什么是机械粉碎法 机械粉碎法粉碎及分级原理

机械粉碎法是制备徽米粉体和超细粉体的主要方法，同时也被用来制备超微 粉体。目前用于制备超微粉体的设备主要是基于介质研磨、乾切和摩擦作用的所 谓“高能球磨机"，包括改进的旋转简式球磨机、搅拌球磨机、振动磨、砂磨机、 行星球磨机、基于剪切和摩擦作用的胶体磨以及基于高速气流冲击的“气流磨” 或能流磨。其中“高能球磨机”除用于制备超微粉体外，还利用粉碎过程的机械 力化学效应进行多种粉体的“融合气固相反应、复合粉体的合成或纳米晶相台 金粉的制备。

机械法制备超微粉体具有以下特点。

① 工艺简单、产量大、成本低。

② 产品的粒度范围较宽，一般要应用精细分级技术才能得到全部小于或部 分（97%）小于顼m的超微粉体°

③ 存在研磨介质和磨机内衬对物料的“夹杂”或“污染”问题；“夹杂”或 “污染”的程度依所釆用的磨机内衬材质和研磨介质品种的不同以及粉碎时间的 长短而异。

④ 长时间的机械能作用导致物料发生一定程度的机械力化学反应，如使粉 体表而无定型化、溶解率提高、烧结温度降低等。

一般来说，机械粉碎法存在一定的“粉碎极限”，这种极限依不同粉碎设备 和粉碎工艺而异，但要用其制备严格意义上的单分散纳米（不大于0. lMm）粉 体是很困难的。

用机械粉碎法制备超微粉体时，分级作业特别重要。要得到全部小于或部分

<97%）小于的超微粉体必须进行精细分级。由于产品粒径微细，重力分级 耗时太长，一般采用离心力场进行分级。

固体物料在粉碎机中因受到机械力的作用而被粉碎。这种机械粉碎作用一般 可分为挤压、冲（打）击、翦切摩擦等.在之前应用的粉碎设备中 有些采用这几种作用力中的一种（如气流粉碎机丄有些则采用两种以上的组合作用力（如球磨机、振动磨等）。在原料性质相同的条件下，粉碎产物的粒度大 小和粒度分布与机械力的作用方式有很大关系。

固体物料在机械力作用下的一般粉碎过程是,裂纹形成-裂纹扩展-断裂粉碎。当外力作用于固体颗粒时，首先形成裂纹，然后裂纹进一步扩展，当外力达 到或超过颗粒的拉伸或剪切应力时，颗粒将被粉碎。

固体物料的超微粉碎一般随着粉碎时间的延长，要经过以下三个阶段。

①初始阶段。这时颗粒尺寸减小的速率较快，粉体的比表面积显著增大, 颗粒之间的相互作用可以忽略，因此*颗粒内部键能的变化也可以忽略，系统晶 格能的变化主要是表面能的增加

②粉碎速率趋缓阶段。这时颗粒之间有相互作用，但其作用力主要是较弱 的范德华力，因此，系统的比表面积仍然增加(虽然增加的速度较初始阶段有所 减缓"颗粒之间作用力较弱且可逆的聚结作用虽然对比表面能有所影响，但颗 粒内部的键能变化很小，系统晶格能的变化仍主要是源于表面能的增加

③团聚阶段。这时颗粒之间有较强甚至不可逆的相互作用(共结晶、机械 力化学效应等)，颗粒内部的健能和表面能都将发生变化，系统晶格能的变化

从粉体粒度及其分布的变化上讲，在该阶段出现了所谓的“逆粉碎”现象，即一方面强烈的机械作用仍使部分颗粒被粉碎，粒度减小，另一方面超细和超微颗粒之间团聚使粉体的粒度变粗，系统的分散度下降，当系统内这种现象达到平衡，即粉碎速度与团聚速度相等时，被粉碎物料的表观粒度将不再变化。当然这是一种动态平衡，通过添加合适的助磨剂或分散剂和及时分离 出合格的超微粉体，可以橈平衡向粉碎方向移动；否则，随着粉碎时间的延长， 超微粉体的团聚越来越严重，被粉碎物料的表观粒度可能变大。