中國粉體網訊 氧化鋁陶瓷具有強度高、硬度高、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫以及導熱性好、高絕緣、低介電損耗、電性能穩定等特點，廣泛應用于電子、機械、化工、醫藥、光電、航空航天等行業。
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中采用的一種主要方法，可實現半自動化或全自動化生產，具有生產效率高，產品質量穩定，生產環保等優點。
事實上，造粒粉是一種假顆粒！對于干壓成形來說，原料必須用顆粒料，并對顆粒粒徑分布、均勻填充要求非常高，因此粉體顆粒在模具內需達到最佳的自由流動性。由于目前先進陶瓷生產對原材料要求越來越細，為了改善瓷料的流動性，必須在控制范圍內將超細粉聚集造成假顆粒，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，經過混合、過篩得到團粒。一般造粒法的優點是便于操作，但是問題在于團粒的質量較差，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：預壓輸送→滾壓成型→破碎造粒。
干壓造粒具有造粒效率高、生產成本低等優點。特別地，與一些造粒方法，如噴霧造粒相比，干壓造粒所需粘結劑含量非常低，這樣可以減少因為粘結劑導致的燒結密度低，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。區別在于陶瓷粉體放入特定模具后，再置于冷等靜壓設備中。冷等靜壓利用了液體介質不可壓縮的特點和均勻傳遞壓力的特點，可實現從各個方向對試樣進行均勻加壓，確保粉體各個方向所受到的壓強均勻且大小不變。粉體經過冷等靜壓工藝壓制成坯體，再通過破碎機破碎，過篩，完成造粒過程。
3、凍結干燥法
此方法是把金屬鹽溶液噴霧到有機液體里面，便可馬上凍結。再把凍結物放在低溫低壓的環境下使其升華，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性能。但此法不適宜工業中的批量生產，多用于實驗室造粒。
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行霧化，就能夠得到流動性較好的球狀顆粒。
噴霧造粒法詳析
噴霧造粒法制備的氧化鋁顆粒具有規則球狀、類球狀的結構，顆粒級配好且呈正態分布，堆密度大，造粒粉在模腔內流動性好，具有良好的壓制成形和燒結等特性，制備出的顆粒可生產高質量的陶瓷產品。且這種方法的產量大，適合工業化生產，是最為常用的粉體造粒方法。
1、噴霧造粒系統
噴霧造粒制備氧化鋁粉體，系統主要由制漿系統、制備系統、熱風輸送系統、泥漿輸送系統、噴霧霧化系統、除塵系統、風力系統、粉料輸送系統、控制系統等組成。熱風爐燃燒生成的高溫熱風，經熱風管道后進入造粒塔頂部，經過熱風分配器形成均勻旋轉的熱氣流進入造粒塔內，熱氣流與輸漿泵將送入氧化鋁料漿經噴槍霧化后形成的微細的料霧接觸瞬間，氧化鋁料漿水分在15ｓ左右迅速蒸發，形成球狀、類球狀顆粒產品，產品經造粒塔底部排出，經輸送系統進入壓制料倉。造粒塔內的尾氣夾帶少量細粉經布袋除塵器分離后，凈化后的尾氣經由風力系統（引風機）排出，除塵器分離出的粉末產品經除塵器中的下料器排出，粉末產品進入制漿系統循環使用，完成造粒過程。
噴霧造粒設備配置圖
2、噴霧造粒制備氧化鋁粉體的工藝控制
工藝流程圖
（1）熱風的出塔溫度
在進塔熱風溫度穩定的情況下，出塔熱風溫度越低，進出塔溫差就越大，熱風傳遞給漿料用于干燥造粒的熱能就越大，因此熱風利用率就越高。由于壓制成形對顆粒料的含水率（＜1％）有嚴格要求，但出塔溫度也不可過低，低于130℃時因粉料含水率達不到產品要求，影響壓制成形。
（2）熱風爐溫度的控制
由于熱風爐是噴霧塔造粒的熱風源，其燃料消耗直接影響造粒成本的高低，所以熱風爐是噴霧造粒塔節能的關鍵部分。熱風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，熱效率最高。
（3）塔體密閉型控制
由于系統采用負壓操作，若塔體、熱風管道連接處有漏風，就會增加能耗，所以設備各部位及連接法蘭處，熱風爐、熱風管道、排風管道的測量插孔，塔體上的負壓測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）提高熱風的入塔溫度
在生產能力恒定不變的情況下，熱風管道及設備保溫效果好，減少非生產熱能損失，提高熱風的利用率及熱效率，使噴霧造粒制粉達到最佳狀態。熱風的進風和排風溫度差越大，產品的堆密度越大，溫差小需要的熱風量大，所消耗的熱能就大，因此溫差不宜過大，入塔熱風溫度不可過高（不宜超過600℃），溫度太高也會燒壞塔頂分風器，影響設備系統的正常運行。
（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性又不好，流動性差，霧化效果就差。為了解決這一矛盾，可加入合適的粘結劑或電解質來調節漿料的流動性，同時降低漿料的含水率。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，防止漿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。結果表明：隨著漿料固含量的增加，規則球形坯體數量呈現迅速增多然后緩慢減少的趨勢；隨著分散劑加入量的增加，規則球形坯體的數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品的流動性和松裝密度。流動性和松裝密度的變化則會引起坯體壓制密度的變化，進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，是生產工藝必須要解決的問題。
流動性最好的顆粒形狀應該是圓球狀。可是在生產過程中，由于種種原因，造粒粉卻往往會形成非圓球狀。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）中實型：呈圓球狀：是最好的形狀；球上有個淺淺的小坑的蘋果狀，雖不及圓球狀理想，但在規模化的工業生產中仍屬良好形狀。
（2）破碎型：顆粒呈破碎粒塊。
（3）粘結型：輕者一個大顆粒周圍粘著一到多個小顆粒，重者多個大小不等的顆粒粘成一團。
（4）中空型：根據程度的不同，在圓球上有個深坑的空洞狀；有中間穿過透孔的算珠狀。
破碎型、中空型、粘結型都是不良的形狀顆粒。
（1）破碎型形成的原因主要有兩個：一是顆粒表面硬殼形成速度太快，內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械強度有關，強度低的易于破碎。
（2）中空型形成的原因：在噴霧干燥的干燥塔中，有300-400℃的進氣溫度，一粒漿滴被噴槍噴出去，在一定高度落下來，這個過程中它被干燥了。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，而內部水分繼續迅速氣化，形成球內氣壓，當氣壓達到一定時，氣體從薄弱處沖破球體爆出，使球體出現了一個空洞。
（3）粘結型形成的原因有三種：噴槍霧化不好；造粒塔中風流紊亂不規整；漿液太稀或噴射量過大。
如今，在科技飛速發展的當代，粉體造粒技術作為粉粒體加工處理的一個主要方法，隨著對環境保護的重視、生產過程自動化程度的提高以及生產工藝的特定要求，其重要性日益彰顯，粉狀產品粒狀化已成為世界粉體后處理技術的必然趨勢。
參考來源：
[1]楊戰厚等.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
（中國粉體網編輯整理/山川）
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