中国粉体网讯 近年来，随着我国材料科技的飞速发展，各行业对精细材料需求日益增加。砂磨机作为精细材料制备的关键设备之一，属于湿法超细研磨设备，是从球磨机发展而来的物料适应性广、效率高的研磨设备，广泛应用于冶金、矿业、非金属矿物材料、化工、陶瓷和新材料领域。
砂磨机主要分为立式砂磨机和卧式砂磨机两种。卧式砂磨机是可连续操作的全密闭式的湿法研磨分散机械。送料泵将经过预分散处理的液固混合物由筒体进料端进入筒体内和预先装入分布均匀的研磨介质一起被高速旋转的分散叶片所切，使物料中的固体颗粒及聚集体与研磨介质产生剧烈的碰撞和剪切，迅速将物料颗粒磨细并将聚集体分散，在短时间内达到极小的细度和很窄的粒度分布范围。本文概述了目前在湿法研磨技术中应用非常广泛的卧式砂磨机的一些典型的应用领域。
卧式砂磨机结构简图
（来源：王佳庆等.卧式砂磨机的结构优化设计）
在特种陶瓷粉体制备中的应用
纳米粉体在高技术陶瓷材料中应用广泛，但是纳米粉体的团聚现象严重，影响了其应用效果。为了解决粉体团聚问题，工业上通常采用机械方式解聚，常用的研磨设备主要有卧式砂磨机、立式珠磨机和球磨机等。卧式砂磨机对物料适应性最广，是最为先进、效率最高的研磨设备之一，配合高性能的冷却系统和自动控制系统可实现物料连续加工、连续出料，极大地提高了生产效率。
为了研究不同研磨设备及研磨工艺参数对粉体团聚体的解聚效果，龙蟒佰利等多家企业的工程师以d50＝1.355μm的氧化锆粉为研究对象，首先分别采用立式球磨机、立式珠磨机和卧式砂磨机在相同研磨条件下进行研磨试验，以确定最佳研磨设备；然后采用最优研磨设备，选择介质物料比、料浆固含量、线速度和研磨时间作为试验因素，进行四因素三水平正交试验，以确定最佳研磨工艺参数。
不同设备研磨后氧化锆料浆的粒度分布
（来源：甘学贤等.研磨设备和工艺参数对氧化锆粉体粒度的影响）
上述试验得出的结论是：（1）卧式砂磨机的研磨效果最优，研磨后氧化锆料浆的d50为0.303μm。（2）采用卧式砂磨机为研磨设备时，在介质物料比（m介质∶m物料）为4∶1，料浆固含量（w）为45％，线速度为10m·s－1，研磨时间为25h的条件下，研磨效果最佳，研磨后氧化锆料浆的d50为0.3μm左右。
在电子元器件原料加工中的应用
ZnO压敏电阻的性能主要取决于它的材料组成和微观结构，而其微观结构在很大程度上由粉体的特性决定。ZnO压敏电阻中原料粒径尺寸越小，越有利于其混合的均匀性，成分均匀是压敏电阻烧结过程中各成分之间反应均一的基础。现有ZnO压敏电阻生产所用原料中，主原料ZnO为超细粉体，而添加剂氧化物的粒径相对较粗且各自粒径差异较大，不利于制备过程中各原料均匀分布。
上海大学的研究人员用卧式砂磨机对混合添加剂氧化物进行微纳化，探究添加剂粒径对ZnO压敏电阻性能的影响。借助粘度、Zeta电位、SEM、XRD和电测设备等分析方法对所制得的ZnO压敏电阻进行综合分析。
结果表明，通过卧式砂磨机细化的添加剂粒径达到微纳米级，制得的压敏电阻ZnO晶粒尺寸减小，微观结构更加均匀。相比于其他机械研磨设备，卧式砂磨机不仅效率更高，且细化物料的粒径分布范围更窄，可达微纳米级。添加剂经过卧式砂磨机细化后，粒径减小，与ZnO混合更均匀，在烧结成瓷过程中形成了更多的尖晶石相，抑制了ZnO晶粒的生长，增加了单位厚度晶界层的数量，改善了微观结构的均匀性，提高了压敏电阻的综合电学性能。
在电子陶瓷浆料生产中的应用
多层片式陶瓷电容器（MLCC）的制造工艺技术发展非常迅速，其中陶瓷浆料的制备技术与方法对于制造性能优良的制品具有重要的意义。良好的瓷浆分散技术可避免瓷粉颗粒团聚，减少膜片气孔率，提高电容器瓷体致密性，最终可达到提高电容器电性能和可靠性的目的。
在陶瓷浆料分散的发展过程中，球磨罐和篮式砂磨机等一些机械研磨设备都曾广泛地应用在MLCC瓷浆的分散上，近年来日本和韩国等大型MLCC厂家逐步使用卧式砂磨机。由于卧式砂磨机具有效率高并适用于粒度小的浆料且浆料粒度分布集中、再现性好和操作简单的优点，越来越多的MLCC厂家开始使用卧式砂磨机。
在钛白粉生产中的应用
砂磨作为钛白企业中钛白初品粉碎的一个关键工序，只有经过粉碎工序，才能使得钛白初品位于一定粒度范围，从而进行无机及有机包膜处理，体现出其良好的颜料性能。
攀钢集团的研究人员以湿球磨钛白初品为原料，利用卧式砂磨机研究了不同砂磨工艺对浆料粒度的影响，并考察了浆料不同粒度对其白度和水分散性的影响。实验结果表明：较优的砂磨工艺为砂磨转速3000r/min，锆珠粒径1.8mm，进料浓度410 g/L，进料泵转速1，填充率80%；在较优条件下实验室一级砂磨后的浆料中值粒径相对现场两级砂磨浆料降低了36nm；粒度越小，浆料水分散性越好，当浆料中值粒径为231nm时，水分散性达到99.3%，浆料不同粒度对白度基本没有影响。
中国矿业大学（北京）的郑水林教授等以卧式砂磨机为超细研磨设备，研究研磨介质填充率、磨机转速、矿浆中粉体含量、助磨剂添加量、研磨时间对金红石型钛白粉超细研磨效果的影响。结果表明，在介质填充率为70％，磨机转速为2250r/min，矿浆中粉体质量分数为50％，添加助磨剂质量分数为0.4％的条件下，金红石型钛白粉超细研磨20min制得钛白粉的粒径d50、d97分别可达0.48、1.07μm。
在涂料生产中的应用
涂料的性能除了与组成材料种类和配比有关外，还与制备方法密切相关。涂料生产过程中，颜料的分散十分重要，好的分散过程能够使颜料粒子充分分散，发挥其特性。颜料粒径对涂膜光泽、着色性、透明度有着很大的影响。卧式砂磨机是实现涂料生产中分散聚集体的关键设备。20世纪90年代我国引进了湿法研磨技术，应用到涂料等多个领域，显著提高了超微细分散效果，产品品质和工艺水平均得到改善。
在新能源材料加工中的应用
磷酸铁锂等锂离子电池正极材料，在其前期粉体制备过程当中，由于配方工艺和特性要求的不同，选择的设备形式也不相同。根据磷酸铁锂中配料成分的物理特点选择准确的称量、混合设备，目前这一过程就实际要求和设备成熟度而言已较为成熟可行；但在研磨和均质化处理的过程中，就会有相应的影响因素出现，综合而言，卧式砂磨机比较适合这一工序。
另外，在制备固体电解质Ta-LLZO粉体的方法中，固相反应法是最实用的可大规模生产预烧粉的方法，在压制成型和烧结之前，一般会将预烧粉研磨至亚微米级以提高其烧结活性。固态电解质的制备工艺更加精细化，对粉体粒度的要求也更高，传统的球磨设备已不足以满足其要求，其生产依赖卧式砂磨机。
在矿物粉体中的应用
工业矿物粉体的加工价格相对低廉，因此需要处理量大的加工设备。研制产品粒度细且分布均匀、处理量大的大型超细搅拌磨机对于工业矿物粉体的深加工是当务之急。超大型卧式砂磨机是金银矿、钼矿、铜矿、镍矿、铅锌矿、铁矿再磨或细磨极具发展前景、能量利用率高、产品粒度细的一种细磨设备，另外，由于该设备结构简单、操作维护方便，从而被广泛应用于黄金矿、有色金属矿、金属矿和磁性材料等工业生产中。
在悬浮体系生产中的应用
悬浮体系生产中存在着分散不均匀、沉降快、悬浮性差等诸多问题，除了分散剂等助剂的因素影响外，颗粒细度和粒度分布是影响悬浮体系物理稳定性的主要因素，也是悬浮体系研究中的关键问题，而解决细度问题的主要手段是提高加工过程的研磨效率。
水悬浮体系的制备过程中，立式砂磨机和卧式砂磨机是目前普遍使用的关键设备，其加工过程对产品的储存物理稳定性影响很大。为了研究了这两类砂磨机和研磨时间对悬浮体系研磨效率及贮存物理稳定性的影响，广东某生物技术公司进行了一系列实验对比，结果表明，通过延长研磨时间，可以降低悬浮体系中颗粒的平均粒径和粒径分布(粒径<3μm的百分比)，提高悬浮体系粘度，从而改善悬浮体系的物理稳定性。在相同条件下，卧式砂磨机的研磨效率比立式砂磨机的要高。
在农药生产中的应用
悬浮种衣剂作为目前农药应用最广泛的种类之一，在农作物中起到杀虫、杀菌、植物营养的作用，但是悬浮种衣剂生产中存在悬浮稳定性差的现象，如分散不均匀、沉降快，其中颗粒细度和粒度分布是影响悬浮体系物理稳定性的主要因素，也是悬浮种衣剂研究中的关键问题。
从目前的文献资料来看，对悬浮种衣剂生产工艺中采用机械化研究的较少，主要凭借经验进行实际操作，没有系统的研究、分析。新疆农业科学院的科研人员通过多年来悬浮种衣剂机械化生产实践，经过多次的筛选试验、研究、分析，结果表明，从目前的发展趋势看，卧式砂磨机是解决悬浮种衣剂机械化生产工艺中必不可少的手段和途径，是农药机械化作业中必不可少的生产设备。
卧式砂磨机知名品牌
（注：以下仅为部分合作企业，排名不分先后）
参考资料：
甘学贤等.研磨设备和工艺参数对氧化锆粉体粒度的影响.耐火材料
程器等.添加剂微纳化对ZnO压敏电阻性能的影响.电瓷避雷器
李筱瑜等.卧式砂磨机在MLCC陶瓷浆料分散中的应用.电子工艺技术
王海波等.钛白卧式砂磨研究.硅酸盐通报
雷立猛等.浅析超大型超细卧式砂磨机PHE 1000PU在非金属矿生产中的应用.陶瓷
麦霭平.水性悬浮体系的工艺探讨.广州化工
王佳庆等.卧式砂磨机的结构优化设计.机电工程技术
常晓春等.卧式砂磨机影响种衣剂悬浮稳定性的试验研究.农机化研究
王欣宇等.涂料生产中卧式砂磨机工艺参数研究.中国涂料
李朝阳等.金红石型钛白粉的湿法超细研磨实验研究.中国粉体技术
黄晓.石榴石结构锂离子固体电解质的烧结和优化.中科院大学
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