مساحيق فائقة الدقة تشير هذه الفئة من المواد إلى مجموعة من المواد ذات أحجام جسيمات تتراوح من الميكرومتر إلى النانومتر. في الوقت الحاضر، يعتمد الاستخدام الواسع النطاق لمساحيق المعادن غير الفلزية في المواد الحديثة عالية التقنية على خصائصها الوظيفية الفريدة. ويعتمد الأداء الوظيفي لمعظم هذه المساحيق على خصائصها الوظيفية. المعادن غير المعدنية يعتمد بشكل كبير على حجم الجسيمات, ، وتوزيع حجم الجسيمات، وشكل الجسيمات.
فعلى سبيل المثال، تتأثر تأثيرات التعزيز والتقوية في المركبات القائمة على البوليمر، وكذلك قوة ومتانة المواد الخزفية، بشدة بخصائص الجسيمات.
وبالمثل، فإن قوة الإخفاء وقوة التلوين في صناعة الورق و طلاء تعتمد الأصباغ على حجم الجسيمات وشكلها. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخصائص الكهربائية والمغناطيسية والبصرية للمساحيق، إلى جانب قدرتها على امتصاص الموجات الدقيقة وحمايتها، ونشاطها التحفيزي، وسلوكها الامتزازي، وخصائصها الريولوجية، وتأثيراتها المضادة للبكتيريا، وقدرتها على إزالة اللون، وأداء الترابط، كلها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحجم الجسيمات وتوزيعها وشكلها.
نظراً لمساحة سطحها النوعية الكبيرة ونشاطها السطحي العالي، تُظهر المساحيق فائقة النعومة سرعة المواد الكيميائية تتميز هذه المواد بمعدلات تفاعل منخفضة، ودرجات حرارة تلبيد منخفضة مع الحفاظ على قوة عالية للجسم المتلبد. بالإضافة إلى ذلك، يساهم أداؤها الممتاز في التعبئة والتقوية وقدرتها العالية على التغطية في خصائصها الفيزيائية والكيميائية المتميزة. ونتيجة لذلك، تتطلب العديد من مجالات التطبيق معالجة المواد الخام المعدنية غير الفلزية إلى أحجام جسيمات دقيقة أو فائقة الدقة أو دون الميكرون.
وفقًا للإجماع السائد في صناعة معالجة المعادن، تُعرَّف المساحيق فائقة النعومة بأنها مساحيق تحتوي على جسيمات أصغر من 30 ميكرومترًا. وبناءً على حجم الجسيمات، يمكن تصنيف هذه المساحيق إلى ثلاث فئات: مساحيق ميكرونية (1-30 ميكرومترًا)، ومساحيق دون الميكرونية (0.1-1 ميكرومترًا)، ومساحيق نانوية (0.001-0.1 ميكرومترًا). تتميز المساحيق المعدنية غير الفلزية فائقة النعومة بمزايا ملحوظة في الخصائص البصرية والمغناطيسية والصوتية والكهربائية والميكانيكية، وتُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الدوائية والكيميائية والإلكترونية والطاقة وغيرها.
معالجة المساحيق المعدنية غير المعدنية فائقة النعومة
توجد طرق عديدة لتحضير المساحيق فائقة النعومة. وبحسب وسط التكوين، يمكن تقسيم هذه الطرق إلى ثلاث فئات: طرق الطور الغازي، وطرق الطور السائل، وطرق الطور الصلب. تشمل طرق الطور الغازي التسخين بالحث عالي التردد وتقنيات التخليق بالبلازما، وهي مناسبة لإنتاج مساحيق فائقة النعومة ذات نقاء عالٍ، وحجم جسيمات صغير، وتوزيع حجمي ضيق، وشكل متجانس. أما طرق الطور السائل فتشمل بشكل رئيسي الاختزال الكيميائي، وطريقة سول-جل، والتذرية بالموجات فوق الصوتية، والتخليق الحراري المائي. بينما تعتمد طرق الطور الصلب بشكل أساسي على الطحن الميكانيكي.
من منظور مبادئ التحضير، يمكن تقسيم إنتاج المساحيق فائقة النعومة إلى طريقتين: كيميائية وفيزيائية. تُنتج الطرق الكيميائية هذه المساحيق من خلال تفاعلات كيميائية تتضمن التكوين والنمو من الأيونات أو الذرات. تشمل مزاياها النقاء العالي، وصغر حجم الجسيمات، وتوزيعًا ضيقًا لحجمها، وشكلًا جيدًا لها؛ إلا أنها تعاني من انخفاض الإنتاجية، وارتفاع التكلفة، وتعقيد العمليات. أما الطرق الفيزيائية فتستخدم القوى الميكانيكية لطحن المواد، مما يوفر مزايا مثل انخفاض التكلفة، وبساطة العمليات، والقدرة الإنتاجية الكبيرة، وملاءمتها للإنتاج الصناعي واسع النطاق. علاوة على ذلك، يمكن للتأثيرات الميكانيكية والكيميائية المتولدة أثناء الطحن أن تعزز فعالية المسحوق.
في الوقت الراهن، تهيمن الطرق الفيزيائية على المعالجة الصناعية للمساحيق المعدنية غير الفلزية فائقة النعومة. تتألف عملية التحضير عمومًا من خطوتين رئيسيتين: الطحن والتصنيف. تُغذى المواد الخام أولًا إلى معدات الطحن فائقة النعومة. ونظرًا لاختلاف بنية الجسيمات، فإن القوى المؤثرة عليها أثناء الطحن غير منتظمة. ونتيجة لذلك، تتباين الجسيمات الدقيقة الناتجة في الحجم والشكل، ولا يفي إلا جزء منها بمتطلبات الحجم المستهدف. في الإنتاج الفعلي، يُلجأ غالبًا إلى إطالة مدة الطحن لتحقيق النعومة المطلوبة، إلا أن هذه الطريقة تزيد من استهلاك الطاقة، وقد تؤدي أيضًا إلى الإفراط في الطحن. لذا، من الضروري فصل الجسيمات الدقيقة المؤهلة في الوقت المناسب، مما يجعل تقنية تصنيف المساحيق فائقة النعومة عنصرًا حاسمًا في تحضيرها.
الوضع الحالي لأبحاث معدات الطحن فائق الدقة
مطاحن الصدمات
تستخدم المطاحن الصدمية عناصر دوارة عالية السرعة (مثل القضبان أو المطارق أو الشفرات) حول محور أفقي أو رأسي لتوليد قوى صدم وقص شديدة على المواد. تُسحق الجزيئات من خلال اصطدامها بجدار الحجرة والمكونات الثابتة وجزيئات أخرى. تُناسب هذه المطاحن طحن المواد متوسطة الصلابة مثل التلك والرخام والكالسيت. يبلغ حجم التغذية النموذجي أقل من 8 مم، ويتراوح حجم جزيئات المنتج من 3 إلى 74 ميكرومتر.
مطاحن جيت
تعمل مطاحن النفث عن طريق تسريع الهواء المضغوط عبر فوهات. تعمل النفثات عالية السرعة على سحب الجزيئات إلى داخل حجرة الطحن. تتصادم الجزيئات وتحتك ببعضها البعض، مما يؤدي إلى تقليل حجمها. تُستخدم مطاحن النفث على نطاق واسع للطحن فائق الدقة للمعادن غير الفلزية ذات الصلابة المتوسطة أو المنخفضة. تشمل المواد النموذجية الرخام والكاولين والتلك. كما تُستخدم أيضًا في الأغذية الصحية، ومواد العناصر الأرضية النادرة، والمواد الخام الكيميائية. يكون حجم المادة الخام عادةً أقل من 1 مم، ويتراوح حجم الجزيئات النهائية عادةً من 1 إلى 30 ميكرومتر. ومع ذلك، فإن الطاقة الإنتاجية محدودة نسبيًا.
تتميز مطاحن النفث بدرجة عالية من الأتمتة، وهي قادرة على إنتاج مساحيق ذات جودة جيدة ومستقرة. مع ذلك، لها عدة عيوب، منها ارتفاع تكلفة المعدات وكبر حجمها، واستهلاكها المرتفع نسبياً للطاقة، ومحدودية إنتاج المنتجات فائقة النعومة، وإمكانية تآكل مكوناتها بشكل ملحوظ.
تفتقر بعض النماذج أيضًا إلى الابتكار المستقل الكافي. تُعدّ مطاحن النفث من بين أكثر أجهزة الطحن فائق الدقة بحثًا في الصين، إذ تتمتع تقنيتها بنضج نسبي، ما يجعلها مقبولة على نطاق واسع في السوق. وبناءً على الاختلافات الهيكلية والتشغيلية، يمكن تصنيف مطاحن النفث إلى عدة أنواع، منها مطاحن النفث المسطحة (ذات القرص الأفقي) ومطاحن النفث ذات الأنبوب الدوار، بالإضافة إلى مطاحن النفث المتقابلة، ومطاحن النفث المستهدفة، ومطاحن النفث ذات الطبقة المميعة.
مطاحن الكرات
تعتمد مطاحن الكرات بشكل أساسي على دوران عمود التحريك لتحريك وسائط الطحن (كرات فولاذية، كرات زركونيا، كرات سيراميك، كرات كوروندوم، أو حصى) والمواد داخل حجرة الطحن. وتُستخدم على نطاق واسع في المعالجة العميقة للمعادن غير الفلزية وإنتاج الأصباغ. عادةً ما يكون حجم المواد المُغذية أقل من 3 مم، ويتراوح حجم جزيئات المنتج من 0.1 إلى 45 ميكرومتر.
مطاحن الأسطوانات الحلقية
تُعدّ مطاحن الأسطوانات الحلقية معدات طحن فائقة النعومة صغيرة إلى متوسطة الحجم. ومع التطوير المستمر، اتسع نطاق استخدامها، وبرزت مزاياها بشكل متزايد. فهي تتميز بسهولة تشغيلها، ونسبة طحن عالية، واستهلاك منخفض للطاقة، ما يلبي متطلبات ترشيد الطاقة وحماية البيئة الحالية. في معالجة مساحيق المعادن غير الفلزية، يكون حجم المادة الخام عادةً أقل من 20 مم، وتتيح أجهزة التصنيف الداخلية ضبط نعومة المنتج بمرونة وفقًا للمعايير.
بغض النظر عن تطور صناعة معالجة المساحيق، يبقى الطحن الميكانيكي الطريقة الأساسية لإنتاج مساحيق المعادن غير الفلزية فائقة النعومة. وكما يُقال: "لإتقان العمل، يجب أولاً صقل الأدوات". في المستقبل، من الضروري تعزيز البحث النظري الأساسي، وزيادة الاستثمار التكنولوجي، وتحسين عمليات الإنتاج بالاعتماد على المعدات الحالية، وتعزيز القدرات الابتكارية، وتطوير معدات طحن فائقة النعومة تتميز بمحتوى تكنولوجي عالٍ، واقتصاد أخضر، واستهلاك منخفض للطاقة، وانبعاثات منخفضة، وقيمة مضافة عالية.
الوضع الحالي لـ معدات التصنيف فائقة الدقة بحث
يفصل تصنيف المساحيق فائقة النعومة الجسيمات ذات الأحجام المختلفة عن طريق الاستفادة من الاختلافات في قوة الطرد المركزي والجاذبية والقصور الذاتي والقوى الأخرى المؤثرة على الجسيمات في الوسط، مما يجعلها تتبع مسارات مختلفة ويتم جمعها بشكل منفصل.
بحسب الوسط المستخدم، يمكن تقسيم التصنيف فائق الدقة إلى طريقتين: جافة ورطبة. تستخدم الطريقة الرطبة سائلاً كوسيط تشتيت، وتوفر دقة تصنيف عالية وتجانساً جيداً. مع ذلك، فإن العمليات اللاحقة، كالتجفيف ومعالجة مياه الصرف الصحي، تحدّ من تطورها.
استنادًا إلى مبادئ التصنيف، يمكن تقسيم معدات التصنيف الجاف إلى ثلاثة أنواع: المصنفات بالقصور الذاتي، والمصنفات النفاثة، والمصنفات الطاردة المركزية.
- تقوم المصنفات بالقصور الذاتي بفصل الجسيمات بناءً على الاختلافات في القصور الذاتي تحت تأثير القوى المطبقة.
- تجمع مصنفات Jet بين تأثير كواندا والتصنيف بالقصور الذاتي ومبادئ التصنيف السريع.
- تُعدّ المصنفات الطاردة المركزية، التي تولد مجالات قوى طاردة مركزية أقوى بكثير من مجالات الجاذبية، الأكثر تطوراً على نطاق واسع. ويمكن تقسيمها أيضاً إلى نوعين: الدوامات القسرية والدوامات الحرة (أو شبه الحرة)، وذلك وفقاً لخصائص مجال التدفق.
على الرغم من أن التصنيف الجاف قد يسبب تلوث الهواء ويتميز عمومًا بكفاءة تصنيف أقل، إلا أنه يستخدم الهواء كوسيط، ويتميز بانخفاض تكاليف التشغيل، ويُغني عن الحاجة إلى التجفيف وإعادة التوزيع، ويوفر عملية أبسط وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. لذلك، يُستخدم على نطاق واسع في تحضير المساحيق.
تُعدّ مصنفات الهواء التوربينية حاليًا الأكثر استخدامًا في الإنتاج الصناعي. وبحسب اتجاه تركيب عجلة التصنيف، يمكن تقسيمها إلى نوعين: ذات عجلة رأسية وذات عجلة أفقية. وتركز التوجهات البحثية المستقبلية بشكل أساسي على تنظيم مجالات تدفق التصنيف، وتحسين عمليات الفصل، وتطوير تصنيف مزدوج قائم على أنظمة التدفق المختلط.
الخلاصة: حلول معالجة المساحيق فائقة النعومة بواسطة مسحوق ملحمي
شركة إبيك باودر هي شركة تصنيع متخصصة في معالجة المساحيق فائقة النعومة. تقدم الشركة حلولاً متكاملة للطحن فائق النعومة، والتصنيف الهوائي الدقيق، وتعديل سطح المساحيق. تشمل مجموعة معداتها مطاحن نفاثة و مطحنة الكرةتتوفر أيضًا أنظمة التصنيف، مثل مطاحن الأسطوانات الحلقية ومصنفات الهواء التوربينية عالية الكفاءة. تتيح هذه الأنظمة تحكمًا دقيقًا في توزيع حجم الجسيمات.
تضمن هذه التقنيات جودة منتجات ثابتة، وتُحسّن استهلاك الطاقة بكفاءة عالية. ومن خلال الابتكار المستمر في تقنيات الطحن والتصنيف الهوائي، تدعم شركة إبيك باودر الاستخدام الأمثل للمعادن ذات القيمة العالية. كما تُشجع الشركة تطوير مواد مسحوقية وظيفية متطورة، تُستخدم في صناعات البلاستيك والطلاء والسيراميك والإلكترونيات والصناعات التقنية الناشئة.
شكرًا لقراءتكم. آمل أن يكون مقالي مفيدًا. يُرجى ترك تعليق أدناه. يمكنكم أيضًا التواصل مع ممثل خدمة عملاء زيلدا عبر الإنترنت لأي استفسارات أخرى.
— نشر بواسطة إميلي تشين