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| 超細粉體制備及分級技術(shù)研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-12-05 10:31:48 瀏覽次數： |
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1、超細粉碎設備研究進(jìn)展
呂進(jìn)海對扁平式氣流粉碎機進(jìn)行研究，分析了噴嘴結構與分布、氣流速度、進(jìn)料速度等工藝參數和物料性質(zhì)對粉碎的影響，通過(guò)生產(chǎn)應用初步確定了最佳工藝參數。
王新文等從攪拌磨介質(zhì)運動(dòng)規律和顆粒的受力入手，研究了超細攪拌磨礦的捕獲粉碎和沖擊粉碎機理，推導出捕獲角、摩擦角與捕獲顆粒的關(guān)系式，提出捕獲粒度比的概念( 磨介直徑與物料顆粒直徑之比) 。通過(guò)模擬分析，確定了最大捕獲角等于摩擦角時(shí)的顆粒直徑，并通過(guò)實(shí)驗提出在磨礦過(guò)程中存在最佳粒度比，此時(shí)的磨礦效率最高，能耗最低。此外還提出分段磨的方案，從給料端到出料端，介質(zhì)直徑分段減小，各段磨粒度比均等于最佳粒度比。
張書(shū)杰對行星攪拌球磨機中物料的運動(dòng)軌跡和受力方式進(jìn)行數學(xué)分析，研究了不同粉碎力在不同的粉碎階段的粉碎效果，以此來(lái)指導設計粉碎機的機型。南京理工大學(xué)國家特種超細粉體中心自行研制的雙向旋轉球磨機，筒體內有攪拌器和相反旋轉的筒體，結合了兩者粉碎力場(chǎng)，粉碎效率提高，同時(shí)減少能耗。該球磨機主要用于物料的細磨，能夠使物料的平均粒徑達到1 μm 以下。
2、超細分級設備
殷世文等探究了超細分級機分級性能的影響因素，對物料性質(zhì)，結構參數和操作參數進(jìn)行分析，通過(guò)對部分參數的數值模擬，揭示了分級機內部流場(chǎng)特性，得出了葉片數量、分級室直徑和轉子轉速的最佳取值，為分級機的設計和參數的調節提供了依據。
刁熊等研究了上下進(jìn)料方式對分級性能的影響，通過(guò)對比分析，由于上進(jìn)料方式增加一個(gè)撒料盤(pán)，顆粒分布更加均勻，更利于分級進(jìn)行。通過(guò)應用結果分析，兩種方式均取得較好的分級效果。
3、粉磨系統的研究
除了對機械設備工藝參數的改進(jìn)，還有很多學(xué)者提出對整個(gè)粉磨系統效率的研究，尋求不同加工設備的最佳匹配與組合。
刁熊等通過(guò)對ACM 沖擊式粉碎機的粉碎機理和SCX 型超細分級機的工作原理的分析，設計了新的粉碎分級系統。該系統能很好地避免過(guò)粉碎現象，對中低硬度礦物有很好的粉碎分級效果，滿(mǎn)足了產(chǎn)品對粒度和產(chǎn)量的要求。
朱曉光介紹了一種綜合利用機械粉碎和氣流粉碎的高速氣流粉碎機，它以沖擊作用為主，并集顆粒之間的相互沖擊、碰撞、摩擦、剪切和氣流作用于一體。它利用粉碎打刀葉片的扭轉角形成旋轉的空氣流，使顆粒隨著(zhù)氣流旋轉，相互沖擊、碰撞、摩擦、剪切，同時(shí)受離心力的作用，顆粒沖向內壁受到撞擊、摩擦等作用，被反復地粉碎成細粉。因此具有分級效率高，能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
祝戰科等人對沖擊式粉磨機與氣流磨的粉碎原理和結構進(jìn)行集成創(chuàng )新，設計出“品”字型結構的新型機械對撞式超細粉磨分級設備樣機。這種設備的粉碎室分粗碎和細碎兩個(gè)部分并成“品”字型，下面兩個(gè)是粗加工室，上面的是精細加工室。這種設計充分利用粉碎能量，避免過(guò)粉碎現象。通過(guò)與其配套設備的組合形成一個(gè)閉環(huán)控制系統，自動(dòng)化程度很高，運行穩定，能完成較大生產(chǎn)量的超細粉體制備。
此外，在超細粉體制備過(guò)程中，隨著(zhù)顆粒粒徑的不斷減小，表面能不斷增加，就會(huì )導致團聚現象的發(fā)生。這就會(huì )影響粉體的分散性，使得分級效率降低。超細粉體團聚的原因通常有靜電庫侖力，高表面能以及范德華力和化學(xué)鍵的吸引。為了克服團聚現象，可以通過(guò)添加分散劑，利用靜電排斥力和表面改性進(jìn)行解決。
陳平等通過(guò)對SLG 型和PSC 型連續式粉表面改性機原理的分析，進(jìn)行改進(jìn)設計。這種設備采用改性劑與粉體分開(kāi)霧化，使霧化后的粉體與改性劑分別進(jìn)入改性室進(jìn)行改性。這就能使粉體與改性劑的接觸面增大，從而提高粉體的包覆率。
鄧飛云等詳細介紹了當前超細粉體的包覆技術(shù)，對不同方法進(jìn)行分析介紹，提出多種包覆機制結合制備超細粉體的設想。
4、國外的研究進(jìn)展
在國外方面，超細粉體機械加工技術(shù)已經(jīng)比較成熟，結構及工藝參數已經(jīng)得到完善，設備類(lèi)型規格較多，涉及的相關(guān)研究成果比較少。目前，國外主要的研究方向大多集中在制備納米級超細粉體的化學(xué)方法上。
Feng H 等利用一種新的電解法制備超細金屬粉體，這種方法在制備的納米粉體同時(shí)還能對其進(jìn)行表面包覆，因此所得的顆粒具有抗氧化，分散性好的優(yōu)點(diǎn)。
Sangjin Lee 等利用超細噴霧燃燒法制備納米顆粒的壓電陶瓷。它是利用一定比例氧化物和有機燃料混合的霧滴，在放熱反應過(guò)程中釋放的能量使其產(chǎn)生爆炸，分散成細小顆粒。這種方法得到的顆粒粒度在100 ～ 200 nm，形狀為大小均勻的球形。
Prabhakar Ｒai 等利用熱等離子體處理預先制備的SiC 來(lái)合成納米級SiC 超細粉體。這種方法是利用強大等離子流的作用，使SiC 顆粒晶界發(fā)生離解形成20 ～ 30 nm 的球狀顆粒。與處理前相比，SiC 顆粒的結構與相態(tài)沒(méi)有發(fā)生明顯變化。
Ｒameshbabu Ｒ等在水熱法的基礎上，提出輔助添加表面活性劑( CTAB) 來(lái)制備ZnFeO4
納米顆粒。實(shí)驗表明，隨著(zhù)CTAB 添加量的增加，顆粒尺寸減小。并且，其飽和磁化強度也隨之減小。
5、發(fā)展前景與展望
超細粉體技術(shù)作為一門(mén)跨學(xué)科、跨行業(yè)的新興技術(shù)，今后的發(fā)展仍主要集中在超細粉體的制備、性能及應用三個(gè)方面。制備技術(shù)的發(fā)展則在于研究新的制備原理以及新的設備工藝。就目前國內發(fā)展的現狀來(lái)說(shuō)，制備技術(shù)相比美、德、日等國家仍然十分落后。近幾十年，雖然我們在機械粉碎制備上有很大進(jìn)步，使得微米級超細粉體的生產(chǎn)滿(mǎn)足了工業(yè)發(fā)展的需要，但在亞微米級粉體的生產(chǎn)與應用上，還存在很大的發(fā)展空間。
因此，在今后超細粉體的制備上，筆者認為應該注意以下幾個(gè)方面:
1) 不僅僅限制于對設備和方法的改進(jìn)，還要進(jìn)行不同自然學(xué)科的交叉，從不同學(xué)科角度分析超細粉體的產(chǎn)生原理、分選方法、性能穩定性，發(fā)現新的思路。
2) 加強科研單位與生產(chǎn)企業(yè)的緊密配合，與生產(chǎn)環(huán)節的緊密結合，考慮產(chǎn)業(yè)化的可行性，以及經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
3) 要在超細粉體的性質(zhì)特點(diǎn)上，考慮機械制備和化學(xué)合成的相互結合，以可以克服單一制備方法的不足。
4) 要繼續開(kāi)發(fā)與超細粉碎的配套設備，在已有的工藝基礎上，對其進(jìn)行系統化、自動(dòng)化設計，減小生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率。
5) 在今后的發(fā)展上，要明確超細粉體的發(fā)展趨勢，在納米級超細粉體制備的理論研究同時(shí)，也要立足于現有的制備技術(shù)，在亞微米級產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化及應用上實(shí)現更高的經(jīng)濟效益和社會(huì )價(jià)值。
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