Ультратонкие порошки Относят к классу материалов с размерами частиц от микрометра до нанометра. В настоящее время широкое применение неметаллических минеральных порошков в современных высокотехнологичных новых материалах основано на их уникальных функциональных свойствах. Функциональные характеристики большинства из них неметаллические полезные ископаемые сильно зависит от размер частицы, распределение частиц по размерам и морфология частиц.
Например, упрочняющие и усиливающие свойства полимерных композитов, а также прочность и вязкость керамических материалов в значительной степени зависят от характеристик частиц.
Аналогично, укрывистость и интенсивность окрашивания в производстве бумаги и покрытие Пигменты зависят от размера и морфологии частиц. Кроме того, электрические, магнитные и оптические свойства порошков, а также их способность поглощать и экранировать микроволновое излучение, каталитическая активность, адсорбционное поведение, реологические свойства, антибактериальный эффект, способность к обесцвечиванию и связующие свойства тесно связаны с размером частиц, распределением по размерам и формой частиц.
Благодаря большой удельной поверхности и высокой поверхностной активности, ультрадисперсные порошки обладают высокой скоростью реакции. химический Они также отличаются низкими температурами спекания, сохраняя при этом высокую прочность спеченного материала. Кроме того, их превосходные наполняющие и армирующие свойства, а также высокая укрывистость способствуют их выдающимся физическим и химическим свойствам. В результате во многих областях применения требуется переработка неметаллических минеральных сырьевых материалов до мелкодисперсных, ультрамелкодисперсных или субмикронных частиц.
Согласно общепринятой точке зрения в горнодобывающей промышленности, ультрадисперсными порошками считаются порошки с частицами размером менее 30 мкм. В зависимости от размера частиц ультрадисперсные порошки можно разделить на три категории: микронные (1–30 мкм), субмикронные (0,1–1 мкм) и наноразмерные (0,001–0,1 мкм). Ультрадисперсные неметаллические минеральные порошки обладают значительными преимуществами в оптических, магнитных, акустических, электрических и механических свойствах. Они широко используются в фармацевтической, химической, электронной, энергетической и других отраслях промышленности.
Обработка ультрадисперсных порошков неметаллических минералов
Существует множество методов получения ультрадисперсных порошков. В зависимости от среды образования эти методы можно разделить на три категории: газофазные, жидкофазные и твердофазные. Газофазные методы включают высокочастотный индукционный нагрев и плазменный синтез, которые подходят для получения ультрадисперсных порошков высокой чистоты, малого размера частиц, узкого распределения по размерам и однородной морфологии. Жидкофазные методы в основном включают химическое восстановление, золь-гель, ультразвуковое распыление и гидротермальный синтез. Твердофазные методы в основном основаны на механическом измельчении.
С точки зрения принципов получения, производство ультрадисперсных порошков можно разделить на химические и физические методы. Химические методы позволяют получать ультрадисперсные порошки посредством химических реакций, включающих нуклеацию и рост из ионов или атомов. К их преимуществам относятся высокая чистота, малый размер частиц, узкое распределение по размерам и хорошая морфология частиц; однако они страдают от низкого выхода, высокой стоимости и сложности процессов. Физические методы используют механические силы для измельчения материалов, предлагая такие преимущества, как более низкая стоимость, более простые процессы, большая производительность и пригодность для крупномасштабного промышленного производства. Кроме того, механико-химические эффекты, возникающие в процессе измельчения, могут повышать активность порошка.
В настоящее время в промышленной переработке ультрадисперсных неметаллических минеральных порошков доминируют физические методы. В целом, процесс подготовки состоит из двух основных этапов: измельчения и классификации. Сначала сырье подается в оборудование для ультратонкого измельчения. Из-за различий в структуре частиц силы, действующие на частицы во время измельчения, неравномерны. В результате получаемые мелкие частицы различаются по размеру и форме. Только часть частиц соответствует целевым требованиям к размеру. В реальном производстве для достижения желаемой тонкости часто используется увеличение времени измельчения. Однако такой подход увеличивает энергопотребление. Он также может привести к переизмельчению. Поэтому крайне важно своевременно отделять качественные мелкие частицы. Это делает технологию ультратонкой классификации критически важным компонентом подготовки ультрадисперсных порошков.
Современное состояние исследований в области оборудования для сверхтонкого измельчения
Ударные мельницы
Ударные мельницы используют высокоскоростные вращающиеся элементы (такие как стержни, молотки или лезвия) вокруг горизонтальной или вертикальной оси для создания интенсивных ударных и сдвиговых сил, воздействующих на материалы. Частицы измельчаются за счет столкновений со стенкой камеры, неподвижными компонентами и другими частицами. Эти мельницы подходят для измельчения материалов средней твердости, таких как тальк, мрамор и кальцит. Типичный размер частиц на входе составляет менее 8 мм, а размер частиц готового продукта колеблется от 3 до 74 мкм.
Струйные мельницы
Струйные мельницы работают за счет ускорения сжатого воздуха через сопла. Высокоскоростные струи увлекают частицы внутрь камеры измельчения. Частицы сталкиваются, трутся и сдвигаются друг о друга, достигая уменьшения размера. Струйные мельницы широко используются для сверхтонкого измельчения неметаллических минералов средней или низкой твердости. Типичные материалы включают мрамор, каолин и тальк. Они также используются в производстве продуктов здорового питания, редкоземельных материалов и химического сырья. Размер исходного материала обычно составляет менее 1 мм. Размер конечных частиц обычно колеблется от 1 до 30 мкм. Однако производительность относительно ограничена.
Струйные мельницы отличаются высокой степенью автоматизации. Они способны производить порошки хорошего и стабильного качества. Однако у них есть и ряд недостатков. К ним относятся высокая стоимость оборудования и большая занимаемая площадь. Энергопотребление относительно высокое. Производительность по производству чрезвычайно мелкодисперсных продуктов ограничена. Износ компонентов может быть значительным.
Некоторые модели также испытывают недостаток в независимых инновациях. Струйные мельницы относятся к числу наиболее исследованных устройств для сверхтонкого измельчения в Китае. Их технология относительно зрелая. В результате они широко распространены на рынке. В зависимости от конструктивных и эксплуатационных различий струйные мельницы можно классифицировать на несколько типов. К ним относятся струйные мельницы с плоским (горизонтальным диском) и струйные мельницы с циркуляционной трубкой. Также к ним относятся струйные мельницы с противоположным расположением струй, струйные мельницы с мишенью и струйные мельницы с псевдоожиженным слоем.
Шаровые мельницы
В шаровых мельницах основной принцип работы основан на вращении перемешивающего вала для перемещения мелющих тел (стальных шариков, шариков из диоксида циркония, керамических шариков, корундовых шариков или гальки) и материалов внутри камеры мельницы. Они широко используются в глубокой переработке неметаллических минералов и производстве пигментов. Размер частиц подаваемого сырья обычно составляет менее 3 мм, а размер частиц готового продукта колеблется от 0,1 до 45 мкм.
Кольцевые валковые мельницы
Кольцевые валковые мельницы представляют собой, по сути, малогабаритное и среднегабаритное оборудование для сверхтонкого измельчения. Благодаря непрерывному развитию, сфера их применения расширилась, а преимущества стали все более очевидными. Они отличаются относительно простой технологической схемой, большим коэффициентом измельчения и низким удельным энергопотреблением, отвечая современным требованиям энергосбережения и охраны окружающей среды. При переработке порошков неметаллических минералов размер частиц на входе обычно составляет менее 20 мм, а внутренние классификационные устройства позволяют гибко регулировать тонкость помола продукта в соответствии со стандартами.
Независимо от развития отрасли порошковой обработки, механическое измельчение остается основным методом производства ультратонких неметаллических минеральных порошков. Как говорится, “Чтобы хорошо выполнить работу, сначала нужно заточить инструменты”. В будущем крайне важно усилить фундаментальные теоретические исследования, увеличить инвестиции в технологии, оптимизировать технологические процессы на основе существующего оборудования, повысить инновационный потенциал и разработать оборудование для ультратонкого измельчения, отличающееся высоким технологическим содержанием, экологичностью, низким энергопотреблением, низким уровнем выбросов и высокой добавленной стоимостью.
Текущее состояние Оборудование для сверхтонкой классификации Исследовать
Классификация ультрадисперсных порошков разделяет частицы разных размеров, используя различия в центробежной силе, силе тяжести, инерции и других силах, действующих на частицы в среде, заставляя их двигаться по разным траекториям и собираться отдельно.
В зависимости от используемой среды, ультратонкую классификацию можно разделить на сухие и влажные методы. Влажная классификация использует жидкость в качестве диспергирующей среды и обеспечивает высокую точность классификации и хорошую однородность. Однако последующие процессы, такие как сушка и очистка сточных вод, ограничивают ее развитие.
Исходя из принципов классификации, оборудование для сухой классификации можно разделить на три типа: инерционные, струйные и центробежные классификаторы.
- Инерционные классификаторы разделяют частицы на основе различий в инерции под действием приложенных сил.
- Классификаторы Jet сочетают в себе эффект Коанда, инерционную классификацию и принципы быстрой классификации.
- Наиболее широко разработаны центробежные классификаторы, создающие центробежные силовые поля, значительно превосходящие по силе гравитацию. В зависимости от характеристик поля потока их можно разделить на типы с вынужденными вихрями и свободными (или квазисвободными) вихрями.
Хотя сухая классификация может вызывать загрязнение воздуха и, как правило, имеет более низкую эффективность, она использует воздух в качестве среды, имеет более низкие эксплуатационные расходы, исключает необходимость сушки и повторного диспергирования и предлагает более простой и энергоэффективный процесс. Поэтому она широко применяется в порошковой подготовке.
В настоящее время турбинные воздушные классификаторы являются наиболее широко используемыми в промышленном производстве. В зависимости от ориентации установки классификационного колеса их можно разделить на вертикально-колесные и горизонтально-колесные. Перспективные направления исследований в основном сосредоточены на регулировании полей потока при классификации, оптимизации процессов разделения и разработке сопряженной классификации на основе смешанных режимов потока.
Заключение: Решения для обработки ультратонких порошков от Эпический порошок
Epic Powder — профессиональный производитель, специализирующийся на обработке сверхтонких порошков. Компания предлагает комплексные решения для сверхтонкого измельчения, прецизионной воздушной классификации и модификации поверхности порошков. В её портфолио оборудования входят струйные мельницы и шаровая мельница–системы классификации. Также доступны кольцевые валковые мельницы и высокоэффективные турбинные воздушные классификаторы. Эти системы позволяют точно контролировать распределение частиц по размерам.
Они обеспечивают стабильное качество продукции. Эффективно оптимизируется энергопотребление. Благодаря постоянным инновациям в технологиях измельчения и воздушной классификации, Epic Powder поддерживает высокоценное использование минералов. Компания также способствует разработке передовых функциональных порошковых материалов. Эти материалы используются в пластмассах, покрытиях, керамике, электронике и перспективных высокотехнологичных отраслях промышленности.
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен