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顆粒尺寸的減小幾乎從一開始就存在,，并經(jīng)歷了許多變化。我們都見過牛轉(zhuǎn)磨石磨谷物的畫面,，這種方法至今仍在世界許多地方使用,。1922年，Szegvari博士（攪拌磨發(fā)明人）想出了使用鵝卵石,、一加侖罐體,、鉆床和他為鉆頭設(shè)計的特殊攪拌器來實現(xiàn)精細分散的想法。他發(fā)明了一種設(shè)備,，可以生產(chǎn)出他所需要的東西,。該設(shè)備是他的第一臺研磨機，它被定義為具有內(nèi)部研磨介質(zhì)的研磨機,。

Attritor（攪拌磨）基礎(chǔ)知識

攪拌磨比其他研磨機更有效率的主要特征是,，它的功率輸入直接作用于研磨介質(zhì)以實現(xiàn)物料研磨，而不是用于缸體旋轉(zhuǎn)或振動,。當同時存在沖擊作用和剪切力時,，會發(fā)生最有效的精細研磨。

01  濕法研磨

濕法研磨時,，研磨介質(zhì)由于其不規(guī)則運動而不斷撞擊,，從而產(chǎn)生沖擊作用。剪切作用是指球（研磨介質(zhì)）在其隨機運動中以不同的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn),，從而在相鄰的漿料上施加剪切力,。結(jié)果，同時存在液體剪切力和研磨介質(zhì)沖擊力,。這種剪切和沖擊的結(jié)合導(dǎo)致尺寸減小以及良好的分散性,。

批量式攪拌磨的操作非常簡單。所有材料都可以直接裝載到研磨缸中,，不需要預(yù)混合或預(yù)分散,。由于頂部開放式研磨罐的設(shè)計，因此可以直觀的觀察研磨過程,，并可以隨時補充溶劑,、物料或其他添加劑等成分。如果材料易碎,，最大進料尺寸可達10mm,；否則，任何10目向下的材料都是可行的,。

批量式攪拌磨用于加工難以研磨的材料,，如碳化鎢、碳化硅,、陶瓷,、玻璃粉、油墨,、巧克力,、金屬氧化物和各種金屬。高達30000cps的高粘度漿料也可以在批量式攪拌磨中處理,。

循環(huán)式攪拌研磨系統(tǒng)是攪拌磨和儲料缸（預(yù)混缸）的組合,，預(yù)混缸的大小通常是研磨缸的10倍。該系統(tǒng)的基本要求之一是高循環(huán)（或泵送）速率,。預(yù)混缸的全部研磨漿料至少每7-8分鐘通過一次研磨缸,。

在這種快速循環(huán)情況下，研磨漿料由氣動隔膜泵傳送,，以下進上出的路徑通過攪拌磨研磨缸,。研磨缸內(nèi)的研磨介質(zhì)起到動態(tài)篩網(wǎng)的作用,，使細顆粒快速通過,，而較粗的顆粒則沿著更曲折的路徑進行研磨,。可以連續(xù)監(jiān)測漿料,，在研磨過程中的任何時候都可以向預(yù)混缸中添加額外的成分,，并且可以精確地終止加工。

循環(huán)系統(tǒng)的一個優(yōu)點是可以用較少的研磨介質(zhì)和研磨設(shè)備投資來處理大量的材料,。另一個優(yōu)點是更好的溫度控制,，這是可以實現(xiàn)的，因為預(yù)混缸會有夾套用于冷卻或加熱,，并充當散熱器,。此外，漿料通過研磨缸的速度非?？欤看瓮ㄟ^20-30秒）,，因此加熱時間更短。當研磨缸內(nèi)襯由塑料或橡膠用于無金屬污染的加工時,，這些優(yōu)點非常重要,。

02  干法研磨

一種被描述為運動孔隙度的條件實現(xiàn)了攪拌磨干法研磨加工的原理。干燥顆粒受到各種力,，如沖擊,、旋轉(zhuǎn)、翻滾和剪切,；因此,，可以容易地獲得微米范圍的細粉末。此外,，與其他沖擊式研磨設(shè)備相比,，這些力的組合會產(chǎn)生更類似于球形的顆粒。

與濕法研磨相比,，干法研磨可以降低運輸成本,，因為在許多濕法漿料工藝中，總重量的50%是液體,。因為從濕法研磨過程中去除液體不僅涉及另一個過程步驟,，而且還需要大量的能量，所以干法研磨可以降低能量成本,。另一個優(yōu)點是消除了廢液處理,。遵循更嚴格的環(huán)境法規(guī)，任何廢液（無論是水還是溶劑）的處理都可能成本高昂,。

干法研磨使用5到13毫米的磨球,，軸轉(zhuǎn)速通常在75到500之間,。這些類型的攪拌磨適用于較難研磨的材料，如金屬粉末,、金屬碳化物和玻璃塊,。這些機器的進料尺寸可以很粗，但比所選的研磨介質(zhì)小,。

03  小磨介超細研磨

大約25年前，行業(yè)趨勢開始朝著顆粒越來越小的方向發(fā)展,。大多數(shù)參與研磨的人都同意,，一種使用小磨介研磨機是生產(chǎn)這些顆粒的首選。小磨介通常被定義為3到25mm,，但現(xiàn)在可以使用小到0.05mm的磨介,。與較大尺寸相比，小磨介研磨具有幾個優(yōu)點,，包括在研磨過程中能量輸入更多,，單位體積內(nèi)可填充更多磨介，而且它還可以獲得大的表面積與重量比,。

UnionProcess開發(fā)了一種研磨機,，將循環(huán)研磨與小磨介的優(yōu)勢結(jié)合在一起。研磨機的設(shè)計可容納0.2至1.0mm的磨介,，并開發(fā)了一套球料分離裝置,，可在不堵塞的情況下實現(xiàn)高流量循環(huán)研磨。這是通過在格柵環(huán)之間用適當尺寸的格柵墊片分隔開格柵環(huán)的篩網(wǎng)來實現(xiàn)的,。由于格柵環(huán)直徑與研磨腔一致,，因此漿料可以通過最大的開口區(qū)域，從而消除篩網(wǎng)的任何堵塞,。

通過使用不同尺寸的墊片,，用戶可以最大限度地擴大所用格柵的開放面積。該研磨機利用專門設(shè)計的研磨齒,，研磨齒在整個研磨腔中提供定向和均勻的磨介分布,，同時提供更大的隨機磨介運動和高效的研磨。與被研磨材料接觸的研磨部件（腔室,、格柵環(huán)和研磨齒）可以由更硬的金屬制成,，以延長使用壽命，也可以由陶瓷制成,，如MgO穩(wěn)定的氧化鋯,，用于防止金屬污染問題的應(yīng)用。

04  研磨介質(zhì)

研磨介質(zhì)是優(yōu)化研磨過程中需要考慮的另一個重要因素,，因為磨介成本可能是費用的重要組成部分,。研磨介質(zhì)的選擇取決于幾個因素,，其中一些因素是相互關(guān)聯(lián)的。

一般來說,，高密度磨介會產(chǎn)生更好的結(jié)果,，并且磨介應(yīng)該比要研磨的材料密度更大。此外,，研磨高粘性材料需要具有更高密度的磨介來防止漂浮,。較小的磨介不能將大顆粒磨細，但當需要超細顆粒時,，效率更高,。磨介越硬，污染越小,，因此磨損時間越長,。

污染是另一個重要考慮因素。磨介磨損產(chǎn)生的磨耗不應(yīng)影響產(chǎn)品,，或者應(yīng)通過使用磁性分離器,、化學(xué)方法或燒結(jié)過程去除。成本也是一個因素,。

磨介的磨耗越少則價格越高,，有2-3倍或5-6倍的價差。因此從長遠來看,，額外的成本是值得的,。其他因素包括pH（一些強酸或堿性材料可能與某些金屬磨介反應(yīng)）和變色（例如，白色材料應(yīng)保持白色）,。

05  低溫研磨

冷凍研磨是機械研磨的一種特殊工況應(yīng)用,，其中粉末在冷凍劑（通常為液態(tài)氮）中或在工藝參數(shù)下的冷凍劑溫度下研磨，從而獲得納米的微觀結(jié)構(gòu),。亞利桑那州圖森市高級陶瓷研究所使用攪拌磨在低溫條件下進行的研磨研究,。人們可以很容易地看到較低溫度對設(shè)備的影響，這說明了需要采取特殊預(yù)防措施來保護人員,。

一些必須與低溫研磨一起使用的特殊設(shè)備,。這張照片由Advanced Ceramics Research提供，展示了用于這種研磨的氣體回收系統(tǒng)和特殊研磨機,。低溫研磨利用了極低的冷凍劑溫度和傳統(tǒng)機械研磨所提供的優(yōu)勢,。低溫研磨中極低的研磨溫度抑制了材料的形變和再結(jié)晶，導(dǎo)致更精細的晶粒結(jié)構(gòu)和更快的晶粒細化,。

這項技術(shù)正在進行大量的應(yīng)用,，以生產(chǎn)出更堅固的鋁金屬。低溫研磨產(chǎn)生小到30μm的晶粒尺寸，促進了納米級氧化物和氮化物顆粒的形成,。這導(dǎo)致金屬的強度是起始金屬的2-3倍,。海軍陸戰(zhàn)隊正在努力開發(fā)一種30到40噸的坦克，它將提供與70噸坦克相同的保護水平,。為海軍開發(fā)冷凍研磨陶瓷的研究也在進行中,。華盛頓特區(qū)國家研究實驗室化學(xué)部門負責人James Murday博士報告了一種陶瓷納米復(fù)合材料涂層，該涂層用于四艘船的傳動軸,。使用四年后,，檢查顯示沒有可見損壞。位于加州大學(xué)的Schoe-nung,、He,、Tang和Witkin進行的技術(shù)成本建模表明，冷凍研磨具有商業(yè)化的潛力,，可以經(jīng)濟地制造納米材料。

陶瓷納米顆粒使陶瓷零件的制造變得經(jīng)濟,。倫斯勒理工大學(xué)的R·W·西格爾表示：“近年來,，由于陶瓷納米顆粒在大規(guī)模生產(chǎn)和加工上取得了進展，將陶瓷凈成型為最終零件的能力已成為現(xiàn)實,。

現(xiàn)在有了大量具有獨特流變和機械性能的納米陶瓷粉末,，可以在足夠的壓力和溫度下在燒結(jié)-鍛造模具中直接形成陶瓷零件，從而生產(chǎn)出具有原始模具所有定義和精度的最終零件,。由陶瓷納米顆粒固結(jié)而成的二氧化鈦和氧化鋁等納米陶瓷在實驗室中已被證明易于形成小樣品,，對其力學(xué)行為的研究表明，這些超細晶粒材料在壓縮過程中表現(xiàn)出顯著的韌性行為,。"

06  確保高質(zhì)量的結(jié)果

隨著陶瓷行業(yè)對標準的要求越來越高,，精細研磨/顆粒尺寸減小已成為成功的最重要因素之一。多年來,，攪拌磨已被證明是實現(xiàn)這些研磨任務(wù)的一種出色且可靠的手段,。