中國(guó)粉體網(wǎng)訊 氧化鋁陶瓷具有強(qiáng)度高、硬度高、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫以及導(dǎo)熱性好、高絕緣、低介電損耗、電性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、化工、醫(yī)藥、光電、航空航天等行業(yè)。
為什么要造粒？
氧化鋁陶瓷制品成形方法主要有：干壓成形、注漿成形、擠壓成形、等靜壓成形、注射成形、流延成形、熱壓成形等多種方法。產(chǎn)品形狀、尺寸、造型與精度不同，需要采用不同的成形方法。干壓成形法是氧化鋁陶瓷生產(chǎn)中采用的一種主要方法，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或全自動(dòng)化生產(chǎn)，具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
事實(shí)上，造粒粉是一種假顆粒！對(duì)于干壓成形來說，原料必須用顆粒料，并對(duì)顆粒粒徑分布、均勻填充要求非常高，因此粉體顆粒在模具內(nèi)需達(dá)到最佳的自由流動(dòng)性。由于目前先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)對(duì)原材料要求越來越細(xì)，為了改善瓷料的流動(dòng)性，必須在控制范圍內(nèi)將超細(xì)粉聚集造成假顆粒，即造粒粉，從而均勻地填充模型，以提高坯體的成型密度，保證成瓷后的燒結(jié)密度。
常用的造粒方法
1、一般造粒法
此種方法是直接在粉料中加入塑化劑，經(jīng)過混合、過篩得到團(tuán)粒。一般造粒法的優(yōu)點(diǎn)是便于操作，但是問題在于團(tuán)粒的質(zhì)量較差，球體大小不一，球形不好。
2、加壓造粒法
（1）干壓造粒
干壓造粒是指將粉料通過模具成型，然后破碎、球化的過程。干壓造粒的具體步驟為：預(yù)壓輸送→滾壓成型→破碎造粒。
干壓造粒具有造粒效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。特別地，與一些造粒方法，如噴霧造粒相比，干壓造粒所需粘結(jié)劑含量非常低，這樣可以減少因?yàn)檎辰Y(jié)劑導(dǎo)致的燒結(jié)密度低，氣孔多的問題。
（2）冷等靜壓造粒
冷等靜壓造粒與干壓造粒方法類似，同樣是將粉體置于一定壓力下成型，再破碎球化的造粒方法。區(qū)別在于陶瓷粉體放入特定模具后，再置于冷等靜壓設(shè)備中。冷等靜壓利用了液體介質(zhì)不可壓縮的特點(diǎn)和均勻傳遞壓力的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)從各個(gè)方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓，確保粉體各個(gè)方向所受到的壓強(qiáng)均勻且大小不變。粉體經(jīng)過冷等靜壓工藝壓制成坯體，再通過破碎機(jī)破碎，過篩，完成造粒過程。
3、凍結(jié)干燥法
此方法是把金屬鹽溶液噴霧到有機(jī)液體里面，便可馬上凍結(jié)。再把凍結(jié)物放在低溫低壓的環(huán)境下使其升華，脫水后熱分解，最終得到所需粉料。通過此方法得到的顆粒組成均勻，具有良好的成型和燒結(jié)性能。但此法不適宜工業(yè)中的批量生產(chǎn)，多用于實(shí)驗(yàn)室造粒。
4、噴霧造粒法
噴霧造粒法是把坯料和塑化劑混合后配置成固相含量一定的漿料，然后用噴霧器將漿料噴入造粒塔進(jìn)行霧化，就能夠得到流動(dòng)性較好的球狀顆粒。
噴霧造粒法詳析
噴霧造粒法制備的氧化鋁顆粒具有規(guī)則球狀、類球狀的結(jié)構(gòu)，顆粒級(jí)配好且呈正態(tài)分布，堆密度大，造粒粉在模腔內(nèi)流動(dòng)性好，具有良好的壓制成形和燒結(jié)等特性，制備出的顆粒可生產(chǎn)高質(zhì)量的陶瓷產(chǎn)品。且這種方法的產(chǎn)量大，適合工業(yè)化生產(chǎn)，是最為常用的粉體造粒方法。
1、噴霧造粒系統(tǒng)
噴霧造粒制備氧化鋁粉體，系統(tǒng)主要由制漿系統(tǒng)、制備系統(tǒng)、熱風(fēng)輸送系統(tǒng)、泥漿輸送系統(tǒng)、噴霧霧化系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、風(fēng)力系統(tǒng)、粉料輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。熱風(fēng)爐燃燒生成的高溫?zé)犸L(fēng)，經(jīng)熱風(fēng)管道后進(jìn)入造粒塔頂部，經(jīng)過熱風(fēng)分配器形成均勻旋轉(zhuǎn)的熱氣流進(jìn)入造粒塔內(nèi)，熱氣流與輸漿泵將送入氧化鋁料漿經(jīng)噴槍霧化后形成的微細(xì)的料霧接觸瞬間，氧化鋁料漿水分在15ｓ左右迅速蒸發(fā)，形成球狀、類球狀顆粒產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)造粒塔底部排出，經(jīng)輸送系統(tǒng)進(jìn)入壓制料倉。造粒塔內(nèi)的尾氣夾帶少量細(xì)粉經(jīng)布袋除塵器分離后，凈化后的尾氣經(jīng)由風(fēng)力系統(tǒng)（引風(fēng)機(jī)）排出，除塵器分離出的粉末產(chǎn)品經(jīng)除塵器中的下料器排出，粉末產(chǎn)品進(jìn)入制漿系統(tǒng)循環(huán)使用，完成造粒過程。
噴霧造粒設(shè)備配置圖
2、噴霧造粒制備氧化鋁粉體的工藝控制
工藝流程圖
（1）熱風(fēng)的出塔溫度
在進(jìn)塔熱風(fēng)溫度穩(wěn)定的情況下，出塔熱風(fēng)溫度越低，進(jìn)出塔溫差就越大，熱風(fēng)傳遞給漿料用于干燥造粒的熱能就越大，因此熱風(fēng)利用率就越高。由于壓制成形對(duì)顆粒料的含水率（＜1％）有嚴(yán)格要求，但出塔溫度也不可過低，低于130℃時(shí)因粉料含水率達(dá)不到產(chǎn)品要求，影響壓制成形。
（2）熱風(fēng)爐溫度的控制
由于熱風(fēng)爐是噴霧塔造粒的熱風(fēng)源，其燃料消耗直接影響造粒成本的高低，所以熱風(fēng)爐是噴霧造粒塔節(jié)能的關(guān)鍵部分。熱風(fēng)爐效率主要取決于燃料的充分燃燒，燃料一般采用電、天然氣、液化石油氣，其燃燒充分時(shí)，熱效率最高。
（3）塔體密閉型控制
由于系統(tǒng)采用負(fù)壓操作，若塔體、熱風(fēng)管道連接處有漏風(fēng)，就會(huì)增加能耗，所以設(shè)備各部位及連接法蘭處，熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管道、排風(fēng)管道的測(cè)量插孔，塔體上的負(fù)壓測(cè)量孔以及塔體下錐下料器出料口，除塵器下料口等部位必須密封好。
（4）提高熱風(fēng)的入塔溫度
在生產(chǎn)能力恒定不變的情況下，熱風(fēng)管道及設(shè)備保溫效果好，減少非生產(chǎn)熱能損失，提高熱風(fēng)的利用率及熱效率，使噴霧造粒制粉達(dá)到最佳狀態(tài)。熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)溫度差越大，產(chǎn)品的堆密度越大，溫差小需要的熱風(fēng)量大，所消耗的熱能就大，因此溫差不宜過大，入塔熱風(fēng)溫度不可過高（不宜超過600℃），溫度太高也會(huì)燒壞塔頂分風(fēng)器，影響設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
（5）漿料控制
降低漿料的含水率，造粒所需熱量就少，但是含水率低的泥漿流動(dòng)性又不好，流動(dòng)性差，霧化效果就差。為了解決這一矛盾，可加入合適的粘結(jié)劑或電解質(zhì)來調(diào)節(jié)漿料的流動(dòng)性，同時(shí)降低漿料的含水率。另外，提高漿料溫度可有效降低漿料粘度，改善漿料霧化性能，防止?jié){中的大顆粒堵塞霧化噴嘴。
孟軒宇等研究了固含量、分散劑加入量對(duì)氧化鋁漿料流變性及形貌的影響，分析了“蘋果型”缺陷的形成過程。結(jié)果表明：隨著漿料固含量的增加，規(guī)則球形坯體數(shù)量呈現(xiàn)迅速增多然后緩慢減少的趨勢(shì)；隨著分散劑加入量的增加，規(guī)則球形坯體的數(shù)量先增多然后逐漸減少。
造粒粉顆粒形狀及形成原因
氧化鋁陶瓷造粒粉顆粒形狀的好壞將直接影響到產(chǎn)品的流動(dòng)性和松裝密度。流動(dòng)性和松裝密度的變化則會(huì)引起坯體壓制密度的變化，進(jìn)而影響到陶瓷燒成密度、收縮率的變化。因此，怎樣保證造粒粉有良好的顆粒形狀，是生產(chǎn)工藝必須要解決的問題。
流動(dòng)性最好的顆粒形狀應(yīng)該是圓球狀�？墒窃谏a(chǎn)過程中，由于種種原因，造粒粉卻往往會(huì)形成非圓球狀。造粒粉顆粒的典型形狀有以下四種：
(四種氧化鋁造粒粉形狀)
（1）中實(shí)型：呈圓球狀：是最好的形狀；球上有個(gè)淺淺的小坑的蘋果狀，雖不及圓球狀理想，但在規(guī)�；墓I(yè)生產(chǎn)中仍屬良好形狀。
（2）破碎型：顆粒呈破碎粒塊。
（3）粘結(jié)型：輕者一個(gè)大顆粒周圍粘著一到多個(gè)小顆粒，重者多個(gè)大小不等的顆粒粘成一團(tuán)。
（4）中空型：根據(jù)程度的不同，在圓球上有個(gè)深坑的空洞狀；有中間穿過透孔的算珠狀。
破碎型、中空型、粘結(jié)型都是不良的形狀顆粒。
（1）破碎型形成的原因主要有兩個(gè)：一是顆粒表面硬殼形成速度太快，內(nèi)部氣壓過高致使球體爆炸而形成碎塊；二是顆粒受外力作用，如包裝和運(yùn)輸過程中被輾壓或擠壓所致，受外力作用造成的。破碎度又與顆粒的機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度低的易于破碎。
（2）中空型形成的原因：在噴霧干燥的干燥塔中，有300-400℃的進(jìn)氣溫度，一粒漿滴被噴槍噴出去，在一定高度落下來，這個(gè)過程中它被干燥了。由于高溫，漿料表面迅速干燥，表面的粘合劑和微粉顆粒合在一起形成一硬殼，封閉了球體表面，而內(nèi)部水分繼續(xù)迅速氣化，形成球內(nèi)氣壓，當(dāng)氣壓達(dá)到一定時(shí)，氣體從薄弱處沖破球體爆出，使球體出現(xiàn)了一個(gè)空洞。
（3）粘結(jié)型形成的原因有三種：噴槍霧化不好；造粒塔中風(fēng)流紊亂不規(guī)整；漿液太稀或噴射量過大。
如今，在科技飛速發(fā)展的當(dāng)代，粉體造粒技術(shù)作為粉粒體加工處理的一個(gè)主要方法，隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視、生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的提高以及生產(chǎn)工藝的特定要求，其重要性日益彰顯，粉狀產(chǎn)品粒狀化已成為世界粉體后處理技術(shù)的必然趨勢(shì)。
參考來源：
[1]楊戰(zhàn)厚等.球形氧化鋁粉體噴霧造粒法的制備及工藝研究
[2]孟軒宇等.氧化鋁漿料性能對(duì)噴霧干燥微珠形貌的影響
[3]唐小能.氧化鋁粉料噴霧造粒的制備工藝及性能研究
[4]張本清.氧化鋁陶瓷造粒粉顆粒不良形狀的成因及防止
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除
