Bubuk super halus mengacu pada bahan dengan ukuran partikel mikron hingga nanometer. mineral pengolahan, bubuk ultrafine berarti 100% ukuran partikel kurang dari 30μm. Nanomaterial menunjukkan sifat-sifat unik seperti efek ukuran dan terowongan kuantum makroskopis. Sifat-sifat ini membuat nanomaterial digunakan secara luas di berbagai bidang. Akan tetapi, nanomaterial memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan aktivitas yang tinggi. Nanomaterial sangat tidak stabil dan mudah menggumpal, sehingga kehilangan sifat aslinya. Penggumpalan mengurangi nilai material dan membatasi kinerja. Penggumpalan juga meningkatkan kesulitan dalam persiapan dan penyimpanan nanomaterial. Oleh karena itu, penggumpalan merupakan tantangan teknis utama dalam pengembangan nanomaterial.
Aglomerasi serbuk super halus
Penggumpalan serbuk super halus berarti partikel primer saling terhubung menjadi gugusan yang lebih besar. Hal ini terjadi selama proses penyiapan, pemisahan, penanganan, dan penyimpanan. Saat ini, tiga penyebab utama penggumpalan serbuk ultra halus telah diketahui. Pertama, gaya antarmolekul menyebabkan penggumpalan serbuk ultra halus. Kedua, gaya elektrostatik antarpartikel menyebabkan penggumpalan. Ketiga, partikel saling terikat saat tersuspensi di udara.
Gaya antar molekul menyebabkan penggumpalan serbuk super halus
Bila bahan mineral sangat halus, jarak partikel menjadi sangat pendek. Gaya Van der Waals kemudian jauh melampaui gravitasi partikel itu sendiri. Dengan demikian, partikel sangat halus cenderung menarik dan menggumpal. Ikatan hidrogen dan jembatan kelembapan yang terserap pada permukaan partikel juga menyebabkan adhesi. Lainnya bahan kimia Efek ikatan selanjutnya meningkatkan agregasi partikel.
Gaya elektrostatik antar partikel menyebabkan penggumpalan
Selama pemrosesan ultrafine, material mineral memperoleh muatan dari benturan dan gesekan. Partikel ultrafine yang baru terbentuk mengumpulkan sejumlah besar muatan positif atau negatif. Beberapa tonjolan permukaan membawa muatan positif, yang lain membawa muatan negatif. Partikel bermuatan ini sangat tidak stabil. Untuk menstabilkan, mereka saling tarik menarik dan bersentuhan pada titik-titik tajam. Hubungan ini menyebabkan penggumpalan partikel. Gaya elektrostatik merupakan gaya penggerak utama dalam proses ini.
Ikatan partikel di udara
Bila kelembapan relatif melebihi 65%, uap air mengembun pada permukaan partikel. Jembatan cairan terbentuk di antara partikel, sehingga meningkatkan penggumpalan.
Selain itu, selama penggilingan, material mineral menyerap sejumlah besar energi mekanik atau termal. Dengan demikian, partikel ultrafine baru memiliki energi permukaan yang sangat tinggi. Partikel sangat tidak stabil dalam keadaan ini. Untuk mengurangi energi permukaan, partikel cenderung berkumpul dan bergerak lebih dekat. Hal ini juga mudah menyebabkan penggumpalan partikel.
Aglomerasi nanomaterial dibagi menjadi aglomerasi lunak dan aglomerasi keras. Aglomerasi lunak disebabkan oleh gaya antarmolekul dan gaya van der Waals. Aglomerasi lunak relatif mudah dihilangkan. Ada lima teori yang menjelaskan pembentukan aglomerasi keras. Teori-teori tersebut meliputi teori penyerapan kapiler, ikatan hidrogen, dan jembatan kristal. Selain itu, ada juga teori ikatan kimia dan ikatan difusi atom permukaan. Akan tetapi, belum ada penjelasan terpadu yang ditetapkan. Saat ini, banyak penelitian yang berfokus pada teknologi dispersi untuk mencegah aglomerasi serbuk super halus.
Dispersi serbuk super halus
Dispersi serbuk superhalus terutama menyangkut dua jenis keadaan dispersi.
Yang pertama adalah dispersi dalam medium gas, sedangkan yang kedua adalah dispersi dalam medium cair.
Metode dispersi dalam fase cair
Metode dispersi mekanis
Dispersi mekanis menggunakan gaya geser atau gaya tumbukan eksternal untuk menyebarkan nanopartikel dalam suatu media. Metode yang digunakan meliputi penggilingan, pabrik bola, pabrik pin, pabrik jet udara, dan pengadukan mekanis.
Masalah utama dengan pengadukan mekanis adalah partikel dapat berkumpul kembali saat meninggalkan turbulensi. Setelah partikel keluar dari medan turbulensi, lingkungan eksternal dapat menyebabkannya membentuk kembali gugusan. Oleh karena itu, menggunakan pengadukan mekanis dengan bahan kimia pendispersi sering kali menghasilkan hasil dispersi yang lebih baik.
Metode dispersi kimia
Dispersi kimia merupakan metode yang banyak digunakan untuk mendispersikan suspensi serbuk ultrafine dalam produksi industri. Dengan menambahkan elektrolit anorganik, surfaktan, dan dispersan polimer, permukaan serbuk dimodifikasi.
Ini mengubah interaksi antara bubuk dan media cair, mencapai dispersi.
Dispersan meliputi surfaktan, elektrolit anorganik molekul kecil, dispersan polimer, dan agen penggandeng. Di antara semuanya, dispersan polimer adalah yang paling umum digunakan, dengan polielektrolit sebagai yang terpenting.
Metode ultrasonik
Kontrol ultrasonik menempatkan suspensi industri dalam medan ultrasonik. Dengan menyesuaikan frekuensi dan durasi, partikel terdispersi sepenuhnya. Ultrasonografi lebih efektif dalam mendispersikan nanopartikel. Dispersi ultrasonik menggunakan kavitasi untuk menghasilkan suhu tinggi, tekanan, gelombang kejut, dan jet mikro. Ini melemahkan gaya interaksi antara nanopartikel, mencegah penggumpalan dan memastikan penyebaran. Namun, pengadukan ultrasonik yang berlebihan harus dihindari. Dengan peningkatan panas dan energi mekanis, tumbukan partikel meningkat, menyebabkan penggumpalan lebih lanjut.
Metode dispersi dalam fase gas
Pengeringan dan dispersi
Di udara lembap, jembatan cairan antara partikel bubuk merupakan penyebab utama penggumpalan. Pengeringan bahan padat melibatkan dua proses dasar. Pertama, panas diterapkan pada bahan untuk menguapkan air. Kedua, air yang menguap berdifusi ke dalam fase gas. Oleh karena itu, mencegah pembentukan jembatan cairan atau memutus jembatan yang ada merupakan kunci untuk memastikan dispersi. Sebagian besar proses produksi bubuk menggunakan pemanasan dan pengeringan sebagai langkah praperlakuan.
Dispersi mekanis
Dispersi mekanis mengacu pada penggunaan gaya mekanis untuk memecah partikel yang menggumpal. Kondisi yang diperlukan adalah bahwa gaya mekanis (tegangan geser dan tekan) harus melebihi gaya adhesi. Biasanya, gaya mekanis dihasilkan oleh cakram impeller yang berputar dengan kecepatan tinggi atau tumbukan jet udara berkecepatan tinggi. Hal ini menghasilkan gerakan aliran udara turbulen yang kuat. Seperti pabrik jet udara Dan pabrik pin dll.
Dispersi mekanis relatif mudah dicapai. Namun, ini adalah metode dispersi paksa. Sementara partikel yang menggumpal dapat dipecah dalam pendispersi, interaksinya tetap tidak berubah. Setelah meninggalkan pendispersi, partikel dapat berkumpul kembali. Selain itu, dispersi mekanis dapat menghancurkan partikel yang rapuh. Saat peralatan mekanis aus, efisiensi dispersi menurun.
Dispersi Elektrostatik
Untuk partikel homogen, kesamaan muatan permukaan menyebabkan tolakan elektrostatik. Dengan demikian, gaya elektrostatik dapat digunakan untuk dispersi partikel. Masalah utamanya adalah bagaimana mengisi penuh kelompok partikel. Metode seperti pengisian kontak dan pengisian induksi dapat mengisi partikel. Metode yang paling efektif adalah pengisian korona. Metode ini menggunakan pelepasan korona untuk membentuk tirai ion, yang mengisi partikel. Partikel menerima muatan polaritas yang sama. Tolakan elektrostatik antara partikel bermuatan menyebarkannya.
Kesimpulan
Ada banyak metode lain untuk modifikasi serbuk ultrafine, yang sangat berbeda dari metode umum. Namun, terlepas dari metodenya, penelitian lebih lanjut tentang prinsip modifikasi diperlukan. Tujuannya adalah untuk menemukan metode baru yang sesuai untuk berbagai kebutuhan modifikasi dan produksi praktis.
Hal ini memerlukan pengoptimalan proses modifikasi berdasarkan pemahaman mendalam tentang mekanisme modifikasi. Kita perlu mengembangkan proses perawatan "komposit" yang dapat mencapai berbagai tujuan modifikasi. Selain itu, modifikasi pada peralatan kimia umum yang ada diperlukan untuk beradaptasi dengan modifikasi permukaan. Sebagai kesimpulan, hal ini memerlukan kerja sama dan kemajuan berkelanjutan di seluruh industri serbuk, akademisi, dan penelitian.
Bubuk epik
Bubuk Epik, 20+ tahun pengalaman kerja di industri bubuk ultrafine. Secara aktif mempromosikan pengembangan bubuk ultra-fine di masa depan, dengan fokus pada proses penghancuran, penggilingan, pengklasifikasian, dan modifikasi bubuk ultra-fine. Hubungi kami untuk konsultasi gratis dan solusi yang disesuaikan! Tim ahli kami berdedikasi untuk menyediakan produk dan layanan berkualitas tinggi guna memaksimalkan nilai pemrosesan bubuk Anda. Epic Powder—Ahli Pemrosesan Bubuk Tepercaya Anda!