超微粉體制備之固相法1

4.超微粉體制備之固相法粉體制備方法液相法沉淀法水熱法溶膠－凝膠法冷凍干燥法噴霧法共沉淀法化合物沉淀法水解沉淀法

氣相法氣體冷凝法氫電弧等離子體法濺射法真空沉積法加熱蒸發(fā)法混合等離子體法化學(xué)氣相反應(yīng)法氣相分解法氣相合成法氣－固反應(yīng)法物理氣相法固相法機(jī)械粉碎法干式粉碎濕式粉碎熱分解法其它方法固相反應(yīng)法目錄4.1機(jī)械粉碎法4.1.1基本理論4.1.2破碎4.1.3粉磨4.2固相合成法4.2.1熱分解法4.2.2高溫固相反應(yīng)法4.2.3還原反應(yīng)法4.1機(jī)械粉碎法機(jī)械粉碎法是應(yīng)用機(jī)械力對固體物料進(jìn)行粉碎，粉碎機(jī)械作業(yè)，使之變?yōu)樾K、細(xì)粉或粉末的方法。機(jī)械粉碎法包括球磨機(jī)、砂磨機(jī)、氣流磨等等。特點(diǎn)①工藝簡單、產(chǎn)量大、成本低②產(chǎn)品的粒度范圍較寬③存在研磨介質(zhì)和磨機(jī)內(nèi)襯對物料的“污染”問題。④長時(shí)間的機(jī)械能作用導(dǎo)致物料發(fā)生一定程度的機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)。4.1.1基本理論粉碎原理與分類粉碎方式(5)粉碎模型(3)粉碎過程機(jī)理粉碎所需的能耗或能耗規(guī)律(4)粉碎機(jī)械力化學(xué)粉碎原理粉碎：固體物料在外力的作用下，克服內(nèi)聚力，從而使顆粒尺寸減小，比表面積增大的過程稱為粉碎。包括：①破碎：使大塊物料碎裂成小塊物料的加工過程。②粉磨：使小塊物料碎裂成細(xì)粉末狀顆粒的加工過程。相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備分別稱為破碎機(jī)械和粉磨機(jī)械。分類粉碎方式(a)壓碎：利用粉碎設(shè)備的工作部件對物料施加擠壓作用，物料在壓力作用下發(fā)生粉碎。(b)擊碎：包括高速運(yùn)動(dòng)的粉碎體對被粉碎物料的沖擊和高速運(yùn)動(dòng)的物料向固定壁或靶的沖擊等。每次沖擊碰撞的粉碎時(shí)間是在瞬間完成的，所以粉碎體與被粉碎物料的動(dòng)量交換非常迅速。(c)磨剝：為剪切摩擦粉碎，包括研磨介質(zhì)對物料的粉碎和物料相互間的摩擦作用。(d)彎折：受彎曲作用而粉碎(e)劈碎：受劈力作用而粉碎可見機(jī)械作用力可以分為擠壓、沖（打）擊、剪切摩擦等等。粉碎模型Hüting等人提出了以下三種粉碎模型：體積粉碎模型 表面粉碎模型 均一粉碎模型粉碎產(chǎn)物的粒度分布有所不同：體積粉碎后的粒度分布較集中，而表面粉碎后的細(xì)粉較多，粒度分布范圍較寬。被粉碎物料的基本物性①硬度②脆性和韌性③強(qiáng)度④易碎（磨）性①硬度硬度是指的是抵抗其他物體刻劃或壓入其表面的能力。也可理解為在固體表面產(chǎn)生局部變形所需的能量。硬度的大小與物料內(nèi)部的化學(xué)鍵以及晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。無機(jī)材料常用莫氏硬度或維氏硬度表示。典型礦物的莫氏硬度值硬度越大，耐磨性越好。硬度作為間接評價(jià)指標(biāo)，在一定程度上體現(xiàn)了物料粉碎的難易程度。②脆性和韌性脆性反映了物料抵抗沖擊力大小的特性，韌性則反映了物抵抗斷裂阻力的特性。脆性材料抵抗動(dòng)載荷或沖擊的能力較差。韌性材料的抗拉和抗沖擊性能較好，而抗壓性能較差。③強(qiáng)度強(qiáng)度指的是物料對外力的抵抗能力，通常以物料破壞時(shí)單位面積上所受的力來表示，單位為N/m2或Pa。物料強(qiáng)度的高低在一定程度上體現(xiàn)了其粉碎的難易程度。按材料內(nèi)部的均勻性和是否有缺陷分為理論強(qiáng)度和實(shí)際（測）強(qiáng)度。①理論強(qiáng)度不含任何缺陷的完全均質(zhì)材料的強(qiáng)度稱為理論強(qiáng)度。它相當(dāng)于原子、離子或分子間的結(jié)合力。理論強(qiáng)度的計(jì)算式：th=(E/a)1/2，其中為表面能，E為彈性模量，a為晶格常數(shù)。②實(shí)際（測）強(qiáng)度物料的實(shí)際（測）強(qiáng)度往往遠(yuǎn)低于理論強(qiáng)度。

=(2E/c)1/2，其中c為裂紋半長。實(shí)際（測）強(qiáng)度還與測定條件（如試樣的尺寸、加載速率及所處環(huán)境等）有關(guān)。④易碎（磨）性易碎（磨）性指的是在一定粉碎條件下，將單位質(zhì)量物料從一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的能量，或施加一定能量使物料達(dá)到的粉碎細(xì)度。這是為了表征物料粉碎難易程度的綜合影響，一般用相對易碎性系數(shù)來表示。易碎性系數(shù)越大，物料越易粉碎。采用同一粉碎機(jī)械，在相同物料尺寸變化條件下。某一物料的易碎系數(shù)Km：Km=Eb/EEb：粉碎標(biāo)準(zhǔn)物料的單位電耗E：粉碎干燥狀態(tài)下的某一物料的單位電耗易碎系數(shù)愈大，愈容易粉碎。粉碎過程機(jī)理在粉碎過程中，如果施加的力超過了物料強(qiáng)度極限（臨界粉碎應(yīng)力），則物料就破裂；如果施加的力沒有超過物料強(qiáng)度極限，則物料被壓縮作彈性形變，撤去施加力后物料將保持原有形狀而未被粉碎。臨界粉碎應(yīng)力與彈性模量和表面能及晶格中原子之間的距離有關(guān)：繼續(xù)施加原來的力到大塊物料會(huì)使原來未被粉碎的大塊顆粒破裂成較小的顆粒嗎？會(huì)。因?yàn)檫@時(shí)內(nèi)部生成了若干裂縫或原有裂縫擴(kuò)展，產(chǎn)生許多強(qiáng)度薄弱面；或在局部應(yīng)力集中，這時(shí)繼續(xù)施加的力的大小即使沒有增加也會(huì)使原來未被粉碎的大塊顆粒破裂成較小的顆粒。繼續(xù)施加外力，小顆粒數(shù)目增加，但其粒度減小很少。這是因?yàn)榱６容^小時(shí)內(nèi)部的強(qiáng)度薄弱面逐漸減少，受力后往往不破裂。三個(gè)階段固體物料的超微粉碎一般隨著粉碎時(shí)間的延長，要經(jīng)過三個(gè)階段：①初始階段：系統(tǒng)晶格能的變化主要是表面能的增加：②粉碎速率趨緩階段：顆粒之間有相互作用，但主要作用是較弱的范德華力。③團(tuán)聚階段：顆粒之間有較強(qiáng)的甚至是不可逆的相互作用?！澳娣鬯楝F(xiàn)象”物料在超細(xì)粉碎過程中，隨著粉碎時(shí)間的延長，顆粒粒度的減小，比表面積的增加，顆粒的表面能增大，顆粒之間的相互作用增強(qiáng)，團(tuán)聚現(xiàn)象增加，達(dá)到一定時(shí)間后，顆粒的粉碎與團(tuán)聚達(dá)到平衡。粉碎團(tuán)聚打破以上平衡,可采取的一個(gè)重要方法就是加入助磨劑（在超細(xì)粉碎過程中，能夠顯著提高粉碎效率或降低能耗的化學(xué)物質(zhì)稱為助磨劑。）例如：A：在干法研磨水泥熟料時(shí)加入乙二醇作為助磨劑，產(chǎn)率可提高25～50％；B：在濕法球磨鋯英石時(shí)加入0.2％的三乙醇胺，研磨時(shí)間減少3/4。粉碎能耗規(guī)律

關(guān)于粉碎所需的能耗或能耗規(guī)律，19世紀(jì)末和20世紀(jì)許多科技工作者進(jìn)行了大量的研究，其中最著名的是：①雷廷格爾（Rittinger）定律②基克（Kick）定律③邦德（Bond）定律④R.L.Charles定律（通式）①雷廷格爾定律雷廷格爾定律提出粉碎物料所消耗的能量與粉碎過程中新增加的表面積成正比：E=K1△SE：粉碎能耗△S：粉碎前后所增加的表面積K1：比例系數(shù)對于球形顆粒，假設(shè)破碎前物料尺寸為x1，個(gè)數(shù)為n1，破碎后物料尺寸為x2，個(gè)數(shù)為n2，物料密度為，質(zhì)量為m，則破碎前后其比表面積分別為：物料表面積的增加為：所消耗的粉碎能量為：雷廷格爾定律（能耗與尺寸的關(guān)系）表面積假說只考慮了新生成表面的能量消耗，只能近似的用于細(xì)磨作業(yè)粉碎功耗計(jì)算。②基克定律提出相同重量，相似物體粉碎時(shí)所需的能量只與粉碎比有關(guān)。認(rèn)為粉碎能耗與顆粒體積變化正比。并從一個(gè)顆粒每破碎一次粒度減小一半，每次的破碎能耗相等這一假說出發(fā)，得出：D：給料的平均粒徑d：產(chǎn)物的平均粒徑③邦德定律1952年，邦德在分析“表面積假說”和“體積假說”適用范圍的基礎(chǔ)上，從實(shí)驗(yàn)出發(fā)提出了所謂的“裂紋擴(kuò)展說”，提出粉碎物料所需要的有效功與生成碎粒的直徑的平方根成反比。出發(fā)點(diǎn)：物料破碎是由于能量在裂紋附近集中，能耗與形成裂紋的長度成正比，而對于形狀相似的顆粒單位體積內(nèi)裂紋長度與顆粒的直徑平方根成反比。④R.L.Charles定律1957年，R.L.Charles提出了一個(gè)基于粒度減小的能耗微分式：E為粉碎能量，x為粒徑，n為常數(shù)。上式是粉碎過程中粒徑與功耗關(guān)系的通式。當(dāng)分別以n=1、1.5、2代入分別為基克、邦德定律和雷廷格爾定律適用范圍據(jù)芬蘭R.T.Hukky等人的驗(yàn)證研究：基克學(xué)說適用于產(chǎn)物粒度大于50mm的粉碎邦德學(xué)說適用于產(chǎn)物粒度為50~0.5mm的粉碎雷廷格爾學(xué)說適用于產(chǎn)物粒度為0.5~0.075mm原因超微粉粉碎作業(yè)中，外加的機(jī)械能不僅僅用于顆粒粒度的減小或比表面積的增大，還有顆粒因強(qiáng)烈和長時(shí)間機(jī)械力作用導(dǎo)致的機(jī)械化學(xué)變化以及機(jī)械傳動(dòng)、研磨介質(zhì)之間的摩擦、振動(dòng)等消耗。粉碎機(jī)械力化學(xué)固體物質(zhì)在各種形式的機(jī)械力作用下所誘發(fā)的化學(xué)變化和物理化學(xué)變化稱為機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。粉碎機(jī)械力化學(xué)作用①粉碎平衡粉碎過程中顆粒微細(xì)化過程與微細(xì)顆粒的團(tuán)聚過程達(dá)到平衡。與工作條件、物料的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，是相對的、有條件的。粉碎平衡后繼續(xù)進(jìn)行粉碎，盡管粉體的尺寸不變，但晶體結(jié)構(gòu)不斷破壞，反應(yīng)活性及燒結(jié)性會(huì)提高。②晶格畸變在機(jī)械力的作用下，物料的晶格發(fā)生畸變，有序結(jié)構(gòu)被破壞，形成非晶體，發(fā)生無定形化。晶格畸變常導(dǎo)致物料的密度發(fā)生變化，同時(shí)使物料的反應(yīng)活性提高。③晶型轉(zhuǎn)變由于機(jī)械力的反復(fù)作用，晶格內(nèi)積聚的能量不斷增加，使結(jié)構(gòu)中某些結(jié)合鍵發(fā)生斷裂并重新排列形成新的結(jié)合鍵。④化學(xué)變化脫水效應(yīng)、固相反應(yīng)等。粉碎機(jī)械力化學(xué)的應(yīng)用①機(jī)械力化學(xué)改性：通過粉碎、摩擦等機(jī)械方法對粉體進(jìn)行表面處理，有目的地改變其表面的物理化學(xué)性質(zhì)，使其晶格結(jié)構(gòu)及晶型發(fā)生變化，內(nèi)能增大，增強(qiáng)表面活性，以滿足不同工藝的要求。②機(jī)械力化學(xué)制備納米金屬、非晶態(tài)金屬及合金機(jī)械力化學(xué)法制備新型材料。③制備納米陶瓷、功能材料、納米復(fù)合材料等。④機(jī)械力化學(xué)在水泥、混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用、助磨劑的應(yīng)用、硅酸鹽礦物的合成等。高能球磨制備ZnSe納米晶粉體

將相同摩爾比的Zn粉和Se粉放在球磨罐(WC)中，選用球石直徑為10mm，原料：球石＝1：20，干磨，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，球磨60min即可獲得純立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，避免了ZnO相的出現(xiàn)。晶粒的尺寸用Scherrer公式計(jì)算為5nm，用TEM直接觀察的尺寸為10nm左右。車俊,姚熹,姜海青,汪敏強(qiáng),《稀有金屬材料與工程》-20064.1.2破碎破碎機(jī)械分為兩類：①擠壓式顎式破碎機(jī)圓錐破碎機(jī)輥式破碎機(jī)

②沖擊式錘式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)俗稱“老虎口”，是破碎硬物料最有效的設(shè)備。物料在顎式破碎機(jī)中的破碎是在兩塊顎板之間進(jìn)行的。適合粗碎大塊堅(jiān)硬或磨蝕性很強(qiáng)的物料。構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。工作原理破碎機(jī)的可動(dòng)顎板繞懸掛軸或可動(dòng)軸對固定顎板作周期性地靠近和離開運(yùn)動(dòng)。當(dāng)可動(dòng)顎板靠近固定顎板時(shí)，位于兩顎板間的物料受以擠壓為主的作用力而破碎；當(dāng)可動(dòng)顎板離開固定顎板時(shí)，已破碎的物料在重力作用下由破碎機(jī)排料口排出。類型及構(gòu)造目前廣泛應(yīng)用的顎式破碎機(jī)有：①簡單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)②復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)簡單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)活動(dòng)顎板以懸掛軸為支點(diǎn)作往復(fù)擺動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)行程以活動(dòng)顎板的底部，即卸料口處為最大。復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)活動(dòng)顎板懸掛在偏心軸上，而活動(dòng)顎板的底部則支撐在推力板上。當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活動(dòng)顎板在其帶動(dòng)下作上下、左右的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，故稱復(fù)雜擺動(dòng)式。顎式破碎機(jī)的規(guī)格用進(jìn)料口的寬度和長度(B×Lmm)表示，如PEF600×900顎式破碎機(jī)，表示進(jìn)料口寬度為600mm，長度為900mm的復(fù)雜擺動(dòng)式顎式破碎機(jī)。其中P為破碎，E為顎式，F(xiàn)為復(fù)雜，J為簡單。主要參數(shù)①鉗角②偏心軸轉(zhuǎn)速①鉗角顎式破碎機(jī)活動(dòng)顎板與固定顎板之間的夾角α稱為鉗角。減小鉗角可增加破碎機(jī)的生產(chǎn)能力，但會(huì)導(dǎo)致破碎比減??；反之，增大鉗角雖可增大破碎比，但會(huì)降低生產(chǎn)能力，同時(shí)，落在顎腔中的物料不易夾牢，有被推出機(jī)外的危險(xiǎn)。因此破碎機(jī)的鉗角應(yīng)有一定的范圍。鉗角的大小可通過物料的受力分析來確定。設(shè)夾在顎腔內(nèi)的球形物料的質(zhì)量為G，由G產(chǎn)生的重力比物料所受的破碎力小得多，可忽略不計(jì)。在顎板與物料接觸處，顎板對物料的作用力為P1和P2，二者均與顎板垂直。由此二力所導(dǎo)致的摩擦力為fP1和fP2，方向向下，其中f為物料與顎板之間的摩擦系數(shù)。

當(dāng)物料被夾牢在顎腔內(nèi)不被推出機(jī)外時(shí)，上面幾個(gè)力互相平衡，在X、Y方向上的分力之和分別為零，即X軸：P1–P2cos–fP2sin=0Y軸：–fP1–fP2cos+P2sin=0整理得：–2fcos+(1-f2)sin=0或 tan=2f/(1-f2)摩擦系數(shù)一般為0.2～0.3，則鉗角最大值為22～33②偏心軸轉(zhuǎn)速顎式破碎機(jī)偏心軸的轉(zhuǎn)速直接反映活動(dòng)顎板的擺動(dòng)次數(shù)。在一定范圍內(nèi)，偏心軸的轉(zhuǎn)速增加，生產(chǎn)能力隨之增加；但是超過一定限度時(shí)，反而會(huì)使生產(chǎn)能力降低，并且電耗增加。經(jīng)理論推導(dǎo)，偏心軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)為n：偏心軸的轉(zhuǎn)速，r／min；s：活動(dòng)顎板下端水平行程，cm；a：鉗角圓錐破碎機(jī)圓錐破碎機(jī)破碎比大、效率高、能耗低，產(chǎn)品粒度均勻，適合中碎和細(xì)碎各種礦石，巖石。外錐體是固定的，內(nèi)錐體被安裝在偏心軸套里的立軸帶動(dòng)作偏心回轉(zhuǎn)，物料在兩錐體之間受到壓力和彎曲力的作用而破碎。

工作原理按用途分粗碎的圓錐式破碎機(jī)（旋回式破碎機(jī)）中細(xì)碎的圓錐式破碎機(jī)（菌形圓錐式破碎機(jī)）類型及構(gòu)造旋回式破碎機(jī)正置倒置菌形圓錐式破碎機(jī)動(dòng)錐制成菌形，在卸料口附近，動(dòng)定錐之間有一段距離相等的平行帶，以保證卸出物料的粒度均勻。

正置正置輥式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)

錘式破碎機(jī)是利用高速回轉(zhuǎn)錘子的打擊作用而進(jìn)行破碎的。工作時(shí)，鉸接的錘頭高速回轉(zhuǎn)，對給入的大塊物料進(jìn)行打擊，并使其拋向機(jī)體內(nèi)壁的承擊板上，在承擊板上物料進(jìn)一步?jīng)_擊破碎后，落到下面的蓖條上，粒度合格的產(chǎn)物從篦條縫隙中排出，蓖條上的物料繼續(xù)被錘頭打擊、擠壓或研磨，直至全部透過篦條為止。反擊式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī)也是利用沖擊作用進(jìn)行破碎的。工作時(shí)，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，物料由給料口經(jīng)過篩板與細(xì)粒分離后，大塊進(jìn)入破碎腔，受到錘頭的沖擊，遭到第一次破碎，并以很大的速度拋向反擊板再次破碎，然后又從反擊板彈回到錘頭打擊區(qū)，繼續(xù)重復(fù)上述過程。優(yōu)點(diǎn)①利用沖擊進(jìn)行破碎，使物料沿脆弱面破開，破碎效率高，能耗小，處理能力大，產(chǎn)品粒度均勻。②破碎比大。③具有選擇性破碎的特點(diǎn)。④結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。4.1.3粉磨粉磨在玻璃、陶瓷制品和水泥制造過程中都占有一定地位。尤其是在水泥水泥生產(chǎn)中占有非常重要的地位，無論是生料還是水泥，都要通過粉磨來獲得，每生產(chǎn)1t水泥，需要粉磨各種物料3t左右，電耗約為100～110kw·h，其60%～70%的電能消耗在粉磨中。粉磨設(shè)備一般常見的有慢速磨和快速磨慢速磨：球磨機(jī)、自磨磨機(jī)等。快速磨：輥式磨、振動(dòng)磨、氣流磨、行星磨硅酸鹽工業(yè)中以球磨(包括棒磨)應(yīng)用最多輥磨機(jī)（又稱立磨）在新型干法水泥生產(chǎn)線上大量采用。球磨定義：在研磨介質(zhì)產(chǎn)生的沖擊力和研磨力的聯(lián)合作用下物料被粉碎成微細(xì)顆粒的過程。主要工作部件：回轉(zhuǎn)圓筒、研磨介質(zhì)、襯板作用：研磨體對物料的沖擊和研磨球磨機(jī)的分類1、按所裝研磨介質(zhì)球磨機(jī)棒磨機(jī)礫石磨2、按筒體的形狀分短磨機(jī)：L/D<2長磨機(jī)：L/D=4~7圓錐形磨機(jī)3、按卸料方式分尾卸式磨機(jī)中卸式磨機(jī)周邊卸料式磨機(jī)4、按傳動(dòng)方式分中心傳動(dòng)邊緣傳動(dòng)規(guī)格球磨機(jī)的規(guī)格以磨機(jī)筒體直徑(m)乘以長度(m)表示。2.2m×7m球磨機(jī)含義是：普通球磨機(jī)，筒體直徑為2.2m，筒體長度為7m。

球磨機(jī)優(yōu)點(diǎn)

①物料適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)各種性質(zhì)物料的粉磨；可制成規(guī)格大小不同的磨機(jī)因而能適應(yīng)各種生產(chǎn)能力、生產(chǎn)規(guī)模的需要。②粉碎比大，可達(dá)300以上，能將入磨粒徑為25-40mm的物料粉磨到1.5-0.07mm以下，并且細(xì)度比較穩(wěn)定和容易調(diào)節(jié)，產(chǎn)品粒度均勻，混合作用亦好。③生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)，可在各種不同情況下作業(yè)，能干法生產(chǎn)，也可濕法生產(chǎn)，可以間歇或連續(xù)操作，還可把干燥和粉磨合在一起同時(shí)進(jìn)行。④結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，操作可靠，維護(hù)管理方便，能長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。⑤有很好的密閉裝置，可防止灰塵飛揚(yáng)。缺點(diǎn)①粉磨效率低，電耗大，能量利用率低，有效利用率只有1-2%，其余絕大部分轉(zhuǎn)為熱能和聲能而消耗。②體形笨重，大型磨總重可達(dá)幾百噸以上，因此一次性投資很大。③磨機(jī)轉(zhuǎn)速低（15～30r/min）如用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需配昂貴的減速裝置。④研磨體和襯板的消耗量很大，每噸水泥約耗鋼材1kg左右。⑤操作時(shí)噪聲大。介質(zhì)運(yùn)動(dòng)分析①瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速很低向下滾動(dòng)瀉落磨剝作用粉磨效果不佳，生產(chǎn)能力較低。②拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

適宜轉(zhuǎn)速呈拋物線軌跡從空間跌落沖擊和研磨作用而粉碎。粉磨效率高通常球磨機(jī)以這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)工作。③離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速很高，研磨體形成緊貼筒體內(nèi)壁的一個(gè)圓環(huán)。對物料不產(chǎn)生任何粉碎作用。球磨機(jī)工作參數(shù)的確定1.球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速、理論適宜轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速比、實(shí)際工作轉(zhuǎn)速2.粉磨介質(zhì)的選擇及裝填量研磨體種類、研磨體材質(zhì)、磨質(zhì)填充率、研磨體的級配臨界轉(zhuǎn)速nc

當(dāng)磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，研磨體將緊貼附在筒壁上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會(huì)降落下來，這個(gè)轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。D0：筒體的有效直徑筒體內(nèi)徑減去2倍的襯板厚度理論適宜轉(zhuǎn)速nt

使研磨體產(chǎn)生最大沖擊粉碎功的磨機(jī)轉(zhuǎn)速稱為理論適宜轉(zhuǎn)速。研磨體具有最大的降落高度，對物料產(chǎn)生的沖擊粉碎功最大。轉(zhuǎn)速比γ轉(zhuǎn)速比γ是磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，即：說明：理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的76％。一般磨機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的65％～80％。實(shí)際工作轉(zhuǎn)速n工作轉(zhuǎn)速的選定，除了應(yīng)考慮磨機(jī)的直徑、生產(chǎn)方式、襯板形狀、研磨體的填充系數(shù)、研磨體的種類外，還要考慮到粉磨物料的性質(zhì)、入磨物料粒度和粉磨細(xì)度等。研磨體種類鋼球：球磨機(jī)中使用最廣泛的一種研磨體，在粉磨過程中與物料發(fā)生點(diǎn)接觸，應(yīng)力集中，對物料的沖擊力大，使物料容易粉碎，大顆物料用沖擊方式粉碎比較有效。鋼段：外形為短圓柱形或截圓錐形介質(zhì)稱段，彼此之間是線接觸，接觸面積大，研磨磨剝作用強(qiáng)，但沖擊力小，所以宜用于細(xì)小物料的磨剝方式粉磨。鋼棒：鋼棒是棒磨機(jī)使用的一種研磨體。濕法磨常用的一種研磨體，棒形介質(zhì)質(zhì)量較大，宜于粉碎大塊物料，產(chǎn)品粒度均勻。研磨體材質(zhì)研磨體的材質(zhì)要求具有較高的耐磨性和耐沖擊性、堅(jiān)硬、不易破裂。球磨機(jī)采用的研磨體常用中碳鋼、高碳鋼鍛制而成，也有用鑄鋼和鑄鐵的。為了防止鐵質(zhì)對物料的污染，也常用非金屬材料的研磨體，如瓷球、剛玉球、天然燧石等。研磨體以硬度大、比重大的為好。磨質(zhì)填充率填充率：磨介容積與筒體有效容積的比值筒體截面上介質(zhì)的填充面積與筒體截面積之比R適宜的填充率與磨機(jī)長徑比有關(guān)，隨長徑比的減少而增大。短筒球磨機(jī)：φ一般為0.4~0.5長磨機(jī)：φ為0.25~0.35研磨體的級配級配：研磨體直徑的大小及其質(zhì)量的配合稱為研磨體的級配。研磨體級配的意義：級配的優(yōu)劣直接影響磨機(jī)的產(chǎn)量和研磨體的消耗。物料在粉磨過程中，開始塊度較大，需用較大直徑的鋼球沖擊破碎。隨著塊度變小，需用小鋼球粉磨物料，以增加對物料的研磨能力。在研磨體裝載量不變的情況下，縮小研磨體的尺寸，就能增加研磨體的接觸面積，提高研磨能力。輥式磨輥式磨的名稱較多，如碾磨機(jī)、輪碾機(jī)、環(huán)碾機(jī)、立式磨、中速磨、盤磨機(jī)。產(chǎn)品4.選粉機(jī)11.溜槽

4.中殼體3.搖臂9.蓄能器8.液壓缸6.主減速機(jī)1.磨盤2.磨輥7.主電機(jī)5.下機(jī)架原料入口10.鎖風(fēng)閥輥式磨的結(jié)構(gòu)組成工作過程物料在輥下被壓碎，靠離心力被推向外緣，越過擋料圈落入風(fēng)環(huán)，進(jìn)入在周邊設(shè)置的百葉風(fēng)道，此處有強(qiáng)制引入的熱風(fēng)及排風(fēng)機(jī)負(fù)壓聯(lián)合產(chǎn)生氣流，物料被高速氣流帶起，大顆粒被折回落到磨盤，小顆粒被氣流帶入分離器，在回轉(zhuǎn)風(fēng)葉的作用下進(jìn)行分選。粗粉重新返回磨盤再粉磨，合格的成品隨氣流帶出機(jī)外被收集作為產(chǎn)品。COMPRESSIONSHEARTableRoller輥式磨的粉磨原理(a)Impact(b)ShearHeatGasTableRollerRawMaterialCompression磨輥沿水平圓形軌跡在磨盤上運(yùn)動(dòng)，通過外部施加在磨輥上的垂直壓力，使磨盤上物料受到擠壓和剪切的共同作用（以擠壓和磨剝方式將物料粉碎），并得以粉碎。輥磨機(jī)類型輥磨機(jī)的核心部分是磨輥和磨盤，各種類型輥磨機(jī)的區(qū)別在于磨輥和磨盤形狀和它們之間的相互搭配的不同。萊歇磨平形盤-錐輥式，萊歇磨(Loesche)，國產(chǎn)為TRM型。研磨體組合形式為平形盤與圓錐斜輥。這種磨機(jī)用于粉磨煤、石灰石、水泥生料和熟料等費(fèi)爾夫磨費(fèi)爾夫磨：溝槽形盤—輪胎斜輥輪胎形的鼓輥，磨輥傾斜15°，壓在帶環(huán)形圓弧凹槽的磨盤上。廣泛應(yīng)用于粘土、泥灰?guī)r、水泥生料和熟料等。雷蒙磨蝶形平盤-圓柱斜輥這種磨機(jī)用于粉磨煤、石灰石、水泥生料等伯力鳩斯輥磨伯力鳩斯輥磨具有曲面形的磨輥和溝槽形盤的磨盤，它有兩對磨輥，每對磨輥由兩個(gè)窄輥組成，裝載在同一軸上，并能以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。Atox磨平形盤-圓柱輥式稱Atox磨機(jī)。磨盤是平面形，磨輥是圓柱形這種磨機(jī)可用于粉磨煤、水泥生料和熟料等E型磨溝槽形盤—球形輥稱為E型磨機(jī)，以鋼球在磨盤的環(huán)形槽內(nèi)自由滾動(dòng)達(dá)到粉磨物料。這種磨多用于煤粉制備。與傳統(tǒng)球磨機(jī)相比輥磨機(jī)具有以下特點(diǎn)：①電耗低（能耗低），粉磨效率高。輥磨機(jī)采用滾壓料層的方式（料床粉磨原理）粉磨物料，同時(shí)本身帶有選粉裝置，能及時(shí)排出細(xì)粉，避免了過粉碎現(xiàn)象，因而粉磨效率高，節(jié)能效果非常顯著。系統(tǒng)能耗比球磨機(jī)低20%～35%。②烘干能力大。輥磨機(jī)采用熱氣體輸送物料，所以特別適于烘干兼粉磨作業(yè)，入磨的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)溫非常重要。在輥磨機(jī)內(nèi)可烘干粉磨水分高達(dá)12%～15%的物料，故可省去原料烘干系統(tǒng)。③占地面積小，質(zhì)量輕。輥磨機(jī)內(nèi)有選粉裝置，故不需選粉機(jī)和提升機(jī)，出磨含塵氣體可直接進(jìn)入收塵器收集，故工藝簡單，布局緊湊，建筑面積及建筑空間都要比球磨機(jī)系統(tǒng)小30%以上。④易損件壽命長。由于輥磨機(jī)的結(jié)構(gòu)決定了輥磨機(jī)在運(yùn)行過程中沒有金屬間的直接接觸，所以，金屬磨耗小，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，易損件壽命長。輥磨機(jī)缺點(diǎn)：

不適于粉磨硬質(zhì)和磨蝕性的物料，使用壽命較短，維修較頻繁，而且它的磨損件比球磨機(jī)的貴。

4.2固相合成法合成法，通過化學(xué)反應(yīng)或相變，經(jīng)歷晶核形成和生長兩個(gè)過程形成固體粒子來制備粉體，即自下而上（bottomup）法。固相法是通過對固相物料進(jìn)行加工得到超細(xì)粉體的方法。初始原料中至少有一種是固態(tài)，產(chǎn)物顆粒是在固相表面生成而不是在氣相或液相中成核長大。固相合成法主要工藝熱分解法高溫固相反應(yīng)法還原反應(yīng)法4.2.1熱分解法該法是利用固體原料的熱分解生成新的固相顆粒的方法，一般來說固體物料的分解有以下三種情況：（1）（2）（3）顯然要通過熱分解法制備粉體，必須利用反應(yīng)式(1)或反應(yīng)式(2)。這是因?yàn)闅怏w的生成和排出，可防止生成物收縮和聚團(tuán)，并且可在反應(yīng)物母體上產(chǎn)生巨大應(yīng)變能使所生成的顆粒迅速與母體脫離，防止顆粒的長大，不用再對產(chǎn)品進(jìn)行分離，易得到高純產(chǎn)品。常用作熱分解原料的有碳酸鹽、草酸鹽、硫酸鹽等。例如：草酸鹽的分解反應(yīng)為：菱鎂礦分解可得到氧化鎂，這是獲得制造鎂質(zhì)耐火材料的基礎(chǔ)。硫酸鋁銨[Al2(NH4)2(SO4)4·24H2O]在空氣中熱分解可獲得性能良好的Al2O3粉體。Al2(NH4)2(SO4)4·24H2O

A12(SO4)3·（NH4）2SO4·H2O十23H2O↑A12（SO4）3·（NH4）2SO4·H2O

A12（SO4）3＋2NH3↑十SO3↑＋2H2OAl2（SO4）3

Al2O3＋3SO3↑γ－Al2O3