隨著新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級，工業(yè)生產(chǎn)中對粉體原料提出越來越高的要求，磨料微粉作為重要的加工原料，在應(yīng)用中要求其具有細(xì)小的粒徑，均勻的粒度分布，特定的顆粒形狀和極高的純度或較低的污染程度，而且隨其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，還要求其有特定的形貌。

例如工程陶瓷和高振實密度用碳化硼和碳化硅微粉要求其顆粒為等積球形，而被應(yīng)用于研磨和線切削的碳化硅微粉需為多棱形，有的要求顆粒表面光滑、形狀規(guī)則，有的要求顆粒形狀接近于球形、圓柱形、紡錘形、片形、針形或其它形狀。而金剛石微粉在使用過程中，針棒狀和片狀的顆粒，不但會影響其使用效率，還可能對其他產(chǎn)品造成劃傷、損壞，因此對微粉整形技術(shù)的研究十分重要。

碳化硅微粉常見形貌之一

國內(nèi)現(xiàn)階段的磨料微粉的超細(xì)制備，主要是材料的超細(xì)粉碎和分級，很多微粉在顆粒細(xì)度、粒度分布上可達(dá)到國外產(chǎn)品的水平，但在顆粒形貌上存在明顯的差異，因而限制了產(chǎn)品的應(yīng)用，難以替代進(jìn)口產(chǎn)品。如果能再控制微粉的顆粒形貌，則能大大提高微粉的檔次與品質(zhì)，從而滿足現(xiàn)代工業(yè)對磨料微粉越來越高的需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前，在磨料的形貌控制方面對F砂、P砂、噴射用砂、耐火砂、工程陶瓷用砂的整形研究開展的較多，取得了較好的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益。在整形設(shè)備上有巴馬克、階梯式離心整形機、液壓輪輾機等，而對磨料微粉的顆粒形貌控制研究和專用的整形設(shè)備較少涉及，國內(nèi)整形粉體顆粒的方法主要是機械整形方法，通常采用球磨機和流化床氣流磨兩種設(shè)備來進(jìn)行進(jìn)一步加工。

一、球磨機顆粒整形技術(shù)

球磨機對物料的粉磨作用主要是磨球?qū)ξ锪系臎_擊與研磨，其運動方式與轉(zhuǎn)速相關(guān)，具有以下特點：

（1）當(dāng)球磨機的轉(zhuǎn)速很低時，由于球體受到的離心力不大，靠與筒壁的摩擦力作用，磨球一層層向下滾動滑落，對磨球間的物料產(chǎn)生研磨作用，此時球磨機主要以研磨方式進(jìn)行工作，稱之為瀉落式運動狀態(tài)；

（2）若球磨機的轉(zhuǎn)速較高，磨球附于筒壁上升到一定高度后，離開筒壁沿拋物線軌跡以自由落體下落，使物料受到?jīng)_擊和研磨作用而粉碎，此為拋落式運動狀態(tài)；

（3）當(dāng)球磨機轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高，磨球在離心力的作用下，貼附于筒壁一起回轉(zhuǎn)。磨球與筒壁及磨球之間不再有相對運動，對物料無任何粉碎作用，這時稱為“離心狀態(tài)”。

球磨機研磨體的運動形式

根據(jù)以上分析可知，對微粉物料能起到粉碎作用的狀態(tài)主要是瀉落式和拋落式。對于較粗物料的粉碎，磨球的沖擊及磨球間的滑動摩擦對物料能起到很好的粉碎作用，但對于微粉物料沖擊研磨作用已不明顯。要實現(xiàn)這一目的，關(guān)鍵在于如何提高磨球間的研磨效果。

微粉顆粒整形要盡可能減少物料的破碎強度，避免原有粒度群含量的過多損失。因此通過減小破碎強度，增加介質(zhì)與粉末之間的摩擦作用，利用研磨方式來達(dá)到整形的目的。

球磨法主要探究球磨時間、球料質(zhì)量比、轉(zhuǎn)速等球磨參數(shù)對碳化硅粉體粒徑大小、球形度，堆積密度等的影響。通常碳化硅脆性比較大，球磨中只會發(fā)生裂碎而不會產(chǎn)生塑性變形，雖然形貌由多角形變?yōu)榻魄蛐螤睿垠w圓錐高度會不斷變大，其流動性不斷變差，主要由于表面積增大，粉體吸附周邊氣體或水分的比例也變大，此時粉體間的物理吸附作用也增強，顆粒相互易聯(lián)結(jié)成塊狀。

二、流化床氣流磨顆粒整形技術(shù)

氣流磨主要是通過超音速氣流使顆粒相互之間產(chǎn)生強烈的沖擊、碰撞、磨擦，從而實現(xiàn)對物料的超細(xì)粉碎。氣流粉碎的強度越高，顆粒碰撞的次數(shù)越少，球形

度越差；反之則越好。此外，顆粒間也存在著摩擦力，能磨削掉顆粒表面的棱角，獲得較多的球形顆粒。

氣流磨是國內(nèi)超細(xì)粉生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，能夠達(dá)到的產(chǎn)品質(zhì)量最好的設(shè)備。可以干式加工各種物料的超細(xì)粉體，且具有加工工藝簡單，產(chǎn)品粒度細(xì)，粒度分布較窄，純度高，全負(fù)壓操作無鐵雜質(zhì)的污染，并且對團(tuán)聚的微粉有很好的解聚效果。

氣流磨示意圖

同球磨整形工藝一樣，控制氣流破碎的粉碎強度，通過研磨除去顆粒的棱角，提高顆粒的球形度。

（1）粉碎強度的控制：粉碎強度越高，一次粉碎至合格粒度顆粒的數(shù)量越多，產(chǎn)品中多棱形的顆粒越多，反之則球形度好的顆粒增多；

（2）粉碎腔的氣固濃度的控制：當(dāng)粉碎腔的氣固濃度較高時，氣流對物料的加速度能力減弱，同時顆粒碰撞時的相對速度降低(追趕碰撞變多)，獲得的球形狀顆粒增加；當(dāng)氣固濃度減少時，則多棱形顆粒增加；

（3）延長物料在粉碎腔的停留時間，使顆粒之間的摩擦更加充分，獲得的球形顆粒更多。

采用這種方法通常工作壓力愈高，整形效果愈顯著，整形后顆粒存在的主要形式是片層狀、小塊狀存在，分布比較均勻，整形前存在的大塊狀顆粒基本消失，團(tuán)聚顆粒也較整形前顯著減少。

三、其他待探索整形技術(shù)

1. 超聲波整形工藝

超聲波法屬于物理整形法，是利用超聲波振動產(chǎn)生的能量局部撞擊固體物料而達(dá)到破碎的目的，所以對碳化硅這種高硬度、脆性大的材料容易進(jìn)行加工。

2. 氧化腐蝕結(jié)合球磨整形工藝法

氧化腐蝕結(jié)合球磨工藝原理是先對磨料顆粒的不規(guī)則地方進(jìn)行氧化處理，例如使碳化硅顆粒的棱角部位完全被氧化，生成二氧化硅，再采用球磨法對碳化硅進(jìn)行整形研磨處理，對被氧化后的碳化硅顆粒進(jìn)行研磨，去除其棱角。但通常過程不好控制，對碳化硅的整形效果也存在很多變數(shù)，而且最后得到的產(chǎn)物純度較低。

參考來源：

1.磨料微粉的顆粒整形技術(shù)，藺雷亭、高秀艷（金剛石與磨料磨具工程）；

2.碳化硅粉體整形的熔鹽法工藝研究，李艷霞（西安科技大學(xué)）；

3.超細(xì)粉顆粒形貌控制技術(shù)的研究，陳海焱、陳文梅（金剛石與磨料磨具工程）；

4.金剛石微粉整形技術(shù)研究，劉慧蘋、方海江、張迎九（煤炭與化工）。

粉體圈小吉

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