球磨机是工业生产设备中粉碎设备的典型代表，是主要以研磨球为介质，利用撞击、挤压、摩擦方式来实现各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨粉碎的一种研磨设备，广泛应用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等行业。

高能球磨机与普通球磨机的区别：

一般来说，球磨机根据研磨时产生能量的大小可分为普通球磨机和高能球磨机。普通球磨机为滚筒式，当球磨机罐体转动时，研磨介质由于受到离心力的作用，在筒体内旋转摩擦，当上升到一定高度时，圆球因重力作用自由落体，药物借助圆球落下时的撞击、劈裂作用以及球与球之间、球与球罐之间的研磨、摩擦从而达到粉碎的目的。从理论上说，滚筒式球磨机的转速越大，研磨介质被提升的高度就越高，脱离筒体时物料受到的冲击力也就越高，磨粉效率也越高。然而，滚筒式球磨机的转速会受到临界速度的影响，一旦转速产生的离心力超过研磨球所受重力，研磨球就会与球磨罐同时运动，相对静止，研磨完全失效，因此为了保证产生的大部分能量用于球磨作用，滚筒式球磨机的转速大多设置为100-200r/min。

球磨机原理

筒体转速对研磨体运动的影响（来源：安徽瑞泰）

相比之下，高能球磨机是在普通球磨机基础上进行的改良，引入了创新的工作方式。在研磨过程中，它不仅能够将转速提高到1000r/min以上，而且不损失巨额能量，从而实现更高强度的碰撞、磨擦和冲击作用。这样的改进使得颗粒细化过程更加迅速和高效，甚至在纳米尺度下制备出细小的颗粒。此外，这种高能球磨机还能促使粉末颗粒中的原子扩散，实现机械合金化效应，因此在制备高性能合金材料方面具有重要价值。

高能球磨机分类

随着技术的进步，高能球磨机的种类也在逐渐增多。常见的高能球磨机根据其不同的工作方式，可以分为行星式、搅拌式和振动式三种。因此，如何在这些多样的选择中挑选出适合的球磨机，也成为许多用户面临的难题。下面，小编将梳理它们的原理和特点，为高能砂磨机的产品选型提供一点帮助。

行星式球磨机

行星式球磨机是一种实验室用或小批量生产用的粉体加工设备，其得名源自于其类似于“行星公转和自转”的运动方式：当仪器启动时，电机带动公共的太阳轮绕主轴转动，而位于太阳轮上的多个研磨罐则围绕自身的轴作与太阳轮的运动方向相反的自转运动，二者转速叠加，罐体转速可达1000r/min以上。

行星式球磨机内研磨球运动轨迹（来源：南京驰顺科技发展有限公司）

在运动过程中，研磨球不仅像传统球磨机一样受到重力作用，还受到了研磨罐的自转离心力、研磨罐绕主轴的公转离心力以及科里奥利力（也称科氏力，旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述）的作用，从而使得研磨球与研磨球、研磨球与研磨罐之间发生强烈的碰撞，碰撞产生的冲击力、剪切力、摩擦力使样品被快速、有效地混合、粉碎。一般来说，行星式球磨机的研磨效率比普通球磨机高50%以上，对软性、硬性、脆性及纤维性等样品的干磨、湿磨及混合处理都有极好的效果，可以将其粉碎到微米甚至纳米级别。此外，行星球磨机一次可带动多个球磨罐进行研磨，且球磨罐可进行拆卸，根据样品特性可更换使用多种材质的球磨罐和研磨球，因此一次运行就可同时获得多个样品或者研磨多种不同的样品。

但行星式球磨机的占地面积小，但结构相对紧凑、复杂，需要多个独立运动的部件，价格相对较高，目前行星式球磨机的容量大部分为100L以下，因此一般较适用于实验室或小规模生产的场景。

搅拌式球磨机

搅拌式球磨机，即砂磨机（也称珠磨机），它是在普通球磨机结构的基础上发展而来的，相对其他高能球磨机，结构较为简单，主要由机体、磨筒、砂磨盘（拨杆）、研磨介质、电机和送料泵组成。其中根据磨筒筒体的大小，砂磨机可继续细分为实验性、小型、中型、大型以及超大型，不仅能够满足粉体研发、小试、中试的需求，还能够实现大规模批量化生产。

砂磨机结构示意图

在原理上，砂磨机虽然也是利用研磨球之间的碰撞、剪切完成研磨的，但它并非依靠筒体的旋转来赋予研磨球动能，而是通过搅拌装置使研磨球在球磨罐中进行搅拌运动。以卧式砂磨机为例，其具体原理是：利用料泵将经过搅拌机预分散润湿处理后的固－液相混合物料输入筒体内，物料和筒体内的研磨介质一起被高速旋转的分散器（转速可达3000r/min）搅动，从而使物料中的固体微粒和研磨介质相互间产生更加强烈的碰撞、摩擦、剪切作用，达到加快磨细微粒和分散聚集体的目的。研磨分散后的物料经过动态分离器分离研磨介质，从出料管流出。

砂磨机原理

与普通球磨机相比，砂磨机由于转子具有更高的转速，因此具备更强的剪切力、撞击力，研磨效率、制备成本均优于普通球磨机，制备出的粉料平均粒径也要小得多，可制备出平均粒径小于0.5um的粉料，适用于冶金、非金属矿、油墨、涂料、化工、陶瓷和新材料等中低硬度物料的超细粉碎加工，对锆英砂、磨料等高硬度物料粉碎效果一般。一般来说，使用越小的研磨介质，物料能被砂磨机研磨得越细，但与此同时，也越不利于研磨介质的分离，因此小尺寸研磨介质的分离是砂磨机研发中最大挑战之一。目前，为了解决小尺寸研磨介质分离难以及砂磨机普遍存在的筛网易堵塞的问题，越来越多的砂磨机不再使用筛网作为筛分部件。例如，深圳市叁星飞荣机械有限公司自主研发的SP系列立式砂磨机就采用无筛网无轴封设计，采用离心作用将物料与研磨介质分离。

立式无筛网砂磨机（来源：深圳市叁星飞荣机械有限公司）

振动式球磨机

振动式球磨机（来源：无锡新而立机械设备有限公司）

振动式球磨机，也称振动磨，其结构简单，主要由磨机磨筒、激振装置、联轴器、驱动电机及底座等部件组成。仪器的机械结构（激振装置）带动球磨罐做高速强力振动，随后研磨介质在磨机腔体内做频次运动，从而实现对物料的无死角研磨。

振动式球磨机结构示意图

在这个过程中，物料受到了高频振动的研磨介质的冲击力、研磨介质绕自身几何轴线自转运动产生的剥削力和切削力、单介质随群体公转产生的挤压力以及研磨介质群循环运动产生的研磨力。其中，振动频率是影响振动强度的因素之一。振动频率越大，则磨介对物料的挤压剪切、碰撞研磨等一系列的作用力越大，粉碎能力越强，产品粒度越细，通过调节振动频率，可实现粉体的超微研磨，可加工平均粒度1μm甚至小于1μm的超细粉产品，对于脆性较大的物质甚至能够较容易得到亚微米级产品。但需要注意的是，振动频率太高，其动力消耗也会大大增加，并且机械磨损加快，因此需通过实验确定合适的频率。

除了研磨粒度小，振动磨相较普通球磨机的另一个优点是处理量大，普通球磨机的介质填充率与球磨机转速相互关联又相互制约，不同的介质填充率下，研磨介质从泻落转变为抛落的转速不相同，因此普通球磨机往往需要通过试验来找到理想生产率对应的填充率。而振动磨介质填充率不受震动频率影响，选用大负荷量的磨机，其介质填充率最高甚至可达80%，所以相比普通球磨机，振动磨的单位筒体体积生产能力更大，处理量较同体积的普通球磨机大10倍以上，适合处理需大量加工的低价物科，如矿石、水泥、煤等。

小结

超细粉碎设备是粉体工业发展的重要基石，是粉体产品进行超细制粉加工必不可少的工具。上述三类高能研磨机高能球磨机与普通球磨机一样，都是利用研磨介质在的冲击力、剪切力实现物料的研磨，但它们通过对普通球磨机结构进行优化，能够实现更小的研磨粒径，在材料处理和加工中都具有独特的优势，在选型上，应综合考虑不同高能研磨机的特点。

粉体圈Corange整理

本文为粉体圈原创作品，未经许可，不得转载，也不得歪曲、篡改或复制本文内容，否则本公司将依法追究法律责任。