我國超細粉碎設備的發展前景與努力方向

          粉體技術的發展與許多*的發展是密不可分的 ,例如微電子工業 ,納米陶瓷材料、各種納米粉的制備等 ,他們之間是相互促進的。目前性的市場競爭促使人們不斷地追求高質量的產品 ,這為粉體工業的新技術、新工藝和新設備的開發提供了廣闊的市場 ,同時也是促使粉體技術發展的原動力。粉體技術發展包括諸多方面 ,zui根本的是粉體生產與粉體處理工程。上世紀 80年代 ,粉體的界限是3µm,21世紀的今天傳統粉體界限 1 µm。現在許多人正在研究用機械法生產 0. 5µm的粉料 ,甚至用機械法 而不是化學法 生產納米級粉料。為此 ,人們正在尋求生產亞微米粉體或為獲得納米級的超細粉的新技術、新工藝、新設備。這也是粉體技術今后一段時間的發展方向。為求發展 ,本文以此為基礎就粉體技術的進一步發展 ,愿與同仁加以探討。 1　發展前景粉體工業的廣闊前景 ,已為眾多人士所認識或逐漸認識。根據一些業內人士推測 ,21世紀的前 10年 ,*超細粉體產品的市場需求量按平均每年5. 5%以上的速度增長 ,略高于同期的平均經濟增長率;而同期我國國內超細粉體產品的市場需求將以平均每年 8. 5%左右的速度增長 , 2005年達到了 1. 05Mt,2010年將達到 1. 58Mt左右 。粉體工業的發展需要兩方面的基本支持 ,即固體原料與加工設備。面對工業建設步伐的加快與工業化水平的提高 ,結合資源綜合利用與環境保護等要求 ,對加工業的設備要求會更高。近二三年 ,我國超細粉行業產業化發展較快 ,市場對粉體的需求量大大增加。化工行業從“七五 ”計劃就開始對粉體技術進行支持 ,在農藥、染料、精細化工等方面都取得了較好的效果。在醫藥行業 ,現已認識到“粉碎 ”作業是制藥工業*的重要環節 ,“開發粉碎溫度低、噪聲小、顆粒度可調、效率高、能耗低 ,并且有在線清洗、在線滅菌功能的超微粉碎設備及超微粉碎質量檢測設備 ”、“促進超微粉碎技術在制藥工業 ,尤其是中藥制藥工業領域的應用 ”已列入國家*、經貿委、*聯合發布的《醫藥科學技術政策 》 （2002～2010年） 中。在食品工業 ,超微粉體加工技術是 21世紀科技重點之一。國家*和輕*制定的《食品工業“九五 ”發展計劃和 2010遠景規劃 》中 ,已把超微粉碎技術列為發展重點之一。*與*聯合制定的《鼓勵外商投資*產品目錄 》亦將“微粉碎、超微粉碎設備 ”歸入其中。在非金屬礦行業 ,已將“非金屬礦超細粉碎、改性和深加工 ,以及其技術裝備的開發制造 ”列入*《產業結構調整指導目錄 》（征求意見稿） 的*類鼓勵發展項目。超細粉碎及分級技術 ”是我國《非金屬礦工業“十五 ”發展規劃 》中重點加強的技術裝備攻關項目。總之 ,超細粉體作為 21世紀的產品 ,其前景十分廣闊。從航天、航空到人們衣、食、住、行各領域都有廣闊空間 ,人們今天矚目這個行業是十分自然的。面對如此廣闊的粉體工業發展前景 ,我們應該如何思考 ,筆者認為可否概括為以下四個方面。 1、利用信息網絡加速技術創新隨著中國加入 WTO,人們逐漸認識到性的市場競爭日益激烈。由于信息技術的高速發展 ,制造技術的*性明顯突出 ,新知識與新技術的結合使產品在市場上的更新速度加快 ,產品的知識含量越來越高。產品在制造過程中的信息含量與知識含量的組合是一種新產品在市場上競爭力強與弱的主要內在因素 ,也是知識經濟的重要構成骨架。知識已成為企業未來的主要資產 ,掌握它就會帶來巨大的經濟活力。也可以說知識含量越多 ,經濟效益就會越好。增強產品自主創新能力 ,提*市場競爭力 ,已成為跨世紀中國制造科學基礎研究的國家目標 。知識經濟時代的到來 ,給中國粉體工業帶來了很多機遇 ,也提出了嚴峻的挑戰。由于粉體技術所涉及的知識領域十分廣泛 ,面對這種情況 ,誰占有的知識zui多 ,就zui有作為 ,誰就有可能開發出更好、更*的產品 ,從而就有可能占有zui大的*。粉體工作者應看到盡快地利用電子信息技術的手段對自己掌握的粉體知識快速地集中并整合 ,運用到提高產品開發、設備創新當中去 ,這是我們的機遇所在。新產品的開發實際上是接受兩方面的考驗 ,其一 ,所謂創出的新產品是否包含有內在的創新思想 ,真正讓別人看到“新 ”之所在;其二 ,新產品的基本要求是快 ,換句話說 ,“新 ”是指產品知識含量高 ,知識的附加值高 ,而“快 ”是體現設備制造企業對市場需求的快速反應 ,和制造企業的資源快速重組 ,而快又是新的重要組成部分的真實體現。解決創新問題 ,筆者認為 ,企業必須具備信息獲取和知識集成的能力。首先企業通過網絡可以訪問各種信息數據庫（能有一個技術顧問班子） ,再和各地的銷售人員經常 ,通過信息咨詢、專家指導、銷售人員的市場報告 ,分析產品市場趨勢 ,迅速捕捉復雜多變的市場動態信息;企業決策層應及時準確地預測和決策企業下一步的市場計劃 ,用以決定稍遠一些的新產品開發方向及近期要投放市場的產品的功能特點 ,以及恰當地切入市場的時間與地點。在上述基礎上 ,企業通過信息網絡查詢、市場調研、專家咨詢、各種技術研究報告的消化、文獻資料的匯總等全面整合 ,集成與所要開發產品的相關的知識 ,建立相應的新產品開發的知識庫與數據 ,即形成一個新產品的初步設計方案。關于這方面雖然我國起步較晚 ,但是幾十年來也積累了大量的數據 ,不過多散見于各研究機構的專著、專業期刊、各種公開文獻 ,上亦有眾多文獻與數據庫可以利用。在這些知識的基礎上 ,企業應建立一支精干的隊伍 ,對創新知識進行概括性的全面綜合 ,快速實現創新設計的可能性就大大增加了。快速實現創新實際上就是包括設計、放大、制造與市場銷售間各個環節的快速實施。目前已有*的快速設計方法 ,如計算機輔助設計（ CAD ）、健壯設計（ RobustDesign） 、并行工程（ CE ）、快速響應設計（ RRD） 、反求工程（ RE ）,以及面向制造、裝配、檢驗、質量、服務等的設計（ DFx） 。通過計算機模擬技術可以完成產品設計方案的改進 ,保證產品一次試制成功。 2、關鍵在于超細粉碎技術我國目前科技進步與創新方面致力的目標就是發展高科技、實現產業化 ,積極推進具有戰略意義的高技術研究 ,加快*向傳統產業的滲透。高技術產業的實現離不開機械設備的支持。近年來粉碎機市場競爭的結果表明 ,只有重視過程單元設備開發的企業才能得以生存和發展 ,而且實踐還證明 ,只有向高技術過程進行設備開發的公司 ,才會在市場上有生命力。目前與超細粉碎設備zui相關的是納米材料的制備技術與其相關的設備。納米粉體的制備是國內粉碎機行業急需關注的問題。納米粉體的制造可通過機械法將粗大的顆粒逐步粉碎而生成;另外一種造粉法 ,即利用原子、離子或分子通過成核技術使其成核并長大 ,達到要求的粒子。從物料的狀態分 ,則可分為液相法、氣相法與固相法。在此基礎上衍生出許多制備納米粒子的技術。固相法即是超微粉碎方法 ,實際上應將它看做是一種傳統的工藝 ,其實質就是將粗顆粒細化。它具有工藝相對簡單 ,制造成本低且產量高的優點。加上近年來粉碎行業不斷推出新設備 ,如氣流磨的推廣并與分級機的聯合使用 ,一種新投放市場由龍巖億豐粉碎機公司制造的 GYM - 83型超微粉碎機可將 15mm的重鈣粉碎至 d97 =2µ m,產量達到近 600 kg/h。此外該公司改進型的農藥粉碎機等都在超細粉碎作業中創造了好成績。對于各種粉碎機的選擇與使用本文作者提出過主要的觀點:即“碎得好與分得開 ”,這要根據用戶的客觀需求來決定。總之對相對的粉體純度要求不十分 ,粒度要求也不太高產業的超細粉碎法仍是值得推崇的當然要求純度*的粉料 ,例如欲獲得 99. 999%以上的 SiO2 粉體 ,單用超微粉碎法是不夠的。與粉碎法相比 ,液相法制備超微粉實際上是目前應用zui廣的。它是選擇一種或多種可溶性金屬鹽類 ,按所制備材料的成分計量配成溶液 ,使各種元素呈離子或分子狀態 ,而后用沉淀、蒸發、升華、水解等不同作業 ,再經處理得到所需產品。此種方法設備簡單、原料易得、產品純度高、均勻性好 ,化學組成也好控制 ,多用于氧化物系的超微粉制備。氣相法直接利用氣體或通過各種方式將物質變成氣體 ,zui后氣體在冷卻過程中凝聚長大形成超微粉的方法。此法可獲得氧化物以外的非氧化物微粉總之關注納米材料的制備 ,是粉體工程發展的主要關鍵 ,對相關的下游產業的了解是非常重要的* ,納米技術的快速發展 ,已開始將其多種產品滲透到人們生活的各個方面 ,而制造納米材料的原始物料都要經過超細粉碎階段 ,而對超細粉碎的要求又因各種材料的制造手段及方法的不同而不同。故此 ,對于從事超細粉碎工程的從業者應該明確認識到我們首要的任務是使物料粉碎程度真正達到超細 ,這才是與納米科技“接軌 ”的直接途徑。 3、發展小型化、微型化的超細粉碎設備目前我國的超細粉碎機械行業往往受到各種學術論文、媒體宣傳的影響 ,都在呼吁“缺少大型設備 ”,它是面對日益擴大的非金屬礦及金屬礦生產而言的。但是 ,通過市場信息反饋透視出一個主要問題 ,中國超細粉碎市場上更缺少小型和微型設備因為小型和微型的超細粉碎機械對航天、航空、特種材料、生物工程、醫療、生物制藥等諸多領域在科研和實用方面都有著廣泛的潛在市場 ,而且從世界范圍看這個市場的開發是越來越受重視的。當前國內許多高等院校、科研單位對粉體工程材料科學的研究越發重視 ,但是與其研究工作及小型生產相連線的微型及小型超細粉碎設備卻找不到 ,這對我們這樣一個正在發展中的大國來說不能不說是一個缺憾。對微型化、小型化超細粉碎設備的認識有待科研工作者及設備制造廠商的進一步結合 ,相信不遠的將來 ,我們會在這方面取得成績。 4、面對環境意識下的超細粉碎設備制造所謂面對環境意識是指在產品制造過程中 ,對環境的負面影響zui小、資源利用率zui大、與環境協調發展、促進企業的經濟效益和社會效益共同提高的制造模式。由于各機械制造企業的規模和經濟實力不同 ,所依據的綠色戰略目標也不同 ,采取的制造工藝各異 ,但是機械制造的基本方式是相似的。簡單地說 ,環境意識下的機械制造工藝應包括:加工過程中廢棄物少的、物料消耗少的、能量消耗少的制造技術 ,以及噪聲污染小的制造技術等。廢棄物少的制造技術應該包含有以下幾方面:快速成形技術 ,降低產品廢品率 ,切屑、磨削的再利用 ,切削液的再生利用。物料消耗少的制造技術要求在機械制造過程中盡量優化工藝方案 ,采取*的加工技術 ,盡量節省原材料消耗。具體內容可根據各企業的實際情況,例如實施精密成形技術 ,綠色環保材料的使用 ,干式切削、物料回收利用 ,使用新的耐磨刀具 ,等等。此外 ,噪聲污染小的制造技術、能量消耗少的制造技術等都是我們機械設備制造企業應該很好研究的課題。面對環境意識下的設備設計與制造是 21世紀機械制造業發展的主攻方向之一 ,也是超細粉碎機械制造業應該多加研究的 。 2　我國超細粉碎設備行業現有問題我國粉體工業經過近 40年的發展 ,已經取得了許多成績。特別是zui近 10年 ,由于外圍環境的寬松 ,超細粉碎及精細分級技術及設備制造方面取得了長足的進步。表現在自主知識產權及發明的數量增多 ,設備品種及型號的完善 ,設備加工水平的提高 ,設備制造廠商的增多,超細粉碎及精細分級設備整體技術有極大的提高。目前總體上已達到 20世紀 90年代的世界水平。國外現有的機型國內基本上都已生產 ,特種超細粉碎與分級設備的開發在一些較大的企業已受到一定重視 ,某些產品已開始向東南亞地區及非洲一些國家出口 ,盡管沒有構成批量 ,但從貿易角度看 ,還是向前邁進了一步。超細粉碎行業目前存在的問題 ,筆者認為有以下幾個方面。 1、沒有統一的行業標準我國超細粉碎技術實際上起步于上世紀 80年代 ,與*國家對比起步較晚 ,設備制造也晚 ,對理論研究更晚;設備制造廠商基礎差、起點低 ,沒有構成大規模的機械加工的規范生產程序 ,產品質量良莠不齊。更有甚者 ,一些小型的設備制造廠商還沒有*脫離手工作坊的框架 ,由于技術投入及技術開發都顯不足 ,所制造的某些產品只是低擋次的重復 ,在一定程度上造成資源的浪費。由于對自己生產的產品缺乏深入細致的了解與研究 ,因而就不能完整地把自己生產的產品介紹給客戶 ,影響產品在市場上的銷售。到目前為止 ,全國 600余家粉碎機械制造企業生產的超細粉碎及超細分級設備 ,還沒有統一的行業標準。好一點的企業 ,可以拿出企業標準 ,個別企業連企業標準都沒有。企業自行給自己生產的設備命名 ,設備代號、編碼不統一 ,概念含混不清 ,一定程度上這是我國超細粉碎及精細分級設備生產存在的一大問題。 2、數量多、規格少 ,小廠多、大廠少我國超細粉碎及精細分級設備數量多、規格少 ,相對集中于中型設備 ,既缺少大型設備 ,也缺少微型設備。而且諸多設備生產廠商對自己企業的經營范圍沒有*圈定 ,只能簡單地從易生產的設備入手 ,組織生產、投放市場。這些生產廠商大多是小型企業 ,設計不正規 ,產品質量難以穩定。面對市場的激烈競爭 ,企業之間互相壓價 ,在這種情況下 ,再加上資金投入不足 ,這是超細粉碎及精細分級設備制造廠家務必認真思考的問題。 3、設計力量不足 ,研發更是微薄我國超細粉碎及精細分級設備制造的現狀是設計力量和研發力量不足。現有的設備設計人員由兩大部分組成 ,一種是上世紀 80年代以前培養的以礦業為主的科技人員居多 ,這部分人中大多是搞破碎機設計的 ,有一定的粉碎機械的設計理論與實踐 ,但多數著眼于破碎機 ,對粉碎機關心太少;另一部分從事水泥專業的人 ,對大型水泥磨研究十分透澈 ,對粉碎機研究不足。還有一些學化工機械的人 ,其主要精力集中于壓力容器、機、泵、管、閥和儲罐 ,對粉碎認為只是產品后處理的一個環節 ,沒有作為重點20世紀 80年代至今 ,盡管超細粉碎及精細分級在實踐中已提到很重要的地位 ,而市場運作的結果 ,除少數科研院所給予一定重視 ,其著眼點也是在干式氣流粉碎方面 ,對于真正研究其他方面的粉碎實在不多。高等院校除個別導師培養極少數研究生搞粉體生產工藝以外 ,絕大多數是礦業 包括金屬礦、非金屬礦 、環境工程、化工、資源利用等專業的 ,真正搞粉碎的人實在是少而又少。鑒于這種人才狀況,大多數中小企業都顯現在設備設計上技術力量不足 ,研發力量更是微薄。 4、加工能力不強 ,在市場上缺乏競爭力按有關資料統計 ,全國有粉體加工企業 1 65家 ,其中有 620余家生產粉碎設備 ,420余家生產分級設備 。許多企業還沒有通過 ISO 9001或 900認證。這些企業是難以進入市場的 ,其競爭力也無從談起。 5、發展不平衡這是目前經濟發展現狀形成的 ,當今中國只是在“長三角 ”與“珠三角 ”兩個地區比較活躍。這一點隨著國家經濟建設重點的轉移 ,將會有所改進開發西部是粉體行業的著眼點 ,但要防止資源浪費污染轉移等問題。 3　努力方向關于如何發展、壯大我國的超細粉碎設備制造業 ,已經引起國內許多專家注意 ,不斷有人發表文章 [10、11] 闡述 ,筆者不準備詳說。概略歸納應是以下幾個方面。 1、提高超細粉碎設備的自動調控水平目前國內生產的超細及超微粉體設備 ,大多是單元操作機 ,產品出廠時大多數是人工調控的。其原因如下: ①設備制造商大多不具備自主開發有自動調控能力的超細及超微粉體設備; ②這些設備制造商大多沒有和相關的高校和科研單位建立長期協作關系 ,有些制造商也沒有這方面的要求 開發一個自控系統的費用昂貴 ,制造商承受不起 ; ③由于在產品上安裝自控系統后價格上揚 ,盈利明顯下降,設備在國內市場的競爭力下降 ,且培養專業技工花費時間、花費錢財 ,對此粉體設備制造企業業主往往不愿在這方面出資。 2、提供完整的超細及超微粉生產線盡管粉體行業形勢看好 ,到目前為止 ,國內很少有廠家能夠按客戶的要求 ,從物料的提純、深加工到超細（ 超微 ）粉的生產提供完整配套的生產線。極少數能提供的也是東拼西湊 ,效果欠佳。因為大多數設備制造商是單元操作機生產廠 ,對配套顯得十分困難。例如有內置分級系統的超細粉碎機要求有較高的技術集成 ,若分級系統配置不好必然屢遭失敗 ,技術水平不高也無法改進。 3、加強設備精度研究、提高產品細度設備制造廠商要加強對超細及超微粉碎設備和分級設備精度的制造工藝研究 ,只有設備制造精度提高了 ,生產的粉體細度才能提高。20年前我們按國外的觀點 ,普遍認為粉碎界限是 3µ m,目前應該是突破 1µ m大關 ,要求在 0. 5µ m粒級中得到回報 ,這是超微粉體設備制造廠商的主要技術指標。只有這樣 ,其所加工的下游產品 ,如陶瓷、功能纖維、生物藥品等細粉的質量才會贏得市場的認可。 4、加強耐磨材料的研究與應用超細粉碎機處理的物料硬度通常都以莫氏硬度為界限 ,這種提法實際上是國內設備制造商不能提供高硬度耐磨材料做部件而使設備不耐磨。這也是阻礙設備進步的一大原因 ,因此中國的粉碎機制造業要加強耐磨材料的研究和推廣應用。 5、研究適合實際的大型超細粉碎機zui近一個時期以來 ,許多人士都在呼吁生產大型設備 ,這是超細粉碎和超細分級設備發展的一大趨勢。因為許多有前景的煅燒高嶺土廠及重鈣廠 ,都以年產 50 kt或 100 kt為目標紛紛加入擴產的行列。大型超細粉碎機械內部物料的粉碎特性、流向性等都不同于小型設備 ,都要從新認識 ,不能盲目大型化。要通過實踐才能確定。 6、提高職業操守、建立良好的市場秩序首先要提高企業本身的市場營銷策劃能力 ,要真正搞清楚什么是“營銷策劃 ”,不要把市場營銷當成死氣白賴地“往外賣 ”。只有提高了企業的營銷能力 ,企業才會有經濟效益。第二 ,要大力提高企業營銷人員的素質 ,要求其熟悉工業品市場營銷特點 ,能動態地了解本行業上下游產業的基本情況。市場銷售人員代表著企業的“品牌 ”,要給客戶留下良好的印象 ,售前要老實 ,售后要謙虛。設備的好與壞 ,售后服務占 50%。第三 ,在整個商業活動中要大力提倡誠信*,反對虛假。就目前說 ,一臺小的設備幾萬、十幾萬元 ,大的幾十萬元、上百萬元 ,生產企業買了設備就希望其生產能力、產品細度等各項指標都能達標。所以 ,設備制造商在交易中一定要對買方詳細說明設備的性能、產品細度、產量等指標 ,并以客戶產品的測定數據為準 ,切不可采用不正當手段弄虛作假。要大力提倡誠信*。