研磨介質(zhì)的材質(zhì)在超細(xì)粉碎過程中是一個非常重要的問題,它決定了粉碎過程中的成本和粉碎效率的大小及粉碎最后產(chǎn)品的品質(zhì)。所以在實際生產(chǎn)中需根據(jù)原料及產(chǎn)物具體要求,選擇不同的研磨材質(zhì)。
按研磨介質(zhì)的形狀分類,可以分為球、柱(段)和棒形、不規(guī)則型。
按材質(zhì)分類,主要可分為三大類:
1)金屬介質(zhì),包括鋼、合金鋼及鑄鐵球,這類研磨介質(zhì)具有密度大,破壞力大的特點,而且金屬介質(zhì)可以按人們意愿加工成所需的形狀,因此應(yīng)用最廣。
2)巖礦類介質(zhì),基本上是采購礦物本身,例如卵石,礫石,石英砂等,雖然產(chǎn)生撞擊強(qiáng)度低,但是加工成本低,所以某些選礦的仍然使用此類介質(zhì)。
3)非金屬材質(zhì),其應(yīng)用是為了滿足特殊磨礦要求,例如高嶺土的細(xì)磨及超細(xì)磨過程為了避免金屬污染及保證白度,一般采用玻璃球或剛玉球作為磨礦介質(zhì)。
在生產(chǎn)應(yīng)用中主要有如下產(chǎn)品:碳鋼球、鉻鋼球、不銹鋼球、高鉻鑄鐵球、剛玉球(氧化鋁球)、玻璃球、瑪瑙球、氧化鋯球和天然砂等。
研磨介質(zhì)對研磨效果的影響因素
1)研磨介質(zhì)比重:一般來說,介質(zhì)比重越大,研磨能力越強(qiáng),粉碎效率越高。
2)研磨介質(zhì)尺寸:介質(zhì)尺寸小,介質(zhì)球接觸點多,研磨物料的機(jī)會多,一般來說,給料粒度小,產(chǎn)品粒度越細(xì),介質(zhì)直徑尺寸越小。
3)研磨介質(zhì)形狀:介質(zhì)形狀主要為球狀、柱狀和不規(guī)則狀。在工業(yè)中,不規(guī)則介質(zhì)趨于受到較大的自身磨損,會引起明顯的污染。所以在實際應(yīng)用較多的是球形介質(zhì),圓柱形介質(zhì)也有應(yīng)用,不規(guī)劃介質(zhì)應(yīng)用極少。
4)介質(zhì)球形狀和表面粗糙度:人造研磨介質(zhì)多為球形,介質(zhì)球形狀較差時,自轉(zhuǎn)運動受阻,使磨耗增高。研磨介質(zhì)光滑程度不好,磨耗增加,對產(chǎn)品的污染狀增高。
5)研磨介質(zhì)配比:為了降低成本,多采用補(bǔ)充大球的方法來恢復(fù)磨機(jī)的研磨能力,磨機(jī)很難在長時間的工作中保持固定的介質(zhì)配比不變,但是介質(zhì)直徑差別太大的情況下,會加劇介質(zhì)間的無效研磨。
6)介質(zhì)填充率:可用容積計量法或質(zhì)量計量法。相對而言后者更為準(zhǔn)確實用,更加有利于提高砂磨質(zhì)量。
7)介質(zhì)球的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性:介質(zhì)球的機(jī)械強(qiáng)度是指在正常的工作條件下介質(zhì)球抗壓、抗沖擊能力。對于鋼球、硬質(zhì)合金球一般不存在此類問題,而玻璃珠和陶瓷類介質(zhì)球則該項指標(biāo)非常重要。研磨介質(zhì)球應(yīng)與被磨物料不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),pH值穩(wěn)定。
對于何種形狀研磨介質(zhì)對超細(xì)粉碎過程和效果最好,目前在理論上還沒得出滿意的結(jié)論,也是一個有爭議的問題。但是目前還是采用制作相對容易、成本相對較低、形狀在粉碎過程中相對保持不變的球形介質(zhì),也有少量工藝中采用柱狀介質(zhì)。在微米級或亞微米級甚至到納米粉體分散中,由于采用的研磨介質(zhì)尺寸很小,目前還只能采用球形微球(或稱微珠)。
從粉碎效率方面考慮,在研磨過程中,介質(zhì)的密度決定了沖擊力作用的強(qiáng)弱。一般來說,介質(zhì)密度越大,研磨能力超強(qiáng),粉碎效率越高。例如在超細(xì)攪拌磨機(jī)中采用氧化鋯球與采用氧化鋁球和玻璃球相比,研磨能力相差數(shù)位以上。
從加工過程成本方面考慮,介質(zhì)的磨損和破碎失效將會造成介質(zhì)的損失,會增加研磨粉碎過程的成本。在化工、精細(xì)陶瓷和非金屬礦行業(yè)多采用剛玉‘氧化鋯、玻璃等材質(zhì),所選介質(zhì)應(yīng)根據(jù)被磨物料的價值和介質(zhì)的價格綜合而定,還應(yīng)考慮粉碎產(chǎn)品的純度。
從對粉碎產(chǎn)品的品質(zhì)考慮,介質(zhì)在粉碎過程中不斷磨損,而磨損的細(xì)粉分布在產(chǎn)品之中,因此,介質(zhì)的材質(zhì)的選擇在精細(xì)陶瓷、新材料制備、非金屬礦和化工行業(yè)之中顯得非常重要,理想狀況下希望在產(chǎn)品中不增加雜質(zhì)。因此,在高純物料的粉碎過程中,優(yōu)選選用氧化鋯球。
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