超細粉碎是指通過機械研磨的方法，使用外力讓粒子之間發生摩擦碰撞，使顆粒更加分散細小化，或者使粒子之間能夠緊密嵌入的一種機械手段。目前，工業上用于制備超細粉體的設備主要是基于介質研磨、剪切和摩擦作用的“高能球磨機”，如攪拌磨機、振動磨機、球磨機等，而這些設備都需要研磨介質來完成粉碎作業。如：球磨機是依靠襯板提升磨礦介質（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、適用性強等優點。

球磨機(左）球磨機理圖（右）

因此，研磨介質的選擇是一個非常關鍵的因素，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品的品質。同時，不同的研磨介質具有不同的性能特點，適用于不同的研磨材料應用領域，所以在實際生產中需要根據原料及產物具體要求，選擇最合適的研磨材質。目前，研磨介質包括金屬研磨介質球和非金屬研磨介質球（氧化鋁，氧化鋯，氮化硅等）

研磨介質

一、金屬研磨介質球

金屬研磨介質球發展歷程

金屬研磨介質球的應用領域

二、非金屬研磨介質球

（1）天然球石研磨球

天然球石研磨介質主要是指硅石、海卵石和鵝卵石等天然形成的物質，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度，對鎂和鋁質強化瓷影響尤甚。

應用：天然球石研磨介已本本被人造研磨介質所取代。

（2）SiO₂ 研磨介質球

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。

應用：僅用于實驗和一些特別行業，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。

常用設備：攪拌球磨機、砂磨機、行星式球磨機

瑪瑙球

（3）Al₂O₃ 研磨介質球

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

應用：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、油漆等行業的原材料的粉磨加工，是一種優質的研磨介質。

常用設備：中小型高速臥式、窄縫式立式攪拌磨機等各種研磨機中

Al₂O₃研磨介質球（左） 油漆（右）

（4）ZrSiO₄ 研磨介質球

ZrSiO₄研磨介質球是以ZrSiO₄為主要原料制備的ZrSiO₄瓷球，其ZrO₂的質量分數在65%～68%或更低。比重中等，能量較大，研磨時間較短，雖然價格較低，但由于多采用熔融法生產工藝，介質易形成空心缺陷，易破碎，相較于ZrO₂介質其磨耗大、強度低，另外，破碎的介質經常損壞昂貴的機械密封，同時會對料漿造成污染。因而缺乏良好的市場推廣前景

應用：ZrSiO₄瓷球主要用于ZrSiO₄原料的超細研磨，是ZrSiO₄超細研磨的首選磨介，具有一定的性價比。

常用設備：砂磨機

ZrSiO₄研磨介質球

（5）ZrO₂ 研磨介質球

ZrO₂研磨介質球指添加穩定劑、ZrO₂含量達到90%以上的ZrO₂陶瓷球。ZrO₂研磨介質球表現出較高的密度，沖擊力大，研磨效率高；表面光，對分散劑，可避免產生產品污染；可減少所需研磨時間，適于濕磨與其他它研磨介質相比。雖然價格高，但由于無空心，無破碎，無污染，成為理想的研磨介質。

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

常用設備：適用于各種球磨、研磨和拋光設備。

ZrO₂研磨介質球（左）電子陶瓷（右)

（6）碳化硅研磨介質球

碳化硅研磨介質球是高技術陶瓷中的一種，主要由亞微米級碳化硅粉制成。由于SiC的共價鍵結構特點，決定了其晶體結構對稱性較大，呈現出各向異性，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、比剛玉還高的機械強度，高溫下強度高、硬度大、抗氧化性，耐腐蝕等優點。

應用：常用于各種粉體材料超細研磨，如碳化硅超細粉，以及各種精密軸承。

常用設備：砂磨機、強壓微粉磨機、碳化硅研磨機

碳化硅研磨介質球

（7）氮化硅研磨介質球

氮化硅研磨介質球是氮化硅陶瓷料為研磨介質的球體材料，被認為是球磨介質中的高端材料。由于氮化硅是無機非金屬強共價鍵化合物，其基本結構單元為四面體。硅原子位于四面體的中心，四個氮原子分別位于四面體的四個頂點。然后以每三個四面體共用一個硅原子的形式在三維空間形成連續而又堅固的網絡結構。因此，氮化硅研磨介質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，降低了研磨介質的磨損及對研磨材料的污染，有利于獲取更高純度的超細粉體，但其價格較高。

應用：在氮化硅粉體生產中屬于不可或缺的研磨介質，適用于砂磨機，振動磨，行星磨攪拌磨等高能球磨設備。氮化硅陶瓷球可用于各種有極限性能要求的軸，可應用于高技術產業如航空、國防等工業。

常用設備：適用于砂磨機，振動磨，行星磨攪拌磨等高能球磨設備

氮化硅研磨介質球(左） 精密軸承（右）

非金屬研磨介質球的應用領域

三、總結

研磨介質的選擇在超細粉碎過程中是一個非常重要的問題，不同的研磨介質具有不同的化學元素。在實際生產研磨過程中，我們應該首要注意研磨介質的化學組成是否會與研磨物料發生化學反應，以免造成物料的污染。如在研磨農藥、醫藥和生化方面，重金屬為顧忌元素，含重金屬介質是不能選用的。其次，在研磨超硬材料方面如：氮化硅、碳化硅等時，要盡可能考慮使用同介質研磨球。

因此，根據研磨介質的化學組成所決定的一些物理性能（硬度、密度、耐磨性）和本身的磨耗對漿料的污染情況，選擇合適的研磨介質有助于提高超細粉碎過程中粉碎效率、產品質量，降低綜合成本。

參考來源：

1、超細攪拌磨的機理研究及其性能分析 黃世弘（昆明理工大學）

2、不同類型研磨介質的制備與研究概況 邵斌（中國粉體工業）

3、碳化硅陶瓷相煅燒與研磨介質球的制備 劉銀波（西安科技大學）

4、微晶ZrO₂ 研磨介質球的制備與研究 呂寶偉（山東理工大學）

5、研磨介質及裝料量對球磨機運行特性影響的數值模擬研究 趙元（浙江大學）

附圖：一圖了解研磨介質

作者；晴天