超微粉碎機的發(fā)展歷程

超微粉碎機的發(fā)展歷程

超細與超微粉體的制備是粉體工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一，而目前中國粉體界多數(shù)人士致力于工藝方法的研究，對粉碎設(shè)備研究投入的力量太少。另一方面由于市場經(jīng)濟等原因，許多設(shè)備的研究者與制造商雖有成果，但涉及到知識產(chǎn)權(quán)保護等問題，所以這方面所得資料不多。本人僅將在本行業(yè)中已收集的資料（除外）加以匯總提供給讀者，愿與大家共同學(xué)習(xí)，以促進我國粉體制備工業(yè)的發(fā)展。
1、輥磨機

對于輥式磨機的改進型設(shè)備，由于原有典型輥式磨機（雷蒙磨）長期在粉體行業(yè)中的應(yīng)用，所以近年對改進型的輥式磨機在市場上出現(xiàn)較多，可以追朔到20世紀后期及本世紀開頭的時期，并有許多報道。

邵秋萍等介紹了他們研制的YM1000L新型超細磨粉機，圖1為該機結(jié)構(gòu)示意。其主要工作原理是主電動機通過減速機減速后把動力傳遞到磨粉機主軸，使其低速旋轉(zhuǎn)( 120～150 r/min)。設(shè)置在主軸上端的研磨腔（磨盤）與主軸剛性連接跟隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，研磨腔內(nèi)裝著磨圈和三個磨輥，工作時物料在離心力作用下被甩至磨圈內(nèi)壁進入磨輥與磨圈之間。這時磨輥通過液壓系統(tǒng)徑向施壓，磨輥隨其電動機一起旋轉(zhuǎn)，磨輥與磨圈同向旋轉(zhuǎn)但不同速，它們之間形成一個線速度差．進入研磨腔的物料被擠壓、滾研、剪切而粉碎。送風(fēng)系統(tǒng)將被粉碎物料抽人分級室，根據(jù)產(chǎn)品細度要求，調(diào)節(jié)分級葉輪轉(zhuǎn)速，合格產(chǎn)品進入成品收集器，粗粉則返回，再次粉碎。該機特點：①每個磨輥自帶動力，磨輥與磨圈的線速度不同，它們之間有線速度差A(yù)v，而Av的大小根據(jù)物料性質(zhì)而定；②每個磨輥配置一個油缸，粉磨壓力達58.9 kN，壓力根據(jù)需要可隨時調(diào)整；③磨耗低，產(chǎn)品增鐵量一般不超過萬分之一；④超細粉含量大，分級精度高；⑤各軸承均采用液體潤滑。據(jù)介紹對重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土等的磨粉效果都較好，對硬物料如鋁釩土、鋯英砂、碳化硅、剛土等粉磨至0. 023～0. 043 mm( 600～325目)的加工效果也不錯。

2、沖擊式超細粉碎機

王新江等再次論述了CM51A型沖擊式超細粉碎機的應(yīng)用。對這種臥式?jīng)_擊式粉碎機，早在1993年就投放市場應(yīng)用，但是王新江等所提出問題的認識實際上說明理論研究落后于粉碎實踐。早在上世紀1959年，H．Rumpf的研究認為，沖擊粉碎能與沖擊碰撞的速度成正比，顆粒的次碰撞只導(dǎo)致顆粒的疲勞，只有連續(xù)碰撞，顆粒才能粉碎。在沖擊磨碎過程中，顆粒從一面受到壓力。顆粒的破裂能量受到顆粒動能的限制，顆粒動能決定于顆粒與沖擊部件間的相對速度，而和顆粒與粉碎腔腔壁間相對運動方向無關(guān)。兩個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，或磨擦引起的能量損耗，則減少了破裂能的輸入。

注意：沖擊式粉碎機除要求高的沖擊速度和以正向沖擊為主外，在沖擊式粉碎機的設(shè)計中還要考慮流體機械的影響，它要求沖擊次數(shù)多，磨碎元件小，以及顆粒的運動行程短。傳統(tǒng)的沖擊式粉碎機工作部件的圓周速度為40～120 m/s，普通鋼的強度限制了其圓周速度不能超過150 m/s，而沖擊超細磨粉則要求沖擊速度高，要達到高速度的可能方法之一就是用低密度高強度材料制造。Plaruol早在1962年就造出了圓周速度為360 m/s的高速沖擊粉碎機。

CM51A型沖擊式超細粉碎機結(jié)構(gòu)如圖2所示，給料粒度小于10 mm，兩個粉碎室相互直列配置，兩室直徑分別為400 mm和440 mm。

據(jù)該文作者給出的數(shù)據(jù)粉碎室的轉(zhuǎn)子圓周速度為50 m/s，第二粉碎室的轉(zhuǎn)子為55 m/s。該機在上世紀80年代由日本細川公司引進的M502NC型超細粉碎機及MS -3H型微細分級機的基礎(chǔ)上，1993年研制成CM51型超細粉碎機和QF5型空氣分級機。作者在文章中詳細介紹了該設(shè)備在非金屬礦行業(yè)的應(yīng)用情況。

沖擊式粉碎機的理論很早就在粉體工業(yè)內(nèi)實現(xiàn)，沖擊式粉碎機早在上世紀五六十年代市場上已很流行，我國某些化工機械生產(chǎn)廠家在那時已生產(chǎn)這類設(shè)備。但是由于當(dāng)時的體制及市場原因，設(shè)備制造不夠精細，理論上也很少有人去進一步研究、發(fā)展，致使這類設(shè)備在我國沒有得到重視。改革開放后由于粉體生產(chǎn)的大量需要，人們才注意到?jīng)_擊式粉碎機的理論與實踐的發(fā)展。本人認為生產(chǎn)沖擊式粉碎機的企業(yè)，首先要深入研究沖擊粉碎的機理，其次在設(shè)備設(shè)計上要能設(shè)計出高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，并能在材質(zhì)和機械加工上實現(xiàn)這個“高速度”就會有所突破。

當(dāng)然目前帶有內(nèi)分級結(jié)構(gòu)的沖擊式粉碎機也很普遍，要注意分級系統(tǒng)與粉碎機的粉碎腔的有機結(jié)合，特別在分級系統(tǒng)的葉片設(shè)計與調(diào)整上氣流的流動方面，還是有一定的講究的。生產(chǎn)實踐中，有些企業(yè)往往注意了粉碎機部分而忽略了分級系統(tǒng)，結(jié)果設(shè)備生產(chǎn)出來，客戶使用不理想，影響了自己的市場，也影響了客戶的效益。

3、超微振動磨粉碎機

王燕民等利用一種新型的偏心振動磨對碳酸鈣粉料粒度小子2 mm的物料進行機械力化學(xué)激活研究。這種新型的偏心振動磨是德國克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué)新研制的。新的ESM振動粉碎機與傳統(tǒng)的振動磨單向振動不同，它的特點是可以同時產(chǎn)生振幅為20 mm的多向振動，使物料顆粒在研磨介質(zhì)之間充分松散的情況下得到強烈沖擊和磨擦。圖3為ESM振動粉碎機的結(jié)構(gòu)示意。使用研磨介質(zhì)為直徑30 mm的鋼球，振幅為9 mm，振動頻率為50 Hz，簡體轉(zhuǎn)速為980 r/min。作者在文章中列舉了該機振動特性的推導(dǎo)公式及對碳酸鈣試驗結(jié)果的分析。

這種結(jié)構(gòu)的振動磨機，可供我國相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)借鑒、參考，從中開拓新思路。

4、新型氣流粉碎機

中藥材超細化可提高藥效的理論已得到中醫(yī)藥界普遍認可。中藥材超細化可以提高藥物生物利用率和臨床療效，降低生產(chǎn)成本，實現(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。我國現(xiàn)存中藥資源為12 807種，藥用動物1 581種，藥用礦物80種，其余為藥用植物。而植物類中藥又有根、莖、皮、葉、花、果、種子等之分。外形各不相同，微觀組織結(jié)構(gòu)也有很大差異，對于這些不同種類的藥物進行超細粉碎則有較大的難度。因而要對不同的物料采取不同的粉碎方式來達到目的——獲得中藥超細粉。表1給出了不同粉碎機用于中藥超細粉碎時的特點。

根據(jù)目前國內(nèi)中藥超細粉碎的要求，葉菁發(fā)明了“中藥材沖擊磨擦超細氣流粉碎裝置”（見圖4），據(jù)介紹，該裝置是一種適用性強、粉碎效率高的新型設(shè)備。其工作原理為中藥材由螺旋給料機送入離心布料錐盤，通過物料分配器及多個噴嘴與混合加速管分別高速、對心沖向旋轉(zhuǎn)靶，并在不同的旋轉(zhuǎn)靶片表面磨擦紋理的剪切作用下，使藥材得以沖擊、磨擦粉碎后，隨上升氣流進入設(shè)備上部的分級渦輪，合格產(chǎn)品分出，不合格者回落至物料分配器，再粉碎。

使用結(jié)果表明，該裝置對植物類的粉質(zhì)硬脆性中藥材和纖維類的堅韌藥材及礦物質(zhì)的珍珠母有很好的效果，對熱敏性的沒藥樹的樹脂粉碎效果也較好。

氣流粉碎機在許多場合被推薦使用，實際上現(xiàn)有的各種形式的氣流粉碎機不一定完適合中藥粉碎。該粉碎裝置打開了在中藥材粉碎方面使用氣流粉碎機的思路，是一種全新概念的氣流粉碎機。

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