對于微納粉體制備而言，超細粉碎與精細分級技術(shù)是關(guān)鍵。

科學技術(shù)的發(fā)展為微納粉體的制備提供了多種方法，從制備原理出發(fā)可分為化學合成法和物理粉碎法。化學合成法是通過化學反應(yīng)或物相轉(zhuǎn)換，由離子、原子或分子等經(jīng)過晶核形成和晶體長大而制備得到粉體。化學合成法所制備的微納粉體具有粒徑小、粒度分布窄、粒形好及純度高的優(yōu)點，然而其生產(chǎn)工藝復雜、成本高且產(chǎn)量低，因而主要應(yīng)用于實驗室研究或高性能材料制備。物理粉碎法又稱機械粉碎法，是通過機械力的作用使物料粉碎。相對于化學合成法而言，物理粉碎法工藝簡單、成本低且產(chǎn)量高，適應(yīng)于大批量工業(yè)生產(chǎn)，且粉碎過程中產(chǎn)生的機械化學效應(yīng)使得粉體活性提高。因此，目前微納粉體材料的主要制備方法為物理粉碎法。

另一方面，工業(yè)應(yīng)用對微納粉體的制備方法提出了一系列嚴格要求，主要有以下幾點∶產(chǎn)品粒度均勻，分布范圍窄；產(chǎn)品純度高，無污染；低成本，高產(chǎn)量；工藝簡單連續(xù)，自動化程度高；生產(chǎn)過程安全可靠。

超細粉碎技術(shù)與裝備

機械粉碎是制備微納粉體比較常用的方法。近半個世紀以來，國內(nèi)外對超細粉碎理論、方法、設(shè)備進行了大量的深入研究，微納粉體行業(yè)已經(jīng)取得了許多突破性進展。因此，機械粉碎法在金屬、非金屬、有機藥材、無機藥材、食品、農(nóng)藥、化工、材料、電子、軍工以及航空航天等行業(yè)應(yīng)用廣泛。隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)應(yīng)用對不同種類不同要求物料粉碎的需要， 各種類型的粉碎設(shè)備不斷推陳出新。目前，工業(yè)上普遍應(yīng)用的超細粉碎設(shè)備的類型主要有氣流磨、高速機械沖擊磨、旋風自動磨、振動磨、攪拌磨、轉(zhuǎn)筒式球磨機、行星式球磨機、研磨剝片機、砂磨機、高壓輥磨機、高壓水射流磨、高壓均質(zhì)機、膠體磨等。其中，氣流磨、高速機械沖擊磨、旋風自動磨和高壓輥磨機等為干法超細粉碎設(shè)備，研磨剝片機、砂磨機、高壓水射流磨和膠體磨等為濕法超細粉碎設(shè)備，振動磨、攪拌磨、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機和行星式球磨機等既可用于干法超細粉碎也可用于濕法超細粉碎。振動磨、攪拌磨、旋轉(zhuǎn)筒式球磨機、行星式球磨機、研磨剝片機以及砂磨機等屬于介質(zhì)超細研磨機。不同類型的超細粉碎設(shè)備的粉碎原理、進料粒度、產(chǎn)品粒度和應(yīng)用范圍如表1-1所示。

（1）高速機械沖擊磨

高速機械沖擊磨的工作原理是∶物料在進入機體后，受到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上安裝的錘頭、葉片、刀片、棒等沖擊元件的猛烈沖擊，在空氣渦流和離心力的雙重作用下發(fā)生相互碰撞，同時與轉(zhuǎn)子發(fā)生強烈的剪切、研磨與碰撞，從而實現(xiàn)超細粉碎的目的。高速機械沖擊磨在非金屬礦行業(yè)應(yīng)用較為普遍，適用于煤系高嶺土、方解石、大理石、白平、滑石等中等硬度以下非金屬礦物的超細粉體生產(chǎn)，產(chǎn)品粒度一般可達d₉₇=10μm。高速機械沖擊磨的優(yōu)點是粉碎比大、細粉粒度可調(diào)、產(chǎn)能高、效率高，并且結(jié)構(gòu)簡單、配套設(shè)備少、占地面積小。典型的國產(chǎn)高速機械沖擊磨有山東省青島派力德粉體工程設(shè)備有限公司生產(chǎn)的PCJ系列立式超細粉碎機、PWC系列臥式超細粉碎機，上海世邦機器有限公司生產(chǎn)的CM51、ACM53等型號的超細粉磨機，上海細創(chuàng)粉體裝備有限公司生產(chǎn)的JCF型機械粉碎機、JBL系列棒式機械粉碎機。

（2）氣流磨

氣流磨即氣流粉碎機，又稱流能磨或噴射磨。其工作原理是∶將干燥、無油的壓縮宿空氣通過噴嘴產(chǎn)生高壓噴射氣流，使粉體顆粒相互碰撞、剪切、摩擦而破碎。氣流磨是比較常用的超細粉碎設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用干滑石、大理石、高嶺十等中等硬度以下的非金屬礦、化工原料、保健食品、稀土等粉體的超細粉碎加工，產(chǎn)品粒度一般可達d₉₇=3~5μm。除了產(chǎn)品粒度細，氣流磨產(chǎn)品還具有粒度分布窄、顆粒表面光滑、顆粒形狀規(guī)則、純度高、活性大以及分散性好的優(yōu)點。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，氣流磨結(jié)構(gòu)不斷更新、類型不斷增多，目前氣流磨主要有扁平（圓盤）式、循環(huán)管式、靶式、對噴式、流化床逆向噴射式、氣旋式等幾種機型。國產(chǎn)氣流磨典型代表設(shè)備有江蘇省昆山市密友裝備制造有限責任公司生產(chǎn)的QYF-600型氣流粉碎機、QBF型惰性氣體保護氣流粉碎機等。

（3）振動磨

振動磨是一種以球或棒為介質(zhì)的超細粉磨設(shè)備。其工作原理是∶利用研磨介質(zhì)在做高頻振動的筒體內(nèi)對物料進行沖擊、研磨、剪切等作用，使物料在短時間內(nèi)被粉碎。振動磨按操作方式不同可分為間歇式和連續(xù)式，按磨筒數(shù)量不同分為單筒式和多筒式，按振動特點不同分為慣性式和偏旋式等多種結(jié)構(gòu)。振動磨被廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、陶瓷、玻璃、耐火材料和非金屬礦等行業(yè)的微納粉體加工，產(chǎn)品粒度一般可達幾微米。振動磨的優(yōu)點是可直接與電動機相連、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕，介質(zhì)填充率和振動頻率高、單位筒體容積產(chǎn)量高，產(chǎn)品粒度均勻且能耗低、節(jié)能效果好。代表設(shè)備有溫州礦山機械廠生產(chǎn)的MZ-200型振動磨。

（4）球磨機

球磨機是最古老的研磨機，被稱為粉碎機之王。其工作原理是；當球磨機按規(guī)定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，研磨介質(zhì)與物料一起在離心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度，之后由于受重力作用而脫離筒壁沿拋物線軌跡下落，此過程周而復始，使處于研磨介質(zhì)之間的物料受到?jīng)_擊作用而被擊碎；同時，由干研磨介質(zhì)的滾動和滑動，顆粒受研磨、摩擦、剪切等作用而被磨碎。球磨機廣泛應(yīng)用于化工原料、陶瓷原料、涂料等產(chǎn)品的超細粉碎。其優(yōu)點是對物料的適應(yīng)性強，能連續(xù)生產(chǎn)，可滿足現(xiàn)代工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)要求；粉碎比大，可達300以上，并易于調(diào)整研磨產(chǎn)品的粒度；結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強，磨損部件易干檢查和更換，維護方便；可適應(yīng)多種工況，如粉碎與干燥或粉碎與混合同時進行，既可用于干法粉碎又可用于濕法粉碎。現(xiàn)如今，使用較多的有旋轉(zhuǎn)筒式球磨機、行星式球磨機等。

行星式球磨機是一種內(nèi)部無運動部件的球磨機。其工作原理是∶由電動機帶動傳動軸旋轉(zhuǎn)，固定齒輪帶動傳動齒輪軸轉(zhuǎn)動，使球磨簡體既產(chǎn)生公轉(zhuǎn)又產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，從而帶動磨腔內(nèi)的球磨介質(zhì)產(chǎn)生強烈的沖擊與摩擦力等作用，使球磨介質(zhì)之間的物料被粉碎和超細化。行星式球磨機研磨產(chǎn)品的最小粒度可達o.1μm，被廣泛應(yīng)用于建材、陶瓷、冶金、電子、化工、輕工、醫(yī)藥以及環(huán)保等行業(yè)。

（5）攪拌磨

攪拌磨又稱砂磨機，是比較具有發(fā)展前景的超細粉碎設(shè)備，主要結(jié)構(gòu)由一個研磨筒（內(nèi)填小直徑研磨介質(zhì)）和一個旋轉(zhuǎn)攪拌器構(gòu)成。其工作原理是；攪拌器高速旋轉(zhuǎn)攪動研磨介質(zhì)產(chǎn)生強烈的沖擊，使物料和研磨介質(zhì)做自轉(zhuǎn)運動和多維循環(huán)運動，在研磨介質(zhì)自身重力和螺旋回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的擠壓力作用下，對物料進行沖擊、研磨和剪切，從而達到超細碎的目的。攪拌磨實質(zhì)上是一種內(nèi)部有運動部件的球磨機，它依靠內(nèi)部運動部件運動帶動研磨介質(zhì)運動而實現(xiàn)對物料的超細粉碎。但是，攪拌磨磨腔內(nèi)物料填充率更大，一般可達75%~85%。攪拌磨具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、振動小、噪聲低、產(chǎn)品粒度可調(diào)節(jié)、粒度分布均勻、效率高、能耗低等優(yōu)點，因而受到普遍重視，廣泛應(yīng)用于建材、涂料、化工、醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥、電子、冶金、陶瓷以及顏料等領(lǐng)域。

（6）旋風自動磨

旋風自動磨是一種新型的干法細粉碎和超細粉碎設(shè)備。其工作原理是∶利用獨特的高速回轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生高頻脈動旋轉(zhuǎn)氣流場，使粉碎機內(nèi)的顆粒物料相互沖擊、摩擦、剪切或切削以實現(xiàn)粉碎，主要適用于石灰石、大理石、高嶺十等物料的粉碎，產(chǎn)品粒度一般在5~40μm之間。

（7）高壓均質(zhì)機

高壓均質(zhì)機也稱高壓勻漿機，是液體物料均質(zhì)細化和高壓輸送的專用設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備。其工作原理是∶通過機械作業(yè)或流體力學效應(yīng)產(chǎn)生高壓、擠壓沖擊和失壓等作用，使料液中的顆粒在高壓下擠研、在強沖擊下剪切和在失壓下膨脹，從而實現(xiàn)細化和均質(zhì)的目的。高壓均質(zhì)機的主要作用有∶提高產(chǎn)品的均勻度和穩(wěn)定性，增加保質(zhì)期，改變食品黏稠度以改善產(chǎn)品口味和色澤等。高壓均質(zhì)機被廣泛應(yīng)用于食品、乳品、涂料、制藥、精細化工和生物技術(shù)等領(lǐng)域。代表設(shè)備有上海申鹿均質(zhì)機有限公司生產(chǎn)的SRH系列高壓均質(zhì)機，可將料液中的顆粒或油滴粉碎至0.01~2μm 之間。

（8）膠體磨

膠體磨又稱分散磨，是一種超微濕法粉碎加工設(shè)備，主要由定子和高速轉(zhuǎn)子組成。其工作原理是∶物料在自身重力或螺旋沖擊力的作用下通過定、轉(zhuǎn)子之間的微小間隙時，受到強大的剪切、摩擦以及沖擊等作用，同時在高頻振動和高速旋渦的作用下，被有效地粉碎、分散、混合以及乳化。膠體磨設(shè)備適用于較高黏度以及較大顆粒的物料，產(chǎn)品粒度可達幾微米甚至1μm以下，廣泛應(yīng)用于食品、涂料、顏料、化工原料、醫(yī)藥以及農(nóng)藥等行業(yè)。膠體磨具有定轉(zhuǎn)子磨體間隙可調(diào)、加工精度高、易于控制產(chǎn)品粒度、結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便、運轉(zhuǎn)平衡以及噪聲小等優(yōu)點，是處理精細物料最理想的加工設(shè)備。按結(jié)構(gòu)，膠體磨可分為立式、臥式、管道式等類型。代表設(shè)備有溫州膠體磨機器制造廠生產(chǎn)的JM系列立式膠體磨和沈陽新旭光機械設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的JT系列臥式膠體磨。

（9）超聲波粉碎機

超聲粉碎主要利用超聲波振能使固體物料破碎。其工作原理是∶將待粉碎的固體物料分散在液體介質(zhì)中，苦干液體中的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生強烈的高頻超言振動. 其超聲能傳遞給液體中的顆粒物料，當物料內(nèi)部集聚的能量足以克服固體結(jié)構(gòu)的束縛時，固體顆粒破碎，實現(xiàn)超聲粉碎的目的。此外，超聲波在液體中傳播時產(chǎn)生劇烈的擾動作用使固體顆粒產(chǎn)生很大的速度，從而使固體顆粒相互碰撞或與容器碰撞而被擊碎。超聲粉碎后顆粒粒度在4μm以下，而且粒度分布均勻。但是，由于超聲技術(shù)的局限性，對于物料的撞擊作用面小、頻率高、動能大，因此超聲粉碎主要適用于脆度較高的材料，如陶瓷、玻璃以及細礦石等非金屬材料。

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