中国粉体网讯 随着科技的发展，产业越来越精细化的同时对粉体原料的品质也要求越来越高，例如，高级复印碳粉要求粒径在2~10μm之间，3D打印技术要求的钛合金粉末的理想粒径分布为30~50μm。在热门的增材加工领域，材料性能与粉体粒径相关性极大，仅通过控制粉体材料的粒径，能大幅度提高最终产品的性能。因此粉体分级技术应运而生，并逐步成为粉体技术的核心。通过粉体分级制备符合工业生产需求的粉体颗粒，已成为粉体技术下一步发展的关键方向。
粉体分级概述
粉体的分级，广义上是指将粉体颗粒按照表面形状、体积、质量等物理特性分为若干部分的过程；狭义上来讲，粉体分级是指根据不同性质的颗粒在介质中的受力方式不同致使颗粒在介质中运动路线不同，从而实现将不同性质颗粒分离开的过程。
粉体的分级过程最重要的是颗粒的分散和分离。分散是指进入分级机的物料要尽可能地分散开来，物料颗粒之间形成一定的空间距离，便于提升分级精度。分离是指当物料在分级室停留的有限时间内，在气流作用下完成分级功能，并从不同的粒径出口流出。
粉体分级的分类
目前，根据分级力场的不同，粉体分级方法可以分为：重力场分级、离心场分级、惯性场分级、电场力分离、磁场力分级、热梯度力场分级以及色谱分级等。根据使用的设备类型可分为：旋流式分级、干式机械分级(如叶轮式、涡流式等)、碟式分级、卧螺式分级、静电场分级、超临界分级等等。根据分级时采用的介质不同，分为湿法分级和干法分级。
（1）湿法分级
湿式分级设备的分级介质主要为水，利用水力进行分级的方法最明显的优点是利于颗粒的分散，因为粉体颗粒在水中静电等相互作用力被削弱，不易产生颗粒团聚现象，可以产生较好的分级效果。但其也有十分明显的缺点，经过分级后的粉体颗粒由于被水润湿，后续还需要进行固液分离、干燥等操作才能得到成品，而在此过程中难免会导致粉体的再次团聚、结块，增加了产品的后续处理成本消耗。湿法分级主要有两种形式：重力沉降式与离心式分级。
（2）干法分级
干法分级是一种以空气为分级介质的分级方法，由于没有经过水的润湿，粉体在分级后无需进行脱水、烘干、分散等后续处理操作。由于操作简单、分离效率高使得干法分离成为了目前发展较快的精细分级设备。根据粉体颗粒在分级过程中所受力的种类不同，干式分级法可分为惯性分级法、重力分级法和离心力分级法。
粉体分级设备
（1）筛分设备
筛分是最常见的一种分级方法，筛分分级设备简单。筛分设备通常操作难度低，并且由于筛网的尺寸一定，因此，设备的分级粒径精度高。筛分设备以筛网为核心部件，将其安装固定，为了避免粉体颗粒堆积，会采用机械振动、摇动、回旋等，将堆积的颗粒分散开。
实验用小型筛网
较小的粉体颗粒在重力作用下通过筛孔下落，粒径较大的粉体颗粒无法通过筛孔，留在筛网上，从而将粉体颗粒分离。颗粒重力是主要的作用力，对于粒径较小的颗粒，由于浮力和重力的合力较小，颗粒易浮在空中或被外界气流吹起，因此，筛分的颗粒粒径通常较大，不适宜对较细粉体原料进行分级。另一方面，颗粒通常形状不规则、有棱角，颗粒容易卡在筛孔中，从而堵塞筛孔，未被堵塞的筛孔数量减少，工作效率降低。
（2）气流分级设备
气流分级机依据分级机是否存在动部件，划分为静态分级机与动态分级机。动态分级机由于其分级效果较好，被广泛应用，其发展经历了离心式、旋风式和涡流式分级机三个阶段。
离心式分级机存在颗粒浓度高导致分级效率下降、物料分散不佳加剧颗粒碰撞、摩擦磨损严重降低使用寿命等技术瓶颈；虽经多次改进，但分级原理和结构设计无重大突破，最终逐渐被取代。
旋风式分级机基于与离心式分级机相同的气流离心力场分离原理，但采用无运动部件的结构，运行稳定可靠；通过增设分散、筛分和导流装置，有效改善了颗粒分散度和分级精度，然而仅在结构上改进，未突破分级原理，仍需进一步优化。
涡轮式分级机在分级理论上有新的突破，它采用平面涡流分级理论，即待分级物料颗粒处于平面涡流场时，其受力的大小、方向基本一致，且空气流场均匀稳定，颗粒间无干扰，同时采用结构简单的组合袋式收尘系统收集分级后颗粒，保持较高的工作效率。因此，涡轮式分级机凭借其分选效果好、产量高、动力消耗少等优点，一直是粉磨系统中主流空气分级机。
O-Sepa型气流分级机
小结：
粉体分级技术的发展脉络其实很清晰：让颗粒分得更细、更准、更快，同时减少后续处理成本。未来，随着3D打印、高端涂料、电子材料等领域对粒径分布的要求越来越严苛，分级设备将不只是“筛出合格品”，而是要与粉体制备、表面改性、在线检测等环节深度耦合，形成更完整的粉体工程解决方案。谁能把分级精度和效率同时提上去，谁就能在高端粉体材料的竞争中占据主动。
参考来源：
1、沈旺.多粒径粉体分级研究
2、秦道鑫.涡轮式气流分级机分级性能研究
3、胡寿高.粉体分级机气固两相流数值模拟及结构设计研究
4、李兴帅.超细粉体输运及气力分级装置的设计和研究
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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