一種新型砂磨機及其在亞微米粉碎中的應用

張勇

（珠海瑟泊特科技有限公司，珠海　519000）

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一種新型砂磨機及其在亞微米粉碎中的應用

張勇

（珠海瑟泊特科技有限公司，珠海519000）

本文介紹了一種新型砂磨機的設備結構、工作原理及其在亞微米粉碎中的應用。舉例利用該砂磨機對氧化鋯和鈦酸鋇的粉碎結果，表明該設備適合對陶瓷材料進行超細粉碎和精細加工。

亞微米粉碎；新型砂磨機；應用

1　引言

隨著3D打印技術和超微技術的發展，亞微米陶瓷材料已廣泛應用特種陶瓷、噴墨打印、化工，醫藥等領域，這就要求粉料生產企業提供顆粒度小、粒徑分布窄的粉體顆粒。因此，工業化生產顆粒小、粒度分布窄的亞微米陶瓷材料及其精加工技術逐漸被生產加工企業所重視。目前亞微米陶瓷材料大多以化學法：如共沉淀、水熱法，溶膠-凝膠法為主，通過化學法制備的分析具有粒度分布均勻的特點，但化學法存在成本高、大批量生產穩定性較難控制的缺點。固相法制備粉體，法生產過程相對簡單，成分易于控制，但因為燒結過程造成的粉體團聚，通常產品的粒徑較大，需要對燒結后粉料的進行研磨合精加工，以滿足使用工藝的需求。

本文介紹一款大流量、快循環、無研磨死角，適合比重大、易沉淀的陶瓷原料精細加工實驗研磨機（獲得國家專利），在陶瓷材料精細加工中的應用，以期得到更有效地工業化應用。

2　實驗部分

2.1實驗器材

（1）機架；

（2）漿料循環部分出料管，包括：閥門，溫度表，出料口；

（3）漿料循環部分進料管，包括：截止閥門，前蓋板，注料漏斗；

（4）機械密封冷卻液桶；

（5）變頻器調節窗；

（6）底架；

（7）氣壓調節閥；

（8）氣體壓力表；

（9）溫度表。

2.2研磨機外形結構圖及漿料循環路線

漿料循環路線如圖1所示，砂磨機結構圖如圖2所示。

溶劑、研磨介質、分散劑、陶瓷原料依次加入注料漏斗→研磨腔研磨→大流量組合球/料分離器→循環管道→進入注料漏斗實現自動循環

2.3實驗條件

（1）設備

圖2　砂磨機結構圖

砂磨機（SBTWL360-180型），磨腔內容積0.18 L，有效容積0.12 L，電機1.5 kW，最高轉速 2800 r/min，線速度9.5 m/s。

（2）材料

采用200 g直徑0.4mm和0.6 mm的混合球研磨四方相氧化鋯，D50=20μm；采用260 g直徑0.2 mm和0.3 mm的混合球研磨鈦酸鋇，D50=2.34μm。

（3）試驗步驟

注入500ml純水及1%聚丙烯酸銨分散劑至注料漏斗，開機循環后，加入研磨介質及500 g待研磨粉體。研磨60min，停機、出料、檢測。

3　結果與討論

圖3為氧化鋯研磨后粒度分布圖。

圖3　氧化鋯研磨后粒度分布圖

由圖3可見，D50為20μm的氧化鋯經60 min研磨處理后，粒度減小至0.127μm。球磨前氧化鋯團聚體中存在因烘干造成的軟團聚和因燒結造成的硬團聚，顆粒度較大，經研磨后軟、硬顆粒均被打碎，獲得了亞微米粉體。

圖4為鈦酸鋇球磨前后粒度對比圖。

圖4　鈦酸鋇球磨前后粒度對比圖

由圖4的粒度分布對比圖可見，砂磨機對用化學法合成的鈦酸鋇有很好的研磨效果，可使其粒度降低至100 nm以下。筆者曾嘗試延長時間來獲得50 nm左右的鈦酸鋇，但未能發現顆粒無法進一步變細。分析認為，可能100 nm左右已經達到鈦酸鋇的原晶粒水平，砂磨機只能對材料的軟、硬團聚進行粉碎，但由于原晶粒的破碎需要更大的能量和沖擊力，這已經超出了該砂磨機的能力范疇。

在處理不同工藝合成的材料時，遇到原晶粒度大于目標顆粒度時，研磨效率低甚至無法繼續磨細。

4　結論

大流量、快循環、無研磨死角砂磨機處理的陶瓷材料可以達到顆粒小，粒度分布窄的效果。同時具備研磨效率高、耗材少、清洗維護方便、質量穩定的特點，適合陶瓷原料精加工。