第一部分—氧化鋁分類的真正意義
氧化鋁 (Al₂O₃) 從來都不是單一產品。相同的化學成分可以用於陶瓷坯體、拋光磨料、隔熱填料或耐火澆注料，但每種應用所需的粒徑範圍都完全不同。 氧化鋁分類 乾式分選步驟是將研磨後的氧化鋁依特定等級（包括最高等級和中位數）進行分選。目標很簡單：交付客戶訂購的等級，而不是未經分選的混合物。
決定你成績的三個數字
所有分類結果最終都取決於雷射衍射 PSD 報告中的三個參數：
D50（中位數） — 50% 的顆粒體積比這個尺寸更細。這是該等級的主要指標。
D97（上切） — 97% 的顆粒尺寸小於此值。粗顆粒的末端就在這裡。對於拋光和先進陶瓷而言，D97 比 D50 更為重要。單一粗顆粒就可能在拋光錶面留下刮痕，或在燒結體中造成缺陷。
跨度 = (D90 − D10) ÷ D50 — 分佈的寬度。跨度越小，產品分佈越窄，均勻度越高。兩個批次的D50值可能相同，但如果一個批次的跨度為1.3，另一個批次的跨度為2.5，則它們的表現可能完全不同。
快速參考：按應用劃分的典型氧化鋁粒徑範圍
| 應用 | 典型D50範圍 | 典型的D97靶 |
| 先進陶瓷（燒結） | 0.3 – 3 微米 | ≤ 5 – 10 微米 |
| 精細拋光/研磨 | 1 – 10 微米 | ≤ 15 – 25 微米 |
| 熱界面填充劑 | 2 – 20 微米 | ≤ 30 – 45 微米 |
| 耐火澆注料（細粒級） | 5 – 45 微米 | ≤ 75 – 100 微米 |
| 耐火骨材（粗粒） | 50 – 500 微米 | ≤ 1 – 2 毫米 |
如何使用此表： 在左側欄找到您的應用程式場景，然後橫向尋找該市場典型的 D50 和 D97 範圍。選擇這些範圍內的一個具體數字作為目標值，以便分類器操作員有一個明確的目標。
空氣分級器如何設定切割點
在分級機內部，原料進入旋轉輪。離心力將粗顆粒甩向外側。一股可控氣流將細顆粒帶過旋轉輪，最終作為產品排出。切割點可透過兩個控制旋鈕進行調整：提高轉子轉速，切割更細；提高氣流，切割更粗。這兩個設定都不是固定的。您需要同時調整這兩個旋鈕，直到測得的 D50 和 D97 值達到目標值。
第二部分－兩個常見問題（以及解決方法）
問題1：進給量標籤上標示“25 µm”，但測得的D50值為8.4 µm。我該相信哪個數值？
這兩個數字都是真的，但它們描述的是不同的概念。 「25 µm」是進料標籤上的標稱粒徑，它可以是粒度等級名稱、旋風分離器設定值或供應商內部的等級代碼，並不保證中位數粒徑為25 µm。測得的D50值 8.356 µm 是雷射衍射分析儀在產品中實際觀測到的尺度。
操作方法：始終以測量的 D50、D97 和 Span 值為準。如果您是採購氧化鋁，請將粒徑分佈目標值寫入採購規格。如果您是自行生產，請對每個批次進行取樣並繪製趨勢圖。
Q2：跨度值為 1.405。這個值可以接受嗎？我該如何收緊它？
跨度是相對的，數值越小意味著分佈越窄，對於大多數工業氧化鋁而言，分佈越窄越好。跨度為 1.405 表示 D90 和 D10 接近中位數，而不是拖出長長的粗顆粒或細顆粒尾部。是否可接受取決於您的最終用途。
如果需要更緊密的切割，以下四種槓桿最為有效：
- 提高轉子轉速。 這樣可以使切割更精細，提高頂部精度，但可能會降低產量。
- 降低飼料濃度。 分級區物料減少意味著每個顆粒都能得到更徹底的分離。這通常是最大的改進之處。
- 改善進料點的分散性。 進入分級機的團聚體表現得像粗顆粒。分散噴嘴或預分散步驟可以有所幫助。
- 增加第二次分級考試。 將細餾分通過第二級，並以稍緊的設定進行過濾。
注意： 如果在不調整進給速度的情況下提高轉子轉速，分級器可能會過載，而且跨距值實際上可能會變差。每次只更改一個變數並測量結果，然後再更改下一個變數。
第三部分－嚴格分類能帶給你什麼？
在氧化鋁生產線上增加一台分級機，會改變以下四個方面，從而影響您的最終收益：
顧客退貨率降低。 控制D97值可以防止過大顆粒進入工件。在拋光過程中，即使是標稱粒徑為10微米的顆粒中，單一30微米的顆粒也會在工件上留下可見的刮痕。在陶瓷加工中，粗大的顆粒會導致燒結缺陷。控制D97值是降低退貨率最經濟有效的方法。
可預測的下游行為。 當D50和D97保持在較窄的範圍內時，燒結收縮率、拋光效果和填料含量就能在不同批次間實現可重複性。客戶的製程就不會再出現偏差。
更高的可用產量。 分級機提取合格顆粒，並將過大顆粒送回磨機。這樣就無需將整批物料研磨成最細的顆粒，只需對需要重新研磨的部分進行二次研磨即可。
有據可查的品質記錄。 結合雷射衍射測量進行分類，即可產生每個批次的粒徑分佈 (PSD) 報告。這是客戶所需的證據，也是 ISO 審核所要求的。如果收到品質投訴，您可以在幾分鐘內追溯到特定批次。
第四部分－氧化鋁的分類方法（逐步詳解）
寫下你的目標分佈
首先從應用程式入手。對於精細陶瓷顆粒，D97 通常為數十微米，D50 為個位數。對於較粗的耐火材料，目標值會隨之提高。選擇三個數值：D50、D97 以及您可接受的最大跨度。如果沒有明確的目標值，您就無法判斷分級器是否正常運作。
將分類器與您的 D97 目標配對
每台機器都有一個工作範圍。 多旋翼空氣分級機（HTS） 適用於細粒和超細粒級的D97 ≈ 3–45 µm。 空氣分級裝置（ITC） 中程樣品的D97尺寸約為5–200微米。 離心分級器（CTC） 或者 MBS粉分離器 適用於較粗的切割。選擇一台切割範圍涵蓋您目標範圍的機器，這樣您就不會超出它的能力範圍。
設定轉子轉速和空氣流量，然後測量
轉子轉速透過變頻器調節；配合氣流設置，將切割點對準目標D97。首先使用機器建議的氧化鋁切割設置，然後取樣、測量粒徑分佈，並重複調整。不要輕信第一次的設定。確認切割效果的唯一方法是測量粒徑分佈。
控制進料速率和分散
穩定且均勻的進料能保持分級區的穩定。進料濃度過高會使物料堆積在篩輪上，導致跨度增大；進料濃度過低則會浪費產能。保持轉子轉速恆定，分別以三種不同的進料速率進行短時試驗，並測量每種速率下的跨距。選擇在不低於您所需處理量的前提下，跨度最小的進料速率。
利用磨機形成閉環
將分級機的輸出作為產品；將粗粒級返回磨機進行二次研磨。這樣可以防止整批物料過度研磨，並確保迴路符合規格。閉環系統還能使分級機獲得更穩定的進料，使切割更加穩定。
對每一批產品進行測量並追蹤趨勢
對產品進行取樣，運行雷射衍射粒徑分佈儀 (PSD)，並記錄 D50、D97 和 Span 值。與目標值進行比較。如果 D97 開始向上漂移，請檢查轉子轉速和氣流。如果 Span 開始變寬，請檢查進料濃度和分散度。繪製這三個數值隨時間變化的曲線圖，即可在產品超出規格之前發現分級機何時需要維護。
Span漂移時首先要檢查的參數： 進料濃度。在大多數氧化鋁生產線上，跨度增大是由於一次性進入分級區的物料過多造成的，而不是轉子機械故障。
第五部分——實際結果是什麼樣子
以下數據來自典型的分級氧化鋁批次，使用OMEC Topsizer雷射衍射分析儀（馬爾文帕納科公司旗下品牌）進行測量。實際結果會因原料、分級機設定和製程條件而異。此範例展示了精細分級後的氧化鋁顆粒形態。
結果 1 — 切點：D50 和 D97 皆在目標範圍內
| 範圍 | 測量值 |
| D10 | 4.354 微米 |
| D50（中位數） | 8.356 微米 |
| D90 | 16.096 微米 |
| D97 | 20.846 微米 |
| D100 | 33.158 微米 |
從標示為「25 µm旋風分離物料」的進料顆粒開始，分級產品的D97值為20.85 µm，中位數為8.356 µm。最大粒徑小於標稱進料粒徑，中位數也降至個位數。對於精細拋光或中粒徑陶瓷應用而言，這是一個可用的粒徑分佈：粗顆粒部分被去除，D50值也符合製程要求。
結果 2 — 分佈寬度：跨度為 1.405
| 範圍 | 測量值 |
| D(3,2) | 7.418 微米 |
| D(4,3) | 9.443 微米 |
| 跨距 | 1.405 |
| 重量比表面積 | 299.566 平方公尺/公斤 |
D90 和 D10 的分佈接近中位數（跨度 = 1.405），沒有長尾現象。分佈範圍窄意味著粉末的堆積、燒結和最終加工性能每次都相同。比表面積為 299.6 m²/kg，也符合相同的分佈——如果客戶的規格要求是比表面積而不是粒徑，這將非常有用。
結果 3 — 一個值得關注的數字：D(3,2) 和 D(4,3) 之間的差距
在本批次中，D(3,2) = 7.418 µm，D(4,3) = 9.443 µm。 D(3,2) 為表面積加權平均值；D(4,3) 為體積加權平均值。當 D(4,3) 大於 D(3,2) 時，分佈具有粗顆粒側尾部。此處的間隙約為 2 µm，並不大——分級器的工作效果良好。如果間隙在連續批次中持續增大，則表示粗顆粒可能正在滲漏。在 D97 開始出現漂移之前，請檢查轉子密封或氣流平衡。
是否有目標D50/D97等級的氧化鋁？ 告訴我們您需要的分配方式和您目前的進料情況—我們的工程師可以從 HTS、ITC、CTC 或 MBS 系列中推薦合適的分類器。 聯絡 EPIC 粉末機械公司。
史詩粉末
Epic Powder，擁有20餘年超細粉體產業經驗，積極推動超細粉體的未來發展，專注於超細粉體的破碎、研磨、分級和改質製程。歡迎聯絡我們，獲取免費諮詢和客製化解決方案！
感謝閱讀。希望我的文章對您有幫助。請在下方留言。您也可以聯絡 EPIC Powder 的線上客服代表。 薩爾達 如有任何疑問，請與我們聯絡。
— 王嘉爾, 工程師
