超细粉碎是指通过机械研磨的方法，使用外力让粒子之间发生摩擦碰撞，使颗粒更加分散细小化，或者使粒子之间能够紧密嵌入的一种机械手段。目前，工业上用于制备超细粉体的设备主要是基于介质研磨、剪切和摩擦作用的“高能球磨机”，如搅拌磨机、振动磨机、球磨机等，而这些设备都需要研磨介质来完成粉碎作业。如：球磨机是依靠衬板提升磨矿介质（钢球）至一定位能来完成矿石颗粒的冲击和研磨破碎，具有破碎比大、粉碎效果好、适用性强等优点。

球磨机(左）球磨机理图（右）

因此，研磨介质的选择是一个非常关键的因素，它决定了粉碎过程中的成本和粉碎效率的高低以及粉碎后产品的品质。同时，不同的研磨介质具有不同的性能特点，适用于不同的研磨材料应用领域，所以在实际生产中需要根据原料及产物具体要求，选择最合适的研磨材质。目前，研磨介质包括金属研磨介质球和非金属研磨介质球（氧化铝，氧化锆，氮化硅等）

研磨介质

一、金属研磨介质球

金属研磨介质球发展历程

金属研磨介质球的应用领域

二、非金属研磨介质球

（1）天然球石研磨球

天然球石研磨介质主要是指硅石、海卵石和鹅卵石等天然形成的物质，是一种以二氧化硅为主要成分的火成岩，属于低密度磨介，价格低廉。但是磨耗较大，研磨效率低，容易造成瓷胎中的游离石英增多，从而降低瓷体的热性能和强度，对镁和铝质强化瓷影响尤甚。

应用：天然球石研磨介已本本被人造研磨介质所取代。

（2）SiO₂ 研磨介质球

SiO₂ 研磨球由天然的玛瑙球和石英制成的玻璃小球。其中，天然玛瑙研磨球价格昂贵，用于研磨用的石英玻璃球，密度小，磨耗高，研磨效率低，易脆碎。

应用：仅用于实验和一些特别行业，用量非常少。除用于石英粉体的研磨和一些特殊粉体研磨外其他它陶瓷粉体的研磨均不使用石英玻璃磨球。

常用设备：搅拌球磨机、砂磨机、行星式球磨机

玛瑙球

（3）Al₂O₃ 研磨介质球

随着各个行业对球磨的需求日益增大，研磨介质作为研磨工艺中的重要一环，因此对研磨介质球的性能也有更高的要求。Al₂O₃研磨介质球是以Al₂O₃主要成分份的陶瓷球，具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、耐冲击等优良性能已经逐渐取代金属球和硅酸盐类研磨球。

应用：被广泛用于白色水泥、选矿、陶瓷、电子材料、磁性材料、以及涂料、油漆等行业的原材料的粉磨加工，是一种优质的研磨介质。

常用设备：中小型高速卧式、窄缝式立式搅拌磨机等各种研磨机中

Al₂O₃研磨介质球（左） 油漆（右）

（4）ZrSiO₄ 研磨介质球

ZrSiO₄研磨介质球是以ZrSiO₄为主要原料制备的ZrSiO₄瓷球，其ZrO₂的质量分数在65%～68%或更低。比重中等，能量较大，研磨时间较短，虽然价格较低，但由于多采用熔融法生产工艺，介质易形成空心缺陷，易破碎，相较于ZrO₂介质其磨耗大、强度低，另外，破碎的介质经常损坏昂贵的机械密封，同时会对料浆造成污染。因而缺乏良好的市场推广前景

应用：ZrSiO₄瓷球主要用于ZrSiO₄原料的超细研磨，是ZrSiO₄超细研磨的首选磨介，具有一定的性价比。

常用设备：砂磨机

ZrSiO₄研磨介质球

（5）ZrO₂ 研磨介质球

ZrO₂研磨介质球指添加稳定剂、ZrO₂含量达到90%以上的ZrO₂陶瓷球。ZrO₂研磨介质球表现出较高的密度，冲击力大，研磨效率高；表面光，对分散剂，可避免产生产品污染；可减少所需研磨时间，适于湿磨与其他它研磨介质相比。虽然价格高，但由于无空心，无破碎，无污染，成为理想的研磨介质。

应用：主要用于要求“零污染”及高粘度、高硬度物料的超细研磨及分散，如：电子陶瓷、磁性材料、氧化锆、氧化硅、硅酸锆、钛白粉、医药食品、颜料、染料、油墨、特种化工行业。

常用设备：适用于各种球磨、研磨和抛光设备。

ZrO₂研磨介质球（左）电子陶瓷（右)

（6）碳化硅研磨介质球

碳化硅研磨介质球是高技术陶瓷中的一种，主要由亚微米级碳化硅粉制成。由于SiC的共价键结构特点，决定了其晶体结构对称性较大，呈现出各向异性，这就使得其原子滑移面减少，不易引起变形，因此SiC具有仅次于金刚石和立方氮化硼的硬度、比刚玉还高的机械强度，高温下强度高、硬度大、抗氧化性，耐腐蚀等优点。

应用：常用于各种粉体材料超细研磨，如碳化硅超细粉，以及各种精密轴承。

常用设备：砂磨机、强压微粉磨机、碳化硅研磨机

碳化硅研磨介质球

（7）氮化硅研磨介质球

氮化硅研磨介质球是氮化硅陶瓷料为研磨介质的球体材料，被认为是球磨介质中的高端材料。由于氮化硅是无机非金属强共价键化合物，其基本结构单元为四面体。硅原子位于四面体的中心，四个氮原子分别位于四面体的四个顶点。然后以每三个四面体共用一个硅原子的形式在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。因此，氮化硅研磨介质球有极高的抗氧化性；硬度高，仅次于金刚石，立方氮化硼，消耗非常小，降低了研磨介质的磨损及对研磨材料的污染，有利于获取更高纯度的超细粉体，但其价格较高。

应用：在氮化硅粉体生产中属于不可或缺的研磨介质，适用于砂磨机，振动磨，行星磨搅拌磨等高能球磨设备。氮化硅陶瓷球可用于各种有极限性能要求的轴，可应用于高技术产业如航空、国防等工业。

常用设备：适用于砂磨机，振动磨，行星磨搅拌磨等高能球磨设备

氮化硅研磨介质球(左） 精密轴承（右）

非金属研磨介质球的应用领域

三、总结

研磨介质的选择在超细粉碎过程中是一个非常重要的问题，不同的研磨介质具有不同的化学元素。在实际生产研磨过程中，我们应该首要注意研磨介质的化学组成是否会与研磨物料发生化学反应，以免造成物料的污染。如在研磨农药、医药和生化方面，重金属为顾忌元素，含重金属介质是不能选用的。其次，在研磨超硬材料方面如：氮化硅、碳化硅等时，要尽可能考虑使用同介质研磨球。

因此，根据研磨介质的化学组成所决定的一些物理性能（硬度、密度、耐磨性）和本身的磨耗对浆料的污染情况，选择合适的研磨介质有助于提高超细粉碎过程中粉碎效率、产品质量，降低综合成本。

参考来源：

1、超细搅拌磨的机理研究及其性能分析 黄世弘（昆明理工大学）

2、不同类型研磨介质的制备与研究概况 邵斌（中国粉体工业）

3、碳化硅陶瓷相煅烧与研磨介质球的制备 刘银波（西安科技大学）

4、微晶ZrO₂ 研磨介质球的制备与研究 吕宝伟（山东理工大学）

5、研磨介质及装料量对球磨机运行特性影响的数值模拟研究 赵元（浙江大学）

附图：一图了解研磨介质

作者；晴天