Seltene Erden werden oft als „Vitamine der Industrie“ bezeichnet. Sie spielen eine wesentliche Rolle in vielen Bereichen, beispielsweise in Permanentmagnetmaterialien, Leuchtstoffen, Katalysatoren, Wasserstoffspeichermaterialien, der Elektronik und der Luft- und Raumfahrt. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der High-End-Fertigung steigen die Anforderungen an Reinheit, Partikelgröße Die Anforderungen an die Verteilung und die spezifische Oberfläche von Seltenerdpulvern werden immer strenger.
In diesem Zusammenhang ist die Auswahl und Optimierung von Schleifgeräte sind zu einem entscheidenden Faktor für die Erreichung hoher Qualität geworden Seltenerdpulver Vorbereitung.
Anforderungen für die Herstellung von Seltenerdpulver
Seltene Erden kommen üblicherweise als Oxide, Carbonate oder Fluoride vor. Ihr Herstellungsprozess umfasst typischerweise Zerkleinern, Mahlen, Klassifizieren, Kalzinieren und Oberflächenmodifizieren. Um den Leistungsanforderungen verschiedener Anwendungsbereiche gerecht zu werden, muss die Herstellung von Seltenerdpulver folgende Eigenschaften aufweisen:
- Kontrollierbare Partikelgröße mit enger Verteilung – Gewährleistung der Stabilität der magnetischen, optischen oder katalytischen Leistung;
- Hohe Reinheit und geringer Verunreinigungsgehalt – Vermeidung schädlicher Auswirkungen durch Schadstoffe;
- Große spezifische Oberfläche und hohe Reaktivität – Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit oder des Sinterverhaltens;
- Skalierbare und kontinuierliche Produktion – ermöglicht die Anwendung im industriellen Maßstab.
Rolle der Mahlgeräte bei der Herstellung von Seltenerdpulver
Das Mahlen ist der zentrale Prozess, bei dem Seltenerdmaterialien aus Massen- oder Granulatform in Pulver im Mikron- oder sogar Nanometerbereich umgewandelt werden. Es gibt verschiedene Arten von Mahlgeräten, je nach Energiezufuhr, Mahlmechanismus und Klassifizierungspräzision. Sie können unterschiedliche Anforderungen erfüllen, von grobem bis zu ultrafeinem Mahlen.
Kugelmühle + Klassiersystem
Die Kugelmühle ist ein traditionelles, aber weit verbreitetes Mahlgerät, das sich zum Feinmahlen verschiedener Seltenerdoxide wie Nd₂O₃, CeO₂ und La₂O₃ eignet. Durch Anpassung der Drehzahl, der Mahlkörper und der Mahlzeit kann Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1–10 μm hergestellt werden.
- Vorteile: ausgereifte Technologie, hohe Kapazität, breite Anwendbarkeit.
- Einschränkungen: relativ hoher Energieverbrauch, begrenzte Feinheit und breite Partikelgrößenverteilung.
- Produktfeinheit: D97 5–45 μm (einstellbar).
Rührwerksmühle
Die Rührwerksmühle erzeugt durch schnelles Rühren der Mahlkörper intensive Scher- und Schlagkräfte und ermöglicht so die Herstellung nanoskaliger Pulver. Sie eignet sich besonders für die Feinstvermahlung von Seltenerdoxiden und dotierten Materialien.
- Anwendungen: Herstellung von magnetischen Materialvorläufern und Seltenerd-Leuchtpulvern.
- Vorteile: hohe Energieeffizienz, kontrollierbare Feinheit, enge Partikelgrößenverteilung.
Strahlmühle
Der Strahlmühle nutzt einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom, um Kollisionen zwischen den Partikeln zu induzieren und so ein ultrafeines Mahlen ohne Verunreinigungen zu erreichen. Es ist ideal für die Herstellung hochreiner Seltenerdpulver.
- Vorteile: kontaminationsfrei, Partikelgröße kann D50 < 1 μm erreichen.
- Typische Anwendungen: hochreine Seltenerdoxide, Leuchtstoffe und katalytische Materialien.
- Feinheitsbereich: D50 0,5–5 μm
Luftklassierer
Bei der Verarbeitung von Seltenerdpulver arbeiten Klassierer mit Mahlsystemen zusammen, um die Partikelgröße präzise zu steuern und eine gleichmäßige Produktqualität sicherzustellen.
- Funktion: einstellbare Trennschnittgröße, genaue Trennung unterschiedlicher Partikelgrößenfraktionen.
- Typische Konfigurationen: Kugelmühle + Klassiersystem, Strahlmühle + Klassiersystem.
Typische Verfahren zur Herstellung von Seltenerdpulver
Beispiel für die Herstellung von ultrafeinem Ceroxidpulver:
Vorzerkleinerung des Rohmaterials → Grobmahlung in der Kugelmühle → Feinmahlung in der Rührwerksmühle → Windsichtung → Trocknung → Oberflächenmodifizierung
Das Endprodukt kann einen D50-Wert von ≈ 0,8 μm und eine spezifische Oberfläche von >20 m²/g erreichen und eignet sich daher für Polier- und katalytische Anwendungen.
Herstellung von Seltenerd-Permanentmagnetpulver:
Für NdFeB und andere magnetische Werkstoffe, schutzgasgeschützt Strahlmahlen Systeme werden häufig verwendet, um eine oxidationsfreie Feinstmahlung zu erreichen und so sicherzustellen, dass die magnetischen Eigenschaften vollständig erhalten bleiben.
Zukünftige Entwicklungstrends
Da sich Funktionsmaterialien aus Seltenen Erden immer mehr in Richtung High-End-Anwendungen entwickeln, entwickeln sich ihre Pulveraufbereitungstechnologien in die folgenden Richtungen:
- Intelligente und automatisierte Schleifsysteme – Ermöglichung der Echtzeitüberwachung der Partikelgröße und der Regelung;
- Energieeffiziente Feinstmahltechnologien – Verbesserung der Energienutzung und Senkung der Produktionskosten;
- Grüne und umweltfreundliche Verarbeitung – Minimierung von Staubemissionen und Medienverlusten;
- Integrierte Mahl-Klassier-Modifikationssysteme – Kombination mehrerer Prozesse zur Verbesserung der Dispersion und Leistung.
Episches Pulver
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