【中久新材料】如何讓你的磨機走向“研磨巔峰”
2023-09-05
1、研磨介質(zhì)的分類
攪拌磨和砂磨機是濕法超細粉碎的主要設備，而兩者都是通過輸入功率推動研磨介質(zhì)，依靠研磨介質(zhì)沖擊和摩擦研磨來粉碎物料。
圖1 研磨介質(zhì)的分類及應用
研磨介質(zhì)按材料的不同可分為塑料、石英砂、玻璃珠（含鉛或不含鉛）、陶瓷珠（包括硅酸鋯珠、二氧化鋯珠，二氧化鋁珠、稀土金屬穩(wěn)定的二氧化鋯珠等）和鋼珠等。
圖2 研磨介質(zhì)的分類
2、研磨介質(zhì)對攪拌磨和砂磨機研磨效果的影響
在實際生產(chǎn)過程中，研磨介質(zhì)的物化性質(zhì)、直徑和配比等對研磨效果有著重要影響。
（1）研磨介質(zhì)的密度
在研磨初期，以研磨介質(zhì)對物料的沖擊破碎為主，顆粒粒徑減小相對較快，故當球徑相似、填充率相同時，研磨介質(zhì)的密度越大，其對物料的沖擊力越強，初期破碎效果越好。大密度研磨介質(zhì)能夠提高研磨效果，但同時密度大，消耗的能量也大，研磨介質(zhì)間的機械能轉(zhuǎn)化為大量的熱能使?jié){料溫度升高，從而加劇了微粒子的布朗運動，容易造成已磨碎的顆粒重新凝聚，又會使研磨效率降低。
在介質(zhì)體積相同時，磨礦效率是介質(zhì)密度6.0g/cm3＞4.0g/cm3＞2.6g/cm3，即介質(zhì)密度越大，磨礦效率越高；在介質(zhì)質(zhì)量相同時，磨礦效率是介質(zhì)密度2.6g/cm3＞4.0g/cm3＞6.0g/cm3，即介質(zhì)密度越小，研磨效率越高。
一般物料選用理想的密度為2.5-6.0g/cm3的玻璃珠或氧化珠即可。如果粉碎黏度大的硬質(zhì)物料，可選用鋼珠（密度7.8g/cm3）。
（2）研磨介質(zhì)的直徑
在研磨的中后期，細顆粒物料慢慢積累，此時的研磨方式以摩擦破碎為主，摩擦破碎的作用力主要作用在顆粒表面，所以研磨介質(zhì)的直徑越小，與顆粒的接觸面越大，作用在顆粒表面的摩擦作用力越大，得到的產(chǎn)品粒徑越小，同時研磨時間也相對較短。
當然，研磨介質(zhì)的直徑也不能過小，否則它具有的動能太小，不足以分離物料聚集體，還容易堵塞篩網(wǎng)等出料裝置。一般建議研磨介質(zhì)的最小粒徑要大于出口縫隙寬度的2.5倍。
在磨機串聯(lián)或多筒磨機生產(chǎn)工藝中，研磨介質(zhì)可采用大粗后小的方案，逐臺減小粒徑，以提高研磨效果。
（3）介質(zhì)球徑配比
介質(zhì)球徑配比是指不同直徑的介質(zhì)球之間在數(shù)量上的占有比例，一般有單一規(guī)格和多種規(guī)格按比例混合兩者配比方式。
多種規(guī)格的研磨介質(zhì)按比例混合，球徑較小的球體可填充在大球體的空隙，并增多介質(zhì)間的接觸點，提高接觸幾率和摩擦作用，故從整個研磨過程來看，混合介質(zhì)的研磨效果要優(yōu)于單一介質(zhì)。
在選擇研磨介質(zhì)球徑配比時，需要考慮研磨物料的粒度組成、對產(chǎn)品的粒度要求以及已粉碎物料在研磨過程中的再團聚現(xiàn)象等。
（4）介質(zhì)物料比
磨礦介質(zhì)與裝入物料量（干基）的重量比稱為介質(zhì)物料比。介質(zhì)物料比對研磨效果的影響實際是介質(zhì)之間接觸機會并與物料有效作用程度的反映，若包括物料和磨礦介質(zhì)在內(nèi)的載荷能夠被攪拌裝置有效驅(qū)動，則研磨效果與效率與介質(zhì)物料比成正比。介質(zhì)物料比小，介質(zhì)間撞擊、研磨并作用于物料的機會就少，磨礦效果差；反之介質(zhì)物料比大，磨礦效果好。但當介質(zhì)物料比增大到因介質(zhì)量過多，同體積磨礦體系的負荷不足以被攪拌器有效驅(qū)動時，介質(zhì)間有效接觸機會也會下降，并由此導致磨礦效率降低。
因此磨礦實踐中，介質(zhì)物料比的選擇應同時考慮磨機容積、物料漿體流態(tài)、攪拌速度及輸入電機功率等因素，并依據(jù)試驗確定。徐榮聲等采用砂磨機研磨煅燒高嶺土，其氧化鋁陶瓷介質(zhì)與高嶺土的最佳介質(zhì)物料比為5:1。
（5）研磨介質(zhì)的填充率
研磨介質(zhì)的填充率與物料的黏度、分散盤（或棒銷）的圓周速度及機器結(jié)構(gòu)等因素有關。研磨介質(zhì)的填充率計算方法有容積計量法和質(zhì)量計量法兩種。實踐表明：研磨介質(zhì)在分散器內(nèi)運動時，介質(zhì)的空隙率不應小于40%。一般的經(jīng)驗是物料黏度高，分散盤（或棒銷）的圓周速度高，填充率應稍低，反之則取較高值。
通常立式開啟式砂磨機的填充率可取65%-75%；立式密閉式砂磨機因沒有“冒頂”問題，裝填率可取80%-85%；臥式砂磨機啟動容易，裝填率可比立式砂磨機大些，一般可取80%-85%。
一般情況下低速攪拌磨的填充率在70%，高速攪拌磨的填充率僅50%左右，研磨介質(zhì)粒徑大裝填量也大。對于敞開式攪拌磨裝填量為研磨容器有效容積的50-60%；對于密閉型攪拌磨（包括雙冷式、雙軸式）為研磨容器有效容積的70-90%。
（6）研磨介質(zhì)的耐磨性和化學穩(wěn)定性
耐磨性是衡量研磨介質(zhì)質(zhì)量的重要條件。不耐磨的介質(zhì)因磨耗而需經(jīng)常進行補充，不僅增加成本，而且影響正常生產(chǎn)。另外，磨耗的介質(zhì)材料進入漿料后，則會影響產(chǎn)品質(zhì)量，這是生產(chǎn)者所不希望的。如研磨磁帶粉或其他電子元件漿料，金屬Fe、Cu等元素應避免，含有Fe2O3 或CuSO4等成份的研磨珠就不在選擇之列，故選擇鋯珠往往是此行業(yè)的普遍選擇；如研磨農(nóng)藥、醫(yī)藥和生化方面，重金屬為顧忌元素，而PbO為最常見的成分。
研磨介質(zhì)對物料要有一定的化學穩(wěn)定性，防止研磨過程中介質(zhì)與物料間發(fā)生化學反應，造成產(chǎn)品污染和加速介質(zhì)磨損，一般非金屬介質(zhì)優(yōu)于金屬介質(zhì)。研磨介質(zhì)的pH值應盡可能接近中性。
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