¿Conoces el proceso de preparación de las materias primas en polvo cerámico?

Los polvos cerámicos son las “células” fundamentales en la investigación, el desarrollo y la producción de materiales cerámicos. El proceso de preparación del polvo cerámico influye directamente en el rendimiento y la calidad de los productos cerámicos finales. Las tecnologías avanzadas permiten la síntesis de polvos cerámicos a nanoescala. Las materias primas tradicionales también se procesan con mayor precisión. Estas innovaciones continúan evolucionando.
Están impulsando la industria cerámica a nuevas cotas.

Proceso tradicional de preparación de polvo

El método de reducción mecánica de tamaño se utiliza ampliamente en la industria cerámica. La trituración de las materias primas cerámicas mejora la calidad de las piezas conformadas. Aumenta la densidad y favorece las reacciones físicas y químicas durante la sinterización. Además, ayuda a disminuir la temperatura de cocción.

Trituradora de mandíbulas

Las trituradoras de mandíbulas se utilizan comúnmente para la trituración gruesa en la producción de cerámica. Se emplean principalmente para el preprocesamiento de grandes terrones. Su estructura es simple y su funcionamiento es sencillo. Ofrecen una alta eficiencia de producción. Sin embargo, la relación de trituración es baja, alrededor de 4. El tamaño de alimentación suele ser grande, por lo que el producto final es grueso. El rango de ajuste del tamaño de partícula también es limitado.

Trituradora de rodillos

Las trituradoras de rodillos ofrecen una alta eficiencia de trituración y una elevada relación de molienda (superior a 60). Producen partículas finas, que a menudo alcanzan los 44 μm. Sin embargo, la molienda a alta velocidad de materiales duros provoca un desgaste considerable, lo que introduce una mayor cantidad de hierro en el polvo y afecta la pureza de la materia prima, requiriendo su posterior eliminación. Debido a su diseño, la distribución del tamaño de partícula es estrecha, por lo que solo son adecuadas para materiales que requieren rangos de tamaño específicos.

Rodillo de rueda

Los molinos de paletas se utilizan habitualmente en la producción de cerámica para triturar y mezclar materiales.
Las materias primas se muelen entre la bandeja y los rodillos. La molienda se produce por deslizamiento y por el peso de los rodillos. Los rodillos más pesados y grandes proporcionan una mayor fuerza de trituración. Los rodillos y bandejas de piedra ayudan a prevenir la contaminación por hierro. Los molinos de bandeja tienen una relación de trituración elevada, de aproximadamente 10. Los materiales procesados tienen un rango de tamaño de partícula definido. Los requisitos de partículas más finas reducen la capacidad de producción. También se puede utilizar la molienda húmeda en molinos de bandeja.

Molino de bolas

Molinos de bolas Se utilizan ampliamente en la industria para la molienda fina y la mezcla. Para garantizar la pureza, se emplean revestimientos cerámicos o poliméricos. Diversas bolas cerámicas sirven como medio de molienda. En la molienda húmeda, el medio divide las grietas en las superficies del material. La molienda húmeda intermitente es más eficiente que la molienda en seco. La molienda húmeda puede producir polvos de hasta unas pocas micras. La velocidad del molino de bolas afecta la eficiencia de la molienda. La velocidad controla el movimiento de la bola dentro del tambor.

Demasiado rápido: las bolas se pegan a la pared y se pierde el efecto de molienda.
Demasiado lento: las bolas caen rápidamente y la fuerza de aplastamiento es pequeña.
Velocidad adecuada: las bolas caen desde una altura que maximiza la fuerza del impacto.
Esto proporciona la máxima eficiencia de molienda. La velocidad crítica depende del diámetro del tambor. Cuanto mayor sea el diámetro, menor será la velocidad crítica.

Molino de chorro de aire

Molino de chorro de aire El pulverizador de aire comprimido permite obtener polvo de 0,1 a 0,5 µm. Su principio de funcionamiento es el siguiente: el aire comprimido pasa a través de la boquilla, generando un flujo de aire a alta velocidad que provoca la colisión de las partículas de polvo, logrando así su trituración. El polvo resultante presenta una distribución uniforme del tamaño de partícula, una alta eficiencia de trituración, pureza garantizada y puede procesarse en atmósfera protectora.

Molino vibratorio

Molino vibratorio Posee una altísima eficiencia de trituración. El molino vibratorio utiliza bolas de molienda para generar vibraciones de alta frecuencia en su interior y triturar las materias primas. Además de la intensa circulación, las bolas de molienda también presentan un intenso movimiento de auto-rotación, lo que resulta en una excelente molienda de las materias primas. El tamaño de partícula del polvo puede alcanzar 1 μm durante la molienda húmeda.

Preparación de polvo cerámico mediante el método de fase sólida.

El método de fase sólida utiliza diversas reacciones químicas entre sustancias sólidas para producir polvos. Las reacciones químicas comunes en la preparación de materias primas cerámicas en polvo incluyen reacciones químicas, reacciones de descomposición térmica y reacciones de reducción de óxidos. Sin embargo, estas reacciones suelen ocurrir simultáneamente durante el proceso. El polvo obtenido mediante este método no puede utilizarse directamente como materia prima y requiere un posterior triturado.

Reacción química:

• Titanato de bario: BaCO3+TiO 2=BaTiO 3+CO2
• Espinela: Al 2O3+MgO=MgAl 2O4
• Mullita: 3Al 2O3+2SiO2=3Al 2O3-2SiO2

Reacción de descomposición térmica:

Muchos polvos de óxido de alta pureza se pueden preparar calentando los sulfatos y nitratos de los metales correspondientes y descomponiéndolos térmicamente para obtener polvos con excelentes propiedades. Por ejemplo, el sulfato de amonio y aluminio se puede calentar al aire para obtener polvo de óxido de aluminio con excelentes propiedades.

Reacción de reducción de óxido:

El carburo de silicio y el nitruro de silicio son materiales cerámicos de ingeniería avanzada muy importantes. Para la preparación de los polvos de materia prima de estos dos materiales cerámicos, se suele utilizar en la industria el método de reducción de óxido.

Carburo de silicio: SiO2+3C=SiC+2CO

Silicio: SiO2+2C=Si+2CO

Nitruro de silicio: 3SiO2+6C +4N 2=2Si3N4+6CO

Preparación de polvo cerámico mediante el método de fase líquida.

Los polvos ultrafinos producidos mediante el método de fase líquida se han utilizado ampliamente en la fabricación de materiales cerámicos avanzados. La principal ventaja de este método para la preparación de polvos cerámicos radica en que permite un mejor control de la composición química del polvo, la obtención de un polvo compuesto multicomponente homogéneo con un mayor grado de homogeneidad iónica y la facilitación de la adición de componentes traza.

Preparación de polvo cerámico mediante el método de fase gaseosa.

Las materias primas se calientan mediante arco eléctrico o plasma hasta su gasificación, y luego se enfrían rápidamente bajo un gran gradiente de temperatura entre la fuente de calor y el entorno para condensarse en partículas de polvo. El tamaño de partícula puede alcanzar entre 5 y 100 nm. Este proceso es adecuado para la preparación de óxidos monofásicos, óxidos compuestos, carburos y polvos metálicos.

Conclusión

El proceso de preparación de materiales cerámicos en polvo continúa evolucionando gracias a los constantes avances tecnológicos. Desde métodos tradicionales basados en la experiencia hasta la adopción de tecnologías de vanguardia, el progreso ha sido constante. Estos avances no solo mejoran la calidad del polvo, sino que también amplían el ámbito de aplicación de los materiales cerámicos, impulsando así el desarrollo sostenible de la industria cerámica. De cara al futuro, con la profunda integración de la ciencia de los materiales y la tecnología de procesamiento, se prevé que la preparación de polvos cerámicos alcance mayores logros, lo que augura un futuro aún más prometedor para la industria cerámica.

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