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       前言

       随着粉体的细度要求越来越高，搅拌磨机、砂磨机、高速振动磨等超细粉体研磨设备发挥着越来越重要的作用。在超细粉碎设备的使用中，研磨介质的选择是一个非常重要的问题，它决定了粉碎过程中的成本和粉碎效率的高低以及粉碎后产品的品质。

       研磨介质的材质、密度、硬度、尺寸、形状、装填率、生产方法以及级配对粉碎效果都有很大的影响。

       研磨介质的材质对粉碎效果的影响

       研磨介质球的材质决定了粉碎过程中的成本高低和粉碎效率的大小。研磨介质化学组成的差异决定了研磨介质晶体结构的不同，继而决定了研磨介质不同的抗压强度和耐磨性，成分含量的不同则决定了研磨介质的密度和硬度。

       研磨介质的磨耗、研磨时间的长短对产品纯度有着直接的影响，研磨介质球的磨损和破碎失效会造成研磨介质的损失，从而增加研磨粉碎过程中的成本；从对粉碎产品的品质考虑，介质在粉碎过程中不断磨损，而磨损的细粉分布在产品之中，会造成产品污染。

       研磨介质球的密度、硬度对研磨效率起重要作用：介质密度越大，研磨效率愈高；硬度越高、磨耗越小，产品的纯度越易得到保证；但是在浆料比重和粘度一定的条件下，研磨介质的密度和硬度也并非越高越好，追求过高的密度和硬度，不仅会带来高成本，而且将产生一系列不良作用。

       市面上常见的研磨介质有玻璃球、硅酸锆球、钢珠、氧化铝球、氧化锆球等。

       （1）玻璃球

       玻璃球价格便宜，但由于密度小、研磨效率低、易脆碎、磨耗高，容易造成产品污染，新的设备已经很少用此种材质。

       （2）氧化铝研磨介质球

       Al2O3研磨介质球是以Al2O3为主要成分的陶瓷球，也叫Al2O3瓷球。由于Al2O3陶瓷具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、耐冲击等优良性能，因此Al2O3瓷球被广泛应用于白色水泥、选矿、陶瓷、电子材料、磁性材料以及涂料、油漆等行业的原材料的粉磨加工，是一种优质的研磨介质。其中Al2O3含量越高，瓷球的硬度越大，耐磨性越好。

       （3）硅酸锆研磨介质球

       ZrSiO4研磨介质球是以ZrSiO4为主要原料制备的ZrSiO4瓷球，其ZrO2的质量分数在65%~68%或者更低。ZrSiO4瓷球主要用于ZrSiO4原料的超细研磨，可提高ZrSiO4含量，但其磨耗大、强度低的特点限制了其应用。

       （4）氧化锆研磨介质球

       ZrO2研磨介质球指添加稳定剂、ZrO2含量达到90%以上的ZrO2陶瓷球，相比于Al2O3陶瓷球，ZrO2瓷球具有更高的耐磨性和研磨效率。ZrO2瓷球研磨效率高，可以避免产生污染，表面光滑坚硬，具有优良的圆度和合理的尺寸分布，具有高硬度、高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀等特性，具有较高的生产效益和较低的生产成本。氧化锆瓷球用量大，被广泛应用于陶瓷、建材、化工、涂料、电子、机械、食品、医药、化妆品等行业。

       常用的研磨介质的性能参数

       研磨介质的形状、尺寸对粉碎效果的影响

       研磨介质形状主要为球状、柱状和不规则状。在工业中，不规则介质趋于受到较大的自身磨损，会引起明显的污染。所以在实际应用较多的是球形介质，圆柱形介质也有应用，不规划介质应用极少。 

       研磨介质球的大小直接影响粉磨的效果和产品细度，它决定了研磨介质与物料的接触点的多少，粒径小的研磨介质球在相同体积下接触点越多，理论上粉碎效率愈高。介质粒径的大小须视物料粒度和要求产品粒度而定。产品粒度越细，介质的粒径越小。如果给料粒度比较大，需要研磨介质有较大的冲击破碎作用，那么配球就要大一些。

       研磨介质的装填率对粉碎效果的影响

       研磨介质的装填率对研磨效率有着直接的影响，装填量视研磨介质粒径大小而定。介质的填充率对研磨设备的工作起着很重要的作用，对不同粉碎细度的要求，需要调整研磨介质破碎和研磨的能力分配。卧式砂磨机的装填率一般为80~85%；立式设备的装填率一般为75%~80%；研磨介质装填率过高，容易引起砂磨机温升过高或者出口堵塞；研磨介质装填率过低，研磨效率低。

       研磨介质球的生产方法对粉碎效果的影响

       据研究，同一材料的磨球，由于生产方法及控制工艺的不同，耐磨程度有较大的差别。最典型的就是氧化铝球，氧化铝球的成型方法有挤压法、团粒法、液压硬模成型法及等静压成型法，采用等静压成型法与注浆成型磨耗差十几倍。其原因可能是前者的密实度及均匀性高于后者，烧结后能成型较坚实的整体；另外，可能二者使用的氧化铝原料也不同，原料纯度、粒度、粉体流动性等方面的差别，也会对研磨介质的耐磨性产生很大的影响，最终会影响粉碎的效果。

       研磨介质的级配对粉碎效果的影响

       当研磨介质总质量相同时，不同的研磨介质配比对粉碎效果的影响也不同。一般来说，在连续粉磨的过程中介质的大小分布是成一定的规律的。为了降低成本，多采用补充大球的方法来恢复系统的研磨能力，磨机很难在长时间的工作中保持固定的介质配比不变。介质直径差别太大的情况下，会加剧介质间的无效研磨，即大介质对小介质进行了研磨，使研磨过程成本加大。

       以球磨机为例，要针对物料性质和粒度等因素，通过计算合适的冲击力选取合适的磨介尺寸，使得磨介既对大颗粒物料冲击有足够的破坏力，又不至于让物料过粉碎。随着粉磨的进行，颗粒粒度不断减小，颗粒破碎所需的破碎力也在变化，对于颗粒粒度到达一定细度范围内时，由于其抗破碎力的减小，对应的破碎方式也将由抛落冲击破碎为主逐渐变化为研磨破碎为主。因此为了使研磨设备的磨介球能够满足冲击和研磨这两方面的要求，就需要进行“级配”，选用不同粒径的研磨介质进行混合来达到更好的研磨效果。

       总结

       由此可见，不同的研磨介质球对粉碎效果有非常大的差别，在实际生产中，应选用合适的研磨介质球，并严格控制研磨介质的成球工艺，优化生产工艺提高研磨效率，尽可能的减少其研磨损耗，保证产品质量的稳定性。

       参考资料：

       吕宝伟.微晶ZrO2研磨介质球的制备与研究

       刘惟、张含军等.氧化锆陶瓷磨球的滚制成型法制备技术与性能研究

       冯平仓.湿法超细研磨最新进展

       钱效林.研磨介质和助磨剂对超细粉碎的影响

       韩晖、苏宪君等.研磨介质对超细硅酸锆粉体质量的影响

       彭晔.陶瓷墨水研磨制备工艺的探讨

       肖斌、王同赛等.涂料色浆研磨效率的探索

       钱效林.研磨介质对搅拌磨效率的影响