球磨機是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中粉碎設(shè)備的典型代表，是主要以研磨球為介質(zhì)，利用撞擊、擠壓、摩擦方式來實現(xiàn)各種礦石和其它可磨性物料進行干式或濕式粉磨粉碎的一種研磨設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥，硅酸鹽制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑與有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等行業(yè)。

高能球磨機與普通球磨機的區(qū)別：

一般來說，球磨機根據(jù)研磨時產(chǎn)生能量的大小可分為普通球磨機和高能球磨機。普通球磨機為滾筒式，當(dāng)球磨機罐體轉(zhuǎn)動時，研磨介質(zhì)由于受到離心力的作用，在筒體內(nèi)旋轉(zhuǎn)摩擦，當(dāng)上升到一定高度時，圓球因重力作用自由落體，藥物借助圓球落下時的撞擊、劈裂作用以及球與球之間、球與球罐之間的研磨、摩擦從而達到粉碎的目的。從理論上說，滾筒式球磨機的轉(zhuǎn)速越大，研磨介質(zhì)被提升的高度就越高，脫離筒體時物料受到的沖擊力也就越高，磨粉效率也越高。然而，滾筒式球磨機的轉(zhuǎn)速會受到臨界速度的影響，一旦轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的離心力超過研磨球所受重力，研磨球就會與球磨罐同時運動，相對靜止，研磨完全失效，因此為了保證產(chǎn)生的大部分能量用于球磨作用，滾筒式球磨機的轉(zhuǎn)速大多設(shè)置為100-200r/min。

球磨機原理

筒體轉(zhuǎn)速對研磨體運動的影響（來源：安徽瑞泰）

相比之下，高能球磨機是在普通球磨機基礎(chǔ)上進行的改良，引入了創(chuàng)新的工作方式。在研磨過程中，它不僅能夠?qū)⑥D(zhuǎn)速提高到1000r/min以上，而且不損失巨額能量，從而實現(xiàn)更高強度的碰撞、磨擦和沖擊作用。這樣的改進使得顆粒細化過程更加迅速和高效，甚至在納米尺度下制備出細小的顆粒。此外，這種高能球磨機還能促使粉末顆粒中的原子擴散，實現(xiàn)機械合金化效應(yīng)，因此在制備高性能合金材料方面具有重要價值。

高能球磨機分類

隨著技術(shù)的進步，高能球磨機的種類也在逐漸增多。常見的高能球磨機根據(jù)其不同的工作方式，可以分為行星式、攪拌式和振動式三種。因此，如何在這些多樣的選擇中挑選出適合的球磨機，也成為許多用戶面臨的難題。下面，小編將梳理它們的原理和特點，為高能砂磨機的產(chǎn)品選型提供一點幫助。

行星式球磨機

行星式球磨機是一種實驗室用或小批量生產(chǎn)用的粉體加工設(shè)備，其得名源自于其類似于“行星公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)”的運動方式：當(dāng)儀器啟動時，電機帶動公共的太陽輪繞主軸轉(zhuǎn)動，而位于太陽輪上的多個研磨罐則圍繞自身的軸作與太陽輪的運動方向相反的自轉(zhuǎn)運動，二者轉(zhuǎn)速疊加，罐體轉(zhuǎn)速可達1000r/min以上。

行星式球磨機內(nèi)研磨球運動軌跡（來源：南京馳順科技發(fā)展有限公司）

在運動過程中，研磨球不僅像傳統(tǒng)球磨機一樣受到重力作用，還受到了研磨罐的自轉(zhuǎn)離心力、研磨罐繞主軸的公轉(zhuǎn)離心力以及科里奧利力（也稱科氏力，旋轉(zhuǎn)體系中進行直線運動的質(zhì)點由于慣性相對于旋轉(zhuǎn)體系產(chǎn)生的直線運動的偏移的一種描述）的作用，從而使得研磨球與研磨球、研磨球與研磨罐之間發(fā)生強烈的碰撞，碰撞產(chǎn)生的沖擊力、剪切力、摩擦力使樣品被快速、有效地混合、粉碎。一般來說，行星式球磨機的研磨效率比普通球磨機高50%以上，對軟性、硬性、脆性及纖維性等樣品的干磨、濕磨及混合處理都有極好的效果，可以將其粉碎到微米甚至納米級別。此外，行星球磨機一次可帶動多個球磨罐進行研磨，且球磨罐可進行拆卸，根據(jù)樣品特性可更換使用多種材質(zhì)的球磨罐和研磨球，因此一次運行就可同時獲得多個樣品或者研磨多種不同的樣品。

但行星式球磨機的占地面積小，但結(jié)構(gòu)相對緊湊、復(fù)雜，需要多個獨立運動的部件，價格相對較高，目前行星式球磨機的容量大部分為100L以下，因此一般較適用于實驗室或小規(guī)模生產(chǎn)的場景。

攪拌式球磨機

攪拌式球磨機，即砂磨機（也稱珠磨機），它是在普通球磨機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，相對其他高能球磨機，結(jié)構(gòu)較為簡單，主要由機體、磨筒、砂磨盤（撥桿）、研磨介質(zhì)、電機和送料泵組成。其中根據(jù)磨筒筒體的大小，砂磨機可繼續(xù)細分為實驗性、小型、中型、大型以及超大型，不僅能夠滿足粉體研發(fā)、小試、中試的需求，還能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模批量化生產(chǎn)。

砂磨機結(jié)構(gòu)示意圖

在原理上，砂磨機雖然也是利用研磨球之間的碰撞、剪切完成研磨的，但它并非依靠筒體的旋轉(zhuǎn)來賦予研磨球動能，而是通過攪拌裝置使研磨球在球磨罐中進行攪拌運動。以臥式砂磨機為例，其具體原理是：利用料泵將經(jīng)過攪拌機預(yù)分散潤濕處理后的固－液相混合物料輸入筒體內(nèi)，物料和筒體內(nèi)的研磨介質(zhì)一起被高速旋轉(zhuǎn)的分散器（轉(zhuǎn)速可達3000r/min）攪動，從而使物料中的固體微粒和研磨介質(zhì)相互間產(chǎn)生更加強烈的碰撞、摩擦、剪切作用，達到加快磨細微粒和分散聚集體的目的。研磨分散后的物料經(jīng)過動態(tài)分離器分離研磨介質(zhì)，從出料管流出。

砂磨機原理

與普通球磨機相比，砂磨機由于轉(zhuǎn)子具有更高的轉(zhuǎn)速，因此具備更強的剪切力、撞擊力，研磨效率、制備成本均優(yōu)于普通球磨機，制備出的粉料平均粒徑也要小得多，可制備出平均粒徑小于0.5um的粉料，適用于冶金、非金屬礦、油墨、涂料、化工、陶瓷和新材料等中低硬度物料的超細粉碎加工，對鋯英砂、磨料等高硬度物料粉碎效果一般。一般來說，使用越小的研磨介質(zhì)，物料能被砂磨機研磨得越細，但與此同時，也越不利于研磨介質(zhì)的分離，因此小尺寸研磨介質(zhì)的分離是砂磨機研發(fā)中最大挑戰(zhàn)之一。目前，為了解決小尺寸研磨介質(zhì)分離難以及砂磨機普遍存在的篩網(wǎng)易堵塞的問題，越來越多的砂磨機不再使用篩網(wǎng)作為篩分部件。例如，深圳市叁星飛榮機械有限公司自主研發(fā)的SP系列立式砂磨機就采用無篩網(wǎng)無軸封設(shè)計，采用離心作用將物料與研磨介質(zhì)分離。

立式無篩網(wǎng)砂磨機（來源：深圳市叁星飛榮機械有限公司）

振動式球磨機

振動式球磨機（來源：無錫新而立機械設(shè)備有限公司）

振動式球磨機，也稱振動磨，其結(jié)構(gòu)簡單，主要由磨機磨筒、激振裝置、聯(lián)軸器、驅(qū)動電機及底座等部件組成。儀器的機械結(jié)構(gòu)（激振裝置）帶動球磨罐做高速強力振動，隨后研磨介質(zhì)在磨機腔體內(nèi)做頻次運動，從而實現(xiàn)對物料的無死角研磨。

振動式球磨機結(jié)構(gòu)示意圖

在這個過程中，物料受到了高頻振動的研磨介質(zhì)的沖擊力、研磨介質(zhì)繞自身幾何軸線自轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的剝削力和切削力、單介質(zhì)隨群體公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的擠壓力以及研磨介質(zhì)群循環(huán)運動產(chǎn)生的研磨力。其中，振動頻率是影響振動強度的因素之一。振動頻率越大，則磨介對物料的擠壓剪切、碰撞研磨等一系列的作用力越大，粉碎能力越強，產(chǎn)品粒度越細，通過調(diào)節(jié)振動頻率，可實現(xiàn)粉體的超微研磨，可加工平均粒度1μm甚至小于1μm的超細粉產(chǎn)品，對于脆性較大的物質(zhì)甚至能夠較容易得到亞微米級產(chǎn)品。但需要注意的是，振動頻率太高，其動力消耗也會大大增加，并且機械磨損加快，因此需通過實驗確定合適的頻率。

除了研磨粒度小，振動磨相較普通球磨機的另一個優(yōu)點是處理量大，普通球磨機的介質(zhì)填充率與球磨機轉(zhuǎn)速相互關(guān)聯(lián)又相互制約，不同的介質(zhì)填充率下，研磨介質(zhì)從瀉落轉(zhuǎn)變?yōu)閽伮涞霓D(zhuǎn)速不相同，因此普通球磨機往往需要通過試驗來找到理想生產(chǎn)率對應(yīng)的填充率。而振動磨介質(zhì)填充率不受震動頻率影響，選用大負荷量的磨機，其介質(zhì)填充率最高甚至可達80%，所以相比普通球磨機，振動磨的單位筒體體積生產(chǎn)能力更大，處理量較同體積的普通球磨機大10倍以上，適合處理需大量加工的低價物科，如礦石、水泥、煤等。

小結(jié)

超細粉碎設(shè)備是粉體工業(yè)發(fā)展的重要基石，是粉體產(chǎn)品進行超細制粉加工必不可少的工具。上述三類高能研磨機高能球磨機與普通球磨機一樣，都是利用研磨介質(zhì)在的沖擊力、剪切力實現(xiàn)物料的研磨，但它們通過對普通球磨機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)更小的研磨粒徑，在材料處理和加工中都具有獨特的優(yōu)勢，在選型上，應(yīng)綜合考慮不同高能研磨機的特點。

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