中國粉體網(wǎng)訊 球磨機(jī)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(fù)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(jī)械的合金化、超細(xì)粉體的制備等領(lǐng)域，機(jī)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(jī)

1、球磨機(jī)的優(yōu)勢與劣勢

球磨機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，可連續(xù)操作，適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定且適于大型化和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的特點(diǎn)，其破碎比范圍可達(dá)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(jī)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(shí)際物料顆粒尺寸的減小。除此之外，球磨機(jī)的生產(chǎn)能力關(guān)乎整個(gè)生產(chǎn)流程的生產(chǎn)效率，因此，優(yōu)化球磨機(jī)的粉磨過程，降低球磨機(jī)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(jī)生產(chǎn)效率優(yōu)化方向

球磨機(jī)的工作原理是，給予筒體一定的速度使其轉(zhuǎn)動(dòng)，利用其反復(fù)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)大量尺寸規(guī)格不同的研磨體（球，棒，段）跟隨筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，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(xì)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(shí)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(jī)械球磨法在新材料領(lǐng)域研究進(jìn)展

（1）鋰電材料

王崇國等采用球磨法將前驅(qū)體鎳鈷錳復(fù)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(jī)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(fù)極材料，SiO_x體積比容量可達(dá)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(dá)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(shí)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(jī)械球磨復(fù)合能夠有效地改善硅負(fù)極材料的微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，該復(fù)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(jí)的石榴石型Li_7.5La₃Zr_1.5Co_0.5O₁₂混合導(dǎo)體粉末。通過機(jī)械混合，將混合導(dǎo)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(jī)械球磨法不僅在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中加大了剪切力的作用，增加了粒子的擴(kuò)散速度，有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的細(xì)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(jī)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(jī)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(jī)械球磨法在稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料制備方面也均有應(yīng)用。總之，機(jī)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(diǎn)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(shí)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(jī)械球磨輔助制備工藝中球磨時(shí)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(shí)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(jī)械強(qiáng)度，而溶劑用量通過影響TiO₂凝膠溶劑替換的程度，進(jìn)而影響干燥過程中破壞TiO₂凝膠網(wǎng)絡(luò)的毛細(xì)作用力的大小。

（4）光伏材料

李軍等采用化學(xué)還原-機(jī)械球磨法制備光亮片狀銀粉，研究球磨方式、球磨時(shí)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(jī)械球磨工藝制備無鉛雙鈣鈦礦Cs₂AgBiBr₆納米粉體。隨著球磨時(shí)間的增加，Cs₂AgBiBr₆納米粉體最終達(dá)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(qiáng)化其和水相銅、鉛、砷等有害成分的反應(yīng)能力，實(shí)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(biāo)金屬成分的選擇沉淀分離進(jìn)而富集回收。例如，通過添加H₂SO₄對高嶺土進(jìn)行機(jī)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(jī)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(fù)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(tuán)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(dá)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(xué)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(qiáng)界面之間的結(jié)合、促進(jìn)固態(tài)離子擴(kuò)散以及誘發(fā)低溫化學(xué)反應(yīng)，從而提高材料的密實(shí)度和光、電、熱學(xué)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(jī)工作參數(shù)對被研磨物料細(xì)度的影響，濟(jì)南大學(xué)

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(xué)院

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

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

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(xué)

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

劉鼐，等：機(jī)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(xué)

李軍，等：化學(xué)還原-機(jī)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(jì)南大學(xué)

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(xué)

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

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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