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金剛石微粉在完成球磨破碎、整形加工及粗提純工藝后，還有一道很重要的工序，就是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行粒度分級(jí)處理，主要目的是要求粒度分布盡量集中和完全杜絕超尺寸顆粒。由于金剛石微粉顆粒太細(xì)，傳統(tǒng)的篩網(wǎng)分級(jí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確的分級(jí)，選用科學(xué)、高效、精密的分級(jí)方法尤其重要。
隨著金剛石微粉應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大、市場(chǎng)對(duì)金剛石微粉的各項(xiàng)品質(zhì)要求逐步提高，現(xiàn)階段金剛石微粉企業(yè)常用的分級(jí)方法主要有：自然沉降法、離心法、溢流法、篩分法、水力旋流法等。
01、自然沉降分級(jí)和離心分級(jí)
金剛石顆粒在相同比重下，粒徑不同在水中具有不同的沉降速率，自然沉降法就是根據(jù)這一原理，控制沉降高度和沉降時(shí)間對(duì)粒徑進(jìn)行分級(jí)。顆粒在液體中受到三種力的作用，即顆粒固有質(zhì)量所產(chǎn)生的重力、液體的浮力和介質(zhì)對(duì)顆粒的阻力。顆粒沉降速度與顆粒和介質(zhì)的接觸面積、液體的粘度、顆粒在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)受到的摩擦阻力等因素有關(guān)。
離心分級(jí)跟自然沉降分級(jí)原理相同，區(qū)別在于離心法是借助離心機(jī)產(chǎn)生的離心力代替重力對(duì)金剛石微粉產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)。
對(duì)較粗顆粒而言，由于顆粒較重，沉降時(shí)間短，采用自然沉降法可以使粒徑相近的顆粒沉降距離拉長(zhǎng)，有利于對(duì)相近規(guī)格金剛石微粉產(chǎn)品的精細(xì)分級(jí)。但對(duì)較細(xì)顆粒，由于顆粒自重很小，在重力場(chǎng)中自由沉降的速度很慢，再使用自然沉降的方法將大大延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，占用大量的分級(jí)容器和場(chǎng)地，超細(xì)顆粒甚至由于布朗運(yùn)動(dòng)和顆粒間的干涉沉降作用無(wú)法進(jìn)行有效分級(jí)。而在離心力場(chǎng)中，向心加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)重力加速度，使微粉顆粒運(yùn)動(dòng)的速度大大提高，從而加快了分級(jí)速度。因此，很多金剛石微粉生產(chǎn)企業(yè)都是采用自然沉降法和離心法相結(jié)合的方式生產(chǎn)由細(xì)到粗的全規(guī)格微粉。
自然沉降法分級(jí)是最基本的金剛石微粉生產(chǎn)方法，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定。但其存在占用人工多、較細(xì)粒度的產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。離心法對(duì)較細(xì)粒度產(chǎn)品分級(jí)效率大大高于自然沉降法，但設(shè)備投資大，對(duì)人員操作要求較高。
影響自然沉降法和離心法分級(jí)的主要因素是顆粒形狀、分散劑選擇和用量、粉漿濃度、溫度以及實(shí)際操作中的分級(jí)時(shí)間、沉降高度、離心機(jī)轉(zhuǎn)速等。其中自然沉降法受顆粒形狀、溫度的影響最為明顯，而離心法受分散劑選擇和用量、離心機(jī)轉(zhuǎn)速和時(shí)間的影響最為明顯。
一般國(guó)內(nèi)最常用的分級(jí)方法是自然沉降法與離心法相結(jié)合的金剛石微粉分級(jí)方法。該方法的生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好。
02、溢流法分級(jí)
溢流法可以理解為反向的沉降分級(jí)方法。在一個(gè)溢流分級(jí)容器內(nèi)，水從底部進(jìn)入容器的下部錐體，隨著分級(jí)容器橫截面的逐漸擴(kuò)大，流體的上升速度逐漸減慢并最終在上部柱狀筒體內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)。顆粒逆著上升的水流沉降，在流速穩(wěn)定時(shí)，一定粒度尺寸的顆粒由于受重力和水流的反向推升力的共同作用，當(dāng)所受二力達(dá)到平衡時(shí)，顆粒會(huì)處于既不上升也不下沉的懸浮狀態(tài)。過(guò)細(xì)的顆粒會(huì)隨著水流溢出分級(jí)容器，過(guò)粗的顆粒在沉入下部錐體部分時(shí)由于流體速度變大，也會(huì)按照粒度的不同而在不同的高度懸浮。通過(guò)調(diào)整流量，即可得到相應(yīng)粒度的產(chǎn)品。
溢流法分級(jí)生產(chǎn)周期比較長(zhǎng)，生產(chǎn)過(guò)程中消耗水量大，但相對(duì)其它分級(jí)方法，具有分級(jí)精度較高，人工占用較少的特點(diǎn)。微粉顆粒形狀和流量控制是影響溢流法分級(jí)技術(shù)的關(guān)鍵因素。顆粒形狀差，會(huì)因?yàn)轭w粒在流體體系內(nèi)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而影響產(chǎn)品粒度指標(biāo)；同時(shí)因?yàn)橐缌鞣ǚ旨?jí)是在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的體系內(nèi)完成的，流量控制不穩(wěn)定，會(huì)直接導(dǎo)致粗細(xì)顆粒層間的互相混合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的產(chǎn)品分級(jí)。
03、水力旋流法分級(jí)
水力旋流法是利用離心沉降原理，通過(guò)料漿在水力旋流器內(nèi)的高速旋轉(zhuǎn)，加速粗、細(xì)顆粒的分離。作為一種成熟技術(shù)，該工藝廣泛用于多種領(lǐng)域的粗分級(jí)和產(chǎn)品脫水。其主要特點(diǎn)為速度快、操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、可連續(xù)投料，除2微米以細(xì)的過(guò)細(xì)顆粒外對(duì)全系列金剛石微粉的分級(jí)都有效。但也存在分級(jí)精度差的缺點(diǎn)。作為一種粗分級(jí)的方法，與后期的自然沉降法和離心法相結(jié)合可以極大地提高生產(chǎn)效率。
由于各種方法均有其固有特點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)自身的實(shí)際情況靈活選用，既可以采用一種方法對(duì)金剛石微粉產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)，也可以采用兩種甚至更多方法相結(jié)合對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)。
