Wollastonite is a mineral. It is calcium metasilicate. It belongs to the Triiclinic crystal system. Its chemical formula is CaO48.3% and SiO251.7%. Natural wollastonite is usually needle-shaped. It forms radial, fibrous aggregates and more. Wollastonite is non-toxic. It has low oil absorption and is cheap. It has a needle-like shape. It is often used as a substitute or co-product of glass fiber, talc, and asbestos. It makes plastics stronger and tougher.
My country’s gold is important in the world market. But, our technology for making ultrafine wollastonite powder has a high aspect ratio. It lags behind that of other countries. Research in the country focuses on making ultra-fine wollastonite powder. Now, the size of the wollastonite particles is ultra-fine. Research has proved that a supersonic jet mill can make wollastonite ultrafine powder. Wollastonite powder with a high aspect ratio has advantages. Wollastonite powder has a needle-like structure. So, the laser particle size analyzer cannot give the aspect ratio. It can only provide a reference for particle size. At the same time, the airflow mill uses a lot of energy. There are few reports on the shape of needle-shaped wollastonite powder. So, it is key to link the aspect ratio to the equal volume diameter of needle-like wollastonite powder.
Analytische Experimente
Der Rohstoff für das Experiment ist Qinghai-Wollastonit. Nachdem wir den Wollastonit grob zerkleinert haben (auf <1 mm), zerkleinern wir ihn mit der MQW10-Mühle weiter. Die Mühle verwendet einen Zerkleinerungsdruck von 0,7 MPa und eine Klassifizierungsradgeschwindigkeit von 6800 U/min.
Das nach dem ultrafeinen Mahlen erhaltene Pulver wird mit dem Bildanalysator JX-2000 analysiert. Wir haben die Länge und den Durchmesser vieler Partikel (>1000) gezählt. So konnten wir ihren Durchmesser bei gleichem Volumen berechnen. Nadelförmige Partikel können bei gleichem Längen- und Breitenverhältnis unterschiedliche Isotope und Durchmesser aufweisen. Beim Zählen von Wollastonitpartikeln teilen wir die Länge des nadelförmigen Pulvers (L) in 0-10 µm. Anschließend führen wir Statistiken in 6 Intervallen durch: 0-10 µm, 40-50 µm und 50-60 µm. In jedem Intervall beträgt die Anzahl der gezählten Partikel >= 200.
Ergebnisse und Diskussion
Das durchschnittliche Längen-/Breitenverhältnis von Wollastonitpulver steigt zunächst schnell an. Dies geschieht, wenn der durchschnittliche Durchmesser bei gleichem Volumen zunimmt. Der Durchmesser beträgt 4,15 μm. Der Anstieg des Längen-/Breitenverhältnisses wird sanfter. Wenn die durchschnittliche Größe 6,64 μm erreicht und dann weiter ansteigt, ist die Änderung der durchschnittlichen Form sanft. Die durchschnittliche Größe nimmt jedoch stark zu. Experimente zeigen, dass der kurze Durchmesser D der zerkleinerten Partikel 90% 1 μm beträgt. Es gibt sehr wenige große Partikel. Und der lange Durchmesser ändert sich stark. Der Mahlprozess verwendet ein Prinzip ähnlich dem einer Wirbelschicht. Die Druckluft dehnt sich aus und beschleunigt, um einen Überschallstrahl zu bilden. Dieser Strahl erzeugt im unteren Teil der Mühle einen Gegenstromstrahl. Der Druckunterschied verändert den Fluss des gemahlenen Materials. Dies führt dazu, dass die Materialien in der Brechkammer heftig kollidieren, reiben und scheren. Dieser Prozess erreicht eine Miniaturisierung. Scherung und Reibung neigen dazu, Partikel abzulösen. Dies geschieht entlang der kristallografischen Spaltung. Es ist parallel zur Kraftrichtung. Ausreichend Scher- und Reibungskräfte können also die Kristallbündel in Fasern aufspalten. Das ist gut für die Herstellung von ultrafeinem Wollastonit mit einem hohen Aspektverhältnis. Wenn die Wollastonitpartikel größer sind, zerdrückt und schiebt die Mühle sie. Dabei werden sie hauptsächlich durch Spaltung gebrochen. Aber wenn die Partikel kleiner werden, nehmen die leicht spaltbaren Defekte ab. Kleine Partikel lassen sich besser zerkleinern. Auch die kinetische Energie nimmt ab. Die Anzahl der zum Zerkleinern erforderlichen Kollisionen steigt stark an. Daher steigt die Möglichkeit des Brechens der Wollastonitfasern stark an. Wenn sich der Partikeldurchmesser 1 µm nähert, verschwinden die faserähnlichen Partikelformen.
Abschluss
Aus diesem Experiment können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:
Wollastonit kann mit einer Fließbettstrahlmühle zerkleinert werden. Dabei entstehen bessere Faserpartikel.
(2) Wirbelschicht-Strahlmühle zerkleinert Wollastonit. Das durchschnittliche Längenverhältnis von Wollastonitpartikeln kann 17:1-20:1 erreichen, wenn die Partikelgröße 4-6 μm beträgt. Sobald das durchschnittliche gleiche Volumen 6 μm überschreitet, ändert sich das durchschnittliche Längenverhältnis. Wenn die Größe klein ist, nimmt der Durchmesser deutlich zu. Wenn das Längenverhältnis weniger als 4 μm beträgt, nimmt der Durchmesser stark ab. Die Partikelgröße ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung des Füllstoffs. Daher ist es am besten, die Größe beim Zerkleinern auf 4-7 μm zu begrenzen.