Часть 1 — Что на самом деле означает классификация оксида алюминия
Оксид алюминия (Al₂O₃) никогда не бывает однородным продуктом. Один и тот же химический состав может использоваться в керамических изделиях, полировальных абразивах, термонаполнителях или огнеупорных литьевых смесях, но для каждого применения требуется совершенно разный диапазон размеров частиц. Классификация оксида алюминия Это этап сухого разделения, в ходе которого измельченный глинозем сортируется на фракции с определенным верхним и средним значениями. Цель проста: отгрузить заказанный заказчиком сорт, а не несортированную смесь.
Три числа, определяющие вашу оценку.
Результат классификации сводится к трем параметрам из отчета PSD, полученного методом лазерной дифракции:
D50 (медиана) — 50% объема частиц имеют меньший размер, чем этот показатель. Это основной показатель для данного сорта.
D97 (верхний срез) — 97% объема имеют меньшую зернистость, чем этот размер. Здесь заканчивается крупный хвост. Для полировки и высокотемпературной керамики показатель D97 важнее, чем D50. Одна крупная частица может оставить царапину на полированной поверхности или создать дефект в спеченном изделии.
Диапазон = (D90 − D10) ÷ D50 — ширина распределения. Меньший разброс означает более узкий и однородный продукт. Две партии могут иметь одинаковое значение D50, но вести себя совершенно по-разному, если у одной разброс равен 1,3, а у другой — 2,5.
Краткая справочная информация: типичные диапазоны размеров частиц оксида алюминия в зависимости от области применения.
| Приложение | Типичный диапазон D50 | Типичная мишень D97 |
| Современная керамика (спеченная) | 0,3 – 3 мкм | ≤ 5 – 10 мкм |
| Тонкая полировка / притирка | 1–10 мкм | ≤ 15 – 25 мкм |
| Термоинтерфейсный наполнитель | 2 – 20 мкм | ≤ 30 – 45 мкм |
| Огнеупорные литьевые материалы (мелкодисперсная фракция) | 5 – 45 мкм | ≤ 75 – 100 мкм |
| Огнеупорные заполнители (крупнозернистые) | 50 – 500 мкм | ≤ 1 – 2 мм |
Как использовать эту таблицу: Найдите свою задачу в левой колонке, затем прочитайте диапазоны D50 и D97, типичные для этого рынка. Выберите конкретное число в этих диапазонах в качестве целевого значения, чтобы оператор классификатора имел четкую точку отсчета.
Как воздухоклассификатор устанавливает точку отсечения
Внутри классификатора подаваемый материал входит во вращающееся колесо. Центробежная сила выталкивает крупные частицы наружу. Контролируемая струя затягивает мелкие частицы через колесо и выводит их в качестве продукта. Точка среза регулируется двумя регуляторами: увеличение скорости вращения ротора делает срез более мелким, увеличение потока воздуха — более крупным. Ни один из параметров не является фиксированным. Вы регулируете оба параметра до тех пор, пока измеренные значения D50 и D97 не будут соответствовать вашим целевым значениям.
Часть 2 — Два распространенных вопроса (и что с ними делать)
В1: На фидере указано «25 мкм», но измеренное значение D50 составляет 8,4 мкм. Какому значению следует доверять?
Оба числа реальны. Они описывают разные вещи. «25 мкм» на этикетке исходного материала — это номинальный размер. Это может быть название фракции, настройка циклона или внутренний код марки материала поставщика. Это не гарантирует, что медианный размер равен 25 мкм. Измеренное значение D50 составляет 8.356 мкм — это то, что фактически видит лазерный дифракционный анализатор в продукте.
Что делать: всегда ориентируйтесь на измеренные значения D50, D97 и Span. Если вы закупаете глинозем, укажите целевые значения PSD в спецификации закупки. Если вы производите его, отбирайте пробы из каждой партии и стройте график зависимости.
В2: Пролет получился 1,405. Это приемлемо, и как мне его затянуть?
Диапазон значений относительен: чем меньше значение, тем уже распределение, и для большинства технических глиноземов более узкое распределение лучше. Диапазон значений 1,405 означает, что D90 и D10 располагаются близко к середине, а не образуют длинный крупный или мелкий хвост. Допустимость такого значения зависит от области применения.
Если вам нужен более точный срез, наиболее эффективными являются четыре рычага:
- Увеличьте скорость вращения ротора. Это позволяет добиться более тонкой резки и заточить верхний край, но может снизить производительность.
- Более низкая концентрация корма. Меньшее количество материала в зоне классификации означает, что каждая частица разделяется более тщательно. Зачастую это является самым значительным улучшением.
- Улучшить дисперсию в точке подачи. Агломераты, попадающие в классификатор, ведут себя как крупные частицы. Для улучшения ситуации может использоваться диспергирующая форсунка или этап предварительного диспергирования.
- Добавить второй этап классификации. Пропустите тонкую фракцию через второй этап при немного более жестких настройках.
Осторожно: Если увеличить скорость вращения ротора, не регулируя скорость подачи, классификатор может перегрузиться, и показатель Span может даже ухудшиться. Изменяйте по одной переменной за раз и измеряйте результат, прежде чем изменять следующую.
Часть 3 — Что дает вам строгая классификация
Добавление классификатора в технологическую линию по производству глинозема изменяет четыре фактора, влияющих на вашу прибыль:
Меньше возвратов от покупателей. Контроль показателя D97 предотвращает попадание частиц слишком большого размера. При полировке одна частица размером 30 мкм в материале с номинальным размером частиц 10 мкм может оставить видимую царапину на заготовке. В керамике крупные частицы, выходящие за рамки нормы, вызывают дефекты спекания. Контроль показателя D97 — самый экономичный способ сократить количество возвратов.
Предсказуемое поведение ниже по течению. Когда значения D50 и D97 остаются в узком диапазоне, усадка при спекании, качество полировки и содержание наполнителя становятся воспроизводимыми от партии к партии. Технологический процесс вашего клиента перестает отклоняться от нормы.
Более высокая полезная урожайность. Классификатор отделяет соответствующую спецификации фракцию и возвращает излишки в мельницу. Вы прекращаете измельчение всей партии до мельчайших частиц. Повторное измельчение производится только в тех случаях, когда это необходимо.
Документированное подтверждение качества. Классификация в сочетании с лазерно-дифракционным измерением позволяет получить отчет PSD для каждой партии. Это именно то подтверждение, которое запрашивают клиенты и которое хотят видеть аудиторы ISO. В случае поступления жалобы на качество, вы можете за считанные минуты отследить ее до конкретной партии.
Часть 4 — Пошаговая классификация глинозема
Запишите ваше целевое распределение
Начните с определения области применения. Для мелкозернистой керамики типичны значения D97 в пределах нескольких десятков микрон и D50 в пределах нескольких единиц. Для более крупных огнеупорных фракций целевые значения повышаются. Выберите три числа: D50, D97 и максимально допустимый диапазон значений. Без заданных целевых значений невозможно определить, действительно ли классификатор выполняет свою работу.
Сопоставьте классификатор с вашей целевой переменной D97.
У каждой машины есть рабочий диапазон. Многороторный воздушный классификатор (ВТЦ) Диапазон размеров частиц D97 составляет приблизительно 3–45 мкм для тонких и сверхтонких фракций. Блок классификации воздуха (ITC) Подходит для диапазона D97 ≈ 5–200 мкм в среднем диапазоне. Центробежный классификатор (ЦТК) или Порошковый сепаратор МБС Подходит для более грубой резки. Выберите станок, диапазон возможностей которого охватывает вашу цель, чтобы не работать на пределе его возможностей.
Установите скорость вращения ротора и расход воздуха, затем проведите измерения.
Скорость вращения ротора регулируется с помощью инвертора; в сочетании с настройкой воздушного потока это позволяет точно определить точку резки на целевом материале D97. Начните с рекомендованных производителем настроек для оксида алюминия, затем возьмите образец, измерьте распределение частиц по размерам и повторите процедуру. Не доверяйте первой настройке. Единственный способ подтвердить резку — измерить распределение частиц по размерам.
Контроль скорости подачи и дисперсии.
Равномерная и хорошо распределенная подача обеспечивает стабильность зоны классификации. Слишком высокая концентрация подаваемого материала приводит к перегрузке ротора и расширению зоны классификации. Слишком низкая концентрация приводит к потере производительности. Поддерживайте постоянную скорость вращения ротора и проведите короткий эксперимент при трех различных скоростях подачи, измеряя зону классификации при каждой из них. Выберите скорость, которая обеспечивает наименьшую зону классификации без снижения производительности ниже требуемого уровня.
Замкните цикл с помощью мельницы.
Выходной поток классификатора принимается за готовую продукцию; крупная фракция возвращается на мельницу для повторного измельчения. Это предотвращает чрезмерное измельчение всей партии и обеспечивает соответствие схемы техническим требованиям. Замкнутый контур также означает, что классификатор получает более равномерную подачу, что делает процесс измельчения более стабильным.
Измеряйте каждую партию и отслеживайте динамику.
Проведите анализ образца продукта, выполните лазерно-дифракционное спектральное распределение по размерам (PSD) и запишите значения D50, D97 и Span. Сравните с целевыми значениями. Если значение D97 начинает увеличиваться, проверьте скорость вращения ротора и поток воздуха. Если значение Span начинает увеличиваться, проверьте концентрацию и дисперсию исходного материала. Постройте график этих трех показателей во времени, и вы сможете определить, когда классификатору требуется техническое обслуживание, прежде чем продукт выйдет за пределы допустимых параметров.
Первый параметр, который следует проверить при дрейфе Span: Концентрация подаваемого материала. На большинстве линий по производству глинозема расширение разброса происходит из-за слишком большого количества материала, поступающего в зону классификации одновременно, а не из-за механической неисправности ротора.
Часть 5 — Как выглядят реальные результаты
Приведенные ниже данные получены из типичной партии классифицированного глинозема, измеренной на лазерно-дифракционном анализаторе OMEC Topsizer (марка Malvern Panalytical). Фактические результаты могут варьироваться в зависимости от исходного материала, настроек классификатора и условий процесса. Этот пример демонстрирует, как выглядит хорошо настроенный режим отбора.
Результат 1 — Точка отсечения: D50 и D97 находятся в цели
| Параметр | Измеренное значение |
| Д10 | 4,354 мкм |
| D50 (медиана) | 8,356 мкм |
| Д90 | 16,096 мкм |
| Д97 | 20,846 мкм |
| Д100 | 33,158 мкм |
Исходя из фракции сырья, обозначенной как «материал для циклона 25 мкм», классифицированный продукт имел показатель D97 20,85 мкм и медианное значение 8,356 мкм. Верхний предел оказался ниже номинального размера исходного сырья, а медианное значение перешло в однозначный диапазон. Для тонкой полировки или обработки керамики среднего размера это приемлемое распределение: грубый хвост отсекается, а показатель D50 находится там, где это необходимо для процесса.
Результат 2 — Ширина распределения: размах на уровне 1,405
| Параметр | Измеренное значение |
| D(3,2) | 7,418 мкм |
| D(4,3) | 9,443 мкм |
| Охватывать | 1.405 |
| Удельная площадь поверхности по весу | 299,566 м2/кг |
Значения D90 и D10 оставались близкими к медиане (размах = 1,405), не образуя длинного хвоста. Узкое распределение означает, что порошок каждый раз уплотняется, спекается и обрабатывается одинаково. Удельная площадь поверхности 299,6 м2/кг следует из того же распределения — это полезно, если в спецификации заказчика указана площадь поверхности, а не размер частиц.
Результат 3 — Число, за которым стоит следить: разница между D(3,2) и D(4,3)
В этой партии D(3,2) = 7,418 мкм и D(4,3) = 9,443 мкм. D(3,2) — средневзвешенное по площади поверхности значение; D(4,3) — средневзвешенное по объему значение. Когда D(4,3) больше, чем D(3,2), распределение имеет хвост с крупными частицами. Разница здесь составляет около 2 мкм, что является небольшим значением — классификатор работает корректно. Если разница продолжает увеличиваться в последующих партиях, это ранний признак того, что крупные частицы просачиваются сквозь систему. Проверьте уплотнение ротора или балансировку воздушного потока, прежде чем значение D97 начнет меняться.
У вас есть марка глинозема с целевым значением D50/D97? Сообщите нам, какой тип распределения вам нужен и какой у вас текущий фид — наши инженеры смогут порекомендовать подходящий классификатор из линеек HTS, ITC, CTC или MBS. Свяжитесь с компанией EPIC Powder Machinery.
Эпический порошок
Компания Epic Powder имеет более чем 20-летний опыт работы в индустрии ультрадисперсных порошков. Мы активно содействуем развитию ультрадисперсных порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации ультрадисперсных порошков. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и индивидуальных решений!
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с онлайн-представителем EPIC Powder. Зельда для любых дальнейших запросов».
— Джейсон Ван, Инженер
