磨料磨具网

       目前，最常见的金刚石微粉是将人造金刚石通过破碎、提纯、分级等工艺生产的，主要生产工艺及流程如图所示：

▲ 金刚石微粉生产工艺流程图

       其中，金刚石的破碎及整形工艺在微粉生产中占重要的位置，并直接影响微粉颗粒形状和目标粒度的含量。不同的破碎方法会得到不同的破碎效果。科学合理的破碎和整形工艺，不仅能快速地将粗粒度(常规粒度100-500微米)的金刚石原料，破碎为粒径范围约为(0-80微米)金刚石微粉颗粒，同时还可以优化颗粒形状，使微粉产品颗粒更加浑园、规则，减少甚至完全杜绝长条状、薄片状、针棒状等影响微粉最终品质的颗粒。使适销的目标粒度产出比例最大化。

       在微粉生产中，破碎法又有干法和湿法之分，选用不同的破碎及整形方法，其工作原理、工艺参数亦不相同。

▲ 金刚石球磨机

       一、球磨机干磨法工艺控制点

       以卧式球磨机干磨法为例，主要的工艺控制点为球磨机转速、球料比、装填系数、钢球配比等，实际生产中根据原料不同以及破碎、整形的目的而灵活掌握。

       1、球磨机转速

       球磨机的合理转速是发挥其生产能力的重要条件，在球磨机的筒体直径相同的情况下。转速愈高所产生的离心力愈大，钢球被带动沿筒壁上升的距离愈高。通过钢球下落时的碰撞和冲击作用对金刚石原料进行破碎，钢球下落时的碰撞和冲击作用愈强破碎效率也愈高。然而，当筒体转速达到某一临界值，离心力大于钢球自身重量时，钢球就无法脱离筒体而随筒一起转动，此时球磨机就失去破碎的作用，即等于球磨机没有做功。反之，当球磨机转速较低时，钢球被带动沿筒壁上升的距离愈短，这时钢球主要靠挤压和摩擦对金刚石原料发生作用，对金刚石颗粒表面的突起部分整形效果就愈好，且不破坏颗粒整体结构。但球磨机转速过低时，球、料不能提升到一定高度就滑下来，对金刚石原料产生的作用很小，不能达到有效破碎物料的目的。

       一般认为，球磨机适宜的工作转速是理论临界转速的75%-88%。

       2、装填系数、球料比

       在破碎整形过程中，合适的球料比和装填系数至关重要，球料比和装填系数过高或过低，都会影响球磨机的生产效率和产品品质。球料比过高或装填系数过低，单台机器的投料量受到制约。球料比过低或装填系数过高，破碎和整形时间需要相应延长甚至达不到理想的效果。

       在球磨机转速适宜的情况下，相应的装填系数φ=0.4~0.54，对于既定转速的球磨机，其装球量应该一定，装球过多或过少都会降低设备的生产效率。

       实践证明，对于金刚石原料的破碎来说，装填系数般为0.45较好。球料之比为4:1为宜。

       当装填系数确定后，装球量可用下式计算，

       G = 3.77φD²L

       式中，G为装球重量(吨):φ为装填系数(φ=0.4~0.5)；D为筒体直径(m)；L为筒体长度(m)。

       3、钢球直径及配比

       为了更有效地粉碎金刚石，当球磨机装填系数及装球量确定后，还应选择不同直径的钢球按比例配装才能获得较好的颗粒形状和较快的破碎整形效率。一般来说，大钢球的破碎效果好，小钢球的整形效果好。通过直径不同的钢球配比方案，可以很好的解决效率和品质间的矛盾。装填的钢球最大直径按下式计算:

       式中，d球为钢球最大直径(mm); d给矿为给矿粒度的最大尺寸(mm)；d排矿为最终产品粒度(µm)。

       应该指出，筒体内钢球尺寸的选择完全依据计算是不够的，还必须根据具体生产条件通过试验来确定。一般认为，当筒体内径为150mm，原料粒度在50/60~80/100时，钢球重量比例以直径20~25mm的占10%，直径15~18mm的占60%,直径10~12mm的占30%为宜。

       二、分段破碎

       微粉生产过程中，湿法破碎较干法破碎的效果更佳。因为当干法破碎到一定细度时容易出现粘壁现象，降低粉碎效果；湿法破碎，原料始终以料浆形式存在，易于增加细粒度的比例。

       为了控制粒度比例，当需要生产更多细粒度微粉时，应采用分段破碎，尤其是湿法分段破碎更好。这样既可以避免物料的过份破碎现象，又达到在破碎过程按强度分段。这是因为先碎的是强度低、质量差的金刚石，后破碎的是强度高、质量好的金刚石。

       三、气流粉碎

       还有一种破碎法是气流粉碎机破碎法，气流粉碎机是以压缩空气为工作介质，压缩空气通过特殊的超音速喷嘴向粉碎室高速喷射，该气流携带物料高速运动，使物料与物料之间产生强烈碰撞、摩擦与剪切从而达到粉碎的目的。当作用在颗粒上的力大于它的破坏应力时就产生破碎。高速冲击碰撞使颗粒产生体积破碎，而剪切和研磨作用则使颗粒产生表面破碎。这种破碎方式对金刚石微粉的生产是很有利的,因为可以生产出比较理想的颗粒形状。气流粉碎机最大的优点是不受机械线速度的限制，能够产生很高的气流速度,特别是超音速气流粉碎机能产生数倍于音速的流速，因而能产生巨大的动能，比较容易获得微米级和亚微米级的超细粉体。