第二節　研磨介質及應用

一、研磨介質簡述

研磨介質是砂磨機必不可少的配套材料。早期的砂磨機是用24～40目的天然砂作為研磨介質，這種研磨介質以渥太華天然砂為代表。由于價格和易得性等原因，各種人造的微球（珠）狀研磨介質開始出現，現在絕大多數研磨介質都采用人造材料。由于人造的研磨介質能夠采用多種材料制造，可以根據被研磨物料的理化性質進行科學選用，更加拓寬了砂磨機的應用領域。

砂磨機對物料的粉碎靠研磨介質實現，將機械能傳遞給研磨介質，通過介質間產生的各種機械力對物料進行粉碎，因此，研磨介質的理化指標以及應用方法將直接影響砂磨機的使用效果，從某種意義上講，是決定研磨工藝能否成功的關鍵。

研磨介質的材質可以是天然石、玻璃珠、陶瓷珠、氧化鋯和鋼珠等。鋼珠球相對密度大，適用于高黏度場合，但由于研磨后要控制物料中的金屬含量，因而它有局限性。氧化鋯與陶瓷均為非金屬，相對密度也差不多，但氧化鋯比陶瓷珠的強度高，所以在高黏度的研磨場合，以氧化鋯珠作研磨介質最佳。

一般來說，研磨珠的直徑大于10倍的料液原始顆粒的平均粒徑為宜。通常研磨物料的成品細度為1～5μm時，選用珠球直徑為0.6～1.5mm；當研磨物料的成品細度為5～25μm時，選用珠球直徑為2～3mm。

二、化學穩定性

被研磨農藥化學性質也是多種多樣，要求研磨介質不與農藥發生化學反應，pH值穩定，農藥研磨介質多為玻璃微珠，為了提高研磨介質的某種性能，要在介質材料中加入不同的氧化物：

氧化硼 提高耐熱性能，加速玻璃溶制過程，提高折射率，增加光澤；

三氧化二鋁 提高化學穩定性和抗熱性，降低結晶作用，加強機械堅固性；

氧化鈣 提高化學性能；

氧化鎂 提高化學穩定性和抗熱性，減少結晶作用，加強機械堅固性；

氧化鋅 提高化學穩定性及抗熱性，增加折射率；

氧化鈉 增溶劑；

氧化鉀 增加光澤，降低結晶作用；

二氧化硅 提高離硬度。

各地生產的研磨介質的化學成分見表2-8。

三、研磨介質裝填量的計算

研磨介質的裝填量就是達到理想研磨細度所需要的研磨介質的最佳裝填量。裝填量的計量有容積計量法和質量計量法兩種。前者用研磨介質的裝填體積占筒體有效容積的百分數表示，后者用研磨介質的裝填質量表示。砂磨機所用的研磨介質品種繁多，其密度、形狀各不相同，因此砂磨機使用說明書中常以容積計量法表示裝填量，但實際工作中主要采用質量計量法標定。因此，怎樣將容積計量準確地轉換為質量計量是十分重要的，在此引入一個致密度的概念。砂磨機用的研磨介質一般是由不同材料制成的小圓球，下面就圓球裝填的致密度和研磨介質裝填量的關系進行討論。

（一）圓球裝填的致密度

假定研磨介質為標準圓球，且大小相同，有面心立方體、密排六方體和簡單立方體三種排列方式。其致密度值的推導如下。

1. 面心立方體致密度K1的推導

該排列方式相當于1個球在一個平面內與4個球相接，其數學模型見圖2-21。由圖2-21可見：在邊長為a的正方體中，8個角上的8個圓球被3個通過球心的平面切割掉1/8球體和6個平面中心的6個圓球被切割掉1/2球體。邊長為a的正方體內的圓球的個數n=1/8×8+1/2×6=4；圓球的直徑；圓球的體積；立方體的體積V=a3；K1=V1/V=0.74。

同樣方法推導，密排六方體排列的致密度K2=0.74（推導從略）。

2. 簡單立方體排列的致密度K3推導

該排列方式相當于1個球占用了1個與之相切的正方體空間，其數學模型見圖2-22。由圖2-22可見，在邊長為a的正方體內圓球的個數n=1；圓球直徑d=a；

圓球的體積 　　　　　V1=4/3×3.14×（a/2）3=0.52a3

立方體的體積 　　　　　　V=a3；K3=V1/V=0.52

由上述推導可知： 　　Kmax=K1=K2=0.74；Kmin=K3=0.52

3. 影響研磨介質致密度K的因素

砂磨機用的研磨介質多為圓球，包括玻璃球、瓷球、氧化鋯球、鋼球等。圓球裝填的理論致密度是在裝填空間無限大、球大小相同、形狀為理論圓球的假設條件下推導而得的。但研磨介質裝填的空間實際為砂磨機的筒體，大小球混裝，有一定橢圓度。因此，同一筒體，裝入不同的研磨介質，其裝填的致密度各不相同。同一種研磨介質裝入不同規格的筒體，其裝填的致密度也不同。國產砂磨機所用的研磨介質多為玻璃珠。實驗表明：直徑為1～1.5mm、平均直徑1.25mm、不圓度小于5%的玻璃球混裝，用直徑為200～500mm、長度為500～1000mm的圓筒計量，其裝填致密度為0.62～0.66。

（二）研磨介質裝填量的計量

1. 容積計量法

砂磨機有立式與臥式之分，通常立式砂磨機研磨介質的裝填量為筒體有效容積的70%左右，臥式砂磨機為80%左右，可以根據不同的工況在此基礎上增減。一般來講，國產砂磨機，如WS-15、SK-80，其15、80就是該機筒體的容積；國外砂磨機，如比利時SUSSMEYER公司的HM系列、瑞士DYNOMILL系列以及德國DRAIS生產的PM系列等，其代號后面的數字均表示筒體的有效容積，單位為升（L）。因此，弄清筒體的有效容積是計算研磨介質裝填量的首要因素。按容積計量法還應選擇一個恰當的容器。

2. 質量計量法

容積計量法操作起來有一定困難，為此，引入質量計量法，其計算公式如下：

W=VηρK　　（2-2）

式中 W ——研磨介質裝填量，kg；

　 　V ——砂磨機筒體有效容積，L；

　　η ——研磨機裝填量百分數；

　　ρ ——研磨介質密度，g/cm3；

　 　K ——研磨介質裝填致密度。

以上參數中致密度K的確定較為復雜。實驗表明：我國一般采用直徑2～3mm、3～4mm、1～2mm的玻璃球，不圓度小于5%，致密度值取0.62～0.66；確定了研磨介質的致密度便可準確地計算研磨介質的裝填量，減少誤差。部分國產砂磨機研磨介質裝填量見表2-9。

表2-9推薦的研磨介質裝填量是一個質量范圍。一般來講，容積較大的機型取大值，相反則取小值。

四、研磨介質的使用方法

每一種介質最好采用均一的粒徑，裝入筒體前介質應事先清洗、提選。研磨球采用某種介質要根據被研磨物料的分散性、細度和黏度來進行選擇。原則就是：物料越硬應選用較硬的介質，產品要求越細，介質粒徑越細，且裝填量相應增加。被研磨物料粒徑較大，則選用介質粒徑應較大。

臥式砂磨機研磨介質的裝填量略高于立式砂磨機。具體應裝多少，需根據介質的粒徑、相對密度、物料對溫度的敏感性以及物料品種等因素確定。

1. 研磨介質裝入量

生產中若溫度過高，就應減少裝填量，以控制研磨溫度在理想的溫度范圍。若產品出口溫度太低，可以逐步增加介質以提高效率，一般研磨溫度應控制在30～50℃。

2. 研磨介質的使用壽命

欲達最佳效率，使用中的介質應適時更換和添加，剔除其破碎殘缺部分，補充相應新介質，其使用壽命應根據不同的物料品種摸索出規律，適時更換添加。

影響使用壽命的因素大致如下：

① 物料黏度 建議在允許情況下盡量提高物料黏度，以降低磨耗。

② 轉速 分散軸轉速越高磨損越快。

③ 空負荷 在清洗筒體的介質時應盡量縮短時間，在沒有物料進入筒體前不要開空車。

④ 物料本身分散性 物料本身硬度高時不但影響研磨介質的壽命，還會影響筒體和分散盤的壽命。