中國粉體網訊 近年來，隨著我國材料科學的飛速發展，各行業對精細材料需求日益增加。砂磨機是精細材料制備的關鍵設備之一，廣泛應用于冶金、礦業、非金屬礦物材料、化工、陶瓷和新材料領域。
1、砂磨機簡介
砂磨機屬于濕法超細研磨設備，因最初使用天然砂作為研磨介質而得名，是從球磨機發展而來，主要分為敞開型和密閉型兩類，每一類又可分為立式砂磨機和臥式砂磨機兩種。臥式砂磨機由機座、主軸部件、研磨裝置、冷卻裝置、控制系統、輔助裝置等組成。
砂磨機通過腔體內珠子之間的剪切力、碰撞力將流經腔體的漿料分散、破碎、研磨、均質、解聚，適用物料粒徑廣泛、先進性強、研磨效率高，單位體積的能量密度大，結合高質量的冷卻系統和自動控制體系，可完成漿料的連續研磨和連續出料。
（1）立式砂磨機
立式砂磨機由進料系統、研磨筒、研磨盤、傳動系統和電控系統等組成。工作時研磨筒內大部分裝填研磨介質，其介質是用陶瓷或特殊材料制成的粒徑不等球形顆粒。
高流量立式砂磨機
（2）臥式砂磨機
臥式砂磨機主要由機座、主軸部件、研磨裝置、冷卻裝置、控制系統、輔助裝置等部分組成，是具有水平筒體的可連續生產的超微粒研磨分散機械。
升臥式砂磨機優化后結構組成
臥式砂磨機的工作原理與立式砂磨機相同，但將立式砂磨機的研磨缸橫向放置，就會提高介質的填充率，因此臥式砂磨機的研磨效率是立式砂磨機的2-9倍。例如，在相同的循環研磨工藝條件下，用400L的攪拌磨生產涂布級重鈣產量為100-200kg/（臺·h），而250L的國產臥式砂磨機產量可達到300-600kg/（臺·h）。
臥式砂磨機工作原理是：預先進行分散潤濕處理的固-液相混合物料經計量泵，從臥式砂磨機上部進料管輸入筒體內，電動機帶動主軸上的分散器旋轉產生動能，物料和筒體內的研磨介質一起被高速旋轉的分散器攪動，從而使物料中的固體微粒和研磨介質相互間產生強烈的碰撞、摩擦、剪切作用，介質間的物料粒子受力變形并產生應力場。當應力達到顆粒的屈服或斷裂極限時，便產生塑性變形或破碎。未被粉碎的顆粒受離心力作用被甩向砂磨機筒壁，此區研磨介質密度最大，從而強化了粉碎作用，粉碎后的微小顆粒經分離器與研磨介質分離后，從出料管流出。
2、砂磨機選擇
首先，立式砂磨機由于避免了密封方面的問題，在制造上就較為容易，成本造價較低；所以立式砂磨機更加適合一些對產品要求比較低，但產量較大的研磨產品。其次，臥式砂磨機的制造成本較高，但它能保證物料的密封性，防止產品的污染，較好的保證產品的純度，適合一些要求高精度和高細度的產品。
3、研磨介質的選擇和填充
為了達到好的研磨效果，選擇的研磨介質的規格及材料要適當。研磨介質選擇參考三個依據：污染情況、介質材料及直徑、效率。
在研磨生產過程中介質通過速度改變來傳遞部分能量，達到研磨效果。當攪拌速度一定時，能量的釋放與研磨介質的數量有關。當研磨介質數量與攪拌速度一定時，還與介質的密度有關。質量相同時較大直徑的研磨介質，也能夠達到相同的效果。但有一點，相同質量研磨介質數量減少，效率降低。在具體操作中必須考慮研磨介質的效率，包括3個方面：研磨介質的需求量、功率的消耗和研磨容量。
關于研磨介質填充量，要考慮研磨介質的材質和粒徑再進行選擇，最優填充量為70%-80%；如果物料體質顏料較多、細度要求不高、物料易發熱時，研磨介質應控制充填量在60%-70%，才能提高能量輸入和產品產量，提高研磨率。
4、砂磨機在粉體材料加工中的應用
砂磨機最初應用于油墨、涂料等化工領域，逐漸發展成為無機納米粉體材料常用的一種研磨和分散手段。
（1）碳酸鈣
以50L砂磨機與1m球磨機相比，裝球個數多700倍，單位時間摩擦碰撞率約為球磨機的1400倍。在研磨CaCO3、高嶺土、硫酸鋇混合顏料（固含量60%）時，達到相同研磨質量時的單機產量比球磨機高16倍；用球磨機研磨細度最高只能達到60%<2μm，只能生產填料級或預涂級產品。需要注意的是，砂磨機基本上是精加工研磨，進入臥式砂磨機的CaCO3物料必須是均勻的預混料。
（2）鈦白粉
對于鈦白粉行業，后處理砂磨工序可以有效的降低產品粒徑，更易控制粒徑和分布的穩定性，最終直接影響產品質量。例如，氯化法工藝的氧化工序決定了用該法生產的產品粒度較細，研磨階段并不需要大的能耗，但是因為氧化帶來的疤料和濕法團聚因素，細磨成為必不可少的環節，砂磨機正是適合這種工藝的一類設備，經過砂磨工序后，疤粒磨細，團聚顆粒打開，粒子逐漸研磨成球形，粒度分布趨于集中，這樣能很好的保證包膜后的產品具有優異的顏料和光學性能。
（3）鋰電材料
砂磨機作為目前制備超細粉體材料的主流設備，攻克了在加工超細、超硬、超純“三超”物料的技術難題，已廣泛應用于磷酸鐵鋰的濕法研磨，加速了新能源材料向納米化方向發展。該領域生產過程中使用砂磨機的細分領域主要有：磷酸鹽系正極材料、導電漿料、硅碳負極材料及隔膜涂覆材料、導熱粉體材料等。
鋰電不同領域對于砂磨機的需求差異
鋰電材料用砂磨機按轉子結構分類主要有棒削式砂磨機和渦輪式砂磨機，磷酸鐵鋰正極材料、磷酸錳鐵鋰正極材料以及導電漿料使用棒削式砂磨機和渦輪機砂磨機，勃姆石和硅碳負極則使用棒削式砂磨機。從應用效果來看，以某磷酸鐵鋰固相合成法生產工藝為例，其研磨環節采會采用砂磨機使漿料進一步分散、混合均勻并完全細化物料。
5、砂磨機市場概況
據粉體網編輯了解，全球范圍內砂磨機核心廠商僅寥寥十數家。例如：NETZSCH、Bühler Group、派勒智能、東莞瑯菱、井上制作所、東莞瑯馳、億富機械、Root Group、廣島金屬機械、品諾機械、VMA〨etzmann GmbH、Willy A. Bachofen、三尹實業、博億工業、東莞鴻凱、鴻凱智能、Sower Company等。
粉體網砂磨機/研磨配件品牌推薦
據業內機構預測，“十四五”至“十五五”期間，全球砂磨機市場規模將接近20億美元，年復合增長率約為3%。并指出，鋰電材料、顏填料、涂料、納米材料等領域用砂磨機占據較大市場份額，并有進一步增長的趨勢。
參考來源：
王佳慶，等：臥式砂磨機的結構優化設計，廣州大學
楊金霖，等：淺談臥式砂磨機在汽車涂料生產工藝過程中的應用，沈陽沃爾瓦格涂料有限公司
周春暉，著：《碳酸鈣清潔加工和產品鏈》 化學工業出版社
鄭水林，孫志明，著：《非金屬礦加工與應用（第四版）》 化學工業出版社
中國粉體網、各公司官網、高工產研等
（中國粉體網編輯整理/昧光）
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