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| 超细粉体制备及分级技术研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-12-05 10:31:48 浏览次数： |
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1、超细粉碎设备研究进展
吕进海对扁平式气流粉碎机进行研究，分析了喷嘴结构与分布、气流速度、进料速度等工艺参数和物料性质对粉碎的影响，通过生产应用初步确定了最佳工艺参数。
王新文等从搅拌磨介质运动规律和颗粒的受力入手，研究了超细搅拌磨矿的捕获粉碎和冲击粉碎机理，推导出捕获角、摩擦角与捕获颗粒的关系式，提出捕获粒度比的概念( 磨介直径与物料颗粒直径之比) 。通过模拟分析，确定了最大捕获角等于摩擦角时的颗粒直径，并通过实验提出在磨矿过程中存在最佳粒度比，此时的磨矿效率最高，能耗最低。此外还提出分段磨的方案，从给料端到出料端，介质直径分段减小，各段磨粒度比均等于最佳粒度比。
张书杰对行星搅拌球磨机中物料的运动轨迹和受力方式进行数学分析，研究了不同粉碎力在不同的粉碎阶段的粉碎效果，以此来指导设计粉碎机的机型。南京理工大学国家特种超细粉体中心自行研制的双向旋转球磨机，筒体内有搅拌器和相反旋转的筒体，结合了两者粉碎力场，粉碎效率提高，同时减少能耗。该球磨机主要用于物料的细磨，能够使物料的平均粒径达到1 μm 以下。
2、超细分级设备
殷世文等探究了超细分级机分级性能的影响因素，对物料性质，结构参数和操作参数进行分析，通过对部分参数的数值模拟，揭示了分级机内部流场特性，得出了叶片数量、分级室直径和转子转速的最佳取值，为分级机的设计和参数的调节提供了依据。
刁熊等研究了上下进料方式对分级性能的影响，通过对比分析，由于上进料方式增加一个撒料盘，颗粒分布更加均匀，更利于分级进行。通过应用结果分析，两种方式均取得较好的分级效果。
3、粉磨系统的研究
除了对机械设备工艺参数的改进，还有很多学者提出对整个粉磨系统效率的研究，寻求不同加工设备的最佳匹配与组合。
刁熊等通过对ACM 冲击式粉碎机的粉碎机理和SCX 型超细分级机的工作原理的分析，设计了新的粉碎分级系统。该系统能很好地避免过粉碎现象，对中低硬度矿物有很好的粉碎分级效果，满足了产品对粒度和产量的要求。
朱晓光介绍了一种综合利用机械粉碎和气流粉碎的高速气流粉碎机，它以冲击作用为主，并集颗粒之间的相互冲击、碰撞、摩擦、剪切和气流作用于一体。它利用粉碎打刀叶片的扭转角形成旋转的空气流，使颗粒随着气流旋转，相互冲击、碰撞、摩擦、剪切，同时受离心力的作用，颗粒冲向内壁受到撞击、摩擦等作用，被反复地粉碎成细粉。因此具有分级效率高，能耗低的优点。
祝战科等人对冲击式粉磨机与气流磨的粉碎原理和结构进行集成创新，设计出“品”字型结构的新型机械对撞式超细粉磨分级设备样机。这种设备的粉碎室分粗碎和细碎两个部分并成“品”字型，下面两个是粗加工室，上面的是精细加工室。这种设计充分利用粉碎能量，避免过粉碎现象。通过与其配套设备的组合形成一个闭环控制系统，自动化程度很高，运行稳定，能完成较大生产量的超细粉体制备。
此外，在超细粉体制备过程中，随着颗粒粒径的不断减小，表面能不断增加，就会导致团聚现象的发生。这就会影响粉体的分散性，使得分级效率降低。超细粉体团聚的原因通常有静电库仑力，高表面能以及范德华力和化学键的吸引。为了克服团聚现象，可以通过添加分散剂，利用静电排斥力和表面改性进行解决。
陈平等通过对SLG 型和PSC 型连续式粉表面改性机原理的分析，进行改进设计。这种设备采用改性剂与粉体分开雾化，使雾化后的粉体与改性剂分别进入改性室进行改性。这就能使粉体与改性剂的接触面增大，从而提高粉体的包覆率。
邓飞云等详细介绍了当前超细粉体的包覆技术，对不同方法进行分析介绍，提出多种包覆机制结合制备超细粉体的设想。
4、国外的研究进展
在国外方面，超细粉体机械加工技术已经比较成熟，结构及工艺参数已经得到完善，设备类型规格较多，涉及的相关研究成果比较少。目前，国外主要的研究方向大多集中在制备纳米级超细粉体的化学方法上。
Feng H 等利用一种新的电解法制备超细金属粉体，这种方法在制备的纳米粉体同时还能对其进行表面包覆，因此所得的颗粒具有抗氧化，分散性好的优点。
Sangjin Lee 等利用超细喷雾燃烧法制备纳米颗粒的压电陶瓷。它是利用一定比例氧化物和有机燃料混合的雾滴，在放热反应过程中释放的能量使其产生爆炸，分散成细小颗粒。这种方法得到的颗粒粒度在100 ～ 200 nm，形状为大小均匀的球形。
Prabhakar Ｒai 等利用热等离子体处理预先制备的SiC 来合成纳米级SiC 超细粉体。这种方法是利用强大等离子流的作用，使SiC 颗粒晶界发生离解形成20 ～ 30 nm 的球状颗粒。与处理前相比，SiC 颗粒的结构与相态没有发生明显变化。
Ｒameshbabu Ｒ等在水热法的基础上，提出辅助添加表面活性剂( CTAB) 来制备ZnFeO4
纳米颗粒。实验表明，随着CTAB 添加量的增加，颗粒尺寸减小。并且，其饱和磁化强度也随之减小。
5、发展前景与展望
超细粉体技术作为一门跨学科、跨行业的新兴技术，今后的发展仍主要集中在超细粉体的制备、性能及应用三个方面。制备技术的发展则在于研究新的制备原理以及新的设备工艺。就目前国内发展的现状来说，制备技术相比美、德、日等国家仍然十分落后。近几十年，虽然我们在机械粉碎制备上有很大进步，使得微米级超细粉体的生产满足了工业发展的需要，但在亚微米级粉体的生产与应用上，还存在很大的发展空间。
因此，在今后超细粉体的制备上，笔者认为应该注意以下几个方面:
1) 不仅仅限制于对设备和方法的改进，还要进行不同自然学科的交叉，从不同学科角度分析超细粉体的产生原理、分选方法、性能稳定性，发现新的思路。
2) 加强科研单位与生产企业的紧密配合，与生产环节的紧密结合，考虑产业化的可行性，以及经济效益和环境效益。
3) 要在超细粉体的性质特点上，考虑机械制备和化学合成的相互结合，以可以克服单一制备方法的不足。
4) 要继续开发与超细粉碎的配套设备，在已有的工艺基础上，对其进行系统化、自动化设计，减小生产成本，提高生产率。
5) 在今后的发展上，要明确超细粉体的发展趋势，在纳米级超细粉体制备的理论研究同时，也要立足于现有的制备技术，在亚微米级产品的产业化及应用上实现更高的经济效益和社会价值。
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