具有高效率、低能耗特點(diǎn)的連續(xù)工作型超細(xì)粉碎機(jī)，但生產(chǎn)作業(yè)過程中也發(fā)

9、現(xiàn)了幾個(gè)問題：1、砂磨機(jī)需要不定期清洗，而連接管道、漿料泵中殘留的粉料無法完全清除，所以若材料性能依賴于初始粉料的純度，則一臺砂磨機(jī)只能粉碎某一種特定的粉料；2、砂磨機(jī)的進(jìn)料顆粒粒度宜小，最好小于2，這樣就必須采用分級粉碎，對于生產(chǎn)而言，成本較高。5 結(jié)論砂磨機(jī)采用了一種獨(dú)特的粉碎腔體結(jié)構(gòu)，通過介質(zhì)球和粉料的高速圓周運(yùn)動(dòng)，使介質(zhì)球?qū)Ψ哿项w粒產(chǎn)生研磨、沖擊及強(qiáng)剪切粉碎作用，從而使顆粒得到有效的粉碎，它是一種高效的超細(xì)粉碎設(shè)備。PZT粉料的超細(xì)粉碎工業(yè)化試生產(chǎn)表明，砂磨機(jī)粉碎法可以應(yīng)用于陶瓷材料行業(yè)的顆粒超細(xì)粉碎工序中，若生產(chǎn)的產(chǎn)品對成本不敏感，則砂磨機(jī)粉碎法可以被廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1、 吳東印，馮安生，衛(wèi)敏，等.超細(xì)粉碎技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展J，礦物保護(hù)與利用，2004，（6）：47-522、 鄭水林.中國超細(xì)粉碎技術(shù)現(xiàn)狀及設(shè)備發(fā)展J，中國非金屬