Pós cerâmicos são as “células” fundamentais na P&D e produção de materiais cerâmicos. O processo de preparação de pó cerâmico afeta diretamente o desempenho e a qualidade dos produtos cerâmicos finais. Tecnologias avançadas permitem a síntese de pós cerâmicos em nanoescala. Matérias-primas tradicionais também estão sendo processadas com maior precisão. Essas inovações continuam a evoluir.
Eles estão levando a indústria cerâmica a novos patamares.
Processo tradicional de preparação de pó
The method of mechanical size reduction is widely used in the ceramic industry. Crushing ceramic raw materials improves the quality of formed bodies. It increases density and aids physical and chemical reactions during sintering. It also helps lower the firing temperature.
Britador de mandíbula
Jaw crushers are commonly used for coarse crushing in ceramic production. They are mainly for pre-processing large lumps. The structure is simple, and operation is easy. They offer high output efficiency. However, the crushing ratio is small, about 4. Feed size is usually large, so output is coarse. The particle size adjustment range is also limited.
Triturador de rolos
Os trituradores de rolos têm alta eficiência de britagem e uma grande proporção (acima de 60). Eles produzem partículas finas, frequentemente atingindo 44 μm. No entanto, a moagem em alta velocidade de materiais duros causa desgaste pesado. Isso introduz mais ferro no pó. Isso afeta a pureza da matéria-prima, exigindo a remoção do ferro posteriormente. Devido ao seu design, a distribuição do tamanho das partículas é estreita. Eles são adequados apenas para materiais que precisam de faixas de tamanho específicas.
Rolo de roda
Moinhos de panela são comumente usados na produção de cerâmica para triturar e misturar materiais.
As matérias-primas são moídas entre a panela e os rolos. A moagem ocorre pelo deslizamento e pelo peso do rolo. Rolos maiores e mais pesados dão uma força de britagem mais forte. Rolos de pedra e panelas ajudam a evitar a contaminação por ferro. Os moinhos de panela têm uma grande taxa de britagem, cerca de 10. Os materiais processados têm uma faixa de tamanho de partícula definida. Os requisitos de partículas mais finas reduzem a capacidade de produção. A moagem úmida também pode ser usada em moinhos de panela.
Moinho de bolas
Moinhos de bolas are widely used in industry for fine grinding and mixing. To ensure purity, ceramic or polymer liners are used. Various ceramic balls serve as grinding media. In wet milling, the medium splits cracks on material surfaces. Intermittent wet milling is more efficient than dry milling. Wet milling can produce powders down to a few microns. Ball mill speed affects grinding efficiency. Speed controls the movement of the ball within the drum.
Muito rápido: as bolas grudam na parede e o efeito de trituração é perdido.
Muito lento: as bolas caem rapidamente e a força de esmagamento é pequena.
Velocidade apropriada: as bolas caem de uma altura para maximizar a força de impacto.
Isso proporciona a mais alta eficiência de moagem. A velocidade crítica depende do diâmetro do tambor. Quanto maior o diâmetro, menor a velocidade crítica.
Moinho de jato de ar
Moinho de jato de ar or air jet pulverizer can obtain powder of 0.1~0.5 µm. The working principle is: compressed air passes through the nozzle to form a high-speed airflow in the space, so that the powders collide with each other in the high-speed airflow to achieve the purpose of crushing. The powder crushed by the airflow pulverizer has a uniform particle size distribution, high crushing efficiency, can ensure purity, and can be crushed in a protective gas.
Moinho vibratório
Moinho vibratório has a very high crushing efficiency. Vibration mill uses grinding balls to make high-frequency vibrations in the mill to crush raw materials. In addition to intense circulation, the grinding balls also have intense self-rotation motion. It has a great grinding effect on the raw materials. The powder particle size can reach 1 μm during wet grinding.
Preparação de pó cerâmico pelo método da fase sólida
O método de fase sólida usa várias reações sólidas entre substâncias sólidas para produzir pós. Reações sólidas comuns na preparação de matérias-primas de pó cerâmico incluem reações químicas, reações de decomposição térmica e reações de redução de óxido. No entanto, essas reações geralmente ocorrem simultaneamente no processo real. O pó preparado pelo método de fase sólida não pode ser usado diretamente como matéria-prima e precisa ser ainda mais triturado.
Reação química:
- Titanato de bário: BaCO3+TiO 2=BaTiO 3+CO2
- Espinélio: Al 2O3+MgO=MgAl 2O4
- Mulita: 3Al 2O3+2SiO2=3Al 2O3-2SiO2
Reação de decomposição térmica:
Muitos pós de óxido de alta pureza podem ser preparados aquecendo os sulfatos e nitratos dos metais correspondentes e decompondo-os termicamente para obter pós com excelentes propriedades. Por exemplo, o sulfato de alumínio e amônio pode ser aquecido no ar para obter pó de óxido de alumínio com excelentes propriedades.
Reação de redução de óxido:
Carbeto de silício e nitreto de silício são materiais cerâmicos de engenharia avançada muito importantes. Para a preparação de pós de matéria-prima desses dois materiais cerâmicos, o método de redução de óxido é frequentemente usado na indústria.
Carboneto de silício: SiO2+3C=SiC+2CO
Silício: SiO2+2C=Si+2CO
Nitreto de Silício: 3SiO2+6C +4N 2=2Si3N4+6CO
Preparação de pó cerâmico pelo método da fase líquida
Pós ultrafinos produzidos pelo método de fase líquida têm sido amplamente utilizados na fabricação de materiais cerâmicos avançados. A principal vantagem do método de fase líquida para preparar pós cerâmicos é que ele pode controlar melhor a composição química do pó, obter um pó composto multicomponente bem misturado em um nível mais alto (iônico) e facilitar a adição de componentes de traço.
Preparação de pó cerâmico pelo método da fase gasosa
As matérias-primas são aquecidas por arco elétrico ou plasma até que sejam gaseificadas e, em seguida, resfriadas rapidamente sob a condição de um grande gradiente de temperatura entre a fonte de aquecimento e o ambiente para condensar em partículas de pó. O tamanho das partículas pode atingir 5~100nm. É adequado para a preparação de óxidos monofásicos, óxidos compostos, carbonetos e pós metálicos.
Conclusão
O processo de preparação de materiais em pó cerâmico continua a evoluir por meio de avanços tecnológicos contínuos. De métodos tradicionais enraizados na experiência à adoção de tecnologias de ponta, o progresso tem sido constante. Esses desenvolvimentos não apenas melhoram a qualidade do pó, mas também expandem o escopo de aplicação de materiais cerâmicos. Eles trazem nova vitalidade ao desenvolvimento sustentável da indústria cerâmica. Olhando para o futuro, à medida que a ciência dos materiais e a tecnologia de processamento se integram profundamente, espera-se que a preparação de pós cerâmicos alcance maiores avanços. Isso levará a indústria cerâmica a um futuro ainda mais brilhante.
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