超細(xì)與超微粉體的制備是粉體工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一，而目前中國粉體界多數(shù)人士致力于工藝方法的研究，對粉碎設(shè)備研究投入的力量太少。另一方面由于市場經(jīng)濟(jì)等原因，許多設(shè)備的研究者與制造商雖有成果，但涉及到知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等問題，所以這方面所得資料不多。本人僅將在本行業(yè)中已收集的資料（專利除外）加以匯總提供給讀者，愿與大家共同學(xué)習(xí)，以促進(jìn)我國粉體制備工業(yè)的發(fā)展。
1、輥磨機(jī)
對于輥式磨機(jī)的改進(jìn)型設(shè)備，由于原有典型輥式磨機(jī)（
雷蒙磨）長期在粉體行業(yè)中的應(yīng)用，所以近年對改進(jìn)型的輥式磨機(jī)在市場上出現(xiàn)較多，可以追朔到20世紀(jì)后期及本世紀(jì)開頭的時期，并有許多報道。
邵秋萍等介紹了他們研制的YM1000L新型超細(xì)磨粉機(jī)，圖1為該機(jī)結(jié)構(gòu)示意。其主要工作原理是主電動機(jī)通過減速機(jī)減速后把動力傳遞到磨粉機(jī)主軸，使其低速旋轉(zhuǎn)( 120～150 r/min)。設(shè)置在主軸上端的研磨腔（磨盤）與主軸剛性連接跟隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，研磨腔內(nèi)裝著磨圈和三個磨輥，工作時物料在離心力作用下被甩至磨圈內(nèi)壁進(jìn)入磨輥與磨圈之間。這時磨輥通過液壓系統(tǒng)徑向施壓，磨輥隨其電動機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，磨輥與磨圈同向旋轉(zhuǎn)但不同速，它們之間形成一個線速度差．進(jìn)入研磨腔的物料被擠壓、滾研、剪切而粉碎。送風(fēng)系統(tǒng)將被粉碎物料抽人分級室，根據(jù)產(chǎn)品細(xì)度要求，調(diào)節(jié)分級葉輪轉(zhuǎn)速，合格產(chǎn)品進(jìn)入成品收集器，粗粉則返回，再次粉碎。該機(jī)特點(diǎn)：①每個磨輥自帶動力，磨輥與磨圈的線速度不同，它們之間有線速度差A(yù)v，而Av的大小根據(jù)物料性質(zhì)而定；②每個磨輥配置一個油缸，最大粉磨壓力達(dá)58.9 kN，壓力根據(jù)需要可隨時調(diào)整；③磨耗低，產(chǎn)品增鐵量一般不超過萬分之一；④超細(xì)粉含量大，分級精度高；⑤各軸承均采用液體潤滑。據(jù)介紹對重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土等的磨粉效果都較好，對硬物料如鋁釩土、鋯英砂、碳化硅、剛土等粉磨至0. 023～0. 043 mm( 600～325目)的加工效果也不錯。
2、沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)
王新江等再次論述了CM51A型沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)的應(yīng)用。對這種臥式?jīng)_擊式粉碎機(jī)，早在1993年就投放市場應(yīng)用，但是王新江等所提出問題的認(rèn)識實際上說明理論研究落后于粉碎實踐。早在上世紀(jì)1959年，H．Rumpf的研究認(rèn)為，沖擊粉碎能與沖擊碰撞的速度成正比，顆粒的第一次碰撞只導(dǎo)致顆粒的疲勞，只有連續(xù)碰撞，顆粒才能粉碎。在沖擊磨碎過程中，顆粒從一面受到壓力。顆粒的破裂能量受到顆粒動能的限制，顆粒動能決定于顆粒與沖擊部件間的相對速度，而和顆粒與粉碎腔腔壁間相對運(yùn)動方向無關(guān)。兩個沖擊部件以一定的角度彼此靠近，粉碎的關(guān)鍵在于正向沖擊速度和由此在顆粒上產(chǎn)生的壓應(yīng)力，而切向沖擊速度引起顆粒的翻滾，或磨擦引起的能量損耗，則減少了破裂能的輸入。
注意：沖擊式粉碎機(jī)除要求高的沖擊速度和以正向沖擊為主外，在沖擊式粉碎機(jī)的設(shè)計中還要考慮流體機(jī)械的影響，它要求沖擊次數(shù)多，磨碎元件小，以及顆粒的運(yùn)動行程短。傳統(tǒng)的沖擊式粉碎機(jī)工作部件的圓周速度為40～120 m/s，普通鋼的強(qiáng)度限制了其圓周速度不能超過150 m/s，而沖擊超細(xì)磨粉則要求沖擊速度高，要達(dá)到高速度的可能方法之一就是用低密度高強(qiáng)度材料制造。Plaruol早在1962年就造出了圓周速度為360 m/s的高速沖擊粉碎機(jī)。
CM51A型沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示，給料粒度小于10 mm，兩個粉碎室相互直列配置，兩室直徑分別為400 mm和440 mm。
據(jù)該文作者給出的數(shù)據(jù)第一粉碎室的轉(zhuǎn)子圓周速度為50 m/s，第二粉碎室的轉(zhuǎn)子為55 m/s。該機(jī)在上世紀(jì)80年代由日本細(xì)川公司引進(jìn)的M502NC型超細(xì)粉碎機(jī)及MS -3H型微細(xì)分級機(jī)的基礎(chǔ)上，1993年研制成CM51型超細(xì)粉碎機(jī)和QF5型空氣分級機(jī)。作者在文章中詳細(xì)介紹了該設(shè)備在非金屬礦行業(yè)的應(yīng)用情況。
沖擊式粉碎機(jī)的理論很早就在粉體工業(yè)內(nèi)實現(xiàn)，沖擊式粉碎機(jī)早在上世紀(jì)五六十年代市場上已很流行，我國某些化工機(jī)械生產(chǎn)廠家在那時已生產(chǎn)這類設(shè)備。但是由于當(dāng)時的體制及市場原因，設(shè)備制造不夠精細(xì)，理論上也很少有人去進(jìn)一步研究、發(fā)展，致使這類設(shè)備在我國沒有得到重視。改革開放后由于粉體生產(chǎn)的大量需要，人們才注意到?jīng)_擊式粉碎機(jī)的理論與實踐的發(fā)展。本人認(rèn)為生產(chǎn)沖擊式粉碎機(jī)的企業(yè)，首先要深入研究沖擊粉碎的機(jī)理，其次在設(shè)備設(shè)計上要能設(shè)計出高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，并能在材質(zhì)和機(jī)械加工上實現(xiàn)這個“高速度”就會有所突破。
當(dāng)然目前帶有內(nèi)分級結(jié)構(gòu)的沖擊式粉碎機(jī)也很普遍，要注意分級系統(tǒng)與粉碎機(jī)的粉碎腔的有機(jī)結(jié)合，特別在分級系統(tǒng)的葉片設(shè)計與調(diào)整上氣流的流動方面，還是有一定的講究的。生產(chǎn)實踐中，有些企業(yè)往往注意了粉碎機(jī)部分而忽略了分級系統(tǒng)，結(jié)果設(shè)備生產(chǎn)出來，客戶使用不理想，影響了自己的市場，也影響了客戶的效益。
3、振動粉碎機(jī)
王燕民等利用一種新型的偏心振動磨對碳酸鈣粉料粒度小子2 mm的物料進(jìn)行機(jī)械力化學(xué)激活研究。這種新型的偏心振動磨是德國克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué)新研制的。新的ESM振動粉碎機(jī)與傳統(tǒng)的振動磨單向振動不同，它的特點(diǎn)是可以同時產(chǎn)生振幅為20 mm的多向振動，使物料顆粒在研磨介質(zhì)之間充分松散的情況下得到強(qiáng)烈沖擊和磨擦。圖3為ESM振動粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)示意。使用研磨介質(zhì)為直徑30 mm的鋼球，振幅為9 mm，振動頻率為50 Hz，簡體轉(zhuǎn)速為980 r/min。作者在文章中列舉了該機(jī)振動特性的推導(dǎo)公式及對碳酸鈣試驗結(jié)果的分析。
這種結(jié)構(gòu)的振動磨機(jī)，可供我國相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)借鑒、參考，從中開拓新思路。
4、新型氣流粉碎機(jī)
中藥材超細(xì)化可提高藥效的理論已得到中醫(yī)藥界普遍認(rèn)可。中藥材超細(xì)化可以提高藥物生物利用率和臨床療效，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)中藥傳統(tǒng)技術(shù)的新突破。由于中藥的組成十分復(fù)雜，有植物藥、動物藥、礦物藥。我國現(xiàn)存中藥資源為12 807種，藥用動物1 581種，藥用礦物80種，其余為藥用植物。而植物類中藥又有根、莖、皮、葉、花、果、種子等之分。外形各不相同，微觀組織結(jié)構(gòu)也有很大差異，對于這些不同種類的藥物進(jìn)行超細(xì)粉碎則有較大的難度。因而要對不同的物料采取不同的粉碎方式來達(dá)到最終目的——獲得中藥超細(xì)粉。表1給出了不同粉碎機(jī)用于中藥超細(xì)粉碎時的特點(diǎn)。
根據(jù)目前國內(nèi)中藥超細(xì)粉碎的要求，葉菁發(fā)明了“中藥材沖擊磨擦超細(xì)氣流粉碎裝置”（見圖4），據(jù)發(fā)明者介紹，該裝置是一種適用性強(qiáng)、粉碎效率高的新型設(shè)備。其工作原理為中藥材由螺旋給料機(jī)送入離心布料錐盤，通過物料分配器及多個噴嘴與混合加速管分別高速、對心沖向旋轉(zhuǎn)靶，并在不同的旋轉(zhuǎn)靶片表面磨擦紋理的剪切作用下，使藥材得以沖擊、磨擦粉碎后，隨上升氣流進(jìn)入設(shè)備上部的分級渦輪，合格產(chǎn)品分出，不合格者回落至物料分配器，再粉碎。
使用結(jié)果表明，該裝置對植物類的粉質(zhì)硬脆性中藥材和纖維類的堅韌藥材及礦物質(zhì)的珍珠母有很好的效果，對熱敏性的沒藥樹的樹脂粉碎效果也較好。
氣流粉碎機(jī)在許多場合被推薦使用，實際上現(xiàn)有的各種形式的氣流粉碎機(jī)不一定完全能適合中藥粉碎。該粉碎裝置打開了在中藥材粉碎方面使用氣流粉碎機(jī)的思路，是一種全新概念的氣流粉碎機(jī)。
5、新的多力場的超細(xì)粉碎機(jī)
由龍巖億豐粉碎機(jī)械有限公司經(jīng)過兩年多市場調(diào)研，研制出的GYM系列億豐磨‘5 3于2004年6月份正式投放市場，屬于離心式環(huán)輪磨類的多磨輪多磨道的新型超細(xì)粉碎機(jī)。給人粉碎機(jī)的物料粒度為20 mm，水分低于10%。以粉碎重質(zhì)碳酸鈣為例，產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)0.010 mm（1 340～1 400目）；當(dāng)產(chǎn)品細(xì)度為0.011mm(1 250目)時，產(chǎn)量達(dá)1 250 kg/h。對粉碎莫氏硬度7以下的重晶石、高嶺土、煅燒高嶺土等菲金屬礦物都十分有效。
表2為該機(jī)與市面上所出售的不同粉碎機(jī)技術(shù)參數(shù)的比較，表3為產(chǎn)品粒徑分布。
目前該公司86型億豐磨已投放市場，已在年產(chǎn)20~ 50 kt不同產(chǎn)量的生產(chǎn)單位使用。據(jù)介紹，新投入市場的86型億豐磨在設(shè)備整體結(jié)構(gòu)上更顯靈活、緊湊，設(shè)備在粉碎腔、磨輪、磨道、防震等多方面較83型的有所改進(jìn)，產(chǎn)品粒度小于2μm、其量占60%以上時可以代替濕法流程生產(chǎn)造紙原料，投放市場就得到用戶好評。
6、離心強(qiáng)制循環(huán)超細(xì)粉碎機(jī)
王瑛瑋等人研究出一種用于生產(chǎn)納米石英粉體的離心強(qiáng)制循環(huán)超細(xì)粉碎設(shè)備‘6]。對石英大家都有足夠的認(rèn)識，它是一種非金屬礦物資源，莫氏硬度7，具有強(qiáng)耐酸性，極好的電絕緣性。超細(xì)石英粉是一種優(yōu)質(zhì)的中性無機(jī)填料，廣泛用于塑料、橡膠、涂料、電子及高科技產(chǎn)品行業(yè)。納米Si02的應(yīng)用十分廣泛，幾乎在應(yīng)用Si02的所有高科技行業(yè)，都可提高各自制品的功能與性能指標(biāo)。
由于石英硬度較大，常規(guī)的粉碎機(jī)很難得到其超細(xì)粉體，因而制得石英超細(xì)粉體是粉碎機(jī)設(shè)備能力的一個“度量尺度”。
該設(shè)備的工作原理是：為了在粉碎過程中同時獲得較高的作用頻次和大的作用力，本設(shè)備是在行星式球磨機(jī)的基礎(chǔ)上減弱了沖擊粉碎作用，強(qiáng)化了研磨粉碎作用，因此具有高的作用頻次，又有大的作用力（達(dá)到這個目的是依靠多倍于重力的公轉(zhuǎn)離心力），可獲得很細(xì)的粉體產(chǎn)品和很窄的粒度分布，并可通過調(diào)整機(jī)構(gòu)來調(diào)整作用頻次和作用強(qiáng)度的相對關(guān)系，以適應(yīng)不同性質(zhì)物料的粉碎和不同產(chǎn)品的要求。
目前報道的這種設(shè)備只是實驗室規(guī)格，從理論上講，制造大規(guī)格的這種設(shè)備還有待進(jìn)一步研究。我們期待這種設(shè)備的大型化，為S102納米粉體的大生產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。
7、湍流超細(xì)粉碎機(jī)
熱塑性塑料通常在常溫下難于粉碎至100 μm以下，龔俊等人提出一種在常溫下能將熱塑性塑料粉碎的湍流粉碎機(jī)。該機(jī)主要由電動機(jī)、葉輪和粉碎腔組成，其工作原理見圖5。電動機(jī)驅(qū)動正反轉(zhuǎn)的葉輪在粉碎腔兩側(cè)高速旋轉(zhuǎn)，使兩葉輪間產(chǎn)生高能旋流湍流場，物料在其中高頻率相互沖擊、碰撞、剪切而被粉碎。設(shè)備中兩葉輪轉(zhuǎn)向相反且轉(zhuǎn)速高、造成葉輪之間的流場混亂，再加上連續(xù)進(jìn)料的干擾，使得粉碎腔內(nèi)的流場紊亂，顆粒在紊亂的流場中增加了碰撞幾率與次數(shù)，而葉輪相反旋轉(zhuǎn)使得顆粒相互運(yùn)動，大大提高了相互碰撞速度，這些都是使物料超細(xì)化的有利條件。該機(jī)特點(diǎn)：①顆粒在旋流湍流場中相互沖擊的頻率高、次數(shù)多、速度大；②因為粉碎腔內(nèi)氣流快速置換，能及時散熱，粉碎溫度低。作者通過實驗，證明這種方法是可行的。
該機(jī)的出現(xiàn)給液體超細(xì)粉碎機(jī)的開發(fā)做出了貢獻(xiàn)。
8、渦流微反應(yīng)場的利用
8.1渦流微反應(yīng)場生產(chǎn)各種形狀的CaC03
渦流微反應(yīng)場制備不同幾何形狀的CaC03超微粒子，這是金日光等人2004年發(fā)表的論文，作者給出了渦流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖6所示，該機(jī)是氣液兩相在機(jī)內(nèi)混合而完成工作的。但是值得注意的是該機(jī)渦流室會產(chǎn)生離心力和磨擦力，這是制造不同形狀CaC03的根本原因之一。據(jù)介紹可得到正方體、鏈狀、棒狀、球形、紡錘形和樹枝狀不同晶形的產(chǎn)品。作者詳細(xì)介紹了實驗方法及產(chǎn)品情況。
8.2渦流微反應(yīng)場生產(chǎn)球形石墨
石墨球形化是目前電池市場要求很強(qiáng)烈的技術(shù)，因為天然鱗片石墨微粉的松裝密度和振實密度太低，不利于球形燃料元件的壓制。王富祥等利用一個復(fù)合化系統(tǒng)對鱗片石墨進(jìn)行球形化處理‘9]。該系統(tǒng)如圖7所示。實質(zhì)是在高速氣流和轉(zhuǎn)子的沖擊下，石墨粒子由于受粒子之間相互碰撞、磨擦和剪切等作用而快速卷曲、成球、密實。在球形化處理后發(fā)現(xiàn)，鱗片石墨的長徑比變小，球形度系數(shù)有了很大提高。松裝密度和振實密度也大幅度提高。圖8為球形化過程示意。
9、結(jié)束語
2004年中國粉體工業(yè)在制備超細(xì)粉體的粉碎設(shè)備的研制與開發(fā)方面較前兩年相對活躍，既有大型設(shè)備投放市場，也有試驗室設(shè)備問世，當(dāng)然有些設(shè)備要想完全產(chǎn)業(yè)化還要經(jīng)過市場考驗，也有些設(shè)備只見到了設(shè)備樣本的簡單介紹，無法詳細(xì)介紹了。從前面介紹可以看出以下幾點(diǎn)。
1、高速沖擊式粉碎機(jī)是一種較成熟的機(jī)種，但其從理論到實踐還有深入探究的必要，如果在這類設(shè)備上投入力量，作者相信還會創(chuàng)造出更好的設(shè)備。
2、對輥磨機(jī)（雷蒙磨的改進(jìn)型）近年研究也很活躍，投入市場也不少，研究超細(xì)用的輥磨機(jī)，恐怕要從輥子的數(shù)量與輥子的壓力兩方面人手。液壓系統(tǒng)要求控制技術(shù)上相對較為復(fù)雜，帶來生產(chǎn)上的要求更高。對輥磨機(jī)產(chǎn)量問題的探討，將在另外文章中闡述。
3、新型氣流粉碎機(jī)的出現(xiàn)，給人們提出一個新的思路，會促進(jìn)今后我國氣流粉碎機(jī)的市場開發(fā)進(jìn)
一步深入。
4、湍流超細(xì)粉碎機(jī)的構(gòu)思較先進(jìn)，值得大型化工業(yè)推廣。
5、渦流微反應(yīng)場是某些片狀非金屬礦物成球的好方法，曾有人在億豐公司的改進(jìn)型ACM機(jī)上實現(xiàn)過這一問題，把渦流微反應(yīng)場用到成球機(jī)上作者認(rèn)為會在這方面獲得好的結(jié)果。
三門峽富通新能源銷售破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)等機(jī)械設(shè)備
