粉體物料最主要和最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一是粒度，這是因?yàn)榱６葲Q定了粉體產(chǎn)品的許多技術(shù)性能和應(yīng)用范圍。根據(jù)目前我國(guó)超細(xì)粉體技術(shù)的現(xiàn)狀把粒徑100%小于30um的粉體稱之為超細(xì)粉體。
    隨著物質(zhì)的超細(xì)化，其表面分子排列、電子分布結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)均發(fā)生了變化，產(chǎn)生了奇特的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，從而使得超細(xì)粉體與常規(guī)材料相比具有一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)及表面與界面性質(zhì)。因此，具有超常的特性和使用效果，即超細(xì)粉體具有化學(xué)反應(yīng)速度快、吸附量大、溶解度大、燒結(jié)溫度低且燒結(jié)體強(qiáng)度高、填充補(bǔ)強(qiáng)性能好以及獨(dú)特的分散性、流變性、電性、磁性、光學(xué)及遮蓋率等性能。
    以火炸藥中的固體成分為例，經(jīng)超細(xì)化后，由于表面能提高，表面活性增大，因此，他們的燃燒和爆炸性能提高。又如超細(xì)金屬粉，顆粒尺寸小，比表面積大，具有不同于常規(guī)金屬材料的優(yōu)良力學(xué)性能，特殊的磁性能，高的擴(kuò)散性和導(dǎo)電性，高的反應(yīng)活性和催化性能，很強(qiáng)的吸收電磁波的性能等。這些特殊性能使得超細(xì)金屬粉材料在航空、航天、艦船、汽車、冶金、化工領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而粒徑小于3um且成片狀的金屬粉由于其特殊的二維平面結(jié)構(gòu)，更具良好的附著力，顯著的屏蔽效應(yīng)，反射光線的能力以及優(yōu)良的導(dǎo)電性能，富通新能源銷售球磨機(jī)、雷蒙磨粉機(jī)等磨機(jī)機(jī)械設(shè)備。
    對(duì)于高性能陶瓷材料，一般要求其粉末需具備粒徑小于1um、高純(99.9%)、高度分散、粒度分布窄、等積形顆粒形狀等特性，這樣就會(huì)使得高性能陶瓷材料的燒結(jié)溫度越低，燒結(jié)體越致密，強(qiáng)度和韌性越高。
    制備超細(xì)粉體的方法多種多樣，主要有機(jī)械法、物理法、化學(xué)法等。機(jī)械法有球磨法、超聲波粉碎法等。物理法有低壓氣體蒸發(fā)法、濺射法、物化法�；瘜W(xué)法主要有溶膠一凝膠法、化學(xué)氣相沉積法、水熱法、液相化學(xué)還原法。在這幾種方法中目前使用最多的是機(jī)械法。機(jī)械法由于產(chǎn)量大，丁藝簡(jiǎn)單，且能制備一些常規(guī)方法難以獲得的高熔點(diǎn)金屬或合金材料的粉末，還可以制備一些不參與化學(xué)反應(yīng)的材料粉末而被廣泛采用。
1、攪拌球磨機(jī)的工作原理
     隨著粉體工程學(xué)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了不少新型高效的粉碎設(shè)備，比如行星攪拌磨、氣流磨、振動(dòng)磨、攪拌磨、美國(guó)UP公司Attritor攪拌磨、德國(guó)Al-pine公司研制的立式干式攪拌磨等，其中攪拌磨是一種高效率的超細(xì)粉末設(shè)備，已在油漆、油墨、顏料、造紙涂料、高級(jí)陶瓷、陶瓷釉料、磁性材料、塑料填料、功能材料和難處理金礦、藥品和保健品、化纖和紡織品等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
    該設(shè)備主要由攪拌器裝置、簡(jiǎn)體、驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)架等組成，其中最為重要的一個(gè)部件就是攪拌器裝置，攪拌器裝置可以采用合金鋼、聚氨酯、陶瓷等材料制作。攪拌球磨機(jī)是將球磨介質(zhì)和物料按一定比例裝入球磨桶，攪拌器裝置在主電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)研磨介質(zhì)球與被粉碎物料作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，利用研磨介質(zhì)之間的擠壓力并與物料之間發(fā)生相互沖擊、摩擦和剪切，全部動(dòng)能均有效地用于物料的破碎，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的超細(xì)粉碎。影響攪拌球磨機(jī)丁作的因素很多，其中攪拌球磨機(jī)中攪拌器裝置的轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)形式對(duì)其性能的影響更為突出，對(duì)攪拌磨破碎機(jī)理的研究尤為重要。
2、槽型偏心圓盤攪拌器裝置的原理研究
    攪拌磨機(jī)中攪拌器裝置的種類較多。我們通過對(duì)攪拌球磨機(jī)粉碎原理以及其它攪拌器裝置結(jié)構(gòu)形式的分析研究，認(rèn)為要提高粉碎效果，關(guān)鍵是增加攪拌研磨介質(zhì)球的機(jī)會(huì)，提高被粉碎物料的運(yùn)動(dòng)速度和研磨介質(zhì)球間的研磨強(qiáng)度。
    經(jīng)綜合分析，研制了槽型偏心圓盤攪拌器裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該裝置由旋轉(zhuǎn)軸、呈一定角度重疊交錯(cuò)排列的多個(gè)槽型偏心圓盤及固定螺釘組成，旋轉(zhuǎn)軸由鋼體材料加聚氨酯襯制作，槽型偏’心圓盤由聚氨酯材料制作。攪拌器裝置通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，攪拌器裝置的轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)通過調(diào)速器方便的實(shí)現(xiàn)300～3000r/min無級(jí)調(diào)速。運(yùn)行時(shí)間周期采用定時(shí)裝置自動(dòng)控制。
    采用螺旋式攪拌器裝置難以提高速度，采用棒式攪拌器，隨著簡(jiǎn)體直徑增大，在筒體內(nèi)能量分布不均勻，攪拌棒的數(shù)量又不宜太多，否則會(huì)造成傳遞給介質(zhì)的能量頻率相對(duì)較低。采用盤式攪拌器，研磨介質(zhì)球在圓盤上受力是摩擦施力，能量損失大、發(fā)熱量較大，比棒式攪拌器能量利用率低。而采用本文作者提出的槽型偏心圓盤攪拌器裝置會(huì)不同程度的克服上述攪拌器裝置的缺點(diǎn)。這是由槽型偏心圓盤攪拌器裝置結(jié)構(gòu)的特殊性決定的，即圓盤為偏心，其上開有一定形狀、尺寸的通槽，盤與盤之間呈重疊交錯(cuò)排列，且為高轉(zhuǎn)速，使得被粉碎物料的流動(dòng)狀況更加復(fù)雜，傳遞給介質(zhì)的能量密度高，攪拌罐體內(nèi)能量分布均勻，攪拌罐體內(nèi)出現(xiàn)Z次湍流，不規(guī)則運(yùn)動(dòng)更加劇烈，被粉碎物料之間的相互沖擊、摩擦和剪切程度更加激烈，使粉碎效率得到提高。
3、試驗(yàn)條件與試驗(yàn)結(jié)果分析
    1)寧夏有色金屬冶煉廠綠碳化硅，碳化硅含量97. 97%；
    2)德國(guó)ESK-SIC GmbH公司綠碳化硅，碳化硅含量98. 80%。
    采用作者研制的這種攪拌器裝置并用于小型攪拌球磨機(jī)中進(jìn)行超細(xì)粉碎。球磨介質(zhì)為碳化硅顆粒，采用0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）濃度的磷酸鹽水分散劑，漿料固含量為50%（質(zhì)量比）。采取試驗(yàn)終止取樣法，粒度檢測(cè)為離心沉降法。檢測(cè)儀器為日本HORIBA公司CAPA - 700型離心式自動(dòng)粒度分布測(cè)量?jī)x。比面積檢測(cè)采用BET法，檢測(cè)儀器為美國(guó)Micromeritlcs ASAP2010比表面積測(cè)定儀。
    表1給出了國(guó)產(chǎn)與德國(guó)2種粉料不同研磨時(shí)間下的粉體顆粒的中位徑Dso的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。
    該攪拌器裝置用于小型攪拌球磨機(jī)中粉碎碳化硅粉的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可以得出：
    1)在其它工藝參數(shù)一定的條件下，研磨時(shí)間是影響粉體粒度的主要因素，在一定時(shí)段內(nèi)，研磨時(shí)間越長(zhǎng)，粉體粒度越細(xì)，所得產(chǎn)品質(zhì)量越好。但當(dāng)研磨時(shí)間t≤4h時(shí)粒徑急劇減��；當(dāng)研磨時(shí)間t為4～8h時(shí)，粒徑變化緩慢；當(dāng)研磨時(shí)間t≥8h時(shí)，其粒徑變化更小，可視為基本不變，即達(dá)到了極限。
    2)在研磨過程中，粉體顆粒群整體細(xì)化，粒徑變小，其粒徑分布規(guī)律符合函數(shù)表達(dá)式：w=aD3+bDz+cD+d。隨著研磨時(shí)間的延長(zhǎng)，所得粉體離散程度變的越小，且粒度分布越窄，粒度分布越集中，有利于產(chǎn)品性能的提高，體現(xiàn)了攪拌球磨機(jī)超細(xì)粉碎的優(yōu)勢(shì)。
    3)隨著攪拌器裝置轉(zhuǎn)速的提高，產(chǎn)品細(xì)度逐漸減小，主要是因?yàn)殡S著攪拌器裝置轉(zhuǎn)速的提高，粉碎罐內(nèi)研磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)加劇，使得介質(zhì)對(duì)物料的剪切、摩擦和沖擊作用加強(qiáng)，即在單位時(shí)間內(nèi)，介質(zhì)對(duì)物料的作用次數(shù)增加，但過高的轉(zhuǎn)速又會(huì)使得攪拌器裝置與攪拌罐內(nèi)襯磨損加劇，研磨介質(zhì)也出現(xiàn)破損的情況，同時(shí)，高轉(zhuǎn)速運(yùn)行也增加了磨機(jī)的消耗功率。因此，在實(shí)際操作中，攪拌器的工作轉(zhuǎn)速不宜過高。試驗(yàn)中該攪拌器裝置的適宜轉(zhuǎn)速為1400～1500r/min。
    4)攪拌器裝置的結(jié)構(gòu)形式對(duì)粉碎效率起到了非常重要的作用，不同結(jié)構(gòu)形式的攪拌器裝置在粉碎過程中物料流動(dòng)場(chǎng)也會(huì)不同，對(duì)攪拌罐體內(nèi)的能量分布及能量傳遞頻率有較大影響。
4、結(jié)語
    針對(duì)實(shí)驗(yàn)室磨料試驗(yàn)的特點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)型式的攪拌器裝置，輔以適當(dāng)?shù)姆鬯楣に囘M(jìn)行，結(jié)果表明，這種攪拌器裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、配置緊湊、工作穩(wěn)定可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、消耗能
源少等特點(diǎn)，能將碳化硅粉料粉碎到1um以下，且粒度分布范圍窄，達(dá)到了預(yù)期的目的。可廣泛應(yīng)用于石油化工、金、涂料、化妝品、醫(yī)藥保健品、高級(jí)陶瓷、陶瓷釉料、磁性材料等領(lǐng)域。