Большасць людзей ацэньваюць вынік памолу па яго D50. Для порыстага вугляроду гэтая лічба можа ўводзіць у зман. Каштоўнасць порыстага вугляроду залежыць ад сеткі пор унутры кожнай часціцы, а не ад таго, наколькі дробнай становіцца часціца. Гэтыя пары руйнуюцца, калі іх занадта моцна здрабніць, і ўдзельная плошча паверхні памяншаецца. Таму перад выбарам млына варта спытаць, якая частка яго паверхні вытрымала працэс.
Чаму порысты вуглярод — гэта не проста чарговы парашок
У якасці асноўнага крэмніевага вугляроднага анода сітаваты вуглярод звычайна мае агульны аб'ём пор па Гурвічу ад 0,1 да 0,3 см³/г і плошчу паверхні па БЭТ ад 50 да 200 м²/г. Камерцыйныя маркі на аснове смалы маюць значна больш шырокія магчымасці, з аб'ёмам пор больш за 1,5 см³/г і плошчай паверхні больш за 2600 м²/г. Кожны квадратны метр з'яўляецца функцыянальным актывам у суперкандэнсатары, газавым электродзе або анодзе батарэі.
Асноўнай пагрозай з'яўляюцца механічныя пашкоджанні. Апублікаваныя даследаванні па цвёрдых вугляродных анодах паказваюць, што шарыкавы млын парушае ўпарадкаваныя графітавыя вобласці, зніжае крышталічнасць, адкрывае закрытыя пары і павялічвае канцэнтрацыю дэфектаў. Эфектыўнасць першага цыкла зніжаецца, а страты растуць з працягласцю памолу. У адным прыкладзе ўзор цвёрдага вугляроду, які здрабняўся на працягу пяці гадзін, захаваў менш за дзесятую частку свайго першапачатковага тэрміну службы пасля 100 цыклаў. Заканамернасць паслядоўная: больш энергіі памолу азначае меншую каштоўнасць матэрыялу.
Вось чаму паказчыкам, на які варта звярнуць увагу, з'яўляецца ўдзельная плошча паверхні, а не D50. У цэлым, у галіны мяккая дэагламерацыя порыстых вугляродных кластараў звычайна захоўвае 90-95 працэнтаў першапачатковай удзельнай плошчы паверхні, у той час як дробнае памолванне да дыяпазону адназначных мікронаў звычайна захоўвае ад 70 да 85 працэнтаў, у залежнасці ад сыравіны, памеру цэлі і энергіі млына. Гэтыя дыяпазоны ўстанаўліваюць стандарт, які выкарыстоўваецца ў гэтым артыкуле.
Што адбываецца ўнутры кожнага млына
Усе тры машыны, прадстаўленыя тут, памяншаюць памер часціц, але яны прыкладаюць сілу па-рознаму, і гэтая розніца вызначае, ці выжывуць вашы пары.
Шаровы млын або механічны ўдарны млын выкарыстоўвае малольныя асяроддзі для драбнення і зруху парашка. Высокахуткасныя сутыкненні паміж часціцамі і асяроддзем выклікаюць лакальную халодную зварку і ўцягваюць у прадукт смецце зносу. Сталёвыя асяроддзі, у прыватнасці, забруджваюць жалезам. Выпрабаванні паказваюць, што жалеза са сталёвых шарыкаў можа значна знізіць нармалізаваную ёмістасць паверхні ў параўнанні з керамічнымі асяроддзямі.
Струменевы млын працуе наадварот. У ім зусім не выкарыстоўваюцца мелючыя матэрыялы. Сціснуты газ паскарае часціцы, пакуль яны не разбураюцца адна аб адну. Пашыраны газ астуджае камеру, таму тэмпературу можна падтрымліваць ніжэй за 45°C. Керамічная футроўка з аксіду алюмінію або цырконія ўтрымлівае забруджванне жалезам ніжэй за 10 праміле, што робіць струменевы млын самым чыстым варыянтам для канчатковага драбнення.
Паміж імі знаходзіцца штыфтовы млын. Высокахуткасныя штыфты забяспечваюць кароткі ўдар і зрух, з канцэнтраванай энергіяй і вельмі кароткім часам кантакту. Гэты профіль дазваляе разбіваць мяккія агламераты, не разбураючы першасныя часціцы або іх поры.
На практыцы, штыфтовы млын і струменевы млын — гэта дзве розныя задачы, а не два спосабы выканання адной і той жа задачы. Штыфтовы млын дэагламеруе, а струменевы млын здрабняе. Першым крокам пры выбары машыны з'яўляецца разуменне таго, якую задачу вы выконваеце.
1: шпількавы млын для мяккай дэзагламерацыі
Сітаваты вуглярод утвараецца ў выніку сінтэзу ў выглядзе блокаў або трывалых агламератаў. Высокая павярхоўная энергія, якая ўзнікае дзякуючы ўсёй гэтай плошчы паверхні, стварае моцнае ван-дэр-ваальсавае і электрастатычнае прыцягненне паміж часціцамі, таму яны лёгка зліпаюцца. Калі гэтыя кластары адразу ж падвяргаюцца дробнаму памолу, гэта прывядзе да лакальнага пераразмеркавання і частковага разбурэння порыстай структуры.
Вось дзе шпількавы млын належыць. Яго кароткія ўдарныя імпульсы разрываюць мяккія сувязі паміж кластарнымі часціцамі, не пашкоджваючы першасныя часціцы. Паветраны струмень таксама пераносіць сыпкі парашок у аднастайны газападобны цвёрды паток, што прадухіляе паўторнае ўтварэнне кластараў пасля іх падзелу.
Шпількавы млын — гэта этап папярэдняй апрацоўкі, і галоўная задача — разбіваць, а не здрабняць. У тыповых выпрабаваннях на дэагламерацыю шпількавы млын памяншае памер сітаватага вугляроду з D50 прыкладна 25 мкм да прыкладна 10 мкм, захоўваючы пры гэтым... каля 90-95 працэнтаў удзельнай плошчы паверхні ў залежнасці ад сыравіны і эксплуатацыйных параметраў. Каб больш падрабязна азнаёміцца з тым, як штыфтовы млын параўноўваецца са струменевым млыном у гэтай канкрэтнай задачы, глядзіце наш папярэдні артыкул пра дэагламерацыю штыфтовага млына для вугляродных і акумулятарных матэрыялаў.
2: Паветраны класіфікатарны млын для драбнення з кантролем кропкі адрэзу
Ан паветраны класіфікатар млын пазбягае гэтай праблемы дзякуючы сваёй канструкцыі. Ён здрабняе і класіфікуе ў адной камеры. Круцельнае класіфікацыйнае кола вызваляе дробны парашок, як толькі ён дасягае спецыфікацыі, у той час як буйны матэрыял рэцыркулюе ўнутры. Часцінкі, якія ўжо адпавядаюць патрабаванням, адразу ж выдаляюцца, замест таго, каб зноў здрабняцца. Гэты ж механізм таксама кантралюе спажыванне энергіі: млын здрабняе толькі тое, што яшчэ трэба здрабніць, замест таго, каб паўторна апрацоўваць матэрыял, які ўжо адпавядае спецыфікацыі.
Для порыстага вугляроду спецыфікацыя звычайна патрабуе дыяпазону менш за 1,2 і строга кантраляванага D90, бо шырокі або грубы хвост выклікае дэфекты ў пакрыцці электрода. Тут важны паказчык — дыяпазон, а не D50. Класіфікацыйны млын — гэта машына, якую вы выбіраеце, калі вам трэба кантраляваць размеркаванне, і яго ўбудаваная кропка адрэзу забяспечвае гэты кантроль.
3: Струменевы млын для дакладнага драбнення з захаваннем цэласнасці пор
А рэактыўны млын дасягае D50 ад 0,5 да 3 мкм з дыяпазонам менш за 1,5 і кантраляваным D100. На порыстай вугляроднай паверхні струменевае фрэзераванне ў кіпячым слоі звычайна забяспечвае D50 у ад 1 да 5 мкм дыяпазон з D100 пад 10 мкм, і апублікаваныя параўнанні паказваюць, што цвёрды вуглярод, апрацаваны струменевым здрабненнем, можа ўтрымліваць больш высокая ёмістасць у параўнанні з матэрыялам, атрыманым з шарыкавага млына, хоць дакладны разрыў залежыць ад сыравіны і канструкцыі ячэйкі. У прамысловых выпрабаваннях порысты вуглярод, які падаваўся з D50 прыблізна ад 40 да 50 мкм, быў здрабнёны да D50 у ад 5 да 8 мкм дыяпазон з размахам менш за 1,2 і выхадам сістэмы вышэй за 98 працэнтаў пры выкарыстанні цыклоннага збору другаснага паветра. Лабараторнае струменевае памолванне таксама прадэманстравала стабільныя значэнні D50 у ад 2 да 3 мкм дыяпазон, захоўваючы пры гэтым структуру пор і плошчу паверхні ў значнай ступені некранутымі.
Запусціце струменевы млын з керамічнай футроўкай і кантраляванай тэмпературай сціснутага паветра, і гэта стане самым бяспечным спосабам разбурэння порыстага вугляроду да дыяпазону адзінак мікрон. Гэта не самы танны варыянт. Гэта варыянт, які выбіраюць, калі цэласнасць пор і дакладнасць часціц павінны захоўвацца адначасова.
Шматступенчатая рэальнасць: чаму адной машыны рэдка бывае дастаткова
Сыходныя матэрыялы для сітаватага вугляроду адрозніваюцца больш, чым чакае большасць інжынераў. Вуглярод на аснове біямасы, смалы і нафтавага коксу адрозніваецца трываласцю часціц, агламерацыяй і таўшчынёй сценак пор, таму ніводная машына не можа добра справіцца з усімі імі.
Порысты вуглярод на аснове біямасы паляпшае здрабняльнасць пасля карбанізацыі, калі ўнутраныя везікулы разбураюцца ў карбанізаваныя мікрапоры, але трываласць сценак пор моцна залежыць ад сыравіны. Вуглярод на аснове смалы больш механічна ўстойлівы і лепш вытрымлівае сілы драбнення, чым матэрыял на аснове біямасы.
Розніца відавочная на практыцы. Калі адна машына выкарыстоўваецца для трох розных порыстых вугляродных матэрыялаў, дасягненне мэтавага памеру часціц у кожным прагоне з'яўляецца хутчэй выключэннем, чым правілам. Двухступеньчатая ўстаноўка, штыфтовы млын для папярэдняй апрацоўкі і струменевы млын для дробнага памолу, звычайна дазваляе адпавядаць усім трыма матэрыялам спецыфікацыям.
Гэтая двухэтапная логіка — практычны вынік. Штыфтовы млын спераду разбурае агламераты. Класіфікацыйны млын пасярэдзіне кантралюе размеркаванне. Струменевы млын у канцы абараняе дакладнасць і поры. Большасці праектаў з сітаватым вугляродам патрэбныя як мінімум два з трох, і сыравіна вырашае, якія два.
Пяць пытанняў для выбару правільнага млына для порыстага вугляроду
Перш чым параўноўваць машыны, адкажыце на гэтыя пяць пытанняў. Адказы паказваюць непасрэдна на неабходнае вам абсталяванне.
1. Што такое сыравінная база?
Вугаль з біямасы, смалы і нафтавага коксу адрозніваецца агламерацыяй і трываласцю сценак пор, і гэта вызначае, ці патрэбны вам штыфтовы млын адразу.
2. Які пралёт вам патрэбны?
Вузкі пралёт звычайна азначае класіфікацыйны млын або струменевы млын з убудаванай класіфікацыяй, а не просты ўдарны млын.
3. Якая ваша мяжа магнітных прымешак?
Ніжэй за 50 праміле або ніжэй за 10 праміле — адказ вызначае, ці з'яўляюцца керамічныя ўкладышы і млын без асяроддзя прыярытэтам, ці абавязковым.
4. Якая мінімальная плошча паверхні або аб'ём утрымання пор?
Гэта тэст на праходжанне або адхіленне порыстага вугляроду, і ён павінен выключыць любую машыну, якая не можа яму адпавядаць.
5. Якая прапускная здольнасць вам патрэбна?
Лабараторныя выпрабаванні з прадукцыйнасцю 500 грамаў у гадзіну, пілотная лінія з прадукцыйнасцю ад 10 да 15 кг у гадзіну і поўная вытворчасць патрабуюць розных памераў машыны.
Калі вы не ўпэўненыя, якая з гэтых машын падыходзіць для вашага порыстага вугляроду, дашліце нам узор і вашыя мэтавыя характарыстыкі. Мы праводзім выпрабаванне і вяртаем размеркаванне памераў часціц, а таксама дадзеныя аб утрыманні плошчы паверхні, каб вы маглі выбраць абсталяванне па метрыцы, якая сапраўды мае значэнне для порыстага вугляроду.
Эпічны парашок
У Эпічны парашок, we offer a wide range of equipment models and tailor solutions to meet your specific needs. Our team has more than 20 years experience in various powders processing. Epic Powder is specialized in fine powder processing technology for mineral industry, chemical industry, food industry, pharama industry, etc. Contact us today for a free consultation and customized solutions!
“Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў EPIC Powder онлайн». Зельда для любых дадатковых запытаў.”
— Джэйсан Ван, Інжынер