解析金刚石微粉分级之自然沉降法、离心法、溢流法和水力旋流法

由于金刚石微粉颗粒极为细小，传统筛网分级难以实现精确分级，因此选用科学、高效且精密的分级方法至关重要。

伴随金刚石微粉应用领域的持续拓展以及市场对其各项品质要求的逐步提高，现阶段金刚石微粉企业常用的分级方法主要包括自然沉降法、离心法、溢流法和水力旋流法等。

自然沉降分级：

金刚石颗粒在相同比重下，因粒径不同在水中具有不同的沉降速率。自然沉降法便是依据这一原理，通过控制沉降高度与沉降时间来对粒径进行分级。颗粒在液体中会受到三种力的作用，分别是颗粒固有质量产生的重力、液体的浮力以及介质对颗粒的阻力。颗粒沉降速度与颗粒和介质的接触面积、液体的粘度、颗粒在介质中运动所受的摩擦阻力等因素密切相关。

离心分级：

离心分级与自然沉降分级原理相同，差别在于离心法是借助离心机产生的离心力来替代重力对金刚石微粉产品进行分级。对于较粗颗粒，因其较重，沉降时间短，采用自然沉降法可使粒径相近的颗粒沉降距离拉长，有利于对相近规格金刚石微粉产品进行精细分级。然而，对于较细颗粒，由于其自重很小，在重力场中自由沉降速度极慢，若继续使用自然沉降法，将大幅延长生产周期，占用大量分级容器和场地，超细颗粒甚至会因布朗运动和颗粒间的干涉沉降作用而无法有效分级。而在离心力场中，向心加速度远超重力加速度，使得微粉颗粒运动速度大大提高，从而加快了分级速度。因此，许多金刚石微粉生产企业采用自然沉降法与离心法相结合的方式生产由细到粗的全规格微粉，此方式生产效率高、质量好。自然沉降法分级是最基本的金刚石微粉生产方法，工艺简单，产品质量相对稳定，但存在占用人工多、较细粒度产品生产周期较长的缺点。离心法对较细粒度产品分级效率远高于自然沉降法，不过设备投资大，对人员操作要求较高。

溢流法分级：

溢流法可理解为反向的沉降分级方法。在一个溢流分级容器内，水从底部进入容器的下部锥体，随着分级容器横截面逐渐扩大，流体的上升速度逐渐减慢并最终在上部柱状筒体内稳定下来。金刚石颗粒逆着上升的水流沉降，在流速稳定时，一定粒度尺寸的颗粒由于受重力和水流的反向推升力共同作用，当所受二力达到平衡时，颗粒会处于既不上升也不下沉的悬浮状态。过细的颗粒会随水流溢出分级容器，过粗的颗粒在沉入下部锥体部分时由于流体速度变大，也会按照粒度的不同在不同高度悬浮。通过调整流量，即可得到相应粒度的产品。溢流法分级生产周期较长，生产过程中耗水量大，但相对其他分级方法，具有分级精度较高、人工占用较少的特点。微粉颗粒形状和流量控制是影响溢流法分级技术的关键因素。颗粒形状差会因颗粒在流体体系内的不规则运动而影响产品粒度指标；同时，由于溢流法分级是在一个动态平衡的体系内完成的，流量控制不稳定会直接导致粗细颗粒层间互相混合，无法实现准确的产品分级。

水力旋流法分级：

水力旋流法利用离心沉降原理，通过料浆在水力旋流器内的高速旋转，加速粗、细颗粒的分离。该工艺广泛应用于多种领域的粗分级和产品脱水。其主要特点为速度快、操作简便、重复性好、可连续投料，除 2 微米以细的过细颗粒外对全系列金刚石微粉的分级都有效，但也存在分级精度差的缺点。

由于各种方法均有其固有特点，实际生产中，可以根据自身实际情况灵活选用，既可以采用一种方法对金刚石微粉产品进行分级，也可以采用两种甚至更多方法相结合对产品进行分级。