超細(xì)粉碎是指通過機(jī)械研磨的方法，使用外力讓粒子之間發(fā)生摩擦碰撞，使顆粒更加分散細(xì)小化，或者使粒子之間能夠緊密嵌入的一種機(jī)械手段。目前，工業(yè)上用于制備超細(xì)粉體的設(shè)備主要是基于介質(zhì)研磨、剪切和摩擦作用的“高能球磨機(jī)”，如攪拌磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、球磨機(jī)等，而這些設(shè)備都需要研磨介質(zhì)來完成粉碎作業(yè)。如：球磨機(jī)是依靠襯板提升磨礦介質(zhì)（鋼球）至一定位能來完成礦石顆粒的沖擊和研磨破碎，具有破碎比大、粉碎效果好、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

球磨機(jī)(左）球磨機(jī)理圖（右）

因此，研磨介質(zhì)的選擇是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，它決定了粉碎過程中的成本和粉碎效率的高低以及粉碎后產(chǎn)品的品質(zhì)。同時(shí)，不同的研磨介質(zhì)具有不同的性能特點(diǎn)，適用于不同的研磨材料應(yīng)用領(lǐng)域，所以在實(shí)際生產(chǎn)中需要根據(jù)原料及產(chǎn)物具體要求，選擇最合適的研磨材質(zhì)。目前，研磨介質(zhì)包括金屬研磨介質(zhì)球和非金屬研磨介質(zhì)球（氧化鋁，氧化鋯，氮化硅等）

研磨介質(zhì)

一、金屬研磨介質(zhì)球

金屬研磨介質(zhì)球發(fā)展歷程

金屬研磨介質(zhì)球的應(yīng)用領(lǐng)域

二、非金屬研磨介質(zhì)球

（1）天然球石研磨球

天然球石研磨介質(zhì)主要是指硅石、海卵石和鵝卵石等天然形成的物質(zhì)，是一種以二氧化硅為主要成分的火成巖，屬于低密度磨介，價(jià)格低廉。但是磨耗較大，研磨效率低，容易造成瓷胎中的游離石英增多，從而降低瓷體的熱性能和強(qiáng)度，對(duì)鎂和鋁質(zhì)強(qiáng)化瓷影響尤甚。

應(yīng)用：天然球石研磨介已本本被人造研磨介質(zhì)所取代。

（2）SiO₂ 研磨介質(zhì)球

SiO₂ 研磨球由天然的瑪瑙球和石英制成的玻璃小球。其中，天然瑪瑙研磨球價(jià)格昂貴，用于研磨用的石英玻璃球，密度小，磨耗高，研磨效率低，易脆碎。

應(yīng)用：僅用于實(shí)驗(yàn)和一些特別行業(yè)，用量非常少。除用于石英粉體的研磨和一些特殊粉體研磨外其他它陶瓷粉體的研磨均不使用石英玻璃磨球。

常用設(shè)備：攪拌球磨機(jī)、砂磨機(jī)、行星式球磨機(jī)

瑪瑙球

（3）Al₂O₃ 研磨介質(zhì)球

隨著各個(gè)行業(yè)對(duì)球磨的需求日益增大，研磨介質(zhì)作為研磨工藝中的重要一環(huán)，因此對(duì)研磨介質(zhì)球的性能也有更高的要求。Al₂O₃研磨介質(zhì)球是以Al₂O₃主要成分份的陶瓷球，具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、耐沖擊等優(yōu)良性能已經(jīng)逐漸取代金屬球和硅酸鹽類研磨球。

應(yīng)用：被廣泛用于白色水泥、選礦、陶瓷、電子材料、磁性材料、以及涂料、油漆等行業(yè)的原材料的粉磨加工，是一種優(yōu)質(zhì)的研磨介質(zhì)。

常用設(shè)備：中小型高速臥式、窄縫式立式攪拌磨機(jī)等各種研磨機(jī)中

Al₂O₃研磨介質(zhì)球（左） 油漆（右）

（4）ZrSiO₄ 研磨介質(zhì)球

ZrSiO₄研磨介質(zhì)球是以ZrSiO₄為主要原料制備的ZrSiO₄瓷球，其ZrO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在65%～68%或更低。比重中等，能量較大，研磨時(shí)間較短，雖然價(jià)格較低，但由于多采用熔融法生產(chǎn)工藝，介質(zhì)易形成空心缺陷，易破碎，相較于ZrO₂介質(zhì)其磨耗大、強(qiáng)度低，另外，破碎的介質(zhì)經(jīng)常損壞昂貴的機(jī)械密封，同時(shí)會(huì)對(duì)料漿造成污染。因而缺乏良好的市場(chǎng)推廣前景

應(yīng)用：ZrSiO₄瓷球主要用于ZrSiO₄原料的超細(xì)研磨，是ZrSiO₄超細(xì)研磨的首選磨介，具有一定的性價(jià)比。

常用設(shè)備：砂磨機(jī)

ZrSiO₄研磨介質(zhì)球

（5）ZrO₂ 研磨介質(zhì)球

ZrO₂研磨介質(zhì)球指添加穩(wěn)定劑、ZrO₂含量達(dá)到90%以上的ZrO₂陶瓷球。ZrO₂研磨介質(zhì)球表現(xiàn)出較高的密度，沖擊力大，研磨效率高；表面光，對(duì)分散劑，可避免產(chǎn)生產(chǎn)品污染；可減少所需研磨時(shí)間，適于濕磨與其他它研磨介質(zhì)相比。雖然價(jià)格高，但由于無空心，無破碎，無污染，成為理想的研磨介質(zhì)。

應(yīng)用：主要用于要求“零污染”及高粘度、高硬度物料的超細(xì)研磨及分散，如：電子陶瓷、磁性材料、氧化鋯、氧化硅、硅酸鋯、鈦白粉、醫(yī)藥食品、顏料、染料、油墨、特種化工行業(yè)。

常用設(shè)備：適用于各種球磨、研磨和拋光設(shè)備。

ZrO₂研磨介質(zhì)球（左）電子陶瓷（右)

（6）碳化硅研磨介質(zhì)球

碳化硅研磨介質(zhì)球是高技術(shù)陶瓷中的一種，主要由亞微米級(jí)碳化硅粉制成。由于SiC的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了其晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性較大，呈現(xiàn)出各向異性，這就使得其原子滑移面減少，不易引起變形，因此SiC具有僅次于金剛石和立方氮化硼的硬度、比剛玉還高的機(jī)械強(qiáng)度，高溫下強(qiáng)度高、硬度大、抗氧化性，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。

應(yīng)用：常用于各種粉體材料超細(xì)研磨，如碳化硅超細(xì)粉，以及各種精密軸承。

常用設(shè)備：砂磨機(jī)、強(qiáng)壓微粉磨機(jī)、碳化硅研磨機(jī)

碳化硅研磨介質(zhì)球

（7）氮化硅研磨介質(zhì)球

氮化硅研磨介質(zhì)球是氮化硅陶瓷料為研磨介質(zhì)的球體材料，被認(rèn)為是球磨介質(zhì)中的高端材料。由于氮化硅是無機(jī)非金屬強(qiáng)共價(jià)鍵化合物，其基本結(jié)構(gòu)單元為四面體。硅原子位于四面體的中心，四個(gè)氮原子分別位于四面體的四個(gè)頂點(diǎn)。然后以每三個(gè)四面體共用一個(gè)硅原子的形式在三維空間形成連續(xù)而又堅(jiān)固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，氮化硅研磨介質(zhì)球有極高的抗氧化性；硬度高，僅次于金剛石，立方氮化硼，消耗非常小，降低了研磨介質(zhì)的磨損及對(duì)研磨材料的污染，有利于獲取更高純度的超細(xì)粉體，但其價(jià)格較高。

應(yīng)用：在氮化硅粉體生產(chǎn)中屬于不可或缺的研磨介質(zhì)，適用于砂磨機(jī)，振動(dòng)磨，行星磨攪拌磨等高能球磨設(shè)備。氮化硅陶瓷球可用于各種有極限性能要求的軸，可應(yīng)用于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)如航空、國防等工業(yè)。

常用設(shè)備：適用于砂磨機(jī)，振動(dòng)磨，行星磨攪拌磨等高能球磨設(shè)備

氮化硅研磨介質(zhì)球(左） 精密軸承（右）

非金屬研磨介質(zhì)球的應(yīng)用領(lǐng)域

三、總結(jié)

研磨介質(zhì)的選擇在超細(xì)粉碎過程中是一個(gè)非常重要的問題，不同的研磨介質(zhì)具有不同的化學(xué)元素。在實(shí)際生產(chǎn)研磨過程中，我們應(yīng)該首要注意研磨介質(zhì)的化學(xué)組成是否會(huì)與研磨物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以免造成物料的污染。如在研磨農(nóng)藥、醫(yī)藥和生化方面，重金屬為顧忌元素，含重金屬介質(zhì)是不能選用的。其次，在研磨超硬材料方面如：氮化硅、碳化硅等時(shí)，要盡可能考慮使用同介質(zhì)研磨球。

因此，根據(jù)研磨介質(zhì)的化學(xué)組成所決定的一些物理性能（硬度、密度、耐磨性）和本身的磨耗對(duì)漿料的污染情況，選擇合適的研磨介質(zhì)有助于提高超細(xì)粉碎過程中粉碎效率、產(chǎn)品質(zhì)量，降低綜合成本。

參考來源：

1、超細(xì)攪拌磨的機(jī)理研究及其性能分析 黃世弘（昆明理工大學(xué)）

2、不同類型研磨介質(zhì)的制備與研究概況 邵斌（中國粉體工業(yè)）

3、碳化硅陶瓷相煅燒與研磨介質(zhì)球的制備 劉銀波（西安科技大學(xué)）

4、微晶ZrO₂ 研磨介質(zhì)球的制備與研究 呂寶偉（山東理工大學(xué)）

5、研磨介質(zhì)及裝料量對(duì)球磨機(jī)運(yùn)行特性影響的數(shù)值模擬研究 趙元（浙江大學(xué)）

附圖：一圖了解研磨介質(zhì)

作者；晴天