中國粉體網(wǎng)訊 球磨機自問世一百多年以來，在化工、礦業(yè)、建材、電力、醫(yī)藥以及國防工業(yè)等行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。尤其是在復雜礦物的處理、粉體表面的改性、粉體的活化、功能粉體的合成、機械的合金化、超細粉體的制備等領(lǐng)域，機械球磨法有著廣闊的研究和應(yīng)用市場。

派勒PUHLER DHM 干式珠磨機

1、球磨機的優(yōu)勢與劣勢

球磨機具有結(jié)構(gòu)簡單，可連續(xù)操作，適應(yīng)性強，性能穩(wěn)定且適于大型化和易于實現(xiàn)自動化控制的特點，其破碎比范圍可達3~100，適用于各種礦物原料的處理，且濕磨和干磨都可作為其磨料方式。

但眾所周知的是，球磨機耗電量巨大，電能轉(zhuǎn)化為粉料比表面能的轉(zhuǎn)換率低，大部分能量都被自身消耗，而不是用于實際物料顆粒尺寸的減小。除此之外，球磨機的生產(chǎn)能力關(guān)乎整個生產(chǎn)流程的生產(chǎn)效率，因此，優(yōu)化球磨機的粉磨過程，降低球磨機能耗，節(jié)能高效的完成原料的粉磨處理并提高最終產(chǎn)品收益是十分有必要的。

2、球磨機生產(chǎn)效率優(yōu)化方向

球磨機的工作原理是，給予筒體一定的速度使其轉(zhuǎn)動，利用其反復的轉(zhuǎn)動運動驅(qū)動大量尺寸規(guī)格不同的研磨體（球，棒，段）跟隨筒體轉(zhuǎn)動，促使研磨體對物料產(chǎn)生沖擊、擠壓、研磨等多種做功，研磨出粗細不同符合成品要求的物料。

研究表明，球磨法通過控制球磨參數(shù)來控制合成粉體理化性質(zhì)、研磨效率及能耗，如球磨溫度、球磨氣氛、球磨壓力、磨球與球磨罐的材質(zhì)、球料比、固液比、球磨時間、球磨方式及轉(zhuǎn)速、填充率、有無表面活性劑與大中小球體積比等，這些因素在某種程度上是相互依賴的。

3、機械球磨法在新材料領(lǐng)域研究進展

（1）鋰電材料

王崇國等采用球磨法將前驅(qū)體鎳鈷錳復合氫氧化物Ni_0.5Co_0.2Mn_0.39(OH)₂與碳酸鋰均勻混合后再高溫煅燒合成了形貌不規(guī)則的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂。經(jīng)測定，該鋰離子電池正極材料為-NaFeO₂結(jié)構(gòu)，pH值為11.18，首次循環(huán)放電的比容量為167.5mAh/g（電流密度30mA/g，2.5-4.3V），庫倫效率為88.9%，表明利用球磨法合成的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂具有較低的pH值和較高的放電比容量。

陳云等通過機械球磨的方法在空氣氣氛下合成了SiO_x材料。用作鋰離子電池負極材料，SiO_x體積比容量可達1487mAh/cc，是石墨的兩倍多；其首次庫倫效率高于未處理的SiO，最高可達66.8%；且具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在200mA/g的電流密度下循環(huán)50圈其容量穩(wěn)定在1300mAh/g左右。結(jié)果表明，該方法制備的SiOx具有實用的可能性。

張弛等研究表明，生物質(zhì)人造石墨與硅的高能機械球磨復合能夠有效地改善硅負極材料的微觀結(jié)構(gòu)和電化學性能，該復合材料電極在1Ag^-1的放電電流下循環(huán)100周后還具有995mAhg^-1的放電比容量，展現(xiàn)了良好的倍率性能。

程續(xù)等采用球磨法制備納米級的石榴石型Li_7.5La₃Zr_1.5Co_0.5O₁₂混合導體粉末。通過機械混合，將混合導體包覆到高鎳NCM正極材料表面。經(jīng)過后續(xù)退火處理，得到表面修飾的高鎳NCM正極材料。

（2）稀土材料

稀土拋光粉方面，機械球磨法不僅在發(fā)生化學反應(yīng)的過程中加大了剪切力的作用，增加了粒子的擴散速度，有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的細化，而且避免了溶劑的引入，減少了中間的沉淀過程，降低了拋光粉制備過程中諸多制備條件的影響，大大拓寬了拋光材料的研究范圍。稀土催化材料方面，機械球磨法制備工藝簡單且條件溫和，可以大批量地處理加工材料，而且避開溶解材料所需的大量溶劑且避免生成污染環(huán)境的毒害物質(zhì)。高性能稀土永磁材料方面，機械球磨法具有可顯著降低材料的合成溫度和提高理論密度的優(yōu)勢，顯示出了巨大的應(yīng)用前景，有望協(xié)同稀土永磁材料向高端技術(shù)領(lǐng)域突破。

此外，機械球磨法在稀土儲氫材料、稀土發(fā)光材料制備方面也均有應(yīng)用�？傊�，機械球磨法在制備稀土材料方面，因具有效率高、工藝簡單、生產(chǎn)周期短、易工業(yè)化等優(yōu)點而被普遍看好。

（3）催化材料

為改變TiO₂的顆粒尺寸和提高其光催化性能，齊東麗等采用高能球磨法處理TiO₂粉末，研究球磨時間對樣品微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)、拉曼光譜、熒光光譜和光催化性能的影響。經(jīng)過球磨后的TiO₂樣品的降解率都比未球磨的樣品高，且球磨4h的樣品的降解率最高，表明其光催化性能最好。

劉鼐等研究了機械球磨輔助制備工藝中球磨時間、球磨轉(zhuǎn)速和溶劑用量三種工藝參數(shù)對TiO₂氣凝膠結(jié)構(gòu)和性能的影響。其中，球磨時間和球磨轉(zhuǎn)速通過影響凝膠的老化程度來影響TiO₂凝膠網(wǎng)絡(luò)的機械強度，而溶劑用量通過影響TiO₂凝膠溶劑替換的程度，進而影響干燥過程中破壞TiO₂凝膠網(wǎng)絡(luò)的毛細作用力的大小。

（4）光伏材料

李軍等采用化學還原-機械球磨法制備光亮片狀銀粉，研究球磨方式、球磨時間和球磨轉(zhuǎn)速對片狀銀粉參數(shù)性能的影響。結(jié)果表明，濕法球磨具有更高的成片效率，但干法球磨制備的片狀銀粉具有更大的片徑，且外觀顏色更具銀亮光澤。

（5）鈣鈦礦材料

于穎采用機械球磨工藝制備無鉛雙鈣鈦礦Cs₂AgBiBr₆納米粉體。隨著球磨時間的增加，Cs₂AgBiBr₆納米粉體最終達到純相，粒徑逐漸減小至約100nm，顆粒形狀由棒狀變?yōu)閳A形顆粒。

（6）吸附材料

胡慧敏等通過球磨活化了石灰石、高嶺土、蛇紋石等非金屬礦物，強化其和水相銅、鉛、砷等有害成分的反應(yīng)能力，實現(xiàn)高效簡單且低成本的凈化污水新工藝，應(yīng)用于污水凈化過程中目標金屬成分的選擇沉淀分離進而富集回收。例如，通過添加H₂SO₄對高嶺土進行機械力球磨改性制備的鋁基絮凝劑表現(xiàn)出良好的絮凝效果，表明機械球磨改性后充分激活了高嶺土中Al的活性成分，使其具有作為絮凝劑直接使用的可能從而省去傳統(tǒng)工藝復雜的中間過程。

孫文瑞等利用干式球磨法制備具有優(yōu)良孔道結(jié)構(gòu)和豐富官能團的蒙脫石改性材料（BHTMt），以改善其在氣體吸附領(lǐng)域的應(yīng)用限制。經(jīng)過球磨，BTMt比表面積從20.6m²/g增至186.4m²/g，微孔率高達47%。BTMt對甲苯的吸附性能最佳（55.9mg/g），相較原始Mt提高了6倍。

結(jié)語

與其他方法相比，在發(fā)生化學反應(yīng)的過程中，球磨法可以明顯降低反應(yīng)活化能、減小粉體粒徑、提高粉末活性、改善粒度分布、增強界面之間的結(jié)合、促進固態(tài)離子擴散以及誘發(fā)低溫化學反應(yīng)，從而提高材料的密實度和光、電、熱學等性能，而且設(shè)備簡單、過程易控、成本低、污染少，是一種節(jié)能、高效的材料制備技術(shù)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

參考來源

王迪，等：普通球磨機工作參數(shù)對被研磨物料細度的影響，濟南大學

王崇國，等：鋰離子電池正極材料球磨法制備研究，甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學院

張弛，等：鋰離子電池硅碳負極材料微觀結(jié)構(gòu)及電化學性能研究，西安工業(yè)大學

陳云，等：機械球磨制備高性能鋰離子電池硅基負極材料，湖南農(nóng)業(yè)大學

程續(xù)，等：層狀結(jié)構(gòu)高鎳三元正極材料的改性，北京科技大學

昝苗苗，等：機械球磨法在稀土材料制備領(lǐng)域的研究進展，江西理工大學

劉鼐，等：機械球磨法輔助快速制備TiO₂氣凝膠及其光催化性能的研究，廣西大學

李軍，等：化學還原-機械球磨法制備光亮片狀銀粉，昆明銀科電子材料股份有限公司

于穎，等：無鉛雙鈣鈦礦納米粉體Cs₂AgBiBr₆的球磨法制備工藝與性能，濟南大學

孫文瑞，等：球磨法改性蒙脫石及其對VOCs吸附性能研究，北京化工大學

胡慧敏，等：球磨調(diào)控非金屬礦物反應(yīng)活性實現(xiàn)重金屬環(huán)境凈化及資源再生利用，武漢理工大學

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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