第二节　研磨介质及应用

一、研磨介质简述

研磨介质是砂磨机必不可少的配套材料。早期的砂磨机是用24～40目的天然砂作为研磨介质，这种研磨介质以渥太华天然砂为代表。由于价格和易得性等原因，各种人造的微球（珠）状研磨介质开始出现，现在绝大多数研磨介质都采用人造材料。由于人造的研磨介质能够采用多种材料制造，可以根据被研磨物料的理化性质进行科学选用，更加拓宽了砂磨机的应用领域。

砂磨机对物料的粉碎靠研磨介质实现，将机械能传递给研磨介质，通过介质间产生的各种机械力对物料进行粉碎，因此，研磨介质的理化指标以及应用方法将直接影响砂磨机的使用效果，从某种意义上讲，是决定研磨工艺能否成功的关键。

研磨介质的材质可以是天然石、玻璃珠、陶瓷珠、氧化锆和钢珠等。钢珠球相对密度大，适用于高黏度场合，但由于研磨后要控制物料中的金属含量，因而它有局限性。氧化锆与陶瓷均为非金属，相对密度也差不多，但氧化锆比陶瓷珠的强度高，所以在高黏度的研磨场合，以氧化锆珠作研磨介质最佳。

一般来说，研磨珠的直径大于10倍的料液原始颗粒的平均粒径为宜。通常研磨物料的成品细度为1～5μm时，选用珠球直径为0.6～1.5mm；当研磨物料的成品细度为5～25μm时，选用珠球直径为2～3mm。

二、化学稳定性

被研磨农药化学性质也是多种多样，要求研磨介质不与农药发生化学反应，pH值稳定，农药研磨介质多为玻璃微珠，为了提高研磨介质的某种性能，要在介质材料中加入不同的氧化物：

氧化硼 提高耐热性能，加速玻璃溶制过程，提高折射率，增加光泽；

三氧化二铝 提高化学稳定性和抗热性，降低结晶作用，加强机械坚固性；

氧化钙 提高化学性能；

氧化镁 提高化学稳定性和抗热性，减少结晶作用，加强机械坚固性；

氧化锌 提高化学稳定性及抗热性，增加折射率；

氧化钠 增溶剂；

氧化钾 增加光泽，降低结晶作用；

二氧化硅 提高离硬度。

各地生产的研磨介质的化学成分见表2-8。

三、研磨介质装填量的计算

研磨介质的装填量就是达到理想研磨细度所需要的研磨介质的最佳装填量。装填量的计量有容积计量法和质量计量法两种。前者用研磨介质的装填体积占筒体有效容积的百分数表示，后者用研磨介质的装填质量表示。砂磨机所用的研磨介质品种繁多，其密度、形状各不相同，因此砂磨机使用说明书中常以容积计量法表示装填量，但实际工作中主要采用质量计量法标定。因此，怎样将容积计量准确地转换为质量计量是十分重要的，在此引入一个致密度的概念。砂磨机用的研磨介质一般是由不同材料制成的小圆球，下面就圆球装填的致密度和研磨介质装填量的关系进行讨论。

（一）圆球装填的致密度

假定研磨介质为标准圆球，且大小相同，有面心立方体、密排六方体和简单立方体三种排列方式。其致密度值的推导如下。

1. 面心立方体致密度K1的推导

该排列方式相当于1个球在一个平面内与4个球相接，其数学模型见图2-21。由图2-21可见：在边长为a的正方体中，8个角上的8个圆球被3个通过球心的平面切割掉1/8球体和6个平面中心的6个圆球被切割掉1/2球体。边长为a的正方体内的圆球的个数n=1/8×8+1/2×6=4；圆球的直径；圆球的体积；立方体的体积V=a3；K1=V1/V=0.74。

同样方法推导，密排六方体排列的致密度K2=0.74（推导从略）。

2. 简单立方体排列的致密度K3推导

该排列方式相当于1个球占用了1个与之相切的正方体空间，其数学模型见图2-22。由图2-22可见，在边长为a的正方体内圆球的个数n=1；圆球直径d=a；

圆球的体积 　　　　　V1=4/3×3.14×（a/2）3=0.52a3

立方体的体积 　　　　　　V=a3；K3=V1/V=0.52

由上述推导可知： 　　Kmax=K1=K2=0.74；Kmin=K3=0.52

3. 影响研磨介质致密度K的因素

砂磨机用的研磨介质多为圆球，包括玻璃球、瓷球、氧化锆球、钢球等。圆球装填的理论致密度是在装填空间无限大、球大小相同、形状为理论圆球的假设条件下推导而得的。但研磨介质装填的空间实际为砂磨机的筒体，大小球混装，有一定椭圆度。因此，同一筒体，装入不同的研磨介质，其装填的致密度各不相同。同一种研磨介质装入不同规格的筒体，其装填的致密度也不同。国产砂磨机所用的研磨介质多为玻璃珠。实验表明：直径为1～1.5mm、平均直径1.25mm、不圆度小于5%的玻璃球混装，用直径为200～500mm、长度为500～1000mm的圆筒计量，其装填致密度为0.62～0.66。

（二）研磨介质装填量的计量

1. 容积计量法

砂磨机有立式与卧式之分，通常立式砂磨机研磨介质的装填量为筒体有效容积的70%左右，卧式砂磨机为80%左右，可以根据不同的工况在此基础上增减。一般来讲，国产砂磨机，如WS-15、SK-80，其15、80就是该机筒体的容积；国外砂磨机，如比利时SUSSMEYER公司的HM系列、瑞士DYNOMILL系列以及德国DRAIS生产的PM系列等，其代号后面的数字均表示筒体的有效容积，单位为升（L）。因此，弄清筒体的有效容积是计算研磨介质装填量的首要因素。按容积计量法还应选择一个恰当的容器。

2. 质量计量法

容积计量法操作起来有一定困难，为此，引入质量计量法，其计算公式如下：

W=VηρK　　（2-2）

式中 W ——研磨介质装填量，kg；

　 　V ——砂磨机筒体有效容积，L；

　　η ——研磨机装填量百分数；

　　ρ ——研磨介质密度，g/cm3；

　 　K ——研磨介质装填致密度。

以上参数中致密度K的确定较为复杂。实验表明：我国一般采用直径2～3mm、3～4mm、1～2mm的玻璃球，不圆度小于5%，致密度值取0.62～0.66；确定了研磨介质的致密度便可准确地计算研磨介质的装填量，减少误差。部分国产砂磨机研磨介质装填量见表2-9。

表2-9推荐的研磨介质装填量是一个质量范围。一般来讲，容积较大的机型取大值，相反则取小值。

四、研磨介质的使用方法

每一种介质最好采用均一的粒径，装入筒体前介质应事先清洗、提选。研磨球采用某种介质要根据被研磨物料的分散性、细度和黏度来进行选择。原则就是：物料越硬应选用较硬的介质，产品要求越细，介质粒径越细，且装填量相应增加。被研磨物料粒径较大，则选用介质粒径应较大。

卧式砂磨机研磨介质的装填量略高于立式砂磨机。具体应装多少，需根据介质的粒径、相对密度、物料对温度的敏感性以及物料品种等因素确定。

1. 研磨介质装入量

生产中若温度过高，就应减少装填量，以控制研磨温度在理想的温度范围。若产品出口温度太低，可以逐步增加介质以提高效率，一般研磨温度应控制在30～50℃。

2. 研磨介质的使用寿命

欲达最佳效率，使用中的介质应适时更换和添加，剔除其破碎残缺部分，补充相应新介质，其使用寿命应根据不同的物料品种摸索出规律，适时更换添加。

影响使用寿命的因素大致如下：

① 物料黏度 建议在允许情况下尽量提高物料黏度，以降低磨耗。

② 转速 分散轴转速越高磨损越快。

③ 空负荷 在清洗筒体的介质时应尽量缩短时间，在没有物料进入筒体前不要开空车。

④ 物料本身分散性 物料本身硬度高时不但影响研磨介质的寿命，还会影响筒体和分散盘的寿命。