超細(xì)與超微粉體的制備是粉體工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，而目前國(guó)內(nèi)多致力于工藝方法的研究，對(duì)粉碎設(shè)備研究投入的力量相對(duì)較少。另一方面由于市場(chǎng)的原因，許多設(shè)備的研究者與制造商雖有成果，但是也不愿把研究成果（特別是涉及到知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問(wèn)題）或設(shè)備制造圖等加以公布，所以這方面所得資料甚少，本文介紹了國(guó)內(nèi)媒體在2004年發(fā)表的各種粉體制備的
粉碎機(jī)，并對(duì)這些粉碎機(jī)提出今后研發(fā)方面的看法。
1、輥磨機(jī)
由于原有典型輥式磨（雷蒙磨）長(zhǎng)期在粉體行業(yè)中的應(yīng)用，所以近年改進(jìn)型的輥式磨機(jī)在市場(chǎng)上出現(xiàn)較多，并有許多報(bào)導(dǎo)。
邵秋萍等研制的新型超細(xì)磨粉機(jī)（圖1為結(jié)構(gòu)圖），其主要工作原理是主電機(jī)通過(guò)減速器減速后動(dòng)力傳遞到磨粉機(jī)主軸，使其低速旋轉(zhuǎn)(120～150r/min)。設(shè)置在主軸上端的研磨腔（磨盤）與主軸剛性聯(lián)接，跟隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，研磨腔內(nèi)裝置磨圈和三個(gè)磨輥，工作時(shí)物料在離心力作用下被甩至磨圈內(nèi)壁進(jìn)入磨輥磨圈之間，這時(shí)磨輥通過(guò)液壓系統(tǒng)徑向施壓，磨輥隨磨輥電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，磨輥與磨圈同向但不同速，它們之間形成一個(gè)線速度差，進(jìn)入研磨腔的物料被擠壓、滾研、剪切而粉碎，送風(fēng)系統(tǒng)將被粉碎物料抽入分級(jí)室，根據(jù)要求的物料產(chǎn)品細(xì)度，調(diào)節(jié)分級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速，合格產(chǎn)品進(jìn)入成品收集器，粗粉則返回，再次粉碎。該機(jī)特點(diǎn)：①每個(gè)磨輥?zhàn)詭?dòng)力，磨輥與磨圈的線速度不同，它們之間的線速度差△V，而△V大小根據(jù)物料性質(zhì)而定；②每個(gè)磨輥配置一個(gè)油缸，最大粉磨壓力達(dá)6000kg，壓力根據(jù)需要可隨時(shí)調(diào)整；③磨耗低、鐵污染小，一般產(chǎn)品增鐵量不超過(guò)萬(wàn)分之一；④超細(xì)粉含量大，分級(jí)精度高；⑤各軸承均采用液體潤(rùn)滑。據(jù)介紹對(duì)重鈣、高嶺土等都有好的磨粉效果，對(duì)硬物料如鋁釩土、鋯英砂、碳化硅、剛土等325～600目加工效果也不錯(cuò)。
2、沖擊式粉碎機(jī)
王新江等論述了CM51A型沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)的應(yīng)用。這種臥式?jīng)_擊式粉碎機(jī)，早在1993年就投放市場(chǎng)應(yīng)用，但其理論的研究落后于粉碎實(shí)踐。1959年H.Rumpf的研究認(rèn)為，沖擊粉碎能耗與沖擊碰撞的速度成正比，顆粒的第一次碰撞只導(dǎo)致顆粒的疲勞，只有連續(xù)碰撞，顆粒才能粉碎。在沖擊磨碎過(guò)程中，顆粒的破裂能量受到顆粒動(dòng)能的限制，顆粒動(dòng)能決定于顆粒與沖擊部件間的相對(duì)速度，而和顆
粒與粉碎腔腔壁間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。兩個(gè)沖擊部件以一定的角度彼此靠近，粉碎的關(guān)鍵在于正向沖擊速度和由此在顆粒上產(chǎn)生的壓應(yīng)力，而切向沖擊速度引起顆粒的翻滾或摩擦引起能量的損耗，從而減少破裂能的輸入。
沖擊粉碎機(jī)除要求高的沖擊速度和以正向沖擊為主外，在沖擊粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)中還要考慮流體機(jī)械的影響，它要求沖擊次數(shù)多，磨碎元件小以及顆粒的運(yùn)動(dòng)行程短。
傳統(tǒng)的沖擊粉碎機(jī)工作部件周速度為40～120m/s，普通鋼的強(qiáng)度限制了其周速不能超過(guò)150m/s，而沖擊超細(xì)磨粉則要求沖擊速度高，要達(dá)到高速的方法之一就是用低密度高強(qiáng)度材料制造，Planiol早在1962年就造出了周速為360m/s的高速?zèng)_擊粉碎機(jī)。
CM51A型沖擊式粉碎機(jī)工作時(shí)，給料粒度小于10mm，兩個(gè)粉碎室相互直列配置，兩室直徑分別為400mm和440mm。第一粉碎室的轉(zhuǎn)子速度為50m/s，第二粉碎室轉(zhuǎn)子線速度為55m/s，該機(jī)是20世紀(jì)80年代由日本細(xì)川公司引進(jìn)的M502NC型超細(xì)粉碎機(jī)及MS-3H型微細(xì)分級(jí)機(jī)的基礎(chǔ)上，1993年重新消化研制成CM51型超細(xì)粉碎機(jī)和QF5型空氣分級(jí)機(jī)。
我國(guó)某些化工機(jī)械生產(chǎn)廠家在20世紀(jì)50～60年代已生產(chǎn)沖擊式粉碎機(jī)，但是由于當(dāng)時(shí)的設(shè)備制造不夠精細(xì)，理論上也很少有人去進(jìn)一步研究、發(fā)展，致使這類設(shè)備在我國(guó)沒有得到重視，改革開放后由于粉體生產(chǎn)的大量需要，人們才注意到?jīng)_擊式粉碎機(jī)的理論與實(shí)踐的發(fā)展。筆者認(rèn)為生產(chǎn)沖擊式粉碎機(jī)的企業(yè)，首先要研究好沖擊粉碎的理論，其次在設(shè)備的設(shè)計(jì)上要能設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)子的旅轉(zhuǎn)是“高速度”的，并能在制造上能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)“高速度”，就會(huì)有所突破。
目前帶有內(nèi)分級(jí)結(jié)構(gòu)的沖擊式粉碎機(jī)也很普遍，要注意分級(jí)系統(tǒng)與粉碎機(jī)的粉碎腔的有機(jī)結(jié)合，特別是在分級(jí)系統(tǒng)的葉片設(shè)計(jì)與調(diào)整上氣流的流動(dòng)方面。生產(chǎn)實(shí)踐中，有些企業(yè)往往注重粉碎機(jī)部分而忽略了分極系統(tǒng)，結(jié)果設(shè)備使用不理想。
3、振動(dòng)粉碎機(jī)
王燕民等利用一種新型的偏心振動(dòng)磨對(duì)碳酸鈣粉料(粒度小于2mm)進(jìn)行機(jī)械力化學(xué)激活研究。這種新型的偏心振動(dòng)磨是德國(guó)克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué)研制的，新的ESM振動(dòng)磨與傳統(tǒng)的振動(dòng)磨單向振動(dòng)不同，它的特點(diǎn)是可以同時(shí)產(chǎn)生振幅為20mm的多向振動(dòng)，使物料顆粒在研磨介質(zhì)之間充分松散的情況下得到強(qiáng)烈沖擊和摩擦。使用研磨介質(zhì)為30mm鋼球，振幅為9mm，振動(dòng)頻率為50Hz，簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)速為980r/min。這種結(jié)構(gòu)的振動(dòng)磨機(jī)，值得我國(guó)生產(chǎn)振動(dòng)磨企業(yè)加以借鑒和參考。
4、新式氣流粉碎機(jī)
中藥材超細(xì)化可以提高藥物生物利用度和臨床療效，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)中藥傳統(tǒng)技術(shù)的新突破。由于中藥的組成十分復(fù)雜，有植物藥、動(dòng)物藥、礦物藥。外形不同，微觀組織結(jié)構(gòu)也有很大差異，對(duì)于這些不同種類的藥物進(jìn)行超細(xì)粉碎則有較大的難度，因而要對(duì)不同的物料采取不同的粉碎方式獲得中藥超細(xì)粉。下表給出了不同粉碎機(jī)用于中藥超細(xì)粉碎時(shí)的特點(diǎn)。
根據(jù)目前國(guó)內(nèi)中藥超細(xì)粉碎的要求，葉菁發(fā)明了“中藥材沖擊磨擦超細(xì)氣流粉碎裝置”，該裝置是一種適用性強(qiáng)、粉碎效率高的新型設(shè)備。
圖2是該設(shè)備圖，工作原理為由螺旋給料機(jī)②給入離心布料盤③，通過(guò)物料分配器⑤及多個(gè)噴嘴與混合加速管⑥，分別高速、對(duì)心沖擊旋轉(zhuǎn)靶④，并在不同的旋轉(zhuǎn)靶表面磨擦紋理的剪切作用下，使藥材得以沖擊、磨擦粉碎后，隨上升氣流進(jìn)入設(shè)備上部的渦輪分級(jí)結(jié)構(gòu)，合格產(chǎn)品分出，不合格者回落分配器再粉碎。
粉碎后的結(jié)果表明，對(duì)植物類的粉質(zhì)硬脆性中藥材和纖維類的堅(jiān)韌藥材及礦物質(zhì)的珍珠母有很好的效果，對(duì)熱敏性樹脂藥也有好的效果。
現(xiàn)有的各種形式的氣流粉碎機(jī)不一定完全能適合中藥粉碎，本粉碎機(jī)打開了在中藥材粉碎方面使用氣流粉碎機(jī)的思路，是一種全新概念的氣流粉碎機(jī)。
5、新型多力場(chǎng)超細(xì)粉碎機(jī)
由龍巖億豐粉碎機(jī)械有限公司經(jīng)過(guò)兩年多市場(chǎng)調(diào)研，研制出的GYM系列億豐磨于2004年6月份正式投放市場(chǎng)，該機(jī)屬于離心式環(huán)輪磨類的多磨輪多磨道的新型超細(xì)粉碎機(jī)。給入粉碎機(jī)的物料小于20mm，水份低于10%，以生產(chǎn)重鈣為例，產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)1340～1400目。產(chǎn)品細(xì)度為l 250目時(shí)，產(chǎn)量為1250kg/h以上。對(duì)莫氏硬度7以下的重晶石、高嶺土、煅燒高嶺土等非金屬礦物都可適用。
目前該公司86型億豐磨已投放市場(chǎng)，已在年產(chǎn)2～5萬(wàn)t不同的生產(chǎn)單位使用。據(jù)介紹86型在設(shè)備整體結(jié)構(gòu)上更顯靈活、緊湊，設(shè)備在粉碎腔、磨輪、磨道、防震等多方面較83型有所改進(jìn)，-2μm產(chǎn)量在60%以上，可以代替濕法流程生產(chǎn)造紙涂料，得到用戶好評(píng)。
6、離心環(huán)輥磨
劉榮貴等介紹了一種離心環(huán)輥磨的研制與使用情況。這種稱為HLM系列超細(xì)內(nèi)分級(jí)離心環(huán)輥磨粉碎原理是采用沖擊、擠壓、研磨對(duì)物料進(jìn)行粉碎。
固定在磨環(huán)支架上的磨環(huán)與銷軸之間有很大的活動(dòng)間隙，當(dāng)磨環(huán)支架隨主軸進(jìn)行公轉(zhuǎn)時(shí)，磨環(huán)受離心力的作用甩向磨圈，并壓緊磨圈內(nèi)壁又圍繞銷軸作自轉(zhuǎn)，物料通過(guò)磨環(huán)與磨圈的間隙時(shí)，受到磨環(huán)的沖擊、擠壓、研磨而粉碎。磨環(huán)有單層或分上、下二層分布的結(jié)構(gòu)形式，物料通過(guò)二層的磨環(huán)與磨圈的間隙時(shí)，再次得到同樣的粉碎。粉碎后的物料落入甩料盤被甩至氣流通道，受系統(tǒng)風(fēng)機(jī)負(fù)壓吸力作用粉料進(jìn)入分級(jí)室分級(jí)，合格的細(xì)粉通過(guò)分極輪進(jìn)入后道收集系統(tǒng)收集，粗料被甩向分流環(huán)內(nèi)壁，重新落入粉碎室進(jìn)行粉碎。
該機(jī)要求人料粒度lOmm，入料水份不大于8%，
莫氏硬度6以下的脆性物料，產(chǎn)品粒度d97=7～40 um，可用來(lái)生產(chǎn)800目以下的粗粉，產(chǎn)量920kg/h時(shí)也可生產(chǎn)1 340目細(xì)粉。
7、離心強(qiáng)制超細(xì)粉碎機(jī)
王瑛瑋等人研究出一種用于生產(chǎn)納米石英粉體的離心強(qiáng)制循環(huán)超細(xì)粉碎設(shè)備。石英莫氏硬度7，具有強(qiáng)耐酸性，極好電絕緣性，超細(xì)石英粉是一種優(yōu)質(zhì)的中性無(wú)機(jī)填料，廣泛用于塑料、橡膠、涂料、電子行業(yè)。由于石英硬度較大，常規(guī)的粉碎機(jī)很難得到石英超細(xì)粉體，因而制得石英超細(xì)粉體在粉碎機(jī)行業(yè)是設(shè)備能力的一個(gè)“度量尺度”。
該設(shè)備的工作原理是：為了在粉碎過(guò)程中同時(shí)獲得較高的作用頻次和大的作用力，本設(shè)備是在行星式球磨機(jī)的基礎(chǔ)上減弱了沖擊粉碎作用而強(qiáng)化了研磨粉碎作用，因此具有了高的作用頻次，又有大的作用力（達(dá)到這個(gè)目的是依靠多倍于重力的公轉(zhuǎn)離心力），可獲得很細(xì)的粉體產(chǎn)品和很窄的粒度分布，并可通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整作用頻次和作用強(qiáng)度的相對(duì)關(guān)系，以適應(yīng)不同性質(zhì)物料的粉碎和不同產(chǎn)品的要求。
這種設(shè)備目前所報(bào)導(dǎo)的只是實(shí)驗(yàn)室規(guī)格，從理論上講，大規(guī)格的生產(chǎn)設(shè)備有待進(jìn)一步工業(yè)化。
8、湍流超細(xì)粉碎機(jī)
熱塑性塑料通常在常溫下難于粉碎至100μm以下，龔俊等人提出一種在常溫下能將熱塑性塑料粉碎的湍流粉碎機(jī)。該機(jī)的原理圖如圖3所示。該機(jī)主要由電機(jī)、葉輪和粉碎腔組成。
該機(jī)工作原理是：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)正反葉輪在粉碎腔中高速旋轉(zhuǎn)，使兩葉之間產(chǎn)生高能旋轉(zhuǎn)氣流湍流場(chǎng)，物料在此湍流場(chǎng)中高頻率相互沖擊、碰撞、剪切而被粉碎。設(shè)備中兩葉輪轉(zhuǎn)向相反且速度高、造成葉輪之間的流場(chǎng)混亂，再加上連續(xù)進(jìn)料的干擾，使得粉碎腔內(nèi)的流場(chǎng)紊亂，顆粒在紊亂的流場(chǎng)中，增加其碰撞幾率與次數(shù)，而葉輪相反轉(zhuǎn)向使得顆粒相互運(yùn)動(dòng)，增加相互碰撞速度，這些都是使物料超細(xì)化的有利條件。該機(jī)特點(diǎn)：①顆粒在旋流湍流場(chǎng)中相互沖擊的頻率高、次數(shù)多、速度大。②粉碎溫度低。因?yàn)榉鬯榍粌?nèi)氣流快速置換，能及時(shí)散熱。作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)，證明這種方法是可行的。該機(jī)的出現(xiàn)給液體超細(xì)粉碎機(jī)的開發(fā)作了貢獻(xiàn)。
9、渦流微反應(yīng)場(chǎng)的利用
9.1 渦流微反應(yīng)場(chǎng)生產(chǎn)球形CaC03
金日光等‘91利用渦流微反應(yīng)場(chǎng)制備不同幾何形狀的CaC03超微粒子，其渦流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，該機(jī)是氣液兩相在機(jī)內(nèi)混合而完成工作的。值得注意的是該機(jī)渦流室會(huì)產(chǎn)生離心力和摩擦力，這是制造不同CaC03的根本原因之一。
通過(guò)這種高效高剪切渦流微反應(yīng)場(chǎng)連續(xù)產(chǎn)生由于需要的不同而生產(chǎn)不同形狀物料，據(jù)介紹可得到正方形、鏈狀、棒狀、球形、紡錘形和樹枝狀不同形狀的產(chǎn)品。
9.2渦流微反應(yīng)場(chǎng)生產(chǎn)球形石墨
石墨球形化是目前電池市場(chǎng)要求很強(qiáng)烈的技術(shù)，因?yàn)樘烊击[片石墨微粉的松裝密度和振實(shí)密度太低，不利于球形燃料元件的壓制。王富祥等利用一個(gè)復(fù)合化系統(tǒng)對(duì)鱗片石墨進(jìn)行球形化處理。該系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是在高速氣流和轉(zhuǎn)子的沖擊下，石墨粒子由于受粒子之間相互碰撞、磨擦和剪切等作用而快速卷曲、成球、密實(shí)。在球形化處理后發(fā)現(xiàn)，鱗片石墨的長(zhǎng)徑比變小，球形度系數(shù)有了很大提高。松裝密度和振實(shí)密度也大幅提高。
10、結(jié)語(yǔ)
2004年國(guó)內(nèi)粉體工業(yè)中粉碎設(shè)備的研制與開發(fā)較前兩年相對(duì)活躍，既有大型設(shè)備投放市場(chǎng)，也有試驗(yàn)室設(shè)備問(wèn)世，當(dāng)然有些設(shè)備要想完全產(chǎn)業(yè)化還要經(jīng)過(guò)市場(chǎng)考驗(yàn)，從前面介紹可以看出以下幾個(gè)問(wèn)題。
(1)高速?zèng)_擊式粉機(jī)是一種較成熟的機(jī)種，但是還有深入開發(fā)的潛力。
(2)輥磨機(jī)（雷蒙磨的改進(jìn)型）近年研究很活躍，投入市場(chǎng)也不少，研究超細(xì)用的輥磨機(jī)，要從輥?zhàn)拥臄?shù)量與輥?zhàn)拥膲毫煞矫嫒耸帧Ｒ簤合到y(tǒng)要求的控制技術(shù)較為復(fù)雜，生產(chǎn)上的要求更高。
(3)新式氣流粉碎機(jī)的出現(xiàn)，給人們研制氣流粉碎機(jī)提出一個(gè)新的思路，會(huì)促進(jìn)今后我國(guó)氣流粉碎機(jī)的市場(chǎng)開發(fā)進(jìn)一步深入。
(4)湍流超細(xì)粉碎機(jī)，思路較先進(jìn)，值得大型化工業(yè)推廣。
(5)渦流微反應(yīng)場(chǎng)是某些片狀非金屬礦成球的好方法，曾經(jīng)在某公司的改進(jìn)型ACM機(jī)上有所實(shí)踐。把渦流微反應(yīng)場(chǎng)用到成球機(jī)上，會(huì)獲得比較好的結(jié)果。
三門峽市富通新能銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、破碎機(jī)、雷蒙磨等機(jī)械設(shè)備。
