Poudres ultrafines Ce terme désigne une classe de matériaux dont la taille des particules s'étend du micromètre au nanomètre. Actuellement, l'utilisation intensive des poudres minérales non métalliques dans les nouveaux matériaux de haute technologie repose sur leurs propriétés fonctionnelles uniques. Les performances fonctionnelles de la plupart minéraux non métalliques dépend fortement de la taille des particules, la distribution granulométrique et la morphologie des particules.
Par exemple, les effets de renforcement et de consolidation dans les composites à base de polymères, ainsi que la résistance et la ténacité des matériaux céramiques, sont fortement influencés par les caractéristiques des particules.
De même, le pouvoir couvrant et le pouvoir colorant dans la fabrication du papier et revêtement Les propriétés des pigments dépendent de la taille et de la morphologie des particules. De plus, les propriétés électriques, magnétiques et optiques des poudres, ainsi que leurs performances d'absorption et de blindage des micro-ondes, leur activité catalytique, leur comportement d'adsorption, leurs propriétés rhéologiques, leurs effets antibactériens, leur pouvoir décolorant et leurs propriétés de liaison, sont toutes étroitement liées à la taille, à la distribution granulométrique et à la forme des particules.
Grâce à leur grande surface spécifique et à leur forte activité de surface, les poudres ultrafines présentent une vitesse de croissance rapide. chimique Ces matériaux présentent des vitesses de réaction élevées et se caractérisent par de basses températures de frittage, tout en conservant une résistance mécanique importante après frittage. De plus, leurs excellentes propriétés de remplissage et de renforcement, ainsi que leur fort pouvoir couvrant, contribuent à leurs propriétés physico-chimiques remarquables. Par conséquent, de nombreux domaines d'application exigent que les matières premières minérales non métalliques soient transformées en particules fines, ultrafines ou submicroniques.
Selon le consensus actuel dans l'industrie de la transformation des minéraux, les poudres ultrafines sont définies comme des poudres dont les particules ont une taille inférieure à 30 μm. En fonction de la taille des particules, les poudres ultrafines peuvent être classées en trois catégories : micrométriques (1–30 μm), submicrométriques (0,1–1 μm) et nanométriques (0,001–0,1 μm). Les poudres minérales non métalliques ultrafines présentent des avantages remarquables en termes de propriétés optiques, magnétiques, acoustiques, électriques et mécaniques. Elles sont largement utilisées dans les industries pharmaceutique, chimique, électronique, énergétique et autres.
Traitement des poudres minérales non métalliques ultrafines
Il existe de nombreuses méthodes de préparation des poudres ultrafines. Selon le milieu de formation, ces méthodes se répartissent en trois catégories : les méthodes en phase gazeuse, en phase liquide et en phase solide. Les méthodes en phase gazeuse comprennent le chauffage par induction à haute fréquence et la synthèse par plasma, qui permettent de produire des poudres ultrafines de haute pureté, à granulométrie fine, à distribution granulométrique étroite et à morphologie uniforme. Les méthodes en phase liquide comprennent principalement la réduction chimique, le procédé sol-gel, l’atomisation ultrasonique et la synthèse hydrothermale. Les méthodes en phase solide reposent essentiellement sur le broyage mécanique.
Du point de vue des principes de préparation, la production de poudres ultrafines se divise en deux catégories : les méthodes chimiques et les méthodes physiques. Les méthodes chimiques produisent des poudres ultrafines par des réactions chimiques impliquant la nucléation et la croissance d’ions ou d’atomes. Elles présentent l’avantage d’une grande pureté, d’une granulométrie réduite, d’une distribution granulométrique étroite et d’une bonne morphologie des particules ; toutefois, elles souffrent d’un faible rendement, d’un coût élevé et de procédés complexes. Les méthodes physiques utilisent des forces mécaniques pour broyer les matériaux, offrant des avantages tels qu’un coût moindre, des procédés plus simples, une capacité de production importante et une aptitude à la production industrielle à grande échelle. De plus, les effets mécanochimiques générés lors du broyage peuvent améliorer l’activité des poudres.
Actuellement, les méthodes physiques dominent le traitement industriel des poudres minérales non métalliques ultrafines. Le procédé de préparation comprend généralement deux étapes principales : le broyage et le classement. Les matières premières sont d'abord introduites dans un broyeur ultrafin. En raison des différences de structure des particules, les forces qui s'exercent sur elles pendant le broyage ne sont pas uniformes. De ce fait, les particules fines produites varient en taille et en forme. Seule une partie des particules répond aux exigences granulométriques cibles. En production, on a souvent recours à un allongement du temps de broyage pour atteindre la finesse souhaitée. Cependant, cette approche augmente la consommation d'énergie et peut également conduire à un broyage excessif. Il est donc essentiel de séparer les particules fines conformes au temps voulu. C'est pourquoi la technologie de classement ultrafin est un élément crucial de la préparation des poudres ultrafines.
État actuel de la recherche sur les équipements de broyage ultrafin
Broyeurs à percussion
Les broyeurs à impact utilisent des éléments rotatifs à grande vitesse (tiges, marteaux ou lames) autour d'un axe horizontal ou vertical pour générer des forces d'impact et de cisaillement intenses sur les matériaux. Les particules sont broyées par collision avec la paroi de la chambre, les composants fixes et les autres particules. Ces broyeurs conviennent au broyage de matériaux moyennement durs comme le talc, le marbre et la calcite. La granulométrie typique des particules à broyer est inférieure à 8 mm, et celle des particules produites varie de 3 à 74 µm.
Broyeurs à jet
Les broyeurs à jet fonctionnent en accélérant de l'air comprimé à travers des buses. Les jets à haute vitesse entraînent les particules dans la chambre de broyage. Les particules entrent en collision, se frottent et se cisaillent les unes contre les autres pour obtenir une réduction de leur taille. Les broyeurs à jet sont largement utilisés pour le broyage ultrafin de minéraux non métalliques de dureté moyenne ou faible. Parmi les matériaux typiques, on trouve le marbre, le kaolin et le talc. Ils sont également utilisés dans l'industrie des compléments alimentaires, des terres rares et des matières premières chimiques. La taille des particules à broyer est généralement inférieure à 1 mm. La taille des particules obtenues se situe généralement entre 1 et 30 µm. Cependant, leur capacité de production est relativement limitée.
Les broyeurs à jet présentent un haut degré d'automatisation. Ils permettent de produire des poudres de qualité élevée et stable. Cependant, ils comportent également plusieurs inconvénients : un coût d'équipement élevé, un encombrement important, une consommation d'énergie relativement importante, une production limitée de produits extrêmement fins et une usure potentiellement significative des composants.
Certains modèles manquent également d'innovation indépendante suffisante. Les broyeurs à jet sont parmi les appareils de broyage ultrafin les plus étudiés en Chine. Leur technologie est relativement mature, ce qui explique leur large acceptation sur le marché. Selon leurs différences structurelles et de fonctionnement, les broyeurs à jet peuvent être classés en plusieurs types : les broyeurs à jet plat (à disque horizontal), les broyeurs à jet à tube de circulation, les broyeurs à jet opposés, les broyeurs à jet à cible et les broyeurs à jet à lit fluidisé.
Broyeurs à boulets
Les broyeurs à billes fonctionnent principalement grâce à la rotation d'un arbre d'agitation qui brasse les billes de broyage (billes d'acier, de zircone, de céramique, de corindon ou galets) et les matériaux à l'intérieur de la chambre de broyage. Ils sont largement utilisés pour le traitement poussé des minéraux non métalliques et la production de pigments. La granulométrie de l'alimentation est généralement inférieure à 3 mm et la taille des particules du produit varie de 0,1 à 45 µm.
Broyeurs à cylindres annulaires
Les broyeurs à anneaux sont essentiellement des équipements de broyage ultrafin de petite à moyenne taille. Grâce à un développement continu, leur champ d'application s'est élargi et leurs avantages sont devenus de plus en plus évidents. Ils se caractérisent par un fonctionnement relativement simple, un taux de broyage élevé et une faible consommation d'énergie, répondant ainsi aux exigences actuelles en matière d'économie d'énergie et de protection de l'environnement. Dans le traitement des poudres minérales non métalliques, la granulométrie d'alimentation est généralement inférieure à 20 mm, et des dispositifs de classification internes permettent un ajustement précis de la finesse du produit selon les normes.
Quelle que soit l'évolution de l'industrie du traitement des poudres, le broyage mécanique demeure la principale méthode de production de poudres minérales non métalliques ultrafines. Comme le dit l'adage, “ pour bien faire son travail, il faut d'abord affûter ses outils ”. À l'avenir, il est essentiel de renforcer la recherche théorique fondamentale, d'accroître les investissements technologiques, d'optimiser les flux de production à partir des équipements existants, de développer les capacités d'innovation et de concevoir des équipements de broyage ultrafins à haute valeur ajoutée, respectueux de l'environnement et à faible consommation d'énergie et d'émissions.
État actuel Équipement de classification ultrafin Recherche
La classification des poudres ultrafines sépare les particules de tailles différentes en utilisant les différences de force centrifuge, de gravité, d'inertie et d'autres forces agissant sur les particules dans un milieu, ce qui les amène à suivre des trajectoires différentes et à être collectées séparément.
Selon le milieu utilisé, le tri ultrafin se divise en méthodes sèches et humides. Le tri humide utilise un liquide comme milieu de dispersion et offre une grande précision et une bonne uniformité. Cependant, les étapes ultérieures, telles que le séchage et le traitement des eaux usées, limitent son développement.
En fonction des principes de classification, les équipements de classification à sec peuvent être divisés en trois types : classificateurs inertiels, à jet et centrifuges.
- Les classificateurs inertiels séparent les particules en fonction des différences d'inertie sous l'effet des forces appliquées.
- Les classificateurs à jet combinent l'effet Coanda, la classification inertielle et les principes de classification rapide.
- Les classificateurs centrifuges, qui génèrent des champs de force centrifuge bien plus intenses que les champs de gravité, sont les plus répandus. Ils peuvent être classés en deux catégories : les classificateurs à vortex forcés et les classificateurs à vortex libres (ou quasi-libres), selon les caractéristiques du champ d’écoulement.
Bien que le tri à sec puisse engendrer de la pollution atmosphérique et présente généralement une efficacité moindre, il utilise l'air comme milieu, engendre des coûts d'exploitation réduits, élimine les étapes de séchage et de redispersion, et offre un procédé plus simple et plus économe en énergie. C'est pourquoi il est largement utilisé dans la préparation des poudres.
Actuellement, les classificateurs d'air à turbine sont les plus utilisés dans la production industrielle. Selon l'orientation de la roue de classification, on distingue les modèles à roue verticale et à roue horizontale. Les recherches futures porteront principalement sur la régulation des champs d'écoulement, l'optimisation des procédés de séparation et le développement de systèmes de classification couplés fonctionnant en régimes d'écoulement mixtes.
Conclusion : Solutions de traitement des poudres ultrafines par Poudre épique
Epic Powder est un fabricant professionnel spécialisé dans le traitement des poudres ultrafines. L'entreprise propose des solutions intégrées pour le broyage ultrafin, le classement pneumatique de précision et la modification de surface des poudres. Son parc d'équipements comprend des broyeurs à jet et broyeur à billesDes systèmes de classification, tels que des broyeurs à anneaux et des classificateurs à air à turbine haute performance, sont également disponibles. Ces systèmes permettent un contrôle précis de la granulométrie.
Ils garantissent une qualité de produit stable. La consommation d'énergie est optimisée. Grâce à une innovation continue dans les technologies de broyage et de classification pneumatique, Epic Powder favorise la valorisation des minéraux à haute valeur ajoutée. L'entreprise encourage également le développement de matériaux en poudre fonctionnels de pointe. Ces matériaux sont utilisés dans les secteurs des plastiques, des revêtements, de la céramique, de l'électronique et des industries de haute technologie émergentes.
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— Publié par Emily Chen