粉体技术及设备现状与发展

矿物加工工程XXXX学院矿物加工XXXX班XXX08XXXX4粉体技术及设备现状与发展【摘要】综述了粉碎技术及设备的发展历史，从工作原理、结构特点及作用机理出发介绍了几种典型的粉碎设备，分析了中国粉体工业发展现状及存在的巨大潜力，针对目前粉碎设备与技术研究中存在的问题，提出了今后应注重解决和努力的方向。【关键词】粉体技术破碎机超细粉碎设备粉体加工是过程工业生产中不可缺少的工艺流程，主要包括破碎、粉磨、均化、分级、干燥、收捕、混合、存储、装运以及某些粉体产品的改性造粒等工序，各工序间还有输送（计量）作业。如图l所示。图l粉体加工典型流程示意图当然，对不同的粉体产品生产，上述工序有不同的取舍与组合。每一道工序，都必须配置具有相应功能的设备，从而形成了庞杂的粉体加工设备。[1]粉碎机械是应用机械力对固体物料进行粉碎作业，使之变为小块、细粒或粉末的机械。粉碎机械是破碎机械和粉磨机械的总称。比较传统的分类是：排料中粒度大于3mm的含量占总排料量50%以上者称为破碎机械；小于3mm的含量占总排料量50%以上者则称为粉磨机械。随着科学技术的进步，粉体工业发展进入到了纳米级领域，对于粉碎设备的分类也将更加细化。一、典型粉体加工机械：要是靠机械力的作用，最常见的破碎方法有五种：压碎、劈碎、折碎、磨碎、击碎，而超细粉碎则要通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨、分散等手段而实现，传统粉碎中的挤压粉碎方法不能用于超细粉碎，否则会产生造粒效果。由于粉碎方法的不同也使得传统的粉碎设备和超细粉碎设备有所不同，下面就对一些典型设备进行介绍。1、传统的破碎机械破碎机械根据结构和工作原理的不同可分为下列几种类型：（1）颚式破碎机一一是由于活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动，物料在两颚板之间被压碎。适用于粗、中破硬质料或中硬质料。（2）圆锥式破碎机一一外锥体是固定的，内锥体被安装在偏心轴套里的立轴带动作偏心回转，物料在偏心回转，物料在两锥体之间受到压力与弯曲力而被破碎。适用于粗、中、细碎硬质料或中硬质料。近年来，在结构形式上最具代表性的圆锥破碎机仍是瑞典B45ED3G集团的液压圆锥破碎机和芬兰metso集团的symons体系之圆锥破碎机。发展特点是高能化，即达到更高的输入能量/质量比，目标是获得更高的破碎比和更细的产品粒度。A、瑞典B45ED3G集团的第三代H和S1800系列液压圆锥破碎机具有国际领先水平，其传统特点是陡锥、高摆频、小偏心距、主轴简支梁支承形式、底部单缸液压支承和顶部星型架结构。近年来的发展包括：（1）高能化，大幅度提高了功率I体积（质量）比；（2）采用先进的自动控制系统；（3）S系列有特粗和粗两种、H系列有特粗到超细7种腔型衬板，使同一台设备可用于不同给料和产品粒度要求。超细腔形利用了料层粉碎原理；（4）可以简单地通过转动偏心套改变偏心距；（5）采用恒定衬板特性破碎腔形；（6）采用特殊合金衬板，延长衬板寿命；（7）小齿轮轴系为一整体部件，调整、安装、维修方便；（8）采用重型主轴，结构坚固；（9）所有检查和维护都可以从设备上部完成，操作简捷方便；（10）主轴上端用衬套保护，延长了轴的使用寿命。B、芬兰metso集团最新推出了GP550型NordbergGP系列底部单缸液压圆锥破碎机。其最大功率为351kw，质量为24t。特点有：（1）特粗型破碎腔最大给料口尺寸为300mm，可用于第二段破碎；（2）新的优化破碎腔型可具有更高的破碎性能；（3）排料口有较宽的调整范围，闭边最大可达50mm，具有更高的处理能力；（4）专利活塞设计使设备安装高度只有2.796m；（5）用于细碎时压力和功率之间的更好平衡；（6）新型润滑系统、更大的油泵和新的顶部支承结构提高了工作可靠性；（7）每个衬套具有两个偏心距，提高了对不同工况的适应能力。C、Symons系列圆锥破碎机（ee）芬兰Metso集团的HP系列圆锥破碎机（原属Metso集团Nordberg公司）具有国际领先水平。该破碎机是在Omni圆锥破碎机的基础上发展而成，在Symons圆锥破碎机基础上加大了动锥直径、给料口尺寸和偏心距，加快了主轴转速，提高了零部件机械强度，使安装功率和生产能力大幅度提高，其结构见图3,系列规格有HP200、HP300、HP400、HP500和HP800。其传统特点是缓锥、高摆频、大偏心距、周边多缸液压锁紧、主轴悬臂梁支承形式和球面瓦支承结构。最新的进展包括：（1）采用高能化原理设计，大幅度提高了功率/质量比和功率/体积比；（2）有六种从粗到细的不同破碎腔形衬板可供选用，仅通过更换不同衬板就可以使同一台设备在粗碎到超细碎之间变换。超细碎腔形利用料层粉碎原理，要求充满给料；（3）采用液压马达旋转定锥，快速调整排料口或拆卸定锥，可以在负荷状态下调整排料口；（4）自动控制系统可以远程控制液压站;（5）所有主要部件均可以从破碎机顶部或侧面进行维修；（6）采用超声波料位计。1.轴暗座2劫推体主轴3.平衡重4.擀•时朴3.柱体&儒心袖芸7.机柴4凿能器。.搬压侧跄血0支踉环11.锁紫液」k.5i「IX摘案螺母调整环14.受料斗巧.进料简图3IT系列阚椎破碎机结构图D、HP列圆锥破碎机较Symons圆锥破碎机的零碎比达到2〜10，可以用于第二段到第四段破碎其最新发展是HPSX型，该型号增加了从给料端更换动锥之功能，用以改进HP系列圆锥破碎机的生产能力。最新、最大规格为HP800圆锥破碎机，我国包钢（集团）公司选矿厂、鞍钢集团鞍山矿业公司齐大山选矿厂以及太钢尖山铁矿等矿山已使用了该设备。E、北京矿冶研究总院与俄罗斯Mxahoop技术有限公司合资成立的北京凯特破碎机有限公司从20世纪90年代初开始制造惯性圆锥破碎机。目前已形成了GYP-60、GYP-100、GYP-200、GYP-300GYP-450、GYP-600、GYP-900、GYP-1200的系列规格。1.谢胴环2.支聚环3.功正4.机架5.轴奁&微振•踞7.球沮也牛&中间轴□.止推输承U).减振元件II.球形M轴12ikli速薜图4慵性圆锥破■机结构图F、法国FivesLille集团FCB公司根据俄罗斯惯性圆锥破碎机原理，对其结构进行改进，开发了Rhodax惯性圆锥破碎机。其特点是外锥为主动锥，内锥是从动锥，不平衡偏心配重安装在外锥上，具有破碎力调整方便的优点。东北大学研制了一种新型振动圆锥破碎机，该设备根据闻邦椿院士的双电机驱动同向回转的自同步理论，采用双电机驱动同步振动的全新方案，结构简图见图5。工作时，电动机通过轮胎联轴器驱动激振器，激振器产生离心力，带动可动的内破碎锥绕中心线作圆运动，从而沿内、外锥(固定锥)之间的物料层滚动，物料受到强烈挤压、振动和冲击而被粉碎，破碎力可以通过调整激振器的偏心块加以改变。该设备除具有惯性圆锥破碎机的破碎比大、可加工高强度物料、带负荷启动和停车、有过载自保护能力、不需庞大基础等优点外，还具有整机高度低、不需要加工复杂的球面滑动轴承、结构简单等优点。样机型号为PYDZ-300,动锥直径为300mm,单振幅为5mm,频率为960min,安装功率为4kWX2。用鹅卵石和青岩石进行了试验，给料粒度＜50mm,排料粒度中-3mm含量N80%,-5mm含量N90%。辊式破碎机一一物料在两个作相互旋转的辊筒之间被压碎。适用于中、细碎硬质、软质料。锤式破碎机一一物料被快速旋转的锤子所击碎，锤子自由悬挂在转盘上，并被其带动。适用于中、细碎中硬质料。反击式破碎机一一物料被快速旋转的转子上刚性固定的打击板打碎，并且撞击到反击板上而进一步被破碎。适用于中、细破碎硬质料和中硬质料。2、传统的粉磨机械由于粉碎方法的不同，而且被处理物料的性质也差异很大，为了满足需要，按结构和工作原理的不同，粉磨机械可分为下列类型：（1）笼式破碎机一一简称笼磨机，它利用快速旋转的笼子对物料进行冲击粉碎。适用于细碎和粗磨脆性及软质材料，一般在玻璃工业中应用比较多。（2）轮碾机一一物料在旋转碾盘上被滚动的圆柱形碾轮所压碎及磨碎。适用于细碎和粗磨中硬及软质料。（3）立式磨一一又称环辊磨，磨辊受到弹簧的作用紧压在旋转磨盘上，物料即在磨盘及磨辊之间被压、研碎，然后被空气带走。适用于细磨软、中硬质料。（4）球磨机一一物料与研磨体在旋转的筒体中，由于研磨体被筒体带起，然后从一定的高度下落，能将物料击碎和磨碎适用于粗、细磨硬质料和磨蚀性料。（5）自磨机一一又称无介质磨机，它基本上不用研磨体，物料在旋转筒体中被带起，然后从一定高度下落，物料相互间产生连续不断的碰撞而被击碎和磨碎。适用于细碎、粗、细磨中硬和硬质料。（6）锤击磨物料被高速度旋转的锤头击碎，锤头是自由地悬挂或固定在转盘上，击碎后的物料被下面的空气带走，若使用热空气时，还可以同时进行物料的干燥。适用于细碎和粗磨软、中硬质料。（7）辊压机物料在一对相向转动的轧辊中被压碾碎，平滑高压轧辊的直径是长度的倍。一个轧辊具有固定可调底座，粉碎所需的压力由液压系统施加于另一个轧辊上，轧辊通过万向轴由安装在轴上的行星减速装置驱动，物料从漏斗喂入两个轧辊的缝隙中，被压出来的物料成片状，压片中含有粗粒和细粒，所以必须通过二次粉磨把压片松散开。适用于粗磨和细磨脆性物料。⑵

闻.怜住的干式磨卷夜径(a＞球磨孔拜磨跖tc＞悬会式磨赣机(需豪家部靠U)弱唇机知的toJ酒礼内落隋粗〔口控长式野枳如'、？H』T鼠炫磨I＜n)闻.怜住的干式磨卷夜径(a＞球磨孔拜磨跖tc＞悬会式磨赣机(需豪家部靠U)弱唇机知的toJ酒礼内落隋粗〔口控长式野枳如'、？H』T鼠炫磨I＜n)QlfJ祸旋凯CiJ邨「期＜■J‘、E极泸西：k〕Cm]tl｝广如TIn〉柱磨机iCn＞单句表听磨，Co＞取尚多野磨我们通常采用的粉碎方法主物料细微状态下，其物理及化学性质均会有明显的变化并出现许多优良性能。由于超细粉体粒度细、表面积大、分布均匀而且缺陷小：大大加快化学反应的速度；充分释放可燃性固体物料所含的能量;使药品的生化作用更趋向有效；使油漆、油墨的色彩更亮泽；使涂料粘合更为牢固等等。为了利用这些特殊的性能，现代化工、电子技术等对其所用物料的细度提出了更高的要求，因此，超细粉碎技术应运而生。从二十世纪40年代起国外就开始注重以超细粉碎、分级及改性为基础的深加工技术。目前，国外的超细粉碎设备已经可以加工细度为0.5——10um任意窄级别的粉体。超细粉碎通过对物料的冲击，碰撞，剪切，研磨，分散等手段而实现。超细粉碎设备按不同的粉碎方式可分为：机械冲击式粉碎机、振动磨、气流粉碎机、搅拌磨等。机械超细粉碎机A、搅拌球磨机一一搅拌球磨机是超细粉碎机中最有发展前途，而且能量利用率最高的一种超细粉碎设备。在搅拌球磨机中设有搅拌装置，它使球介质和物料在整个筒体内不规则地翻滚，使球介质与物料之问产生相互撞击和研磨的双重作用，致使产品磨得很细，并达到均匀分散的效果。基于这一原理，研制了适用于不同产品粒度和物料性质的各种类型的搅拌球磨机。并大都己商业化。特别是立式搅拌式磨机，以其构造简单、操作容易、维护方便等优点成为目前工业上应用最广泛的细磨设备之一。1.LindKtiupeofgiiodiingmillpotnfeiimentalstirredballmill..B、冲击式粉碎机一一高速冲击式粉碎机按转子的布置方式和锤头的个数、形式分为多种，其特点是粉碎效率高、粉碎比大、结构简单、运转稳定，适合于中、软硬度物料的粉碎，广泛应用在矿业、化工、建材、食品、药物等行业。冲击式粉碎机借助于转子上锤头以50m/s-100m/s的高速对物料施行打击而将其粉碎。处于定子和转子间隙处的物料被剪切和反弹到粉碎室内，与后续高速飞来的颗粒相撞，使粉碎过程反复进行。这类冲击式粉碎机不仅具有冲击和摩擦两种粉碎作用，而且还具有气流粉碎作用。冲击式粉碎机种类较多，还有CZM型系列冲击式粉碎机等。芬兰Metso集团的NordbergBarbacB系列立式冲击粉碎机[9]该设备是最全面的自衬和高强度自破碎，工作时有两股给料：转子给料和破落给料，通过改变转子转速和破落给料比例，可以适用于各种物料和应用条件。图3立式冲击粉碎机结构图气流式超细粉碎机A、圆盘式气流粉碎机一一这类气流粉碎机的腔体成圆盘状，故而得名，如图6所示。圆周上的多个气流入口与固定的喷射环管成一定角度，使喷射气流所产生的旋转涡流既能使粒子得到良好的冲撞、摩擦，又能在离心力的作用下达到分级的目的.喷嘴喷射出来的空气膨胀的作用能降低粉碎室的温度。B、O型环气流粉碎机一一O型环(循环管式)气流粉碎机。原料由文丘里喷嘴加入粉碎区，气流经一组喷嘴喷入不等径变曲率的O型循环管式粉碎室，并加速颗粒使之相互冲击、碰撞、摩擦而粉碎.同时旋流还带动被粉碎的颗粒沿上行管向上运动进入分级区.在分级区离心力场的作用下，使密集的料流分流，细粒在内层经百叶窗式惯性分级器分级后排出，即为产品；粗粒在外层沿下行管返回继续循环粉碎。C、冲击靶式气流粉碎机一一冲击靶式气流粉碎机的结构原理：压缩空气从下部空气管送入，为了达到强制给料的目的，右上方安装有螺旋加料器，空气和物料在混台室内混合并以超音速与冲击板相冲击，从而将颗粒粉碎。气流连续喷射，颗粒经过一次冲击之后进入上升管，并在湍流作用下相互间撞击摩擦，从而达到超微粉碎的目的。D、对撞式气流粉碎机一一它是利用两股相对运动的高速气流夹带着颗粒对撞在一起，从而达到粉碎的目的。颗粒之间在混合气流作用下元规则的碰撞中向低压区移动，大量的混合粉体经连通管向上移动。细粉从上部排出；粗粉向下落，并在二次空气的夹带下通过料管重新进入粉碎区。（3）气力超细分级典型设备入、离心转子式分级机一一该分级机是分级设备中的主导产品，现有多家公司生产，其关键部件略有不同。分级机工作部件主要是一高速旋转的转子，当气固两相流通过转子间隙由外向内运动时，颗粒在离心力场作高速旋转。较大的颗粒在强大离心力的作用下，被抛向器壁而失去动能，并在重力作用下，由排料口排出；较小的颗粒则在气体粘滞力的作用下，随气流向转子内部运动，成为产品而由出料口排出。B、多次分散超微粉分级机一一针对微细粉体的精密分级，在传统转子式分级机的基础上发展了带有多次分散风的分级机，这是一种切割粒径小至1“m的精密分级机。原料在一次空气的夹带下切向进入转子分级区域，沿器壁流动的同时被径向三次风吹散，空气与合格的细粉经过叶轮和细颗粒出口作为产品而收集；粗颗粒和团聚颗粒在下落的过程中，通过一个导向叶片环被分级区底部切向导入的二次空气再次分散。其处理能力为50一1500kg/h，空气耗量为15—150m3/min，转子转速为800—2300r/min。c、多转子微粉分级机一一本分级机是由上部多个转子构成的分级腔和底部分散装置组成的大处理量分级机，原料在分级机的底部被流化分散，然后被上升气流带入分级区。细粉通过转子叶片后在上部提出，进入收集器。粗粉及团聚颗粒在下落过滤中。与切向导入的二次气流相遇再次分散后，通过底部的出口阀卸出。该机专门为高细度、大处理量的分级过程而设计。其能力为1—6t/h，空气耗量为15—600m3/min，转子的转速为300—2300r/min。分级切割粒径为5—15Mm。D、DS型分级机一一这也是一种无转子的半自由涡式分级机，舍有微细颗粒的两相流，在负压的作用下旋转进入分级机。经沿上部筒体壁旋转分离后，部分空气和微粉通过插入管离开分级机；剩余部分需要进一步分级的物料，通过中心锥体进入到分级区，由于离心力的作用被分成粗粉和细粉。二次空气经过可调整角度的叶片进入分级室，以使颗粒充分分散。提高其分级效率。粗粉经过环形通道进入卸料仓，细粉从中心锥体下部排出机外.还有其它几种型式，如：SPC型涡轮分级机等。[5]2、超细分级设备广义的分级是利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、磁性、放射性等特性的不同而把颗粒分为不同的几个部分。狭义的分级足根据不同粒径颗粒在介质（通常采用空气和水）巾受到离心力、重力、惯性力等的作用，产生不同的运动轨迹，从而实现小同粒径颗粒的分级。按所用介质可分为干法分级（介质为空气）与湿法分级（介质为水或其它液体）。超细分级设备分干式和湿式超细分级机。其中干式超细分级机的类型主要分惯性分级和离心分级两大类。干法分级的特点是用空气作流体，成本较低，方便易行。但它有两个不足：一是容易造成空气污染；二是分级的精度不高。湿法分级用液体作为分级介质，存在较多的后处理问题，即分级后的粉体需要脱水、干燥、分散、废水处理等，但它有着分级精度高、无爆炸性粉尘等特点。干法分级机大多是采用离心力场、惯性力场或离心力场对粉体进行分级，它们是目前发展较快的重要精细分级设备。湿法分级机主要有重力沉降式和离心式水力分级机。按是否具有运动部件可划分为两大类：（1）静态分级机：分级机中无运动部件，如重力分级机、惯性分级机、旋风分离器、螺旋线式气流分级机和射流分级机等。这类分缎机构造简单，不需动力，运行成本低。操作及维护较方便，但分级精度不高，不适于精密分级。（2）动态分级机；分级机中具有运动部件，主要指各种涡轮式分级机。这类分级机构造复杂，需要动力，能耗较高，但分级精度较高，分级粒径调节方便，只要调节叶轮旋转速度就能改变分级机的切割粒径，适于精密分级。超细分级设备是制备超细粉体非常关键的设备：通过分级，可以生产特定粒度分布的超细粉体。通过分级使粉碎机能耗降低，可以经济地生产超细粉体。由于超细粉碎加工中产生的粉体物料粒度微细，因而其比表面积及表面能均很大。此外，粒度越细，物料的机械强度越高。因此，超细粉碎作业能耗较高，粉体在反复机械力作用下还容易团聚。为提高粉碎效率，除强化分级外，有时还要添加助磨剂。[6]三、我国及世界粉体工业发展现状粉体工业正朝着超细粉碎的方向迅速发展，超细粉碎技术至今已成为各国重要的非金属矿及其它高新原材料深加工技术之一。对于超细粉碎设备的研究也是从传统的粉碎设备开始的，人们在粉磨机械的原有基础上不断地对磨机进行改进来提高粉磨机械的粉碎比，提高粉碎的精度。美国、欧共体各国以及日本就是先从粉碎设备入手，逐渐扩展到超细分级、高均匀度混合、表面处理、纳米粉体制备等多个方面。近年来，随着以横向技术为先导的新兴产业不断形成，我国的粉体工业也伴随粉体技术的发展与普及而形成规模。然而，我国在粉体技术方面还相当落后。例如，超微粉碎分级技术和设备在国外已相当成熟，而国内还处于从研究向工业化的过渡阶段；精细化粉体产品的品种少、产量小、质量不高，不能满足高新技术产业对原料的要求；高要求的粉体复合技术还处于研究开发阶段；助剂的应用及粉碎同其它化工单元操作的联合作业水平较低;很多必须用精细化粉体产品的领域仍依靠引进国外设备和技术来解决问题，有些则需购买国外产品。虽然我国的超细粉碎技术研究起步比较晚，但经过近几年的努力，到目前为止，我国生产的某些超细粉碎设备已经可以与国外先进机种相媲美，如BM系列涡轮式超细粉碎机，根据国际上先进的粉碎技术研究设计而成的一种可更换各种粉碎刀具的通用型超细粉碎机，粒度可在40——325目之间调节；JFC系列射流粉碎与分级技术与设备，根据气体动力学原理和多相流理论设计和研制的国内外最先进的超细粉体生产设备；FJM系列流化床气流磨，是国家计委下达的重大技术开发项目所研制的目前国际上最新一代超细气流粉碎设备，该机是目前公认的能获得最小微粒的机械粉碎装置。三、存在问题及需要注重的方面随着高新技术和新材料产业的发展，对超细粉体产品粒度、纯度及粒度分布等各项精度要求也相应提高，今天的纳米技术就像世纪四五十年代的晶体管一样，其技术发展和工业化应用将进一步促进经济发展，同时又面临着节约能源、保护自然环境等资源可持续发展战略的严峻挑战，超细粉碎技术面临的问题也越来越大。为了满足今后社会生产的需要，在今后超细粉碎技术研究中应注重以下方面：（1）加强粉碎与超细粉碎基础理论的研究。希望能在正确的理论指导下，结合现代计算机技术，实现合理与最优设计。加强对粉碎过程数学模型的研究，设计有效的有限元软件或其它的建模仿真方法对粉碎设备的粉碎过程进行仿真分析，找出关键环节，优化结构参数，减少不必要的能量流失，提高粉碎效率。（2）在深入研究超细粉碎理论和技术的基础上，注重学科交叉，积极借鉴其他学科知识。在深入研究机械粉碎方法的同时，探寻化学合成法、物理法等其它非机械力超细粉碎技术以及与机械粉碎相结合的粉碎技术，以适应不同特性物料对设备性能的具体要求。（3）加强超细粉碎过程中的机械化学研究。超细粉碎过程不是简单的机械物理过程而是一种复杂的物理化学过程，超细粉碎过程中会导致粉体的晶体结构和物理化学性质的变化。这些变化与机械力的施加方式、粉碎环境和能耗密切相关，因此，加强超细粉碎过程中的机械化学研究是很有必要的，具有很重要的理论意义和实际意义。（4）改进现有超细粉碎设备，发展新型设备。在现有设备基础上，通过改进设备结构、完善设备生产工艺，开发多功能一体化超细粉碎设备，提高单机处理能力、自动控制能力和综合配套性能，降低能耗、噪音、污染等不利因素，使得到的超细产品粒度细、粒度分布窄、精度高，又能适应易燃易爆、高硬度物料等的加工。（5）寻求解决超细粉碎过程中磨损的有效途径。在超细粉加工过程中，由于受到强烈的摩擦、碰撞、冲击等作用，与物料或介质直接接触的零部件磨损十分严重，不仅降低了设备的使用寿命，又对产品造成了污染。研制高精密、高硬度研磨介质，解决设备磨损零部件的材质问题，也应是超细粉碎技术研究的重点。（6）加强专用设备的研究，特别是超细粉碎设备，如有形状（球形、片状等）等特殊要求的粉体加工设备等。像大径厚比白云母粉，高长径比硅灰石等在工业上具有极高的应用价值和巨大的市场潜力，都需要专门的设备和工艺。因此，加强对其特殊的粉碎机理进行研究，针对材料的特性和破碎的要求，研发新型的粉碎分级设备并优化粉碎系统的工作参数具有重大的实际意义。（7）注重粉碎与分级的有机结合。粉碎设备和分级设备对粉碎效果的影响同等重要，将合格细度的产品及时取出或将不希望的大颗粒及时去除是获得指定产品的重要步骤。可是，从粉碎设备的发展来看，分级设备的发展总是滞后于粉碎设备的发展。研制与现有的粉碎设备配套的精细分级设备，开发粉碎与分级相结合的闭路工艺设备，可以缩短成品物料在机内的停留时间，从而降低能耗、提高生产率。而且容易调节产品的粒度。（8）粉碎是一个概率过程，其产物具有一定的粒度分布。超细粒子的性能包括粒度、比表面、表面、电荷、电势、表面能、表面结构及表面组成等。超细粒子的这些特性测试是极为复杂的，并且很难进行准确测定，因此对测试条件和测试仪器都有很严格的要求。如何快速准确的在线测试出粉碎的粒度分布并进行时时控制，是实现超细粉碎工业连续生产的关键。因此，应加强超细粉碎粒子的在线测试、监控及其相应监测仪器设备的研究。（9）超细粒子的分散是制备高性能复合材料地基础，如纳米粉体具有许多奇异地性质，将这些纳米粒子添加到某种基体中，可以大大改善其性能，并可能带来一些新的特性。因此，研究纳米粉体在各种液相介质中的分散技术及其相应设备，研究超微细粉的团聚机理，探索消除硬团聚的有效途径，将有助于制备纳米相均匀的纳米复合材料，充分发挥其性能。（10）粉体特别是纳米粉体的表面改性在粉体制备和性能优化方面也具有十分重要的意义。为此，应加强改性机理的研究，针对改性需要研究改性的方法、技术、测试手段及其相应仪器设备。[1]四、粉体加工工程的发展1、粉体加工设备的技术动向为了满足“节能降耗”与“资源有效利用”的社会要求，粉体加工设备必须在技术上不断进步，近20年中主要体现在下列四个方面：从常规设计向优势设计的进化；粉体设备技术数字化；耐磨材料的多样化；设备功能组合的个性化。粉体加工设备从常规设计向优势设计进化所谓“常规设计”，就是按照已有的知识和规划，进行一般机器的设计。从上世纪50年代起，在市场竞争推动下，从美国开始掀起了“创造性设计”的热潮，传及到世界各发达国家。在此热潮中。新产品不断涌现，市场空前繁荣。但这并不能使每个企业都平安生存，甚至一些知名的大企业也发生过破产或面临过破产的威胁。人们发现：花样翻新的设计在市场上的成功率只有20%—30%或更低，甚至加重企业的危机。用前几年国内流行的一句话：“不上项目是等死，上项目是找死”。因此，人们又把注意力放到企业的“经营管理”和“市场营销”上来，还兴起了一门“工业工程学”的新学科。这对于企业当然是十分重要的。但是，这些学科都是以企业有了某种(些)有生命力的产品为前提，再从管理、经营与市场营销的角度来强化企业竞争力的。如果没有好的产品，再好的管理也无济于事。在美国最先出现了“为竞争的优势而设计”的思想，明确提出了“优势设计”的概念。因此，“优势设计”是以“常规设计”和“创新设计”为“基础”的更高一层的设计概念。是强化市场竞争力的设计方法。粉体设备技术数字化“数字化”是提高粉体加工设备技术水平的有效途径之一，它综合运用信息技术、计算机技术及控制技术的方法与成果，与粉体加工设备的设计、制造、模拟实验、运行相结合，更利于达到优化功能、提高性能和节省制造成本与运行费用的目的。随着数值模拟技术的提高和多相流理论的深入，对粉体的输送、储存、分级、收捕及流化床等设备的数值模拟，在近20年中已广泛采用，CFD技术及相应的软件已大量应用并取得成功。西安建筑科技大学徐德龙院士在国家“九五”攻关等项目支持下，运用颗粒离散法，开发了颗粒流动的数值模拟软件，研究了料仓几何尺寸、物料性质对卸料模式、质量流量及全璧应力分布的影响规律，并把非稳态的气体流场程序(CFD)和离散颗粒程序(DPM)耦合起来，模拟了流化床中气、固两相的运动规律。浙江大学杨辉等人将数值模拟法与工程设计法有机结合，开发了气力输送系统的计算机设计软件。徐政、黎国华、盖国胜、杜妍辰、孙国刚等大批学者，以各自的方法对分级机的流场进行了定量的研究。他们的这些成果。对于了解与掌握实际分级过程中的流场状况与分级机的优化设计提供了有利依据。天津水泥设计院已自行开发出水泥窑外分解系统的CFD软件.在大型水泥干法生产线重大工程中得到成功应用。数字化制造技术已成为推动21世纪制造业发展的主流，当然也是粉体加工设备制造技术的发展方向。以粉磨设备为例，上世纪90年代以前，国内外发表了大量有关磨机功率计算及其预测方法的科技文献，但很少有对于大量工业实测数据进行综合并验证磨机功耗模型的报道。太多数的研究仅强调磨机内部的介质动力学分析，以简化、假设为依据，粉磨设备的设计、制造长期停留在传统技术上。90年代以后，这一情况有了明显的改善，粉磨设备的数字制造技术受到了业界的关注。对于粉体加工设备在运行中监、控与诊断的数字化技术，是近20年中发展最快的分支。一方面是由于监、控技术的通用性好，可移植性强，且收效比较快；另一方面是世界计算机技术、检测与控制技术及网络技术等飞速发展起到了强烈的拉动作用。国内目前主要由高校和科研设计院所的部分技术人员在研究、开发，也有些现场在线监、控与故障诊断的局部应用实例。相比之下，国内落后于国外，粉体加工设备落后于电力、化工设备。抗磨技术与耐磨材料的多样化抗磨技术与耐磨材料是摩擦学与材料工程所研究的问题，也是粉体加工设备的发展所必须面对的问题。单纯的强调材料的硬度或一味地追求高档的耐磨材料，在很多情况下不但增加了设备成本，而且效果并不好，不少企业都有教训。在粉体加工设备的抗磨措施中，要针对具体对象的磨蚀机理而采用合理的抗磨技术和选用合适的耐磨材料。近20年来，以英国WA公司为代表的表面堆焊技术产品、复合钢板、陶瓷材料、高分子材料等新型耐磨材料，为提高粉体加工设备的抗磨性能提供了多种可选的途径，作为粉体加工设备的研制者，正确的选择往往是成功的关键。德国魁珀恩辊压机制造公司就专门研究了辊压机磨损防护的型式L8J。在国内，郑州鼎盛工程有限公司研制的“三明治”和“大金牙”超级锤头，使用寿命领先国内外，成功出口到法国、德国、土耳其、喀麦隆、马来西亚、蒙古、越南等20多个国家，世界水泥巨头拉法基和海德堡都使用了鼎盛的产品。洛阳鹏飞耐磨陶瓷涂料填补了国内空白，成功地应用于立磨粉磨中，并在丹麦史密斯公司的Atox立磨生产线上长期使用。河北坤腾泵业有限公司针对立磨研制出的新型高耐磨辊套，盘衬具有高硬度、高韧性、高耐磨等特性，主要技术指标达到国际同类产品先进水平，其使用寿命是日本宇部公司的1.12倍。从上述情况可以看出，每一种成功的耐磨产品，都是针对具体对象的使用条件而成功的。粉体加工设备功能的个性化粉体加工设备的功能，不同于通常的制造业，其个性化要求高得多。特别是近20年来，功能个性化的趋势日益明显，除了受粉体加工原料与产品的多变性影响之外，还有一个市场争夺的因素。诺贝尔经济奖获得者赫伯特•西蒙曾说过，随着互联网的发展，最有价值的不再是信息，而是你的注意力。这就是所谓的“注意力经济”。任何一种设备，从本质上讲无非是“功能”与“性能”的载体。对于过程工业设备，其功能的权重要大一些。所以近几年中，粉体加工设备吸引“注意力”的主要手段就是在功能上作文章。如美国GrobetUSACD研制的多功能铸粉真空机，就是把“真空铸粉、真空铸造多孔模杯和普通”的功能合为一体。瑞典禾必得粉碎机公司新开发了一种具有节能功能的装置EnergyPRO，专门用于那些匀速变载货的场合如Rapid粉碎机，它通过能耗优化管理来实现交流电机节能，最多时可减少70%的浪涌电流，同时还能明显地延长电机寿命。日本川崎公司的CKP磨实质上是把立磨的功能进行了分解。在国内粉体加工设备中，这种“功能个性化”的特征更为明显。如为了实现磨机重载起动功能而研制了“变极电机”，为了实现均载功能而研制的弹性轴均载功率分流减速机。南京旋立水泥技术工程有限公司推出的Q—P新型球破机是把传统对球磨机第一仓的破碎功能独立化，而形成了新的设备。还有诸多的烘干机、选粉机、磨机内筛分等等，都体现了功能个性化的特征，对粉体加工设备的拓展起着有利的作用。这里要注意的是，功能个性化固然能吸引市场注意力，但是如果没有性能的保证，产品是没有市场的，即使短期吸引了眼球，也不会有长久的效益。劣质设备本身就是与循环经济相背离的。2、超微粉体技术的前景进入新世纪后的信息技术、生物技术和新材料技术的发展带动了粉体技术研究内容的深入和应用开发水平的提高。超微粉体技术不再仅仅是粉碎分级等简单的物理单元作业，而是在新的科学氛围和新的技术平台上与材料科学、化学、现代物理学、生物学、医学等学科的交融。即使是在那些简单的物理单元作业中，新材料、计算机和测控技术的应用，也在不断使这些技术和设备推陈出新，更新换代。超微粉体技术对资源和废气物的最小化，再利用和再循环具有技术上的重要作用，因此粉体产业是发展循环经济重要技术支撑产业。当前党中央、国务院对发展循环经济非常重视。因此超微粉体技术具有巨大的发展空间和广阔的应用前景。[7]3、发展中国粉体设备的新思路(1)抓住西部发展超细产业的良机。西部开发是我国实现第三步战略目标中一个重要的战略性部署，它将给粉体行业提供了新的发展空间。如矿物加工、中草药开发等。超细材料中矿产品占绝大部分，而且加工过程能耗很高。这些决定了该行业的资源和能源依赖性。而我国西部地区矿产资源极为丰