摘要：粉體采用濕法分級工藝，是干法分級不可代替的傳統工藝。溢流分級使顆粒表面更清潔，粒度氛圍更趨于符合產(chǎn)品的組成范圍。本文闡述了以碳化硅、剛玉微粉為例的分級工藝，希望起到拋磚引玉的效果。
關(guān)鍵詞：碳化硅 剛玉 粉體 濕法分級
一、對粉體濕法分級工藝的認識
水力分級是根據流體動(dòng)力學(xué)的原理，使顆粒物料在流體介質(zhì)（一般是水）中按顆粒大小進(jìn)行分級。一般有沉降法分級和溢流法分級。
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1、概念
沉降法分級是利用顆粒物料在靜止水中的沉降速度隨顆粒大小而不同的特點(diǎn)來(lái)對物料進(jìn)行分級的，即顆粒愈大，沉降速度也愈大，相反，沉降速度就愈小。
2、沉降法工藝簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖一）
圖一
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1、概念
是將顆粒狀的物料置于上升流動(dòng)的流動(dòng)介質(zhì)（一般介質(zhì)為水）中，當水流的速度（稱(chēng)為溢流流量）不同時(shí)，便可“攜帶出”不同的大小顆粒。因此只要控制好溢流流水速度流量，便可控制溢流出微粉的粒度，達到分級的目的。
2、沉降法工藝簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖二）
圖二
二、濕法分級工藝操作與計算
?。ㄒ唬┏两捣ǚ旨墸ㄒ步徐o止沉降分級）
1、料漿濃度
為了確保所分級的物料的顆粒沉降能自由分離、分層，必須嚴格控制好料漿的濃度。微粉的料漿濃度比例：
水1：物料0.25—0.3（重量比）
例：直徑1米，高1.5米的沉降分級缸。應投多少料呢？
體積=1.5π（1÷2）2=1.1775m3
投料量1.1775×0.3=0.35325噸≈350kg
那么該缸最大投料量（干料算）是350kg。
2、沉降時(shí)間計算
沉降法的時(shí)間是根據沉降高度和水力分級原理計算的沉降速度來(lái)計算：
例：我們分級F400（碳化硅微粉F砂標準），其ds50值是21.4±1.0um。第一沉降時(shí)間的ds50是20.5um，最后沉降時(shí)間的ds50值22.5um，我們的虹吸管高度是65cm。查碳化硅微粉的20℃沉降速度的系數（見(jiàn)表三）：20.5um的系數是0.0378cm/s，22.5um的系數是0.0442cm/s。
即
第一沉降時(shí)間：
65cm÷0.0378cm/s=1720s≈29min （1）
最后沉降時(shí)間是：
65cm÷0.0442cm/s=1471s≈25min （2）
以上是水溫20℃的沉降速度，當秋冬季節的水溫和夏天水溫相差很大，其沉降速度系數也隨著(zhù)水溫變化而變化。如果水溫在10度時(shí)就應該乘以其系數（見(jiàn)表三）0.77，上（1）的第一實(shí)際沉降時(shí)間即：
65cm÷0.0378cm/s×0.77=1325s≈22min （3）
上（2）最后實(shí)際沉降時(shí)間即：
65cm÷0.0442cm/s×0.77=1133s≈19min （4）
我們分級F400時(shí)，當攪拌均勻并使料面而平穩，開(kāi)始計時(shí)沉降，沉降時(shí)間是29分鐘。從29分鐘開(kāi)始放料，逐步把時(shí)間依次為28、27、26、25分鐘結束。原則是F400的放料濃度很低時(shí)，用顯微鏡半檢，確認后才轉入一個(gè)號F360的分級。以此為準，繼續把沒(méi)有分級的粒度號逐步分級。
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1、料漿濃度
為了確保分級的物料的顆粒沉降能自由分離、分層。必須嚴格控制好料漿的濃度。碳化硅微粉的料漿濃度比例：
水1：料0.25—0.3（重量比）
或溢流分級桶的圓錐部分的體積60%—80%。
碳化硅微粉的沉降速度系數（表一）
單位：粒徑um 沉降速度：厘米/秒
| 粒徑 |
沉降速度 |
粒徑 |
沉降速度 |
粒徑 |
沉降速度 |
粒徑 |
沉降速度 |
| 60.0 |
0.1936 |
44.5 |
0.1248 |
29.0 |
0.0637 |
13.5 |
0.0194 |
| 59.5 |
0.1914 |
44.0 |
0.1228 |
28.5 |
0.0615 |
13.0 |
0.0182 |
| 59.0 |
0.1891 |
43.5 |
0.1208 |
28.0 |
0.0592 |
12.5 |
0.0170 |
| 58.5 |
0.1868 |
43.0 |
0.1187 |
27.5 |
0.0581 |
12.0 |
0.0157 |
| 58.0 |
0.1845 |
42.5 |
0.1168 |
27.0 |
0.0569 |
11.5 |
0.0144 |
| 57.5 |
0.1822 |
42.0 |
0.1149 |
26.5 |
0.0557 |
11.0 |
0.0131 |
| 57.0 |
0.1798 |
41.5 |
0.1125 |
26.0 |
0.0545 |
10.5 |
0.0119 |
| 56.5 |
0.1774 |
41.0 |
0.1101 |
25.5 |
0.0532 |
10.0 |
0.0106 |
| 56.0 |
0.1750 |
40.5 |
0.1078 |
25.0 |
0.0518 |
9.5 |
0.00970 |
| 55.5 |
0.1726 |
40.0 |
0.1056 |
24.5 |
0.0504 |
9.0 |
0.00884 |
| 55.0 |
0.1701 |
39.5 |
0.1040 |
24.0 |
0.0490 |
8.5 |
0.00774 |
| 54.5 |
0.1676 |
39.0 |
0.1023 |
23.5 |
0.0475 |
8.0 |
0.00708 |
| 54.0 |
0.1651 |
38.5 |
0.1006 |
23.0 |
0.0460 |
7.5 |
0.00620 |
| 53.5 |
0.1606 |
38.0 |
0.0989 |
22.5 |
0.0442 |
7.0 |
0.00531 |
| 53.0 |
0.1560 |
37.5 |
0.0972 |
22.0 |
0.0428 |
6.5 |
0.00472 |
| 52.5 |
0.1554 |
37.0 |
0.0955 |
21.5 |
0.0412 |
6.0 |
0.00412 |
| 52.0 |
0.1548 |
36.5 |
0.0937 |
21.0 |
0.0395 |
5.5 |
0.00349 |
| 51.5 |
0.1521 |
36.0 |
0.0919 |
20.5 |
0.0378 |
5.0 |
0.00285 |
| 51.0 |
0.1494 |
35.5 |
0.0901 |
20.0 |
0.0360 |
4.5 |
0.00238 |
| 50.5 |
0.1467 |
35.0 |
0.0882 |
19.5 |
0.0349 |
4.0 |
0.00191 |
| 50.0 |
0.1440 |
34.5 |
0.0863 |
19.0 |
0.0338 |
3.5 |
0.00144 |
| 49.5 |
0.1424 |
34.0 |
0.0844 |
18.5 |
0.0327 |
3.0 |
0.00108 |
| 49.0 |
0.1408 |
33.5 |
0.0825 |
18.0 |
0.0315 |
2.5 |
0.000718 |
| 48.5 |
0.1392 |
33.0 |
0.0805 |
17.5 |
0.0303 |
2.0 |
0.000491 |
| 48.0 |
0.1376 |
32.5 |
0.0785 |
17.0 |
0.0293 |
1.5 |
0.000265 |
| 47.5 |
0.1359 |
32.0 |
0.0764 |
16.5 |
0.0263 |
1.0 |
0.000119 |
| 47.0 |
0.1341 |
31.5 |
0.0744 |
16.0 |
0.0250 |
0.5 |
0.000028 |
| 46.5 |
0.1323 |
31.0 |
0.0723 |
15.5 |
|
|
|
| 46.0 |
0.1305 |
30.5 |
0.0702 |
15.0 |
|
|
|
| 45.5 |
0.1286 |
30.0 |
0.0680 |
14.5 |
|
|
|
| 45.0 |
0.1267 |
29.5 |
0.0659 |
14.0 |
|
|
|
例：用直徑是0.8米的溢流分級桶，圓柱高0.5米，圓錐高1.5米。應該投多少料？
體積=（0.8÷2）×（0.8÷2）π×0.5+（0.8÷2）×（0.8÷2）π×0.5×1.5÷3=0.5立方
投料=0.5×30%=0.15立方≈150公斤
或圓錐體積
?。?.8÷2）×（0.8÷2）π×0.5×1.5÷3=0.25立方
投料=0.25×60%=0.15立方≈150公斤
那么直徑0.8米的溢流桶一般投料是150公斤。
剛玉微粉的沉降速度系數（表二）
單位：粒徑um 沉降速度：厘米/秒
| 粒徑 |
沉降速度 |
粒徑 |
沉降速度 |
粒徑 |
沉降速度 |
粒徑 |
沉降速度 |
| 60.0 |
0.57142 |
44.5 |
0.31829 |
29.0 |
0.13692 |
13.5 |
0.02825 |
| 59.5 |
0.56285 |
44.0 |
0.31148 |
28.5 |
0.13145 |
13.0 |
0.02650 |
| 59.0 |
0.55428 |
43.5 |
0.30467 |
28.0 |
0.12600 |
12.5 |
0.02475 |
| 58.5 |
0.54571 |
43.0 |
0.29786 |
27.5 |
0.12213 |
12.0 |
0.02300 |
| 58.0 |
0.53714 |
42.5 |
0.29105 |
27.0 |
0.11825 |
11.5 |
0.02113 |
| 57.5 |
0.52857 |
42.0 |
0.28424 |
26.5 |
0.11437 |
11.0 |
0.01950 |
| 57.0 |
0.51999 |
41.5 |
0.27743 |
26.0 |
0.11050 |
10.5 |
0.01775 |
| 56.5 |
0.51143 |
41.0 |
0.27062 |
25.5 |
0.10663 |
10.0 |
0.01600 |
| 56.0 |
0.50285 |
40.5 |
0.26381 |
25.0 |
0.10275 |
9.5 |
0.01465 |
| 55.5 |
0.49429 |
40.0 |
0.25700 |
24.5 |
0.09888 |
9.0 |
0.13300 |
| 55.0 |
0.48570 |
39.5 |
0.25154 |
24.0 |
0.09500 |
8.5 |
0.01195 |
| 54.5 |
0.47714 |
39.0 |
0.24608 |
23.5 |
0.09113 |
8.0 |
0.01060 |
| 54.0 |
0.46857 |
38.5 |
0.24062 |
23.0 |
0.08725 |
7.5 |
0.00925 |
| 53.5 |
0.46000 |
38.0 |
0.23517 |
22.5 |
0.08338 |
7.0 |
0.00790 |
| 53.0 |
0.45142 |
37.5 |
0.22971 |
22.0 |
0.07950 |
6.5 |
0.00693 |
| 52.5 |
0.44285 |
37.0 |
0.22425 |
21.5 |
0.07563 |
6.0 |
0.00595 |
| 52.0 |
0.43428 |
36.5 |
0.21878 |
21.0 |
0.07175 |
5.5 |
0.00498 |
| 51.5 |
0.42571 |
36.0 |
0.21133 |
20.5 |
0.06788 |
5.0 |
0.00400 |
| 51.0 |
0.41714 |
35.5 |
0.20787 |
20.0 |
0.06400 |
4.5 |
0.00332 |
| 50.5 |
0.40857 |
35.0 |
0.20241 |
19.5 |
0.61130 |
4.0 |
0.00267 |
| 50.0 |
0.40000 |
34.5 |
0.19696 |
19.0 |
0.05830 |
3.5 |
0.00200 |
| 49.5 |
0.39319 |
34.0 |
0.19150 |
18.5 |
0.05547 |
3.0 |
0.00150 |
| 49.0 |
0.37957 |
33.5 |
0.18604 |
18.0 |
0.52640 |
2.5 |
0.00100 |
| 48.5 |
0.37277 |
33.0 |
0.18058 |
17.5 |
0.04981 |
2.0 |
0.00068 |
| 48.0 |
0.36596 |
32.5 |
0.17512 |
17.0 |
0.04698 |
1.5 |
0.00036 |
| 47.5 |
0.35915 |
32.0 |
0.16967 |
16.5 |
0.04415 |
1.0 |
0.00016 |
| 47.0 |
0.35234 |
31.5 |
0.16421 |
16.0 |
0.04132 |
0.5 |
0.00007 |
| 46.5 |
0.34553 |
31.0 |
0.15875 |
15.5 |
0.03849 |
|
|
| 46.0 |
0.33872 |
30.5 |
0.15329 |
15.0 |
0.03566 |
|
|
| 45.5 |
0.33191 |
30.0 |
0.14783 |
14.5 |
0.03283 |
|
|
| 45.0 |
0.32510 |
29.5 |
0.14237 |
14.0 |
0.030 |
|
|
水溫與沉降速度的關(guān)系系數（表三）
| 水溫℃ |
沉降速度系數 |
水溫℃ |
沉降速度系數 |
| 4 |
0.59 |
16 |
0.90 |
| 5 |
0.64 |
18 |
0.94 |
| 6 |
0.68 |
20 |
1.00 |
| 8 |
0.72 |
22 |
1.04 |
| 10 |
0.77 |
24 |
1.10 |
| 12 |
0.81 |
26 |
1.14 |
| 14 |
0.86 |
28 |
1.20 |
2、分級流量計算
分級流量是根據要分級的微粉粒徑的沉降速度（見(jiàn)表二）來(lái)計算：
流量控制（升/小時(shí)）=沉降速度系數（厘米/秒）×溢流分級桶的截面積（平方厘米）
例：用直徑0.8米的溢流分級桶分級JIS#400碳化硅微粉時(shí)所需的流量？
先求截面積=（0.8÷2）2π=0.5024平方米
查JIS#400（日本磨料微粉標準）的DS50的最小值是28，最大值是32。然后再查沉降速度系數表：28um的系數是0.0592；32um的系數是0.0764。即：
第一流量=0.5024平方米×0.0592厘米/秒×3600秒/小時(shí)=1.071噸/小時(shí)≈1071升/小時(shí)
第二流量=0.5024平方米×0.0764厘米/秒×3600秒/小時(shí)=1.382噸/小時(shí)≈1382升/小時(shí)
以上是水溫20℃的沉降速度，當秋冬季節的水溫和夏天水溫相差很大，其沉降速度系數也隨著(zhù)水溫變化而變化。如果水溫在10度時(shí)，就應該乘于其系數0.77，那么上面就變成：
第一流量=0.5024平方米×0.0592厘米/秒×3600秒/小時(shí)×0.77=0.825噸/小時(shí)≈825升/小時(shí)
第二流量=0.5024平方米×0.0764厘米/秒×3600秒/小時(shí)×0.77=1.064噸/小時(shí)≈1064升/小時(shí)
我們分級JIS#400的時(shí)候按照第一流量的流量開(kāi)始溢流，至第二流量結束。
注：剛玉的沉降系數理論和實(shí)際系數差不多，故沒(méi)有修正系數。
三、濕法分級應用
濕法分級適合大多數對粒度有特殊要求（把沉降速度計算出來(lái)，進(jìn)行試驗校正），如粒度組成范圍要求比較集中、顆粒表面清潔度要求高、對粒度組成的最粗粒有嚴格要求的產(chǎn)品。
作者：李政利
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