超細與超微粉體的制備是粉體工業發展的關鍵之一，而目前中國粉體界多數人士致力于工藝方法的研究，對粉碎設備研究投入的力量太少。另一方面由于市場經濟等原因，許多設備的研究者與制造商雖有成果，但涉及到知識產權保護等問題，所以這方面所得資料不多。本人僅將在本行業中已收集的資料（專利除外）加以匯總提供給讀者，愿與大家共同學習，以促進我國粉體制備工業的發展。
1、輥磨機
    對于輥式磨機的改進型設備，由于原有典型輥式磨機（雷蒙磨）長期在粉體行業中的應用，所以近年對改進型的輥式磨機在市場上出現較多，可以追朔到20世紀后期及本世紀開頭的時期，并有許多報道。
    邵秋萍等介紹了他們研制的YM1000L新型超細磨粉機，圖1為該機結構示意。其主要工作原理是主電動機通過減速機減速后把動力傳遞到磨粉機主軸，使其低速旋轉( 120～150 r/min)。設置在主軸上端的研磨腔（磨盤）與主軸剛性連接跟隨主軸一起旋轉，研磨腔內裝著磨圈和三個磨輥，工作時物料在離心力作用下被甩至磨圈內壁進入磨輥與磨圈之間。這時磨輥通過液壓系統徑向施壓，磨輥隨其電動機一起旋轉，磨輥與磨圈同向旋轉但不同速，它們之間形成一個線速度差．進入研磨腔的物料被擠壓、滾研、剪切而粉碎。送風系統將被粉碎物料抽人分級室，根據產品細度要求，調節分級葉輪轉速，合格產品進入成品收集器，粗粉則返回，再次粉碎。該機特點：①每個磨輥自帶動力，磨輥與磨圈的線速度不同，它們之間有線速度差Av，而Av的大小根據物料性質而定；②每個磨輥配置一個油缸，最大粉磨壓力達58.9 kN，壓力根據需要可隨時調整；③磨耗低，產品增鐵量一般不超過萬分之一；④超細粉含量大，分級精度高；⑤各軸承均采用液體潤滑。據介紹對重質碳酸鈣、高嶺土等的磨粉效果都較好，對硬物料如鋁釩土、鋯英砂、碳化硅、剛土等粉磨至0. 023～0. 043 mm( 600～325目)的加工效果也不錯。

2、沖擊式超細粉碎機
    王新江等再次論述了CM51A型沖擊式超細粉碎機的應用。對這種臥式沖擊式粉碎機，早在1993年就投放市場應用，但是王新江等所提出問題的認識實際上說明理論研究落后于粉碎實踐。早在上世紀1959年，H．Rumpf的研究認為，沖擊粉碎能與沖擊碰撞的速度成正比，顆粒的第一次碰撞只導致顆粒的疲勞，只有連續碰撞，顆粒才能粉碎。在沖擊磨碎過程中，顆粒從一面受到壓力。顆粒的破裂能量受到顆粒動能的限制，顆粒動能決定于顆粒與沖擊部件間的相對速度，而和顆粒與粉碎腔腔壁間相對運動方向無關。兩個沖擊部件以一定的角度彼此靠近，粉碎的關鍵在于正向沖擊速度和由此在顆粒上產生的壓應力，而切向沖擊速度引起顆粒的翻滾，或磨擦引起的能量損耗，則減少了破裂能的輸入。
    注意：沖擊式粉碎機除要求高的沖擊速度和以正向沖擊為主外，在沖擊式粉碎機的設計中還要考慮流體機械的影響，它要求沖擊次數多，磨碎元件小，以及顆粒的運動行程短。傳統的沖擊式粉碎機工作部件的圓周速度為40～120 m/s，普通鋼的強度限制了其圓周速度不能超過150 m/s，而沖擊超細磨粉則要求沖擊速度高，要達到高速度的可能方法之一就是用低密度高強度材料制造。Plaruol早在1962年就造出了圓周速度為360 m/s的高速沖擊粉碎機。
    CM51A型沖擊式超細粉碎機結構如圖2所示，給料粒度小于10 mm，兩個粉碎室相互直列配置，兩室直徑分別為400 mm和440 mm。

    據該文作者給出的數據第一粉碎室的轉子圓周速度為50 m/s，第二粉碎室的轉子為55 m/s。該機在上世紀80年代由日本細川公司引進的M502NC型超細粉碎機及MS -3H型微細分級機的基礎上，1993年研制成CM51型超細粉碎機和QF5型空氣分級機。作者在文章中詳細介紹了該設備在非金屬礦行業的應用情況。
    沖擊式粉碎機的理論很早就在粉體工業內實現，沖擊式粉碎機早在上世紀五六十年代市場上已很流行，我國某些化工機械生產廠家在那時已生產這類設備。但是由于當時的體制及市場原因，設備制造不夠精細，理論上也很少有人去進一步研究、發展，致使這類設備在我國沒有得到重視。改革開放后由于粉體生產的大量需要，人們才注意到沖擊式粉碎機的理論與實踐的發展。本人認為生產沖擊式粉碎機的企業，首先要深入研究沖擊粉碎的機理，其次在設備設計上要能設計出高速旋轉的轉子，并能在材質和機械加工上實現這個“高速度”就會有所突破。
    當然目前帶有內分級結構的沖擊式粉碎機也很普遍，要注意分級系統與粉碎機的粉碎腔的有機結合，特別在分級系統的葉片設計與調整上氣流的流動方面，還是有一定的講究的。生產實踐中，有些企業往往注意了粉碎機部分而忽略了分級系統，結果設備生產出來，客戶使用不理想，影響了自己的市場，也影響了客戶的效益。
3、振動粉碎機
    王燕民等利用一種新型的偏心振動磨對碳酸鈣粉料粒度小子2 mm的物料進行機械力化學激活研究。這種新型的偏心振動磨是德國克勞斯塔爾工業大學新研制的。新的ESM振動粉碎機與傳統的振動磨單向振動不同，它的特點是可以同時產生振幅為20 mm的多向振動，使物料顆粒在研磨介質之間充分松散的情況下得到強烈沖擊和磨擦。圖3為ESM振動粉碎機的結構示意。使用研磨介質為直徑30 mm的鋼球，振幅為9 mm，振動頻率為50 Hz，簡體轉速為980 r/min。作者在文章中列舉了該機振動特性的推導公式及對碳酸鈣試驗結果的分析。

    這種結構的振動磨機，可供我國相關生產企業借鑒、參考，從中開拓新思路。
4、新型氣流粉碎機
    中藥材超細化可提高藥效的理論已得到中醫藥界普遍認可。中藥材超細化可以提高藥物生物利用率和臨床療效，降低生產成本，實現中藥傳統技術的新突破。由于中藥的組成十分復雜，有植物藥、動物藥、礦物藥。我國現存中藥資源為12 807種，藥用動物1 581種，藥用礦物80種，其余為藥用植物。而植物類中藥又有根、莖、皮、葉、花、果、種子等之分。外形各不相同，微觀組織結構也有很大差異，對于這些不同種類的藥物進行超細粉碎則有較大的難度。因而要對不同的物料采取不同的粉碎方式來達到最終目的——獲得中藥超細粉。表1給出了不同粉碎機用于中藥超細粉碎時的特點。

    根據目前國內中藥超細粉碎的要求，葉菁發明了“中藥材沖擊磨擦超細氣流粉碎裝置”（見圖4），據發明者介紹，該裝置是一種適用性強、粉碎效率高的新型設備。其工作原理為中藥材由螺旋給料機送入離心布料錐盤，通過物料分配器及多個噴嘴與混合加速管分別高速、對心沖向旋轉靶，并在不同的旋轉靶片表面磨擦紋理的剪切作用下，使藥材得以沖擊、磨擦粉碎后，隨上升氣流進入設備上部的分級渦輪，合格產品分出，不合格者回落至物料分配器，再粉碎。

     使用結果表明，該裝置對植物類的粉質硬脆性中藥材和纖維類的堅韌藥材及礦物質的珍珠母有很好的效果，對熱敏性的沒藥樹的樹脂粉碎效果也較好。
    氣流粉碎機在許多場合被推薦使用，實際上現有的各種形式的氣流粉碎機不一定完全能適合中藥粉碎。該粉碎裝置打開了在中藥材粉碎方面使用氣流粉碎機的思路，是一種全新概念的氣流粉碎機。
5、新的多力場的超細粉碎機
    由龍巖億豐粉碎機械有限公司經過兩年多市場調研，研制出的GYM系列億豐磨‘5 3于2004年6月份正式投放市場，屬于離心式環輪磨類的多磨輪多磨道的新型超細粉碎機。給人粉碎機的物料粒度為20 mm，水分低于10%。以粉碎重質碳酸鈣為例，產品細度可達0.010 mm（1 340～1 400目）；當產品細度為0.011mm(1 250目)時，產量達1 250 kg/h。對粉碎莫氏硬度7以下的重晶石、高嶺土、煅燒高嶺土等菲金屬礦物都十分有效。

    表2為該機與市面上所出售的不同粉碎機技術參數的比較，表3為產品粒徑分布。
    目前該公司86型億豐磨已投放市場，已在年產20~ 50 kt不同產量的生產單位使用。據介紹，新投入市場的86型億豐磨在設備整體結構上更顯靈活、緊湊，設備在粉碎腔、磨輪、磨道、防震等多方面較83型的有所改進，產品粒度小于2μm、其量占60%以上時可以代替濕法流程生產造紙原料，投放市場就得到用戶好評。
6、離心強制循環超細粉碎機
    王瑛瑋等人研究出一種用于生產納米石英粉體的離心強制循環超細粉碎設備‘6]。對石英大家都有足夠的認識，它是一種非金屬礦物資源，莫氏硬度7，具有強耐酸性，極好的電絕緣性。超細石英粉是一種優質的中性無機填料，廣泛用于塑料、橡膠、涂料、電子及高科技產品行業。納米Si02的應用十分廣泛，幾乎在應用Si02的所有高科技行業，都可提高各自制品的功能與性能指標。
    由于石英硬度較大，常規的粉碎機很難得到其超細粉體，因而制得石英超細粉體是粉碎機設備能力的一個“度量尺度”。
    該設備的工作原理是：為了在粉碎過程中同時獲得較高的作用頻次和大的作用力，本設備是在行星式球磨機的基礎上減弱了沖擊粉碎作用，強化了研磨粉碎作用，因此具有高的作用頻次，又有大的作用力（達到這個目的是依靠多倍于重力的公轉離心力），可獲得很細的粉體產品和很窄的粒度分布，并可通過調整機構來調整作用頻次和作用強度的相對關系，以適應不同性質物料的粉碎和不同產品的要求。
    目前報道的這種設備只是實驗室規格，從理論上講，制造大規格的這種設備還有待進一步研究。我們期待這種設備的大型化，為S102納米粉體的大生產作出貢獻。
7、湍流超細粉碎機
    熱塑性塑料通常在常溫下難于粉碎至100 μm以下，龔俊等人提出一種在常溫下能將熱塑性塑料粉碎的湍流粉碎機。該機主要由電動機、葉輪和粉碎腔組成，其工作原理見圖5。電動機驅動正反轉的葉輪在粉碎腔兩側高速旋轉，使兩葉輪間產生高能旋流湍流場，物料在其中高頻率相互沖擊、碰撞、剪切而被粉碎。設備中兩葉輪轉向相反且轉速高、造成葉輪之間的流場混亂，再加上連續進料的干擾，使得粉碎腔內的流場紊亂，顆粒在紊亂的流場中增加了碰撞幾率與次數，而葉輪相反旋轉使得顆粒相互運動，大大提高了相互碰撞速度，這些都是使物料超細化的有利條件。該機特點：①顆粒在旋流湍流場中相互沖擊的頻率高、次數多、速度大；②因為粉碎腔內氣流快速置換，能及時散熱，粉碎溫度低。作者通過實驗，證明這種方法是可行的。

該機的出現給液體超細粉碎機的開發做出了貢獻。
8、渦流微反應場的利用
8.1渦流微反應場生產各種形狀的CaC03
    渦流微反應場制備不同幾何形狀的CaC03超微粒子，這是金日光等人2004年發表的論文，作者給出了渦流反應器的結構如圖6所示，該機是氣液兩相在機內混合而完成工作的。但是值得注意的是該機渦流室會產生離心力和磨擦力，這是制造不同形狀CaC03的根本原因之一。據介紹可得到正方體、鏈狀、棒狀、球形、紡錘形和樹枝狀不同晶形的產品。作者詳細介紹了實驗方法及產品情況。

8.2渦流微反應場生產球形石墨
    石墨球形化是目前電池市場要求很強烈的技術，因為天然鱗片石墨微粉的松裝密度和振實密度太低，不利于球形燃料元件的壓制。王富祥等利用一個復合化系統對鱗片石墨進行球形化處理‘9]。該系統如圖7所示。實質是在高速氣流和轉子的沖擊下，石墨粒子由于受粒子之間相互碰撞、磨擦和剪切等作用而快速卷曲、成球、密實。在球形化處理后發現，鱗片石墨的長徑比變小，球形度系數有了很大提高。松裝密度和振實密度也大幅度提高。圖8為球形化過程示意。

9、結束語
    2004年中國粉體工業在制備超細粉體的粉碎設備的研制與開發方面較前兩年相對活躍，既有大型設備投放市場，也有試驗室設備問世，當然有些設備要想完全產業化還要經過市場考驗，也有些設備只見到了設備樣本的簡單介紹，無法詳細介紹了。從前面介紹可以看出以下幾點。
    1、高速沖擊式粉碎機是一種較成熟的機種，但其從理論到實踐還有深入探究的必要，如果在這類設備上投入力量，作者相信還會創造出更好的設備。
    2、對輥磨機（雷蒙磨的改進型）近年研究也很活躍，投入市場也不少，研究超細用的輥磨機，恐怕要從輥子的數量與輥子的壓力兩方面人手。液壓系統要求控制技術上相對較為復雜，帶來生產上的要求更高。對輥磨機產量問題的探討，將在另外文章中闡述。
    3、新型氣流粉碎機的出現，給人們提出一個新的思路，會促進今后我國氣流粉碎機的市場開發進
一步深入。
    4、湍流超細粉碎機的構思較先進，值得大型化工業推廣。
    5、渦流微反應場是某些片狀非金屬礦物成球的好方法，曾有人在億豐公司的改進型ACM機上實現過這一問題，把渦流微反應場用到成球機上作者認為會在這方面獲得好的結果。
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