超細（xì）粉（fěn）料不僅是（shì）製備結構材料的基礎，其本身也是一種具有特殊功能的材（cái）料，為精細陶瓷、電子元件（jiàn）、生物工程處理、新型打印材料、優質耐火材料（liào）以及與精細化工有關的材料等許多領域所（suǒ）必需。隨著超細粉體在現代工業越來越廣泛的應用，粉體分級技術在粉體加工中的地位越來越重要。
1、分級的意義（yì）
在粉碎過程中，往往隻有一部分粉體達到粒度要求，如不將已經達到要求的產品及（jí）時分離出去，而與未達到粒度要求的產品一起再粉碎，則會造成能源浪費和部分產品的（de）過粉碎問題。
此外，顆粒細化到一定程度後，出（chū）現粉碎與團聚的現象（xiàng），甚至因（yīn）顆粒團聚變大而使粉碎工（gōng）藝惡化。為此，在超細粉體製備過程中要對產品進行分級，一（yī）方麵控製產（chǎn）品粒度處於所需（xū）的分布範圍，另（lìng）一方麵使（shǐ）混合物料中粒度已達到（dào）要求的產品及時分離出來（lái），使（shǐ）粗粒返回再粉碎（suì），以（yǐ）提高粉碎（suì）效率降低能耗。
隨著所（suǒ）需粉體細度（dù）的提高和（hé）產量的增（zēng）加，分（fèn）級技（jì）術的難度也越來越（yuè）高，粉體分級問題已（yǐ）成為製約粉體技術發（fā）展的關鍵，是粉體技術中最重要的基礎技術之一。因（yīn）此，對超細粉體分級技術與設備的研究十分必要。
2、分級的原理
廣義的分級是利用顆粒粒徑、密（mì）度、顏色、形狀、化學成分、磁性、放射性等特性的不同而把顆粒分為（wéi）不同的（de）幾個部（bù）分。狹義的分級是根據不同粒徑顆粒在介質(通常采用空氣和水)中受到離心力、重力、慣性力等的作用，產生不同的運動軌（guǐ）跡，從而實現不同粒徑顆粒的分級。
3、分（fèn）級機的分類
按所用介質可分（fèn）為幹（gàn）法分級(介質為空氣)與濕法（fǎ）分級（jí）(介質為水或其它液體)。幹法分級的（de）特點是用空氣作流體，成本較低，方便易行，但它有兩個不足，一是易造成（chéng）空氣汙（wū）染，二是分級（jí）的精度不高。濕法分級用液體作為分級介質，存在較多的後（hòu）處理（lǐ）問（wèn）題，即分級後的粉體需要脫水、幹燥、分散、廢水處理等，但它有著分級精度高、無爆炸性粉塵等特點。
按是（shì）否具有運動部（bù）件可（kě）劃（huá）分為兩大（dà）類：
(1)靜態分級機：分級機中無運動部件（jiàn），如重力分級機、慣性分級（jí）機（jī）、旋風分離器、螺旋線式氣流分級機和射流分級機等。這（zhè）類（lèi）分級機構（gòu）造簡單，不需（xū）動力，運行成本低。操作及維（wéi）護較方便，但分（fèn）級精度不高，不適於精密（mì）分級。
(2)動態分級機：分級機中具有（yǒu）運動部件，主（zhǔ）要指各種（zhǒng）渦輪式分（fèn）級機。這類分級機（jī）構造複雜，需要動力，能耗較高，但分（fèn）級精度較高，分級粒徑調節方便，隻要調節（jiē）葉輪旋轉速度就能改變分級機的切割粒徑，適於精密分級。
4、分級的關鍵問題
對於任何分（fèn）級方（fāng）法而言，要（yào）想取得較好的分級效果，關鍵是如何提（tí）高分級物料（liào）的分（fèn）散性和選擇合（hé）適的分級力場。
物料經超細化後呈（chéng）現與原（yuán）物料不同的性質，首先（xiān）是比表麵增大，表麵能升高；其次表麵原子或離子數的比例大（dà）大提高，使其表麵活性增加，粒子之間引力增大或由於（yú）外來雜質如水分的作用而易（yì）於聚集；超細粒子也易（yì）在粉碎過程中由於碰撞吸收或粉碎（suì）後由於（yú）靜電等作（zuò）用（yòng）力而聚集在大粒子上，無論在空氣中（zhōng）還是在（zài）液相中均易生成粒徑較大的二次（cì）顆粒，這使得對超細產品的分（fèn）級（jí）比普通產品分級更加困難（nán）。
因此分級（jí）的首要任務是分（fèn）散（sàn）粒子，使其處於單分散狀態，從（cóng）而提高粉（fěn）體的（de）流散（sàn）性，即（jí）超細粉體的基礎在於（yú）粉體粒子的分散。可以說，充分的分散可使分級過程事半（bàn）功倍。
解決了（le）粉體粒子的分散之後，另一個更大的難（nán）題是如何設計穩定、可調節的力場。理想的分級力場應該具有分級力強、流場穩定及分級迅速等性質。由於（yú）粉體粒子（zǐ）在不同的介質（zhì）、不同的力場中的行（háng）為不（bú）一樣，因此必須了（le）解其物理特性、運動特性，設計（jì）高效合理（lǐ）的分級力場。目前，分級機使用的力場主要為（wéi）重力場、慣性力場和離心立（lì）場。
5、典型的分級設備
（1）濕式分級機
超細粉體的（de）濕法分級從（cóng）目前市場（chǎng）情況看，主要分為（wéi）重力式和離心式。
水（shuǐ）力旋流器。水力旋流器的分級過程是：物料（liào）在內部（bù）高（gāo）速（sù）旋轉，產生很大的離心力。在離（lí）心力和重（chóng）力的作用下，較粗顆粒被拋向器壁，作螺旋向下運動，最後由底流口（kǒu）排出，較細顆粒及（jí）大部分水分（fèn）形成（chéng）旋流（liú），沿中心向上升起，至溢流管排出。
常（cháng）用（yòng）的水力旋流器有三種，小直徑水力旋流器、水封式旋流器和超細水力旋分機。水力（lì）旋流器的優點是構造（zào）簡單、無運動部件、價廉、占地麵積小、處理量大；缺點是分級精度較低。
臥式螺旋離心分（fèn）級機。待分級的懸浮液由中心加料管加入螺（luó）旋推料器的推（tuī）進倉，加速後由螺旋上的進料孔進入轉（zhuǎn）鼓內（nèi）。在離心力的作用（yòng）下，進入轉鼓內的懸浮液很快分成兩層，較粗或較（jiào）重的顆粒沉積在內壁上形成沉渣層，而含較細或較輕顆粒的液相則形成內環分離液層。分離液采用溢流方式或向心泵式排（pái）出，沉渣(固體顆粒)則被螺旋推料器推送到轉鼓的錐端，在此進一步（bù）脫水後由出渣口甩出轉鼓，一般分級粒度為2～5μm。
（2）幹式分級機（jī）
幹（gàn）法分（fèn）級（jí）機大多是采用離心力場、慣性力場對粉體進行分級（jí），它們是目前發展較快（kuài）的重要精細分級設備（bèi）。以下是幾種（zhǒng）有代表性的設備。
錐形離心氣流分級機。錐形離心氣流分級機在離心力的（de）作用下，實（shí）現粗粉和細（xì）粉的分離。該設備成品粒度最細（xì）可達0.95μm左右，分級精度d75/d25可達到1.16。該設備沒有任何運（yùn）動部件，其導流片角（jiǎo）度可以在7～15°之間調整，設備結構緊湊，分級效（xiào）率高，運行安全可靠。
MS(Micron Separator)葉輪分級機。待分（fèn）級物料和一次氣流經給料管（guǎn）、可（kě）調管（guǎn）進入機內，經氣流分布錐而（ér）進入（rù）分級區，軸帶動分級葉輪旋轉，細粒級物料在分級區內（nèi）受分級輪高速旋轉產（chǎn）生強大的離心力（lì）場和分（fèn）級機後部引風機所產生的向心力雙重作用下，因向心力大於離心力，隨氣（qì）體經（jīng）葉片之間的間隙向上通過細粒排出口排出。粗粒級物料因受離心力大，經環形體（tǐ）從機體（tǐ）下部的粗（cū）粒排出口排出。
MSS超細分級機。該機是MS型機的改進型。其特點在於葉輪段的圓（yuán）柱形殼體壁上增加了切向氣流噴射孔，它的作用是從孔中（zhōng）向機內（nèi）噴（pēn）射氣流，使（shǐ）葉輪在離心力作用下拋向筒壁的粗顆粒中所夾（jiá）帶的細顆（kē）粒能從中徹底分（fèn）離。
ATP型分級（jí）機（jī）。ATP型分級機是德國研製生產的一種分級（jí）機，為葉輪轉子式。該設備分級輪水平安（ān）裝在分級（jí）機頂部，與流化床氣（qì）流磨，輪碾（niǎn）機等聯合使用。同時，為（wéi）了克服葉輪（lún）轉速太高（gāo）而使生產能（néng）力下降問題，可將多個小直徑分級葉輪並聯水平安裝於分級機頂部，以提高生產能力並確保獲得較細產品
慣性分級機（jī）。慣性分級（jí）機是利用顆粒運動由於其質量不同，慣性力也不同（tóng），因而形成不（bú）同的運動軌跡（jì），進而實現顆粒的分級。另一種慣性（xìng）分級機——射流分級，是利用噴射對粉（fěn）料產生的拋射作用，同時物料受到不同方向的氣流作用，導（dǎo）致顆粒的分級。研究發現采用慣性力（lì）場分（fèn）級時，流（liú）場的幹擾因素較多，不易控製。
KSF型新型超細分級機（jī）。該機為日本生（shēng）產。分級轉子為葉輪型或籠型，轉子轉速高，其分級粒徑由轉子產生的離心力與氣流向心力所決定。據報導，該機（jī）適用於（yú）金屬礦、非金屬礦、塑料、陶（táo）瓷等多種物料的分級，可獲得0.3μm的超細產品。
LHB型渦輪式超細分（fèn）級機。這種分級機的特點是轉速低(1 200～1 900r/m in)，分級（jí）細度d 97為5～30μm，具有分（fèn）級精（jīng）度（dù）及分級效率高，能耗低等優點。
DS型分級機。D S型分級機是一種無轉（zhuǎn）子的半自由渦（wō）式（shì）分級機，含有微細顆粒的兩相流，在負壓的（de）作用下進入分級機。經上部筒體壁旋轉分（fèn）離後，部分空（kōng）氣和微（wēi）粉通過插入管離開分級機；剩餘部分物料通過中心錐體進入到分級（jí）區，在離心力的作用下（xià）被分成粗粉和細粉。二次空氣經過可調整角度的葉片進入分級室，以使顆粒充（chōng）分分散，提高其分級效率。粗粉經環形通道進入卸料倉，細粉從中心錐體下部排出機外。分級細度的調節（jiē）也是通過調整中心錐體的高度和二次風量來完成。DS型分（fèn）級機的切割粒（lì）徑為1～300μm，處理量為10～4 000kg/h。
ACUCUT型分級（jí）機。該分級機（jī）由美國開發生產，其結構及原（yuán）理如下：中間部分為分（fèn）級轉（zhuǎn）子，轉（zhuǎn）子外側是固定壁，上下蓋板將分級室密封。轉軸上段空心軸為細粉出（chū）口，下段實心軸由電機帶動旋轉。轉子由上下轉盤和葉片構（gòu）成，轉子旋轉形成離心力場（chǎng）。同時在空心部分產生負壓區，使氣流隨著（zhe）轉（zhuǎn）子旋轉，並沿徑向流向空心軸部，由此構成離心力場與壓力場共同（tóng）作用的流體流動。分級室內顆粒受到流體夾帶的作用，若顆粒（lì）受到（dào）的徑向（xiàng）夾帶力大於離心力，則（zé）顆粒通過細粉出口排出，粗粉（fěn）由切向出口排出。該機的特點是分級精度高，切割粒徑可（kě）小於1μm，分級細度僅靠調整轉子轉速即可。
附壁交叉射流式分級機（jī）。附壁（bì）交叉射流式分級機亦稱（chēng）交叉彎管式氣流機。它利用高速射流的附壁效（xiào）應，同時將物料分成不同細度的3個等級。顆粒在壓縮空氣的夾帶下，由加料噴嘴進入分級機，流動中的顆粒軌跡由（yóu）空（kōng）氣阻力及顆粒慣性決定，通過附壁表麵時，由於附壁效應形成流（liú）動偏向。每個顆粒因大小不同而慣性不同，小顆粒附壁效應（yīng）較強，貼著附壁塊表麵流動，而大（dà）顆粒因（yīn）慣性（xìng）大而（ér）被（bèi）空氣夾帶得更遠（yuǎn）。顆粒將按大（dà）小不同形成一個扇麵軌（guǐ）跡，在（zài）二（èr）次空氣流量（liàng）和（hé）壓（yā）力的調節（jiē）下，可從不同的角度上獲得多種產品。
多轉子微粉（fěn）分級機。該分級機（jī）是由（yóu）上（shàng）部分級腔(由多個轉子構成)和底部分散裝置所組（zǔ）成的大處理量分級機。原料在分級機的（de）底部被流化分散，然後被上升氣流帶入分級區。細粉通過轉子（zǐ）葉片後在上（shàng）部提出，進入收集器。粗粉（fěn）及團聚顆（kē）粒在下落過程中，與切向導入的二次氣流相遇再次（cì）分散後，通過底部的出口閥卸出。該機專門為高細度、大處理量的分級過程而設計。
有效碰撞分級器(Virtual Impactor)。它由上、下兩個耐（nài）磨材（cái）料製成的圓筒組成，筒內有氣溶（róng）膠式的顆粒流，粒層內外為幹淨（jìng）氣流，在（zài）進入（rù）直圓筒（tǒng）處發（fā）生碰（pèng）撞，使物料易（yì）於分散，小於分級粒度的粒子從細粒出口排出。其特點是分級（jí）迅（xùn）速、排（pái）料方便，結構簡（jiǎn）單、耐用而易維修。
MC型微粉分級（jí）機。MC型微粉分級機(Micron Classification)無運動部件，靠兩相流（liú）沿器壁的旋轉流動所產生的離心力場進行（háng）分級。其原理是夾帶分散顆粒的氣固兩相流（liú）在負壓（yā）的吸引下進入上（shàng）部的渦旋（xuán）腔，在導向圓錐體的引導下以穩定的濃度進入分級室，在離心力的（de）作用下被（bèi）分離成粗細兩種顆粒。細粉（fěn）通過分級錐體上部的中心通道，在由入口進入的二次空氣夾帶下，從出口排出分級機；粗粉則沿著分級錐體落入粗粉室。該機的分級切割粒徑範圍在5～50μm之間，可通過改（gǎi）變導向錐體和分（fèn）級錐體之間的縫隙、二次空（kōng）氣量以及不同區域的壓力來調節，其處理能（néng）力為0.5～1000kg/h。
O-Sepa分級機（jī）。該（gāi）類分（fèn）級機主體是一個渦殼形（xíng）旋風筒，內（nèi）裝有籠（lóng）形轉（zhuǎn）子，分級機渦殼內裝有一圈立式導流葉片。物料從頂部的兩（liǎng）個進料口進入撒料盤，轉動的料盤將粉體拋（pāo）向外圍（wéi）的擋環，撞（zhuàng）擊分散後改變方向（xiàng）落下，在轉籠與導流葉片之間的狹長空間內形成料（liào）幕。在導流葉片與轉籠轉動的綜合作用下使機內氣體形成強烈的水平旋流，顆粒既有沿切線作直線運動的（de）慣性，又受向心氣流的夾帶作用，粗顆粒慣性較大，與壁麵碰撞後分離，細顆粒隨（suí）氣流進入轉籠，最終從中央風管吸出捕集成產品。
6、分級技術和設備的發展趨勢
(1)加強理論（lùn）研究，注意學科交叉、積極借鑒其他學科（kē）知識。
(2)注重研究超細粉體在各種介質中的分散技術及相應設備（bèi），研究超微細（xì）粉體（tǐ）的團聚機理、探索消（xiāo）除團聚的有效途徑（jìng）。
(3)加（jiā）強專用設備的研究，發展（zhǎn）高效低耗、高精細和大處理量（liàng）的分級技術和設備。
(4)在現有設備（bèi）和工藝基礎上發展人工智能（néng）技術，根據原料特點和產品細度要求自動優化生產工藝配置（zhì）和操作參（cān）數，達（dá）到高效、低耗、穩定產品質量的目的。
(5)提高產品的穩定（dìng）性和可靠性，注（zhù）重粉碎與分級的有機結合（hé）。
(6)進一（yī）步完善設備的（de）配套性，加強超（chāo）細分級的在線測試、監控及其相應監測儀（yí）器設備的研究。
