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Robert E.Schilling，P.E.和Margaret Yang 

Union Process股份有限公司

俄亥俄州阿克倫

簡介

在本文中，我們將討論與化學應用和化學工業(yè)相關的介質(zhì)研磨技術?；瘜W應用包括材料、化學工藝和化學工業(yè)中使用的操作(包括介質(zhì)研磨技術)的廣泛物理化學知識。介質(zhì)研磨技術在固體化學加工的三個主要領域具有重要意義。第一個領域是研磨物料的粒度減小;第二種是混合和研磨幾種物質(zhì)以形成新的混合物;第三個領域是原料的活化或釋放。隨著研磨在化工行業(yè)的廣泛應用，正確選擇研磨設備變得至關重要。

有許多不同類型的研磨設備，如球研磨設備，更適合原材料的粗磨處理。這些工廠使用的“大”介質(zhì)的尺寸從20毫米不等，并且可以生產(chǎn)大約10微米到網(wǎng)目尺寸的材料。其他研磨設備，如Attritors(立式攪拌磨)，更適合“中等”粒度的顆粒。使用3至10mm的磨介可生產(chǎn)出粒度約為1至10微米的材料。研磨技術的最新進展是針對超細粒度亞微米或納米級的應用。這些高性能小磨介砂研磨設備通過使用0.1至1mm大小的磨介生產(chǎn)亞微米級的粒度。

第一臺小型、中型磨粉機是20世紀50年代杜邦公司開發(fā)的立式砂研磨設備。從那時起，出現(xiàn)了新的研磨技術，從球研磨設備到臥式磨，到窄間隙研磨設備，再到近幾年開發(fā)的高速循環(huán)砂研磨設備。

2、磨介和研磨設備選擇

如前所述，不同類型的研磨設備適用于不同的加工要求。在選擇研磨設備類型和磨介尺寸時，需要考慮幾個重要因素。一般來說，進料越粗，研磨介質(zhì)就應該越大、越致密。由于可能產(chǎn)生更大的沖擊力，因此需要更大、更重的介質(zhì)。還應考慮最終粒徑，所需的末端粒度越細，研磨介質(zhì)應越小。由于可用于進行精細研磨的表面積較大，因此小磨介對更細的端部顆粒尺寸更有效。

一些高效的生產(chǎn)工藝是利用、結合兩種研磨技術的優(yōu)勢進行互補。高效研磨的一個例子是使用諸如Attritor(立式攪拌磨)之類的研磨設備進行第一階段研磨，最后的超細研磨使用小磨介砂研磨設備進行的。這兩個階段的過程最大限度地提高了兩種研磨技術的效率。

研磨設備和磨介選擇過程中需要考慮的另一個重要方面是與物料接觸的結構材料。加工高純或高活性材料時，通常需要研磨設備接觸部件盡可能純度一致、惰性和無污染。在這些情況下，研磨設備接觸零件和研磨介質(zhì)可以由各種類型的不銹鋼或陶瓷制成。一些研磨設備部件也可以內(nèi)襯或涂覆不同類型的聚合物。

3、高循環(huán)研磨設備(ATTRITOR和新型、小磨介砂磨機GT-MILL)

立式循環(huán)研磨設備—Q系列

近年來，許多涂料、氮化硅、氧化鋁等材料供應商將他們的注意力集中在一種“新”類型的“高速循環(huán)研磨”上，以實現(xiàn)優(yōu)異的分散性。實際上，這種“高速循環(huán)研磨”并不是一種“新”技術。1976年，Andrew Szegvari博士(UNION PROCESS的創(chuàng)始人)獲得了這種快速循環(huán)研磨的專利?；诖思夹g，設計并制造了Q系列設備(圖1)。多年來，數(shù)百個不同行業(yè)在其研磨過程中成功應用了Q系列設備。

Q系列 Attritor(立式攪拌磨)將研磨主機與配備了高速分散器和低速掛壁攪拌的大型預混缸結合在一起。(圖2)。研磨設備設計用于高速循環(huán)研磨，預混缸中的所有研磨物料每7-8分鐘通過研磨室1次或每小時通過大約8次。這種泵速度高，物料分散均勻、粒度分布窄以及更快的研磨。Q系列中使用的磨介大小范圍為3mm到10mm。

GT系列

GT是小磨介砂磨機家族的最新成員。它可將部分物料研磨到100nm以下甚至更細，特殊設計的“TEETH”研磨結構多組排列。這種專有設計消除了軸擺動和研磨振動，同時提供了更大的隨機磨介運動，以提高研磨效率。GT系列設計使用0.2mm至2.0mm的磨介。

與Deltamill一樣，研磨齒可在整個研磨腔中提供定向均勻的磨介分布。研磨設備可用于連續(xù)和循環(huán)模式。所有研磨設備都可以使用無金屬部件生產(chǎn)，用于某些陶瓷應用，這可能是一個考慮因素。

GT系列砂磨機采用研磨缸四周環(huán)形分離器設計。它由一系列圓環(huán)組成，環(huán)之間有適當尺寸的墊片，這種新設計消除了分離器堵塞。

由于這一位于研磨缸末端的堅固且大的開放式篩網(wǎng)區(qū)域，與其他研磨設備相比，維護和清潔要容易得多。將蓋子從研磨缸端部拉開是一件簡單的事情，這很容易將分離器取出來以便維修。

GT系列優(yōu)勢

4.分批或連續(xù)模式下的干式研磨設備(SD系列和HSA 系列ATTRITORS)

干磨加工是出料粒度平均為2至3微米或更大的產(chǎn)品的理想選擇。

干磨具有許多潛在的成本節(jié)約效益。

干法加工可以降低運輸成本，因為材料可以在不增加液體重量的情況下運輸;

它還可以降低生產(chǎn)成本和能源，因為不需要從最終產(chǎn)品中除去液體;

干磨還可以消除與廢液處理相關的成本，由于更嚴格的環(huán)境法規(guī)，廢液處理成本越來越高。

SD系列 ATTRITORS(立式攪拌磨)可以在批處理或連續(xù)模式下操作。該系列設備適用于較難研磨的材料，如金屬粉末、金屬碳化物和玻璃熔塊。SD系列使用的磨介尺寸通常為5-13mm，進料尺寸可粗至1/2英寸。如果以分批方式操作，最終產(chǎn)品的尺寸可以達到2-3微米。

SD系列也用于制造彌散強化金屬(DSM)。在這一過程中(稱為機械合金化或冷焊)，運動孔隙導致研磨介質(zhì)首先將金屬和添加劑破碎成小顆粒，然后將它們攪拌在一起形成團聚體。通過重復該過程，各種金屬均勻混合并分散，形成新的合金成分(DSM)。

顏料行業(yè)也使用SD系列Attritors(立式攪拌磨)干粉研磨一些顏料，以進行顏色開發(fā)。

HSA系列-(高速干磨)

HSA系列使用2-3mm小磨介，運行速度更高，通常從400-2000 RPM。具有獨特的專利設計概念，包括新的軸/臂配置和側卸料濾網(wǎng)。這種特殊的設計組合允許研磨設備連續(xù)生產(chǎn)細粉，這些細粉通過離心 力從研磨設備中排出。然而，由于使用的磨介尺寸較小，進料僅限于40目和更細，出料通常在2-5微米范圍內(nèi)。

SD和HSA研磨設備都可以設置空氣分級機或篩分機，以形成閉合的研磨工藝回路。通過不斷對細料進行分類，并將過大的材料重新送回研磨設備，可以實現(xiàn)非常高效和細致的粒度分布研磨。

干磨常見應用：

5.總結

除了全系列的生產(chǎn)型研磨設備外，Union Process股份有限公司還生產(chǎn)許多不同類型的研究和實驗室型研磨設備。這些實驗室型研磨設備是在各種研磨條件下確定可行性和測試不同配方的非常有用的工具。

Union Process不僅可以提供廣泛的研磨設備，還可以提供“專有技術”和支持，以滿足客戶的具體要求。

1945年作為立式攪拌磨的發(fā)明人，在美國俄亥俄州的Akron成立了Union Process Inc.，攪拌研磨技術成為Union Process 公司的起點。

2005年，美國Union Process進入了中國成立外資企業(yè)：青島聯(lián)瑞精密機械有限公司，致力于設計研發(fā)生產(chǎn)“立式攪拌磨&臥式砂磨機”，可提供真空、惰性氣體保護、低溫液氮、防爆等特殊工況研磨分散混料和自動化產(chǎn)線，在硬質(zhì)合金、先進陶瓷、納米材料、片狀金屬粉、磁性材料等領域應用廣泛。