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随(sui)着新材料(liao)产(chan)业(ye)的(de)(de)(de)发展、传(chuan)统产(chan)业(ye)的(de)(de)(de)技(ji)术进步(bu)和(he)产(chan)品升级，工业(ye)生(sheng)产(chan)中(zhong)对粉体原(yuan)(yuan)料(liao)提出越(yue)来(lai)越(yue)高(gao)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)，磨料(liao)微粉作为重要(yao)的(de)(de)(de)加工原(yuan)(yuan)料(liao)，在(zai)应(ying)用(yong)中(zhong)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)其具有细小的(de)(de)(de)粒(li)(li)径，均匀的(de)(de)(de)粒(li)(li)度分(fen)布(bu)，特定的(de)(de)(de)颗粒(li)(li)形状和(he)极高(gao)的(de)(de)(de)纯度或(huo)较低的(de)(de)(de)污染程度，而(er)且随(sui)其应(ying)用(yong)领域的(de)(de)(de)拓展，还要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)其有特定的(de)(de)(de)形貌(mao)。

例如工程陶瓷和高(gao)振实(shi)密度用(yong)(yong)碳(tan)化硼和碳(tan)化硅(gui)微(wei)(wei)粉(fen)要求其(qi)颗(ke)(ke)粒为等(deng)积球(qiu)形(xing)(xing)(xing)，而被(bei)应用(yong)(yong)于(yu)(yu)研(yan)磨和线(xian)切削的碳(tan)化硅(gui)微(wei)(wei)粉(fen)需为多棱形(xing)(xing)(xing)，有的要求颗(ke)(ke)粒表面光滑、形(xing)(xing)(xing)状(zhuang)(zhuang)规则，有的要求颗(ke)(ke)粒形(xing)(xing)(xing)状(zhuang)(zhuang)接近于(yu)(yu)球(qiu)形(xing)(xing)(xing)、圆柱形(xing)(xing)(xing)、纺(fang)锤形(xing)(xing)(xing)、片形(xing)(xing)(xing)、针(zhen)形(xing)(xing)(xing)或(huo)其(qi)它(ta)形(xing)(xing)(xing)状(zhuang)(zhuang)。而金刚石微(wei)(wei)粉(fen)在(zai)使(shi)用(yong)(yong)过程中，针(zhen)棒状(zhuang)(zhuang)和片状(zhuang)(zhuang)的颗(ke)(ke)粒，不但会影响其(qi)使(shi)用(yong)(yong)效率，还(hai)可能(neng)对其(qi)他产品造(zao)成划伤(shang)、损坏，因此对微(wei)(wei)粉(fen)整形(xing)(xing)(xing)技(ji)术的研(yan)究十分重要。

碳(tan)化硅微粉常见形貌之一

国内现(xian)阶段的磨(mo)料(liao)微(wei)粉(fen)的超细制备，主要是材料(liao)的超细粉(fen)碎和分级(ji)，很多(duo)微(wei)粉(fen)在颗粒细度、粒度分布上可达(da)到(dao)国外(wai)产品的水平，但(dan)在颗粒形貌上存在明显的差异，因而限(xian)制了产品的应用，难以替代进口(kou)产品。如果能(neng)再控(kong)制微(wei)粉(fen)的颗粒形貌，则能(neng)大(da)大(da)提高微(wei)粉(fen)的档次(ci)与品质，从而满足现(xian)代工业对磨(mo)料(liao)微(wei)粉(fen)越来(lai)越高的需求，具有(you)广阔的应用前景。

目前，在(zai)磨料(liao)的(de)(de)形(xing)(xing)貌控制(zhi)(zhi)方(fang)(fang)面(mian)对(dui)F砂(sha)、P砂(sha)、喷射用砂(sha)、耐(nai)火砂(sha)、工程陶瓷用砂(sha)的(de)(de)整(zheng)(zheng)形(xing)(xing)研究(jiu)开展的(de)(de)较(jiao)多，取得(de)了较(jiao)好(hao)的(de)(de)使用效果和(he)经济(ji)效益。在(zai)整(zheng)(zheng)形(xing)(xing)设(she)备上有巴(ba)马克、阶梯式离(li)心整(zheng)(zheng)形(xing)(xing)机、液压轮辗机等，而对(dui)磨料(liao)微粉(fen)的(de)(de)颗(ke)粒形(xing)(xing)貌控制(zhi)(zhi)研究(jiu)和(he)专用的(de)(de)整(zheng)(zheng)形(xing)(xing)设(she)备较(jiao)少涉及，国(guo)内整(zheng)(zheng)形(xing)(xing)粉(fen)体颗(ke)粒的(de)(de)方(fang)(fang)法主要是机械(xie)整形方法，通常采(cai)用球磨(mo)机和流(liu)化床气(qi)流(liu)磨(mo)两种设备来(lai)进行进一步加(jia)工(gong)。

一(yi)、球磨(mo)机颗粒整形(xing)技术

球磨机对物(wu)料(liao)的(de)(de)粉磨作(zuo)用主要是磨球对物(wu)料(liao)的(de)(de)冲(chong)击与研磨，其运动方式与转速相关，具有(you)以下特点：

（1）当球(qiu)磨(mo)(mo)(mo)机(ji)的(de)(de)转速很低时，由于球(qiu)体受到的(de)(de)离(li)心力不大，靠(kao)与筒壁的(de)(de)摩擦力作(zuo)(zuo)用(yong)，磨(mo)(mo)(mo)球(qiu)一层(ceng)层(ceng)向下(xia)滚动(dong)滑落，对(dui)磨(mo)(mo)(mo)球(qiu)间的(de)(de)物料产(chan)生研磨(mo)(mo)(mo)作(zuo)(zuo)用(yong)，此时球(qiu)磨(mo)(mo)(mo)机(ji)主要以研磨(mo)(mo)(mo)方式进行(xing)工(gong)作(zuo)(zuo)，称之为泻(xie)落式运动(dong)状(zhuang)态；

（2）若(ruo)球(qiu)磨(mo)机的转速较高，磨(mo)球(qiu)附于筒壁(bi)上升到一定高度(du)后，离(li)开筒壁(bi)沿抛物(wu)线轨迹以自由落体(ti)下落，使物(wu)料受到冲击和研(yan)磨(mo)作用(yong)而(er)粉(fen)碎(sui)，此(ci)为(wei)抛落式运动状态；

（3）当(dang)球(qiu)(qiu)磨机转速进一步提高，磨球(qiu)(qiu)在(zai)离心(xin)力(li)的作(zuo)用下(xia)，贴附于筒(tong)(tong)壁一起回转。磨球(qiu)(qiu)与筒(tong)(tong)壁及磨球(qiu)(qiu)之间不再有相(xiang)对(dui)运动(dong)，对(dui)物料无(wu)任何粉碎作(zuo)用，这时称为“离心(xin)状态”。

球磨(mo)机(ji)研磨(mo)体的运动形式

根(gen)据(ju)以上(shang)分析可(ke)知(zhi)，对(dui)微粉物料能起到粉碎作用的状态主要是泻落式和抛落式。对(dui)于较粗物(wu)料(liao)的粉碎，磨球(qiu)的冲(chong)(chong)击及磨球(qiu)间的滑动摩擦对(dui)物(wu)料(liao)能起到很好的粉碎作用，但对(dui)于微粉物(wu)料(liao)冲(chong)(chong)击研磨作用已不明显(xian)。要实(shi)现这一目的，关键在于如何提高磨球(qiu)间的研磨效(xiao)果(guo)。

微粉颗粒整形要尽可能减少物料的破(po)碎强度，避(bi)免(mian)原(yuan)有粒度群含(han)量的(de)过多损(sun)失。因此(ci)通过减小(xiao)破碎(sui)强(qiang)度，增加介(jie)质与粉(fen)末之间的(de)摩擦作用，利(li)用研(yan)磨方式来达到整形的(de)目的(de)。

球磨法主(zhu)要(yao)探究球磨(mo)时间(jian)、球料质量比、转速等球(qiu)(qiu)磨参(can)数对碳化(hua)硅粉(fen)体(ti)(ti)(ti)(ti)粒径大(da)小(xiao)、球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)度(du)，堆(dui)积密度(du)等的影(ying)响。通常碳化(hua)硅脆(cui)性(xing)比较大(da)，球(qiu)(qiu)磨中只会(hui)发生裂碎而不会(hui)产生塑性(xing)变形(xing)(xing)，虽(sui)然形(xing)(xing)貌由多角形(xing)(xing)变为(wei)近似球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)状，但粉(fen)体(ti)(ti)(ti)(ti)圆锥高度(du)会(hui)不断变大(da)，其(qi)流动性(xing)不断变差，主要由于表面(mian)积增大(da)，粉(fen)体(ti)(ti)(ti)(ti)吸附周边气体(ti)(ti)(ti)(ti)或水分的比例也(ye)变大(da)，此(ci)时(shi)粉(fen)体(ti)(ti)(ti)(ti)间的物理吸附作用(yong)也(ye)增强，颗粒相互易(yi)联结成(cheng)块状。

二、流(liu)化床气流(liu)磨颗粒整形技术

气流磨主要(yao)是通过超音速气流使颗粒相互之(zhi)间产生(sheng)强烈的冲击、碰撞、磨擦，从(cong)而实现对物(wu)料的超细粉(fen)碎。气流粉(fen)碎的强度越高，颗粒碰撞的次(ci)数越少，球(qiu)形

度越差；反之(zhi)则越好(hao)。此外，颗(ke)粒间也存在着摩擦力，能磨削掉颗(ke)粒表面(mian)的(de)棱角，获得较(jiao)多的(de)球(qiu)形颗(ke)粒。

气流磨是国内超细粉(fen)生产中应用最为(wei)广(guang)泛，能够达(da)到(dao)的产品(pin)(pin)质(zhi)(zhi)量最好的设备。可以干式加工(gong)各种(zhong)物料的超细粉(fen)体(ti)，且(qie)具有(you)加工(gong)工(gong)艺简单，产品(pin)(pin)粒度细，粒度分布较(jiao)窄，纯度高，全(quan)负(fu)压操(cao)作无铁杂(za)质(zhi)(zhi)的污染，并(bing)且(qie)对团(tuan)聚的微粉(fen)有(you)很好的解聚效果。

气流磨示意图

同球(qiu)磨(mo)整形(xing)工艺(yi)一样，控制气流(liu)破碎(sui)的粉碎(sui)强度(du)，通过研磨(mo)除(chu)去颗粒的棱角，提(ti)高颗粒的球(qiu)形(xing)度(du)。

（1）粉碎(sui)(sui)强度(du)的控制：粉碎(sui)(sui)强度(du)越高，一次粉碎(sui)(sui)至合格粒度(du)颗粒的数量越多(duo)，产品中多(duo)棱形的颗粒越多(duo)，反之则球形度(du)好的颗粒增多(duo)；

（2）粉碎腔的气固浓(nong)度(du)的控制：当粉碎腔的气固浓(nong)度(du)较高时，气流(liu)对物(wu)料的加速度(du)能力减弱(ruo)，同时颗(ke)粒(li)碰撞时的相对速度(du)降低(追赶(gan)碰撞变多)，获得的球形状颗(ke)粒(li)增(zeng)加；当气固浓(nong)度(du)减少时，则(ze)多棱形颗(ke)粒(li)增(zeng)加；

（3）延长物料(liao)在粉(fen)碎腔的停留时间(jian)，使颗粒(li)之间(jian)的摩擦更加(jia)充分，获得(de)的球形颗粒(li)更多(duo)。

采用这(zhei)种方法通常工作压力愈(yu)高，整形(xing)(xing)效(xiao)果愈(yu)显(xian)著(zhu)，整形(xing)(xing)后(hou)颗(ke)粒存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)主要形(xing)(xing)式是片层状(zhuang)(zhuang)、小块(kuai)状(zhuang)(zhuang)存在(zai)(zai)(zai)，分布(bu)比(bi)较(jiao)均(jun)匀，整形(xing)(xing)前存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)大块(kuai)状(zhuang)(zhuang)颗(ke)粒基本消失，团聚颗(ke)粒也较(jiao)整形(xing)(xing)前显(xian)著(zhu)减(jian)少。

三、其他待探索整形技(ji)术

1. 超声波(bo)整形工艺

超(chao)声波(bo)(bo)法属于物理整形(xing)法，是利用超(chao)声波(bo)(bo)振动产生的(de)(de)能(neng)量局部撞击固体(ti)物料而达到破碎(sui)的(de)(de)目的(de)(de)，所以对碳化硅(gui)这种高硬(ying)度、脆性(xing)大的(de)(de)材料容易进(jin)行加工。

2. 氧化腐蚀结合(he)球磨整形工(gong)艺(yi)法(fa)

氧化(hua)(hua)(hua)腐(fu)蚀结(jie)合球磨(mo)工(gong)艺(yi)原(yuan)理是先对磨(mo)料颗(ke)粒(li)的(de)不(bu)规则地方进(jin)行氧化(hua)(hua)(hua)处(chu)理，例(li)如使碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)颗(ke)粒(li)的(de)棱角部位(wei)完全被氧化(hua)(hua)(hua)，生成二(er)氧化(hua)(hua)(hua)硅(gui)，再采用(yong)球磨(mo)法对碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)进(jin)行整形(xing)研(yan)(yan)磨(mo)处(chu)理，对被氧化(hua)(hua)(hua)后的(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)颗(ke)粒(li)进(jin)行研(yan)(yan)磨(mo)，去除其棱角。但通常(chang)过(guo)程不(bu)好控(kong)制(zhi)，对碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)的(de)整形(xing)效果(guo)也存(cun)在很(hen)多变数，而且最后得到的(de)产物纯度较低。

参考(kao)来源：

1.磨(mo)料微粉的(de)颗粒整形(xing)技术，蔺雷亭(ting)、高(gao)秀艳（金刚石与磨(mo)料磨(mo)具工程）；

2.碳(tan)化硅粉体整形的熔盐法工艺研究，李艳霞（西安科技大学）；

3.超细(xi)粉颗粒形貌控制技术的研究，陈(chen)海焱、陈(chen)文(wen)梅（金(jin)刚(gang)石与磨(mo)(mo)料磨(mo)(mo)具(ju)工(gong)程）；

4.金刚石微粉整形技(ji)术(shu)研究(jiu)，刘慧苹、方海江(jiang)、张迎(ying)九（煤(mei)炭与化工）。

粉(fen)体(ti)圈小吉