1超细粉体的概念
111超细粉体涉及的行业及用途
超细粉体涉及的行业众多，诸如矿业、冶金、化工、建材、食品、农业、制药、环保、机械、能源，等等。
其用途也十分广泛<1 >，见。
112超细粉体的粒度分类
关于超细粉体的粒度分类，过去大家的看法颇不一致。有人认为粒度小于013μm的为超微粉，也有认为是超细粉，还有人认为小于10μm的即是超细粉。为胡荣泽给出的粉体粒度分类<1>。对该表有两点说明：①超微粉与亚微粉的界线以是否能在显微镜下看见来区分，而显微镜的分辨下限在012～018μm ，因此把界线划在011μm是严格的；②纳米颗粒是指须考虑量子尺寸效应的颗粒。量子尺寸效应和物质中的许多特征尺寸有关，如德布洛意波长、量子（电子波）相干长度、隧道势垒高度、磁畴尺寸等，这些特征尺寸各不相同，且与温度有关。在极低温度下，量子相干长度可达到纳米量级，因此，中把10 nm定为纳米颗粒的上限并不是严格的界限。
表1超细粉体涉及的行业及用途行业用途矿业金属与非金属矿物的深加工、低品位矿物综合利用、尾矿有用元素的提取冶金粉末冶金、冶金原料处理、冶金废渣利用、硬质合金生产等机械铸造型砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂等农业粮食加工、粉剂农药、土壤改良、各种饲料添加剂、人工降雨催凝剂橡胶固体填料、补强材料、功能性填料、废旧橡胶制品的再生利用塑料塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂等造纸纸浆制备、造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状增强填料印刷油墨、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印用墨粉等化工原料处理、涂料、油漆、催化剂、化肥生产制药粉剂、片剂、注射剂、中药精细化、喷雾药品等食品粮食加工、保健食品、食品添加剂、调味剂颜料偶氮、酞菁、氧化铁系列颜料能源粉煤燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆等电子浆料、塑封料、集成电路基片、涂料、荧光粉、铁氧体等建材水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉精细陶瓷原料细化处理、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性环保脱硫超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各种粉状污水处理剂表2粉体粒度分类粒度/μm 0 1 001 0 1 01 0 1 10 100
粒度/ nm 1 10 100 1 000分类2 3 4 5 6 7 8 4DDD原子团→←纳米颗粒→←超微粉→←亚微粉→←微粉→细粉←→
←粗粉DDDDDD超微颗粒→←超细粉→
2超细粉碎设备的分类与现状
211分类
在20世纪60～80年代，人们对超细粉碎设备分类相对是关注的，原因是当时的一些研究者想通过其分类，给世人一个明确的概念，以表明自己对超细粉碎设备研究走向问题的关注。至90年代后期，由于我国市场上的超细粉碎设备分类不明确，许多制造厂家在产品广告中只介绍其产品的优点，很少介绍产品的属性及结构特点，导致用户购入的设备往往不是自己需要的而再次购买，造成用户大量的人力及资金的浪费，所以重视与了解超细粉碎设备的分类对于用户来说十分重要。
超细粉碎设备的分类基于超细粉体的制备方法，而超细粉体的制备方法多种多样，按性质归类可分为物理方法与化学方法两大类。超细粉体制备方法分类见1.
采用粉碎法制备超细粉体是超细粉体制备技术中*常用的方法。采用粉碎法的超细粉碎设备分类 ，笔者认为这是迄今为止较好的分类方法。
212我国超细粉碎设备现状
目前我国生产的超细粉碎设备，基本上已与国外的同类设备处在同一水平上，国外成熟的机种我国都能生产，如气流磨、搅拌磨、塔式磨、振动磨、各类机械式高速冲击磨等。但由于我国在粉体技术的研究方面较世界先进国家起步晚，故设备研制也晚，基础差、起点低，引进消化后所生产的各类设备，质量难免良莠不齐，有些只是在低水平上的重复，甚至有些概念含混不清，这是我国超细粉碎设备的一大突出问题。
3超细粉体分级技术与设备
用粉碎法生产超细粉体，很难一次通过机械粉碎就能达到所需粒度要求。在粉碎过程中，粉体中往往只有一部分产品达到了粒度要求，而另一部分产品却未达到粒度要求。分级就是要把达到粒度要求的产品分离出来加以利用，如果不分离出来而与未达到粒度要求的产品再一起粉碎，就会造成能源浪费和产品过粉碎。
对超细粉体产品的分级比普通产品的分级要困难，原因是超细粉体比表面积大、表面能及表面活性高、易团聚结块及附着于固体表面不易分散。
对超细粉体的分级须综合考虑以下三方面：①超细粉体的分级工艺条件；②超细粉体的分级设备；③超细粉体的分散性。通常，用户只注意分级设备的情况，忽略了自己生产超细粉体的工艺条件，更有甚者不知道自己所生产超细粉体的分散性如何，这就会使制造厂家推荐的设备与要求不符，达不到预期效果。如果超细粉体的分散性得不到很好解决，这种粉体就无法进行有效分级。因此无论选用哪类设备进行分级，要分级的超细粉体必须处于良好的分散状态。
对粒度大于23μm （600目）的物料，虽然目前可用筛分法进行分级，但在实际工业生产中，对粒度为43μm（325目）的物料，用筛分法分级就已得不到好的效果了。尽管用电气成型制造的筛孔可达3μm ，用激光技术打出的筛孔可达1μm ，但至今也未见工业应用，只是处于试验阶段。此外处于试验阶段的还有分子筛、膜分离等技术。
超细粉体按被分级粉料的状态可分为干法分级、湿法分级、超临界分级（介于干法和湿法之间） ；按分级力场的不同可分为重力场分级、离心力场分级、惯性力场分级、电场分级、磁场分级、热梯度力场分级及色谱分级；按分级方法的不同可分为旋流式分级（常用水力旋流器）、干法机械分级（常用叶轮分级机、涡流分级机等）、碟式分级、卧螺式分级、静电场分级及超临界分级等。
311超细粉体干法分级设备
31111超细粉体干法分级设备分类
超细粉体的干法分级在超细粉体生产中起着关键作用。笔者在以前的文章中就已指出，超细粉碎得再好，但分级效果不好，企业得不到所需粒度的粉体产品，则等于前功尽弃。近年来我国一些生产厂家已认识到这一问题的重要性，纷纷开始引进和研制开发新的超细粉体干法分级设备。超细粉体干法分级设备的类型见3所示。
超细粉体干法分级设备大多是随机械冲击式超表3超细粉体干法分级设备类型类型分级设备名称分级粒度/μm转速/ r
min - 1处理能力/ kg
h - 1离心分级旋风分离器NPK气力分级器DS气力分级器1 0～20 5～20 2～40 10～1 000 d 25 / d 75 = 0 1 73～0 1 81强制涡流固定壁MS气力分级器MS - N气力分级器MSS气力分级器5～150 10～250 1 5～1 000 200～2 300 300～2 300 600～8 000 150～12 000 1～70 300～8 000强制涡流回转壁MZR气力分级器1～100 2 200～22 000 0 1 5～40 d 75 / d 25 = 1 1 35～1 4 TC - N气力分级器MP、MPS（横式）气力分级器MPVI（竖式）气力分级器Bahco气力分级器5～50 2～100 8～100 3～20 700～2 020 1 400～11 200 740～2 800
800～4 000 20～7 000 300～250 000
逆流平衡式气力分级器0 1 5～60 500～7 000 d 75 / d 25 = 1 1 3～1 7 0 1 5～2 000 Acucut气力分级器0 1 5～60 500～7 000 d 75 / d 25 = 1 1 3～1 7 0 1 5～2 000细粉碎机（磨）和气流磨的研制而开发的。近年来我国对对喷式流化床气流磨的引进、研制和开发，使干法超细分级机有了长足的发展。
国产干法超细粉体分级技术的重要进展之一是对分级流场的研究成果及L HB型涡流分级机和射流分级机的生产。
31112超细粉体干法分级设备
超细粉体干法分级设备有很多种，本文只介绍几种有代表性的设备。
1、MS型叶轮式分级机MS型叶轮式分级机由日本细川公司研制生产，为该机分级原理示意。由图可见：待分级的粉料由气流带入分级腔，在上升过程中，粉料受到二次风的“风筛”作用，使粗粉中夹杂的细粉被分离出来，细粉继续随气流上升。在气流分配锥处，由于气流分配锥高速旋转，上升的粉料被分散并均匀分配向四周运动。当粉料到达分级叶轮处时，由于分级叶轮高速旋转产生一强大的离心力场，此时粉料受到向上气流和分级机后部抽风机所产生的吸力，同时又受到分级叶轮旋转所产生的离心力的双重作用。粗料因受到离心力大于吸力的作用，被甩向筒壁且沿筒壁向下运动，经粗料出口排出；细粉则因受到的吸力大于离心力的作用，从分级叶轮的缝隙中随气流经细粉出口排出。
当粉料中某一粒度颗粒所受到的吸力与离心力达到平衡时，这就是理论上的临界分级点。分级粒度的大小，即*终获得的细粉粒度，取决于临界分级点的设计。
分级叶轮的直径与转速、上升气流的速度及抽风机的吸力、被分级粉料的密度和分散性等，是影响临界分级点的主要因素。
研究及生产实践表明，当分级机与分级粉料一定时，对分级效果起决定作用的是分级机中分级叶轮的转速。转速越高，获得的分级产品粒度越小，同时分级机的生产能力也下降。为此，可用增大分级叶轮直径的方法来弥补生产能力下降的不足，认识这一点对设计与使用分级机都十分重要。
MS - H型与MS - N型是MS型叶轮式分级机的改进型，它们增加了粉料在分级中产生流态化的装置，以提高粉体的分散性和易分级性。
2、MSS型超细分级机
该机也是MS型叶轮式分级机的改进型，见4示意。其不同之处在于在分级叶轮处的筒体壁上增加了切向气流喷射孔，它的作用是从孔中向机内喷射气流，使被抛向筒壁的粗颗粒中所夹带的细颗粒在分级叶轮高速旋转产生的离心力作用下，能从中彻底分离。该机分离出的产品粒度很小，当粉料密度为217 t/ m3时，理论分级粒度可达115μm.
3、ATP型分级机
该机由德国Alpine公司研制生产，实为一种叶轮转子式分级机。分级叶轮通常水平安装于分级机顶部。该机通常与流化床式气流磨或轮碾粉碎机等联合使用。
为了克服叶轮转速太高所导致的生产能力下降问题，可将多个小直径分级叶轮并联、水平安装于分级机或粉碎机顶部，以提高生产能力并确保获得较细产品。该机的结构示意见5.
国内某公司生产的ATP改进型分级机已于2001年投放市场，分级效果良好，用户十分满意。
该机与ACM - A系列冲击式粉碎机联合使用，能使粉碎效果大幅度提高。为增加分级效果，该机可在流程中单独使用。
4、MP系列涡流式分级机这种分级机也由德国Alpine公司生产。它是通过调节两个高速旋转圆板之间的导向叶片的角度，以改变空气旋转流环半径的大小来进行粉料分级的。该机有许多改进型，如MPS型、MPS - HD型等。分级粒度为2～100μm.
5、惯性分级机
惯性分级机是利用颗粒运动由于其质量不同，惯性力也不同，因而形成不同的运动轨迹的原理，实现大小颗粒的分级。6为惯性分级机分级原理示意。
喷射式分级机与射流分级机，实质上也是利用惯性原理对粉料进行分级。射流分级机的工作原理是：喷射对粉料产生抛射作用，同时粉料又受到不同方向的气流作用，而导致不同粒度的颗粒运动轨迹与方向产生差异，同时因附壁效应和射流沿半圆柱面流动时旋转产生的离心力促使其分级。据称，该机分级精度高、流场稳定、结构简单，分级粒度*小可达015采用惯性力场分级时，流场的干扰因素较多，不易控制。惯性分级机种类很多，如K型分级机等，不一一介绍。
6、Turboplex超细分级机
钱海燕等介绍了该机的实用性能。该机分级的产品粒度可在3～180μm间调节，产品处理量为50～35 000 kg/ h.一旦整个物料处理系统其他设备确定后，则所选用的分级机的分级粒度和处理量及其变化范围就被确定下来。
Turboplex有两种机型。ATP型是分级粉料从机顶加料口给入，一次风和二次风由进风管分别给入；而ATP/ GS型是粉料及一次风一起从一次风进口给入分级机，在分级机内进行分级，在二次风进风位置设一粗粉分级器，用于粗粉的再次分级。
7、KSF型新型超细分级机该机为日本生产，也是一种叶轮式分级机，其分级转子为叶轮形或笼形。该机的转子转速高，其分级粒度由转子产生的离心力与气流的吸力决定。据报导，该机适用于金属矿、非金属矿、塑料、陶瓷等多种粉料的分级，可获得粒度为013μm的超细粉体产品，是目前干法分级机中*优秀的。
312超细粉体湿法分级设备超细粉体的湿法分级设备，主要有水力旋流器（特别是小直径水力旋流器）、卧螺式分级机和蝶式分级机。以下仅对水力旋流器作一简介。
7为用于工业的离心分级机，可分为：空气旋流器、空气环流分离器、水力旋流器和沉降式离心机4种。
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