張勇

（珠海瑟泊特科技有限公司，珠?！?19000）

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一種新型砂磨機及其在亞微米粉碎中的應(yīng)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(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理及其在亞微米粉碎中的應(yīng)用。舉例利用該砂磨機對氧化鋯和鈦酸鋇的粉碎結(jié)果，表明該設(shè)備適合對陶瓷材料進(jìn)行超細(xì)粉碎和精細(xì)加工。

亞微米粉碎；新型砂磨機；應(yīng)用

1　引言

隨著3D打印技術(shù)和超微技術(shù)的發(fā)展，亞微米陶瓷材料已廣泛應(yīng)用特種陶瓷、噴墨打印、化工，醫(yī)藥等領(lǐng)域，這就要求粉料生產(chǎn)企業(yè)提供顆粒度小、粒徑分布窄的粉體顆粒。因此，工業(yè)化生產(chǎn)顆粒小、粒度分布窄的亞微米陶瓷材料及其精加工技術(shù)逐漸被生產(chǎn)加工企業(yè)所重視。目前亞微米陶瓷材料大多以化學(xué)法：如共沉淀、水熱法，溶膠-凝膠法為主，通過化學(xué)法制備的分析具有粒度分布均勻的特點，但化學(xué)法存在成本高、大批量生產(chǎn)穩(wěn)定性較難控制的缺點。固相法制備粉體，法生產(chǎn)過程相對簡單，成分易于控制，但因為燒結(jié)過程造成的粉體團(tuán)聚，通常產(chǎn)品的粒徑較大，需要對燒結(jié)后粉料的進(jìn)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(huán)、無研磨死角，適合比重大、易沉淀的陶瓷原料精細(xì)加工實驗研磨機（獲得國家專利），在陶瓷材料精細(xì)加工中的應(yīng)用，以期得到更有效地工業(yè)化應(yīng)用。

2　實驗部分

2.1實驗器材

（1）機架；

（2）漿料循環(huán)部分出料管，包括：閥門，溫度表，出料口；

（3）漿料循環(huán)部分進(jìn)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(diào)節(jié)窗；

（6）底架；

（7）氣壓調(diào)節(jié)閥；

（8）氣體壓力表；

（9）溫度表。

2.2研磨機外形結(jié)構(gòu)圖及漿料循環(huán)路線

漿料循環(huán)路線如圖1所示，砂磨機結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

溶劑、研磨介質(zhì)、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(huán)管道→進(jìn)入注料漏斗實現(xiàn)自動循環(huán)

2.3實驗條件

（1）設(shè)備

圖2　砂磨機結(jié)構(gòu)圖

砂磨機（SBTWL360-180型），磨腔內(nèi)容積0.18 L，有效容積0.12 L，電機1.5 kW，最高轉(zhuǎn)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(huán)后，加入研磨介質(zhì)及500 g待研磨粉體。研磨60min，停機、出料、檢測。

3　結(jié)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(jīng)60 min研磨處理后，粒度減小至0.127μm。球磨前氧化鋯團(tuán)聚體中存在因烘干造成的軟團(tuán)聚和因燒結(jié)造成的硬團(tuán)聚，顆粒度較大，經(jīng)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(xué)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(fā)現(xiàn)顆粒無法進(jìn)一步變細(xì)。分析認(rèn)為，可能100 nm左右已經(jīng)達(dá)到鈦酸鋇的原晶粒水平，砂磨機只能對材料的軟、硬團(tuán)聚進(jìn)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(jīng)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(biāo)顆粒度時，研磨效率低甚至無法繼續(xù)磨細(xì)。

4　結(jié)論

大流量、快循環(huán)、無研磨死角砂磨機處理的陶瓷材料可以達(dá)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(hù)方便、質(zhì)量穩(wěn)定的特點，適合陶瓷原料精加工。