Wollastonit ist ein Mineral. Es handelt sich um Calciummetasilikat. Es gehört zum triiklinen Kristallsystem. Seine chemische Formel lautet CaO₄₈₃₁TP₃T und SiO₂₅₁₇₁TP₃T. Natürlicher Wollastonit ist meist nadelförmig. Er bildet radiale, faserige Aggregate und mehr. Wollastonit ist ungiftig, hat eine geringe Ölaufnahme und ist kostengünstig. Aufgrund seiner nadelartigen Form wird er häufig als Ersatzstoff oder Nebenprodukt von Glasfasern, Talkum und Asbest verwendet. Er macht Kunststoffe fester und widerstandsfähiger.
Das Gold meines Landes ist auf dem Weltmarkt von Bedeutung. Unsere Technologie zur Herstellung von ultrafeinem Wollastonitpulver weist jedoch ein hohes Aspektverhältnis auf und hinkt damit anderen Ländern hinterher. Die Forschung in unserem Land konzentriert sich daher auf die Herstellung von ultrafeinem Wollastonitpulver. Mittlerweile weisen die Wollastonitpartikel eine ultrafeine Größe auf. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich ultrafeines Wollastonitpulver mit einer Überschallstrahlmühle herstellen lässt. Wollastonitpulver mit einem hohen Aspektverhältnis bietet Vorteile. Da Wollastonitpulver eine nadelförmige Struktur besitzt, kann der Laser-Partikelgrößenanalysator das Aspektverhältnis nicht bestimmen, sondern lediglich einen Anhaltspunkt für die Partikelgröße liefern. Gleichzeitig ist die Luftstrommühle sehr energieintensiv. Es gibt nur wenige Berichte über die Form von nadelförmigem Wollastonitpulver. Daher ist es entscheidend, das Aspektverhältnis mit dem volumengleichen Durchmesser von nadelförmigem Wollastonitpulver in Verbindung zu bringen.
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.