科学技术发展的基本条件之一是依靠材料科 学及材料工程学的发展，而材料科学及材料工程 学是现代科学的重要组成部分。它是由金属材料、 无机非金属材料及高分子材料三大部分组成。而 粉体工业涉及的广泛行业与材料工业是紧密相关 的。 本文就目前国内超细粉碎工业的发展、超细粉
体分级设备国内外现状某些方面做一简要介绍。 １ 超细粉体的概念 １．１ 超细粉体涉及的行业 超细粉体工业是多学科的综合组合，与矿业、 冶金、化工、建材、轻工、食品、农业、医药、环保、 机械、能源、信息、军工等多部门息息相关。表 １ 为 粉体工程所涉及行业及其产品的应用。
２．０
２．０
１．５
１．０
２．４～６ （６ 个 ／ 组）
７ ３．２
４～１０ （１０ 个 ／ 组）
２５
７
５．５
３
２．２
１．５
Φ５０（ｍｍ） ＨＣ５００６
１２～２４ （６ 个 ／ 组）
５０
７
１４ １１ ８
８
６
３
众所周知，影响小直径水力旋流器分级效果的 结构参数有圆柱体直径，锥体角度，溢流和沉砂咀 直径等，操作因素对分级效果的影响有浆料给入的 压力，浆料浓度，浆料中固体粒子的粒度尺寸，旋 流器的给料速度等。 一种更先进的水力旋流器水封式旋流器（又称
１．２ 粉体的尺度 粉体的尺度，过去的有关文献中大家的划分颇 不一致，是因在不同行业应用的粉体粒度不同而产 生的，通常是以 １０μｍ 以下即是超细粉。表 ２ 给出
了粉体尺度分类，对表 ２ 有两点说明： ①超微粉与 亚微粉的界线是由显微镜下看见与否来区分的，而
［收稿日期］２００２－０７－１８ ［作者简介］孙成林，男，６６ 岁，教授。
②湿法分级； ③超临界分级（ 介于干法和湿法之 间）。 超细粉体分级按分级力场不同可分为：重力场 分级，离心力场分级，惯性力场分级，电场力分级， 磁场力分级，热梯度力场分级，色谱分级。按使用 设备类型分可分成旋流式分级（即常用的水力旋流 器），干式机械分级（常用的叶轮分级机，涡流分级 机等），碟式分级，卧螺式分级，静电场分级，超界 分级等。 ３．１ 超细粉体湿法分级 超细粉体的湿法分级从目前市场情况看，主要 有水力旋流器特别是小直径水力旋流器，卧式螺旋 分级机和蝶式分级机。 用于工业的离心分级设备，可分为四种，即空 气旋流器，空气环流分离器，水力旋流器，沉降式 离心机。旋流过程可以认为是离心分级最普通的情 况，因为液体和固体粒子在其他型式离心分级机中 的运动特性，只不过是旋流过程的特殊情况。 ２０世纪８０ 年代英国的莫兹列（ Ｍ ｏ ｚ ｌ ｅ ｙ ）公司和德 国的 Ａ Ｋ Ｗ 公司生产了以聚氨酯为衬里的小直径水 力旋流器。９０ 年代初，我国也生产小直径水力旋流 器。表４ 为国产聚氨酯小型水力旋流器技术参数。为 提高小直径水力旋流器处理能力，在生产中可将若 干个小直径水力旋流器并联使用。
表５ 干式超细分级机的类型
机型
机名
分级粒径 处理能力
（μｍ）
（ｋｇ／ｈ）
惯性分级
碰撞式 Ｃｏａｎｄａ 型
可变冲击式 ０．３～１０ 附壁式 ０．５～３０
０．４５～２０ １０～２ ０００
自由涡流型
离
心强 分制 级涡
分级室回转型 叶片回转型
流 型 颗粒回转型
ＤＳＸ 式 ＮＰＫ 式 ＴＣ 式 ＡＣＵＣＵＴ 式 ＭＰＳ 式 ＭＳＳ 式 ＡＴＰ 式 Ｏ－Ｓｅｐａ 式
型号规格
表４ 国产小直径聚氨酯旋流器主要技术参数
Φ１０（ｍｍ）
Φ２５（ｍｍ）
ＨＣ１００６
ＨＣ１０５７
ＨＣ２５０６
ＨＣ２５１０
处理能力 （ｍ３／ ｈ ）
１～１．５ （６ 个 ／ 组）
结
直径（ ｍ ｍ ）
构
锥度（°）
参
溢流口直径（ｍｍ）
数
沉砂口直径（ｍｍ）
１０～１６ （５７ 个 ／ 组）
１０
７
３．２
２．６
为 旋 离 器 ）， 该 设 备 的 特 点 是 将 水 力 旋 流 器 中固 、 液、气三相流转变为回液两相流，切断了气流进入 旋流器的通道，用液流柱代替空气柱，从而保证流 场的稳定性，使分级效果稳定可靠，该设备可获得 ｄ ９０ ≤ ２μｍ 产品。该设备为昆明冶金研究院生产。 另一种克服小直径水力旋流器处理量小，占地
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２００３年第１期 中国非金属矿工业导刊 总第３１期
对超细产品的分级比普通产品分级要困难，原 因是超细粉体比表面积大，表面能高，表面活性也 高，随之而来的是团聚结块及吸附于固体表面。 进行超细粉体的分级应该知道以下三方面的情 况：①超细粉体的分级工艺条件；②超细粉体的分 级设备；③超细粉体的分散性。通常在市场上用户 往往只是注意向生产厂商询问分级设备的情况，而 忽略了自己生产超细粉体的工艺条件，更有甚者不 知道自己生产粉体的分散性如何，这往往会使设备 制造厂商推荐的设备与要求不符，达不到预期效 果，此时，购买者就会责怪设备制造商的设备不好 用。而需要者说不清自己的需要，这是最大的问题， 因为超细粉体的分散性能得不到很好的解决，这种 粉体就无法进行有效的分级。因此无论选用什么设 备进行分级，要分级的粉体必须处于良好的分散状 态。 对 ６００ 目（２０ μｍ）以粗的物料，目前可用筛分 法进行，但实际工业生产中细于 ３ ２ ５ 目的物料，筛 分法就得不到好的效果，尽管用电气成型制造的筛 孔可达 ３ μｍ，而用激光打孔的筛子孔径可达 １ μｍ， 但是至今也未见工业应用，只是试验阶段。此外处 于试验阶段的还有分子筛，膜分离技术，某些方法 可处理微米、亚微米、纳米的浆料。 超细粉体分级按物料状态分为： ①干法分级；
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孙成林：近年我国超细粉碎与超细分级发展及问题
面积大等缺点的是超细水力旋分机，该机实际是四 个同心圆环构成的三个环行空间。这种设备国内已 有生产，用于非金属矿的超细分级。图 １ 为国产 ＧＳＤＦ－１０９９ 型超细水力旋分机结构示意图。
３
１
２ １ 浆料进口 ２ 底流及粗料排出口 ３ 溢流及细流排出口
…………………………
离心流化磨 超细磨
介质搅拌磨
塔式磨 间歇式搅拌磨 连续式搅拌磨
环形磨 吸入型
气流粉碎机
喷嘴吸入型 冲击型
流化床型
石臼
其他
捣碎机
研钵
国超细粉碎设备的一大突出问题。 ３ 超细分级 用机械法生产的粉体处于一个大的粒度分布范 围，往往不能满足对超细粉体一定粒度范围的要求， 而分级就是把合格的产品分离出来加以利用，把不 合格的产品再进行粉碎，避免了能源浪费和产品过 粉碎。粉体行业的关键问题，笔者认为是物料的超 细分级问题。
图 １ ＧＳＤＦ－１０９９ 超细水力旋分机结构示意
３．２ 超细粉体的干式分级 ３．２．１ 超细粉体的干式分级机分类 超细粉体的干式分级在超细粉体生产中是评价 超细粉体的关键一环，超细粉碎再好，但是分级效 果不好，得不到企业所需粒级的粉体产品，则等于 前功尽弃。近年我国一些生产厂商认识到这问题的 重要性，纷纷引进研制开发新的超细干式分级设备， 就目前干式超细分级机的类型，有如下两种分类法 如表 ５ 所示。 干式分级的超细分级机大多数是随着机械冲击 式超细粉碎（磨）机和气流磨的研制而开发的。近
表３ 目前常用粉碎设备的类型及分类
辊压机
辊子旋转磨 离心辊式磨
……………………………………
辊辗磨
棒磨机 雷蒙磨 超级混合磨
Ｓｚｅｇｏ 磨（离心辊磨的一种） Ｍｉｃｒｏｓ超细粉碎机
挤压筛分磨 离心分级磨
球磨机 （广义球磨机）
筒磨机（狭义球磨机） 振动磨 环形 回旋 离心磨 行星磨
１～１００ １０～５００ ３～２０ １０～１ ０００ ０．５～３０ １０～５０ ０．５～６５ ０．５～２ ０００ ２．５～６０ ２０～６ ０００ １～５０ ５～１ ５００ ２～１５０ ２～５ ０００ ＜１０
年来我国对喷式流化床气流磨的引进、研制、开 发，而使干式超细分级机在我国有长足的发展。日 本细川公司的 Ｍ Ｓ 、ＭＳＳ 型气流分级机及其类似分 级机；德国 Ａ Ｌ Ｐ Ｉ Ｎ Ｅ 公司的 Ａ Ｔ Ｐ 及 Ａ Ｔ Ｐ ／ Ｇ Ｓ 单轮 或多轮涡轮式分级机及其类似设备，这些分级机大 多数与相应的粉碎机配套使用，分级细度 ｄ９７ 可在 ５ ～１ ０μｍ 。 国产干式分级技术的重要进展是对分级流场的 研究及 ＬＨＢ 型涡流分级机及射流分级机的生产。本 文只介绍几种有代表性的设备简况。 ３．２．２ ＭＳ 叶轮式分级机 该机为日本细川公司研制并生产的标准形分级 机，图 ２ 为该机示意图。该机最大关键是当待分级 的粉体由气流带入分级腔，粉体受到二次风的风筛 作用，使粗细粉分离，细粒级在分级区受分级轮高 速旋转产生强大的离心力场和分级机后部抽风所产 生的向心力双重作用，因向心力大于离心力，而由 细粒排料口排出，相反粗粒因受离心力大，而由粗 粒排料口排出。
２００３年第１期 中国非金属矿工业导刊 总第３１期
［加工设备］
近年我国超细粉碎与超细分级发展及问题
孙成林
（龙岩市亿丰粉碎机械有限公司北京办事处，北京 １０００４４）
［中图分类号］ＴＤ９２１ ＋．４； ＴＤ９２１ ＋．５ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００７－９３８６（２００３）０１ －００３９－０６
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粒度（μｍ） 粒度（ｎｍ）
分 类
孙成林：近年我国超细粉碎与超细分级发展及问题
表２ 粉体分类
０．００１
０．０１
０．１
１
１０
１００
１
１０
１００
１０００
２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
原子团
纳米
超微粉
亚微粉
微粉
颗粒
超微颗粒
超细粉
４
细粉
粗粉
显微镜的下限在 ０．２～０．８ μｍ 之间，因此把界线划 在０．１ μｍ 是严格的； ②纳米颗粒是指须考虑量子尺 寸效应的颗粒，量子尺寸效应和物质中的许多特征 尺寸有关，如德布洛意波长，量子（电子波）相干 长度，隧道势垒高度，磁畴尺寸等。这些尺寸各不 相同，而且与温度有关，在极低温度下相干长度可 达到纳米量级，因此 １ ０ ｎ ｍ 并不是严格界线。 ２ 超细粉碎设备的分类 ２．１ 分类方法 设备分类方法在 ２０ 世纪 ６０～８０ 年代，人们相 对是关注的，原因是当时的一些研究者，企图通过 设备分类，给世人以明确的概念，也标明自己对设 备研究走向问题的关注，自 ２０ 世纪９０ 年代后期，由 于我国市场上对粉碎机分类不了解，许多设备制造 商，在商品广告中只介绍本公司产品的优点，很少 有人介绍产品的属性及结构特点，用户往往购入自 己不需要的设备，造成用户大量人力及资金的浪费。 所以认识与了解粉碎机的分类对于用户来说十 分重要，而对入世后的国内粉碎机的制造商，也应 该了解自己设备属于什么系列，存在什么特点，与 其他设备比较的优点与不足，这才能构成中国粉体 行业明朗的市场。表 ３ 为粉碎机分类方法。 ２．２ 我国超细粉碎设备现状 目前我国的超细粉碎设备，基本上已与世界上 定型机种处在同一水平线上，国际上成熟的机种， 我国都能生产，如气流磨、搅拌磨、塔式磨、振动 磨、各类机械式高速冲击磨等。但是由于我国在粉 体技术的研究方面较世界先进国家起步晚，故设备 研制也晚，基础差，起点低，引进消化后所生产的 各类设备，质量难免良莠不齐，有些只是在低水平 上重复，甚至有些概念含混不清。企业自行起名，自 行命名设备代号，导致一些厂商的产品广告及设备 说明书，不但外行看不懂，内行也不明白，这是我