Polveri ultrafini si riferisce a una classe di materiali con dimensioni delle particelle che vanno dal micrometro al nanometro. Attualmente, l'ampia applicazione di polveri minerali non metalliche nei moderni materiali ad alta tecnologia si basa sulle loro proprietà funzionali uniche. Le prestazioni funzionali della maggior parte minerali non metallici è fortemente dipendente da dimensione delle particelle, distribuzione delle dimensioni delle particelle e morfologia delle particelle.
Ad esempio, gli effetti di rinforzo e di rafforzamento nei compositi a base di polimeri, così come la resistenza e la tenacità dei materiali ceramici, sono fortemente influenzati dalle caratteristiche delle particelle.
Allo stesso modo, il potere coprente e la forza colorante nella fabbricazione della carta e rivestimento I pigmenti dipendono dalla granulometria e dalla morfologia delle particelle. Inoltre, le proprietà elettriche, magnetiche e ottiche delle polveri, insieme alle loro capacità di assorbimento e schermatura delle microonde, all'attività catalitica, al comportamento di adsorbimento, alle proprietà reologiche, agli effetti antibatterici, alla capacità di decolorazione e alle prestazioni di adesione, sono tutte strettamente correlate alla granulometria, alla distribuzione dimensionale e alla forma delle particelle.
Grazie alla loro ampia superficie specifica e all'elevata attività superficiale, le polveri ultrafini mostrano una rapida chimico Velocità di reazione elevate. Presentano inoltre basse temperature di sinterizzazione, pur mantenendo un'elevata resistenza del corpo sinterizzato. Inoltre, le eccellenti proprietà di riempimento e rinforzo e l'elevato potere coprente contribuiscono alle loro eccezionali proprietà fisiche e chimiche. Di conseguenza, molti campi di applicazione richiedono che le materie prime minerali non metalliche vengano lavorate fino a ottenere particelle di dimensioni fini, ultrafini o submicroniche.
Secondo l'attuale consenso nell'industria di lavorazione dei minerali, le polveri ultrafini sono definite come polveri con 100% di particelle di dimensioni inferiori a 30 μm. In base alla dimensione delle particelle, le polveri ultrafini possono essere classificate in tre categorie: scala micrometrica (1–30 μm), scala submicrometrica (0,1–1 μm) e scala nanometrica (0,001–0,1 μm). Le polveri minerali non metalliche ultrafini presentano notevoli vantaggi in termini di proprietà ottiche, magnetiche, acustiche, elettriche e meccaniche. Sono ampiamente utilizzate nei settori farmaceutico, chimico, elettronico, energetico e in altri settori.
Lavorazione di polveri minerali non metalliche ultrafini
Esistono numerosi metodi per la preparazione di polveri ultrafini. A seconda del mezzo di formazione, questi metodi possono essere suddivisi in tre categorie: metodi in fase gassosa, in fase liquida e in fase solida. I metodi in fase gassosa includono il riscaldamento a induzione ad alta frequenza e le tecnologie di sintesi al plasma, adatte alla produzione di polveri ultrafini con elevata purezza, piccole dimensioni delle particelle, distribuzione granulometrica ristretta e morfologia uniforme. I metodi in fase liquida includono principalmente la riduzione chimica, il sol-gel, l'atomizzazione ultrasonica e la sintesi idrotermica. I metodi in fase solida si basano principalmente sulla macinazione meccanica.
Dal punto di vista dei principi di preparazione, la produzione di polveri ultrafini può essere suddivisa in metodi chimici e fisici. I metodi chimici producono polveri ultrafini attraverso reazioni chimiche che coinvolgono la nucleazione e la crescita di ioni o atomi. I loro vantaggi includono elevata purezza, piccole dimensioni delle particelle, distribuzione granulometrica ristretta e buona morfologia delle particelle; tuttavia, presentano bassa resa, costi elevati e processi complessi. I metodi fisici utilizzano forze meccaniche per macinare i materiali, offrendo vantaggi quali costi inferiori, processi più semplici, elevata capacità produttiva e idoneità alla produzione industriale su larga scala. Inoltre, gli effetti meccanico-chimici generati durante la macinazione possono migliorare l'attività della polvere.
Attualmente, i metodi fisici predominano nella lavorazione industriale delle polveri minerali non metallici ultrafini. In generale, il processo di preparazione si compone di due fasi principali: macinazione e classificazione. Le materie prime vengono inizialmente inserite nell'apparecchiatura di macinazione ultrafine. A causa delle differenze nella struttura delle particelle, le forze che agiscono sulle particelle durante la macinazione non sono uniformi. Di conseguenza, le particelle fini prodotte variano in dimensioni e forma. Solo una parte delle particelle soddisfa i requisiti dimensionali desiderati. Nella produzione effettiva, si ricorre spesso a tempi di macinazione più lunghi per ottenere la finezza desiderata. Tuttavia, questo approccio aumenta il consumo energetico e può anche portare a una macinazione eccessiva. Pertanto, è essenziale separare tempestivamente le particelle fini qualificate. Questo rende la tecnologia di classificazione ultrafine una componente fondamentale della preparazione delle polveri ultrafini.
Stato attuale della ricerca sulle apparecchiature di macinazione ultrafine
Mulini a impatto
I mulini a impatto utilizzano elementi rotanti ad alta velocità (come barre, martelli o lame) attorno a un asse orizzontale o verticale per generare intense forze di impatto e taglio sui materiali. Le particelle vengono frantumate attraverso collisioni con la parete della camera, componenti fissi e altre particelle. Questi mulini sono adatti alla macinazione di materiali di media durezza come talco, marmo e calcite. La granulometria tipica dell'alimentazione è inferiore a 8 mm e le dimensioni delle particelle prodotte variano da 3 a 74 μm.
Mulini a getto
I mulini a getto funzionano accelerando l'aria compressa attraverso degli ugelli. Getti ad alta velocità trascinano le particelle all'interno della camera di macinazione. Le particelle si scontrano, sfregano e si tagliano l'una contro l'altra per ottenere una riduzione dimensionale. I mulini a getto sono ampiamente utilizzati per la macinazione ultrafine di minerali non metallici con durezza media o inferiore. I materiali tipici includono marmo, caolino e talco. Sono utilizzati anche in alimenti salutari, terre rare e materie prime chimiche. La granulometria in ingresso è generalmente inferiore a 1 mm. La granulometria finale varia solitamente da 1 a 30 μm. Tuttavia, la capacità produttiva è relativamente limitata.
I mulini a getto presentano un elevato grado di automazione. Sono in grado di produrre polveri di buona e stabile qualità. Tuttavia, presentano anche diversi svantaggi, tra cui l'elevato costo delle attrezzature e l'ingombro ridotto. Il consumo energetico è relativamente elevato. La produzione di prodotti estremamente fini è limitata. L'usura dei componenti può essere significativa.
Alcuni modelli, inoltre, non dispongono di sufficiente innovazione indipendente. I mulini a getto sono tra i dispositivi di macinazione ultrafine più studiati in Cina. La loro tecnologia è relativamente matura. Di conseguenza, sono ampiamente accettati sul mercato. In base alle differenze strutturali e operative, i mulini a getto possono essere classificati in diverse tipologie. Tra queste, i mulini a getto piani (a disco orizzontale) e i mulini a getto a tubo circolare. Includono anche i mulini a getto contrapposto, i mulini a getto a bersaglio e i mulini a getto a letto fluido.
Mulini a sfere
I mulini a sfere sfruttano principalmente la rotazione di un albero di agitazione per agitare i materiali macinanti (sfere di acciaio, sfere di zirconia, sfere di ceramica, sfere di corindone o ciottoli) e i materiali all'interno della camera di macinazione. Sono ampiamente utilizzati nella lavorazione profonda di minerali non metallici e nella produzione di pigmenti. La granulometria del materiale in ingresso è solitamente inferiore a 3 mm e la granulometria del prodotto varia da 0,1 a 45 μm.
Mulini a rulli ad anello
I mulini a rulli anulari sono essenzialmente apparecchiature di macinazione ultrafine di piccole e medie dimensioni. Con il continuo sviluppo, il loro campo di applicazione si è ampliato e i loro vantaggi sono diventati sempre più evidenti. Presentano un funzionamento relativamente semplice, un elevato rapporto di macinazione e un basso consumo energetico unitario, soddisfacendo gli attuali requisiti di risparmio energetico e tutela ambientale. Nella lavorazione delle polveri di minerali non metallici, la granulometria in ingresso è in genere inferiore a 20 mm e i dispositivi di classificazione interni consentono una regolazione flessibile della finezza del prodotto secondo gli standard.
Indipendentemente dall'evoluzione del settore della lavorazione delle polveri, la macinazione meccanica rimane il metodo principale per la produzione di polveri minerali non metallici ultrafini. Come dice il proverbio, "Per fare un buon lavoro, bisogna prima affilare gli strumenti". In futuro, sarà essenziale rafforzare la ricerca teorica di base, aumentare gli investimenti tecnologici, ottimizzare i flussi di processo sulla base delle attrezzature esistenti, migliorare le capacità di innovazione e sviluppare attrezzature per la macinazione ultrafine caratterizzate da elevato contenuto tecnologico, economia verde, basso consumo energetico, basse emissioni e alto valore aggiunto.
Stato attuale di Apparecchiature di classificazione ultrafine Ricerca
La classificazione delle polveri ultrafini separa particelle di diverse dimensioni sfruttando le differenze di forza centrifuga, gravità, inerzia e altre forze che agiscono sulle particelle in un mezzo, facendo sì che seguano traiettorie diverse e vengano raccolte separatamente.
A seconda del mezzo utilizzato, la classificazione ultrafine può essere suddivisa in metodi a secco e a umido. La classificazione a umido utilizza un liquido come mezzo disperdente e offre un'elevata precisione di classificazione e una buona uniformità. Tuttavia, processi successivi come l'essiccazione e il trattamento delle acque reflue ne limitano lo sviluppo.
In base ai principi di classificazione, le apparecchiature di classificazione a secco possono essere suddivise in tre tipologie: classificatori inerziali, a getto e centrifughi.
- I classificatori inerziali separano le particelle in base alle differenze di inerzia sottoposte alle forze applicate.
- I classificatori a getto combinano i principi dell'effetto Coanda, della classificazione inerziale e della classificazione rapida.
- I classificatori centrifughi, che generano campi di forza centrifuga molto più intensi dei campi gravitazionali, sono i più ampiamente sviluppati. Possono essere ulteriormente suddivisi in vortici forzati e vortici liberi (o quasi liberi) in base alle caratteristiche del campo di flusso.
Sebbene la classificazione a secco possa causare inquinamento atmosferico e abbia generalmente un'efficienza di classificazione inferiore, utilizza l'aria come mezzo, ha costi operativi inferiori, elimina la necessità di essiccazione e ridispersione e offre un processo più semplice ed efficiente dal punto di vista energetico. Pertanto, è ampiamente utilizzata nella preparazione delle polveri.
Attualmente, i classificatori ad aria a turbina sono i più utilizzati nella produzione industriale. A seconda dell'orientamento di installazione della ruota di classificazione, possono essere suddivisi in tipi a ruota verticale e a ruota orizzontale. Le future direzioni di ricerca si concentrano principalmente sulla regolazione dei campi di flusso di classificazione, sull'ottimizzazione dei processi di separazione e sullo sviluppo di classificazioni accoppiate basate su regimi di flusso misti.
Conclusione: Soluzioni per la lavorazione di polveri ultrafini di Polvere epica
Epic Powder è un produttore professionale specializzato nella lavorazione di polveri ultrafini. L'azienda fornisce soluzioni integrate per la macinazione ultrafine, la classificazione di precisione dell'aria e la modifica superficiale delle polveri. Il suo portafoglio di attrezzature include mulini a getto e mulino a sfere– sistemi di classificazione. Sono disponibili anche mulini a rulli ad anello e classificatori ad aria a turbina ad alta efficienza. Questi sistemi consentono un controllo preciso della distribuzione granulometrica delle particelle.
Garantiscono una qualità del prodotto stabile. Il consumo energetico è efficacemente ottimizzato. Grazie alla continua innovazione nelle tecnologie di macinazione e classificazione dell'aria, Epic Powder supporta l'utilizzo di minerali ad alto valore. L'azienda promuove inoltre lo sviluppo di materiali in polvere funzionali avanzati. Questi materiali trovano impiego nei settori della plastica, dei rivestimenti, della ceramica, dell'elettronica e nelle industrie emergenti ad alta tecnologia.
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— Pubblicato da Emily Chen