砂磨机：选择研磨介质时需考虑哪些因素？

　　导读

目前，我国砂磨机的研磨介质大都采用玻璃珠、钢珠、硅酸锆珠，氧化锆珠、纯氧化锆等，面对种类繁多、尺寸各异的研磨介质，如何选择适合的研磨介质成为人们面临的首要问题。

砂磨机之所以叫做砂磨机是因为最早使用的研磨介质是天然砂子，在国外，直到现在还有使用天然砂子的。研磨介质是影响砂磨机效率的重要因素之一，所以在使用的时候一定要注意。

　　几种常用的研磨介质

以玻璃珠为例，它的密度随玻璃成分中的金属种类而异，但选用时不可只考虑玻璃的强度和密度，因研磨的物料会受到污染而影响质量，还应考虑玻璃成分中是否有有毒金属(如铅)。

氧化锆珠采用微米级及亚纳米级原料，利用先进的工艺制成，各项技术指标及性能达到国际先进水平，一般用在卧式砂磨机中。它主要应用于要求“零污染”及高粘度、高硬度物料的超细研磨及分散，如：电子陶瓷、磁性材料、氧化锆、氧化硅、硅酸锆、钛白粉、医药食品、颜料、染料、油墨、特种化工行业。

硅酸锆珠内部微晶体结构均匀细致，具有十分理想的研磨效果。与氧化锆珠相比，硅酸锆珠的密度小（硅酸锆珠密度4，氧化锆珠密度6），研磨效率不如氧化锆珠，但密度大的研磨介质并不适用所有砂磨机，比如立式砂磨机我们还是推荐硅酸锆珠。由于其韧性没有氧化锆珠好，高速研磨容易碎珠，所以，硅酸锆珠主要用在转速较低的立式砂磨机中。

不过，硅酸锆珠价格优势明显，这就使得硅酸锆珠的性价比要远高于氧化锆珠。

　　选择研磨介质时需考虑的问题

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　　研磨介质的物理性能

　　1）化学组成

我们都知道化学组成及制造工艺的差异决定了研磨珠的晶体结构，而致密的晶体结构则保证了珠子的高强度，高耐磨性和低吸油墨等。各种成分的百分比含量的不同决定了研磨珠的比重，高比重为研磨高效率提供了保证；研磨珠的化学组成在研磨过程中的自然磨损对浆料的性能会有一定的影响，所以除了考虑低磨损率外，顾忌的化学元素也是要考虑的因素。

例如，研磨磁带粉或其他电子元件浆料时，应避免金属Fe、Cu 等元素，所以，含有Fe2O3 或CuSO4 等成份的研磨珠就不在选择之列，故锆珠往往是此行业的普遍选择；还有研磨农药、医药和生化方面，重金属为顾忌元素，而PbO为最常见的成分。

总之，珠子的化学组成所决定的一些物理性能（硬度、密度、耐磨性）和本身的磨耗对浆料的污染情况是选择研磨介质要考虑的因素。

　　2）密度

密度通常以比重（真比重）和散重（假比重）来表示，各种氧化物的分子量和百分组成决定了研磨的密度，常用的研磨的密度如表1所示。

表1 常用研磨珠的密度

通常情况下，比重越大的研磨珠冲量越大，研磨效率越高，可是对砂磨机的接触件（内缸、分散盘等）磨损也会越大，所以浆料的粘度和流量的配合成为关健。

对于常用的立式砂磨机来说，分散珠的密度低，珠子下沉以及沉到砂磨机底部结块的趋势就少，珠粒的磨耗和砂磨机的磨损程度也小，但它产生的分散力也小。故对于易分散的颜料和附聚体较小的颜料，可采用密度较小的珠粒；对于难分散的颜料和附聚体粗大的颜料，应该使用高密珠粒，此时，颜料浆的黏度应配得稍微高些，以减少珠粒的沉积影响分散作用。

　　3）硬度

　　莫氏硬度为常用的指标，硬度越大的研磨珠，珠子的磨损率理论上越低。常用的研磨珠及其他材料的硬度如下图所示。

　　4）粒径

砂磨机的出口处都有设置过滤筛网，分散好的浆料由此通过而砂磨介质须被阴留，故珠粒的直径一定要比筛孔的直径大。经验表明，研磨球直径至少要比筛孔的最大孔径大一半，否则筛网将常常会发生堵塞。由于珠子在研磨过程中难免有磨损，所以实际选用的研磨珠的直径还应适当放大。在不堵塞筛孔的前提下，应尽量采用较小的珠子，因为它可以提供更多的研磨接触点，也就是说，只要珠子能提供能量，颜料将分散得更好。

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　　研磨介质的形状

由于砂磨机的研磨介质是在高速下运转的，研磨作用以撞击和剪切力为主，使用球形或接近球形的研磨介质效果最好。

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　　研磨介质的用量

砂磨机研磨介质的用量与所要研磨浆料的黏度、研磨浆料的温度有关，因此确定研磨介质用量必须考虑这些因素。一般的原则是浆料的黏度大时，研磨介质用量少点；黏度小时，研磨介质用量就要多一些。

　　研磨介质的发展趋势

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　　粒径愈用愈小

综合来看，原因如下：1）物料研磨最终细度微米化，研磨介质粒径越小而接触点越多，最后达到较高的研磨效果及较小的研磨细度；2）分离装置的改进使超细研磨珠成为可能。

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　　比重愈用愈大

从动力学公式P=mv可知，珠子的冲量P与珠子的质量m成正比，密度越大的珠子运动能量就越大，研磨效率也相对越高。

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　　珠的粒径偏差愈来愈小

对于砂磨机，均匀粒径的研磨珠体现出其优越性。一方面，对物料细度的狭窄分布有一定贡献；另一方面，大大减小碎珠的产生，从而减少砂磨机接触件的磨损和避免对产品的污染。

综上所述，需研磨产品的多样性及生产工艺的复杂性，决定了研磨介质的多样性。多种研磨珠可和谐共存，不同的只是所占市场份额的多寡而已。

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