El molino de arena funciona mezclando el medio de molienda y el material. Esto se logra mediante un disco de dispersión giratorio de alta velocidad dentro de un cilindro fijo. Esto provoca fuertes cizallamientos, raspaduras y colisiones entre las partículas sólidas y el medio de molienda. De esta manera se consigue la trituración, molienda y dispersión. Los molinos de arena se pueden dividir en verticales y horizontales, según su estructura. ¿Cuáles son las ventajas de un molino de arena? ¿Cómo se comparan con otros equipos de molienda ultrafina? El editor de China Powder Network intentó encontrar la respuesta mediante el siguiente experimento.
Molino de arena vs. molino de bolas
Numerosos investigadores han realizado diversos experimentos para estudiar la eficiencia de molienda de molinos de bolas y molinos de arena. Los resultados demuestran que los molinos de arena son superiores a los de bolas, tanto en eficiencia de molienda como en costo de preparación. Además, el experimento reveló que el molino de arena puede producir polvo con un tamaño de partícula promedio inferior a 0,5 μm, un tamaño mucho menor que el del polvo producido por el molino de bolas.
Experimento 1: Procesamiento por trituración de materiales cerámicos piezoeléctricos
Estudiamos cómo los diferentes equipos de trituración afectan el tamaño y la distribución del polvo. En el experimento, los investigadores colocaron 3 kg de cerámica piezoeléctrica en un molino de bolas. Una parte la colocaron en la tolva de molienda vibratoria y otra en el recipiente del molino de arena para su trituración. Todos los materiales se procesaron mediante el método húmedo. Se tomaron muestras periódicamente para medir el tamaño de partícula y su dispersión. Esto se hizo para comparar el tiempo necesario para procesar el polvo con los tres tipos de equipos. La comparación se realizó cuando el tamaño de partícula D50 del polvo alcanzó aproximadamente 0,5 μm.
| Equipo | Tiempo de procesamiento (h) | D10 | D25 | D50 | D75 | D90 |
| Molino de bolas | 16 | 0.31 | 0.49 | 0.71 | 2.38 | 4.28 |
| Molino vibratorio | 4 | 0.29 | 0.42 | 0.58 | 1.75 | 2.88 |
| Molino de arena | 1.25 | 0.19 | 0.33 | 0.46 | 0.58 | 0.77 |
Los resultados muestran que la molienda por vibración es mejor que la molienda con bolas. Es mejor para la trituración y para el tamaño de partícula. La molienda con arena es mucho mejor que la molienda con bolas y la molienda por vibración. Esto se debe al tamaño de las bolas de trituración, así como a su velocidad y energía. Las bolas más pequeñas muelen mejor, produciendo un polvo más fino con un rango de tamaño más estrecho.
En el experimento, la bola utilizada para el lijado era de 1,5 mm (1,5 kg). Las bolas para la molienda y el molido eran una mezcla de 20 mm, 15 mm y 8 mm (7,5 kg). El lijado tiene una superficie de trabajo mucho mayor que la molienda con bolas y el molido vibratorio. La velocidad de la bola es de 1800 rpm cuando se muele arena. Es de 600 veces/min cuando se muele vibratoria. Y es de 65 rpm cuando se muele con bolas. Por lo tanto, el proceso de molienda con arena es el más eficiente para la trituración. Produce el polvo más fino con el rango de tamaños de partícula más estrecho. También produce los triturados de mayor calidad.
Basándose en los resultados de las pruebas, Cai Gaogong llegó a una conclusión: utilizar un molino de arena para triturar la cerámica piezoeléctrica es más eficaz. Esto mejora la microestructura y las propiedades mecánicas y dieléctricas de la cerámica. Además, reduce la degradación del rendimiento de estos transductores en un 50% y prolonga su vida útil de 5000 a 8000 horas.
Experimento 2: Trituración y procesamiento de materiales para baterías de litio.
Kangtuo comparó el tamaño de LiFePO4 fabricado mediante dos métodos. Un método fue la molienda de bolas de alta energía tradicional. El otro método fue la molienda de arena y el secado por pulverización. Kangtuo descubrió que el precursor fabricado mediante molienda de bolas tiene un tamaño de 300-400 nm después de la sinterización. Su rango de tamaño de partícula es amplio, y la morfología de las partículas es diferente, sin similitudes obvias. El método de molienda de arena y secado por pulverización transforma el precursor de LiFePO4. Tiene un tamaño de partícula de menos de 100 nm y tiene una distribución de tamaño estrecha. No hay secado por pulverización ni sinterización. El producto se seca por pulverización y se sinteriza. Luego, se aglomera en microesferas con un diámetro de aproximadamente 10 μm. La amplificación de las microesferas revela que están hechas de muchas partículas en forma de huso. Las partículas son pequeñas y los tamaños son uniformes. es de aproximadamente 300 nm.
La forma del pico del precursor de LiFePO4 se obtuvo mediante molienda en arena. Posteriormente, se secó mediante secado por pulverización. Es prominente y nítido. Esto demuestra que el LiFePO4 obtenido de esta manera es más cristalino. Esto se debe a que el molino de arena gira a 2800 rpm durante la molienda y la mezcla. El molino de bolas de alta energía gira a solo 1200 rpm. Además, el diámetro de las perlas de cerámica de circonia en el molino de arena es de solo 0,3 mm. La velocidad del molino de bolas también es de 0,3 mm. El diámetro de las bolas de acero internas es de 2 mm. Por lo tanto, los molinos de arena pueden moler los materiales a tamaños más finos y mezclarlos mejor que los molinos de bolas de alta energía. Esto aumenta el grado de reacción y la cristalinidad.
Los materiales LiFePO4/C obtenidos mediante molienda en arena y secado por pulverización son superiores. Son mejores que los obtenidos por molienda de bolas y su proceso es más sencillo. Esto simplifica la síntesis.
Molino de arena Molino de chorro PK
El estudio señaló que los molinos de arena presentan ventajas. En comparación con otros equipos de molienda, como los molinos de aire, ofrecen alta finura, gran continuidad y alta eficiencia. Los requisitos de finura se pueden modificar ajustando la cantidad adecuada de medio de molienda o utilizando diversos medios. El medio de molienda del molino de arena se mueve a alta velocidad. Su efecto de molienda se debe principalmente a las fuerzas de impacto y cizallamiento. El medio de molienda de perlas de circonia utilizado en el experimento no genera contaminación. No contamina las materias primas. Es de tamaño reducido y cuenta con múltiples conexiones. Permite una molienda y dispersión ultrafinas.
Las materias primas se muelen en un molino de alta velocidad. La fase líquida se mezcla homogéneamente y reacciona completamente para obtener una suspensión. A continuación, mediante un secador por pulverización, la suspensión se atomiza y entra en contacto con aire caliente. El agua se vaporiza rápidamente. Durante este proceso, la suspensión se procesa y seca. De esta forma se obtienen los materiales para los electrodos de las baterías de litio.
Combinación de molino de arena, molino de bolas y molino de chorro.
El molino de arena ofrece ventajas inigualables en dispersión y molienda. Sin embargo, EPIC Powderxiao'bian reconoce sus limitaciones. Por ejemplo, la finura de las materias primas puede ser reducida. Los requisitos de tamaño del molino de arena suelen ser inferiores a 80 mallas (<0,18 mm). Además, los molinos de arena utilizados en la industria de recubrimientos son más pequeños. Un solo producto no puede abastecer a la industria cerámica.
Observamos el uso de molinos de bolas, molinos de chorro y molinos de arena en el procesamiento de diversos materiales. Esto incluye los experimentos descritos en este artículo. Algunos investigadores utilizan una combinación de molinos de bolas y molinos de arena con agitador para la molienda. En modo discontinuo, el tiempo de molienda es mucho menor. La molienda también es más eficiente y consume menos energía. En algunos procesos, los materiales se agitan primero con un molino de bolas y luego se muelen con un molino de arena. En otros procesos, el material se muele primero con un molino de arena y luego el material sinterizado se tritura con un molino de aire. Los tres molinos cooperan y cumplen sus funciones, logrando así el mejor procesamiento y rendimiento del material.