粉末是一種重要的基礎(chǔ)工業(yè)原料形式，粉末的制備技術(shù)在冶金、化工、醫(yī)藥、食品、建筑、電子、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，被粉碎的材料種類也多種多樣。自20世紀(jì)60年代提出超細(xì)粉末的概念,粉末粒度小于0.1μm(即在1~100nm之間)的稱之為超細(xì)粉末，又稱作納米粉末。

　　許多國(guó)家將粒度微細(xì)化?粒度分布均勻化或顆粒形狀特定化?品質(zhì)高純化?表面處理功能化的超細(xì)粉末稱之為超微粉,并將其作為發(fā)展的重點(diǎn)。目前，世界各國(guó)對(duì)超微粉的研究主要集中在制備?微觀結(jié)構(gòu)?宏觀物性及應(yīng)用四個(gè)領(lǐng)域，其中超微粉的制備技術(shù)是關(guān)鍵,因?yàn)橹苽涔に噷?duì)超微粉的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能具有重要的影響。真空上料機(jī)：http://m.bwxk.com.cn

　　1 超微粉的制備方法

　　制備超微粉的途徑大致有兩種:一是機(jī)械法,即通過(guò)機(jī)械作用將粗顆粒物質(zhì)逐步粉碎;另一種造粉法,即利用原子?離子或分子形核和長(zhǎng)大兩個(gè)階段合成,包括物理和化學(xué)兩種方式.本文重點(diǎn)介紹超微粉的機(jī)械制備方法及典型設(shè)備.

　　1.1 機(jī)械法特點(diǎn)

　　盡管利用機(jī)械法制備超微粉的設(shè)備類型繁多,但其開(kāi)發(fā)的出發(fā)點(diǎn)主要圍繞發(fā)下幾點(diǎn):

　　(1)原理上考慮提高有效粉碎能,大多是利用沖擊?剪切?摩擦等力的綜合作用進(jìn)行超細(xì)粉碎.

　　(2)結(jié)構(gòu)上采用超細(xì)粉碎-分級(jí)組合型式,利用高效氣流分級(jí)裝置不但可提高微細(xì)化粒度,而且藉以實(shí)現(xiàn)粒度分布均勻化或特定化。

　　(3)材質(zhì)上采用高耐磨材料作襯材,不僅可減少襯材磨損對(duì)粉體成分或色澤的污染,而且可以提高設(shè)備的使用壽命。

　　(4)超細(xì)粉碎與顆粒表面改性一體化的實(shí)施。

　　(5)特殊需求的粉碎,例如低溫粉碎等.

　　1.2 主要制備超微粉的設(shè)備

　　按照機(jī)械力的不同將其分為機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)?氣流磨粉碎機(jī)?球磨機(jī)和射流粉碎機(jī)等.

　　1.2.1 高速機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)

　　它是利用高速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的錘?葉片?棒體等對(duì)物料進(jìn)行撞擊,并使其在轉(zhuǎn)子與定子間?物料顆粒與顆粒間產(chǎn)生高頻度的相互強(qiáng)力沖擊?剪切作用而粉碎的設(shè)備.沖擊式粉碎機(jī)可為渦輪式?氣流渦旋式?內(nèi)分級(jí)式粉碎機(jī)等.圖1為較為典型的?由日本細(xì)川公司生產(chǎn)的ACM 立式高速機(jī)械沖擊微粉碎機(jī).此類設(shè)備有如下特點(diǎn):

　　(1)可以通過(guò)不同轉(zhuǎn)子錘與定子襯的組合,能獲得最佳的沖擊速度和沖擊能量,并利用內(nèi)設(shè)的高效分級(jí)裝置及時(shí)分離出合格產(chǎn)品,避免過(guò)度粉碎.

　　(2)特別適用于方解石?滑石?云母?大理石?石墨等硬度較低礦物的超細(xì)顆粒的制備.

　　(3)機(jī)蓋為可掀式，便于清掃，粉碎對(duì)象變更時(shí)不致于被污染。

　　(4)機(jī)內(nèi)氣流的流動(dòng)可起到降溫的作用，適用于涂料、合成樹(shù)脂食品、醫(yī)藥等弱熱型物質(zhì)(軟化點(diǎn)較低的)的粉碎加工.亦可采用惰性氣體進(jìn)行循環(huán)粉碎。

　　(5)可用于具有潛在粉塵爆炸危險(xiǎn)的防爆粉碎系統(tǒng)。

　　1.2.2 氣流粉碎機(jī)

　　氣流粉碎機(jī)又稱流能磨機(jī)或噴射磨機(jī),利用高速氣流或過(guò)熱蒸氣的能量,使顆粒相互碰撞?剪切?摩擦而實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉碎的設(shè)備.其產(chǎn)品純度高?分散性好,粒度細(xì)且分布較窄,顆粒表面光滑,廣泛用于化工?材料?電子?冶金?農(nóng)藥?食品?生物?醫(yī)藥?軍工和航天等領(lǐng)域.目前工業(yè)上應(yīng)用的氣流粉碎機(jī)可以分為:扁平式氣流磨;循環(huán)管式氣流磨;靶式氣流磨;流化床對(duì)噴式氣流磨等幾種.使用最早?應(yīng)用最廣泛的扁平式氣流粉碎機(jī)如圖2所示,它主要由扁平圓盤空腔工作室?噴嘴?進(jìn)料器?成品出口?氣室和工作室內(nèi)襯組成.其特點(diǎn):

　　(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,沒(méi)有動(dòng)部件,拆卸?維修?清洗簡(jiǎn)便,操作方便;

　　(2)主機(jī)體積小,能連續(xù)生產(chǎn)并有自動(dòng)分級(jí)功能;

　　(3)產(chǎn)量較大.

　　其主要缺點(diǎn)為產(chǎn)品易受到襯壁磨損材料的污染,尤其是在粉碎高硬度物料時(shí),磨損嚴(yán)重.真空吸料機(jī)|真空上料機(jī)

　　圖3為另一種典型的氣流粉碎機(jī)-流化床對(duì)噴式氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖.它也被稱為流化床對(duì)撞式氣流粉碎機(jī),由德圖Alpine公司于1981年研發(fā)成功,由料倉(cāng)?螺桿?或重力加料裝置?粉碎室?高壓進(jìn)氣噴嘴?分級(jí)機(jī)和出料口等組成.其特點(diǎn)為:

　　(1)結(jié)構(gòu)緊湊.

　　(2)磨損小,對(duì)產(chǎn)品的污染小.

　　(3)能耗低.

　　(4)產(chǎn)品粒度均勻,粒徑分布較窄.

　　(5)拆洗?清理較方便,生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度高,工作噪聲小.

　　1.2.3 球磨機(jī)

　　球磨機(jī)是無(wú)機(jī)非金屬材料加工中廣泛使用的一種粉碎機(jī)械,主要工作部件為圓形筒體,內(nèi)裝載粉碎介質(zhì)(球狀?棒狀等),筒體回轉(zhuǎn)時(shí)在介質(zhì)的沖擊和磨剝作用下使物料粉碎.

　　隨著材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展,在傳統(tǒng)球磨機(jī)的基礎(chǔ)上研發(fā)出了離心式球磨機(jī)?振動(dòng)球磨機(jī)?行星輪球磨機(jī)?攪拌式球磨機(jī)等超微粉加工設(shè)備.圖4為離心式球磨機(jī)結(jié)構(gòu)圖.主要依靠筒體高速旋轉(zhuǎn)的離心力與空氣的擾動(dòng),使粉碎介質(zhì)及物料間產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊與磨剝,達(dá)到粉碎物料的目的.真空吸料機(jī)|真空上料機(jī)

　　該球磨機(jī)粉碎效率高、能耗低，而且兼具表面改性與表面處理的功能，同時(shí)對(duì)由多種成分構(gòu)成的物料具有良好的均質(zhì)作用.目前這種機(jī)型已用于礦物質(zhì)、金屬、非金屬材料、化學(xué)制品、纖維類物質(zhì)的超細(xì)粉碎.

　　攪拌磨機(jī)是另外一種高效的球磨機(jī)，是現(xiàn)代超細(xì)粉碎設(shè)備重要裝備之一，在各種超微磨方法中能量利用率較高，產(chǎn)品粒度較細(xì)，設(shè)備成本較低.其特點(diǎn)：

　　(1)產(chǎn)品粒度分布均勻且容易調(diào)節(jié)，容易獲得所需產(chǎn)品細(xì)度;

　　(2)機(jī)械振動(dòng)小，噪聲低;

　　(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易;

　　(4)能量利用率高，較普通球磨機(jī)節(jié)能50%以上;

　　(5)比普通球磨機(jī)，節(jié)約鋼球耗20%～30%.

　　德國(guó)Gustav eirich機(jī)械公司發(fā)明的MAXX球磨機(jī)是一種可以進(jìn)行干式或濕式連續(xù)作業(yè)的立式攪拌球磨機(jī)，基本結(jié)構(gòu)由桶體、盤式攪拌器、帶進(jìn)料管的固定導(dǎo)向器、電動(dòng)機(jī)和皮帶傳動(dòng)裝置等組成，其結(jié)構(gòu)如圖5所示.

　　1.2.4 射流粉碎機(jī)

　　射流粉碎機(jī)是利用高壓液體通過(guò)噴射器加速,形成高速射流,帶動(dòng)其中的固體顆粒作高速運(yùn)動(dòng),然后與靶板(超硬材料,如金剛石或?qū)毷?或相反方向的另一股射流形成高速碰撞.由于強(qiáng)烈撞擊及金剛石產(chǎn)生的超聲振動(dòng),使其中的固體物料被粉碎.射流粉碎機(jī)有兩種類型,即靶板式和對(duì)撞式.射流粉碎機(jī)的特點(diǎn):可以制備各種超細(xì)有機(jī)物的漿液及乳化液,經(jīng)過(guò)多次次循環(huán)粉碎后,某些材料可達(dá)亞微米或納米級(jí),并可制得懸浮性?分散性及均勻性極好的乳液.真空吸料機(jī)|真空上料機(jī)

　　1.2.5 其他粉碎設(shè)備

　　(1)超聲粉碎機(jī)

　　利用超聲波振蕩的動(dòng)能,使固體物料粉碎的一種設(shè)備.此設(shè)備多用于對(duì)分散系進(jìn)行分散和乳化處理.應(yīng)用領(lǐng)域涉及醫(yī)藥?食品?化工和生物制品等.

　　(2)高壓膨脹粉碎機(jī)

　　利用高壓技術(shù)將物料加壓后再突然泄壓而使物料超細(xì)粉碎的設(shè)備.此設(shè)備應(yīng)用于大分子蛋白質(zhì)與高分子纖維混合物的超細(xì)粉碎,且不破壞活性有效效成分.在食品?農(nóng)副產(chǎn)品深加工行業(yè)有廣泛的應(yīng)用.真空上料機(jī)：http://m.bwxk.com.cn

　　(3)低溫粉碎機(jī)

　　將物料預(yù)冷至低溫(或是設(shè)備內(nèi)部溫度為低溫)進(jìn)行粉碎的設(shè)備.一般采用液氮為冷卻介質(zhì).該裝置主要適用于在常溫下無(wú)法粉碎的物料以及對(duì)中藥?西藥?農(nóng)藥?化工塑料?橡膠等的低溫超微粉碎.

　　(4)電能破碎機(jī)