ผงละเอียดพิเศษ หมายถึงวัสดุที่มีขนาดอนุภาคตั้งแต่ระดับไมครอนไปจนถึงระดับนาโนเมตร แร่ การประมวลผลผงละเอียดพิเศษหมายถึง 100% ขนาดอนุภาค น้อยกว่า 30μm นาโนวัสดุแสดงคุณสมบัติเฉพาะตัว เช่น เอฟเฟกต์ขนาดและอุโมงค์ควอนตัมในระดับมหภาค คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้นาโนวัสดุถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา อย่างไรก็ตาม นาโนวัสดุมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และมีกิจกรรมสูง พวกมันไม่เสถียรมากและจับตัวกันเป็นกลุ่มได้ง่าย ทำให้สูญเสียคุณสมบัติเดิม การจับตัวกันเป็นกลุ่มทำให้มูลค่าของวัสดุลดลงและจำกัดประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังเพิ่มความยากลำบากในการเตรียมและจัดเก็บนาโนวัสดุ ดังนั้น การจับตัวกันเป็นกลุ่มจึงเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญในการพัฒนานาโนวัสดุ
การรวมตัวของผงละเอียดพิเศษ
การรวมตัวของผงละเอียดพิเศษหมายถึงอนุภาคหลักที่เชื่อมต่อกันเป็นกลุ่มที่ใหญ่กว่า ซึ่งเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเตรียม การแยก การจัดการ และการจัดเก็บ ปัจจุบัน มีการระบุสาเหตุหลักสามประการของการรวมตัวของผงละเอียดพิเศษ ประการแรก แรงระหว่างโมเลกุลทำให้ผงละเอียดพิเศษรวมตัว ประการที่สอง แรงไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาคทำให้เกิดการรวมตัว ประการที่สาม อนุภาคจะจับกันเมื่อแขวนลอยอยู่ในอากาศ
แรงระหว่างโมเลกุลทำให้ผงละเอียดมากเกาะตัวกัน
เมื่อวัสดุแร่มีความละเอียดมาก ระยะห่างของอนุภาคจะสั้นมาก แรงแวนเดอร์วาลส์จะเกินแรงโน้มถ่วงของอนุภาคมาก ดังนั้น อนุภาคที่มีความละเอียดมากจึงมีแนวโน้มที่จะดึงดูดและจับตัวกันเป็นก้อน พันธะไฮโดรเจนและสะพานความชื้นที่ดูดซับไว้บนพื้นผิวของอนุภาคยังทำให้เกิดการยึดเกาะอีกด้วย เคมี เอฟเฟกต์การเชื่อมช่วยส่งเสริมการรวมตัวของอนุภาคเพิ่มเติม
แรงไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาคทำให้เกิดการรวมตัวกัน
ในระหว่างการประมวลผลแบบละเอียดพิเศษ วัสดุแร่จะได้รับประจุจากแรงกระแทกและแรงเสียดทาน อนุภาคละเอียดพิเศษที่เพิ่งก่อตัวขึ้นจะสะสมประจุบวกหรือลบจำนวนมาก ส่วนที่ยื่นออกมาบนพื้นผิวบางส่วนมีประจุบวก ในขณะที่ส่วนอื่นๆ มีประจุลบ อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้ไม่เสถียรอย่างยิ่ง เพื่อให้เสถียร อนุภาคจะดึงดูดกันและสัมผัสกันที่จุดแหลมคม การเชื่อมต่อนี้ทำให้อนุภาครวมตัวกัน แรงไฟฟ้าสถิตเป็นแรงขับเคลื่อนหลักในกระบวนการนี้
พันธะอนุภาคในอากาศ
เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เกิน 65% ไอน้ำจะควบแน่นบนพื้นผิวของอนุภาค สะพานของเหลวจะก่อตัวระหว่างอนุภาค ทำให้การรวมตัวเป็นก้อนดีขึ้นอย่างมาก
นอกจากนี้ ในระหว่างการบด วัสดุแร่จะดูดซับพลังงานกลหรือพลังงานความร้อนจำนวนมาก ดังนั้น อนุภาคขนาดเล็กพิเศษใหม่จะมีพลังงานพื้นผิวสูงมาก อนุภาคจะไม่เสถียรอย่างมากในสถานะนี้ เพื่อลดพลังงานพื้นผิว อนุภาคจึงมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันและเคลื่อนเข้ามาใกล้กัน ซึ่งยังทำให้อนุภาคเกาะกลุ่มกันได้ง่ายอีกด้วย
การรวมตัวของนาโนวัสดุแบ่งออกเป็นการรวมตัวแบบอ่อนและการรวมตัวแบบแข็ง การรวมตัวแบบอ่อนเกิดจากแรงระหว่างโมเลกุลและแรงแวนเดอร์วาลส์ การกำจัดการรวมตัวแบบอ่อนทำได้ค่อนข้างง่าย มีทฤษฎี 5 ประการที่อธิบายการก่อตัวของการรวมตัวแบบแข็ง ได้แก่ ทฤษฎีการดูดซับแบบเส้นเลือดฝอย พันธะไฮโดรเจน และทฤษฎีสะพานคริสตัล นอกจากนี้ยังมีทฤษฎีพันธะเคมีและทฤษฎีการแพร่ของอะตอมบนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจน ปัจจุบัน การศึกษาจำนวนมากมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการกระจายเพื่อป้องกันการรวมตัวของผงละเอียดพิเศษ
การกระจายตัวของผงละเอียดพิเศษ
การกระจายผงละเอียดพิเศษส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสถานะการกระจายสองประเภท
อย่างหนึ่งคือการกระจายตัวในสื่อที่เป็นก๊าซ อีกอย่างหนึ่งคือการกระจายตัวในสื่อที่เป็นของเหลว
วิธีการกระจายตัวในเฟสของเหลว
วิธีการกระจายเชิงกล
การกระจายเชิงกลใช้แรงเฉือนหรือแรงกระแทกภายนอกเพื่อกระจายอนุภาคขนาดนาโนในตัวกลาง วิธีการต่างๆ ได้แก่ การบด โรงงานลูกบอล, โรงสีพิน, เครื่องโม่พ่นลมและการกวนทางกล
ปัญหาหลักในการกวนด้วยเครื่องจักรคืออนุภาคอาจรวมตัวกันอีกครั้งเมื่อออกจากบริเวณที่ปั่นป่วน เมื่ออนุภาคออกจากบริเวณที่ปั่นป่วน สภาพแวดล้อมภายนอกอาจทำให้อนุภาครวมตัวกันเป็นกลุ่มใหม่ ดังนั้น การใช้เครื่องจักรกวนร่วมกับสารเคมีช่วยกระจายมักจะให้ผลการกระจายตัวที่ดีกว่า
วิธีการกระจายสารเคมี
การกระจายทางเคมีเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการกระจายสารแขวนลอยของผงละเอียดมากในการผลิตทางอุตสาหกรรม โดยการเติมอิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์ สารลดแรงตึงผิว และสารกระจายพอลิเมอร์ พื้นผิวของผงจะถูกปรับเปลี่ยน
การกระทำดังกล่าวจะเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์ระหว่างผงและของเหลว ทำให้เกิดการกระจายตัว
สารกระจายตัว ได้แก่ สารลดแรงตึงผิว อิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์โมเลกุลเล็ก สารกระจายตัวโพลีเมอร์ และตัวแทนจับคู่ โดยสารกระจายตัวโพลีเมอร์เป็นสารที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด โดยโพลีอิเล็กโทรไลต์เป็นสารที่สำคัญที่สุด
วิธีอัลตราโซนิค
การควบคุมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจะทำให้สารแขวนลอยในอุตสาหกรรมกระจายตัวอยู่ในสนามคลื่นเสียงความถี่สูง โดยการปรับความถี่และระยะเวลา อนุภาคจะกระจายตัวได้เต็มที่ คลื่นเสียงความถี่สูงมีประสิทธิภาพมากกว่าในการกระจายตัวของอนุภาคในระดับนาโน คลื่นเสียงความถี่สูงใช้การเกิดโพรงอากาศเพื่อสร้างอุณหภูมิ ความดัน คลื่นกระแทก และไมโครเจ็ตสูง ซึ่งจะลดแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคในระดับนาโน ป้องกันการเกาะกลุ่มและช่วยให้เกิดการกระจายตัว อย่างไรก็ตาม ควรหลีกเลี่ยงการกวนด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงมากเกินไป เมื่อความร้อนและพลังงานกลเพิ่มขึ้น การชนกันของอนุภาคจะเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการเกาะกลุ่มกันมากขึ้น
วิธีการกระจายตัวในเฟสก๊าซ
การอบแห้งและการกระจายตัว
ในอากาศชื้น สะพานของเหลวระหว่างอนุภาคผงเป็นสาเหตุหลักของการเกาะตัวกัน การทำให้วัสดุแข็งแห้งเกี่ยวข้องกับกระบวนการพื้นฐานสองประการ ประการแรก ความร้อนจะถูกใช้กับวัสดุเพื่อทำให้ความชื้นระเหย ประการที่สอง น้ำที่ระเหยแล้วจะแพร่กระจายไปในสถานะก๊าซ ดังนั้น การป้องกันการเกิดสะพานของเหลวหรือการทำลายสะพานที่มีอยู่จึงเป็นกุญแจสำคัญในการรับรองการกระจายตัว กระบวนการผลิตผงส่วนใหญ่ใช้การให้ความร้อนและการอบแห้งเป็นขั้นตอนการเตรียมการเบื้องต้น
การกระจายเชิงกล
การกระจายเชิงกลหมายถึงการใช้แรงกลเพื่อแยกอนุภาคที่เกาะกันเป็นก้อนออกจากกัน เงื่อนไขที่จำเป็นคือแรงกล (แรงเฉือนและแรงอัด) จะต้องมากกว่าแรงยึดเกาะ โดยทั่วไป แรงกลเกิดจากดิสก์ใบพัดหมุนด้วยความเร็วสูงหรือการกระแทกของเจ็ทอากาศความเร็วสูง ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสลมปั่นป่วนอย่างรุนแรง เช่น เครื่องโม่พ่นลม และ โรงสีพิน ฯลฯ
การกระจายทางกลนั้นทำได้ค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตาม เป็นวิธีการกระจายแบบบังคับ แม้ว่าอนุภาคที่รวมตัวกันสามารถแยกออกจากกันในเครื่องกระจายได้ แต่ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคเหล่านั้นยังคงไม่เปลี่ยนแปลง หลังจากออกจากเครื่องกระจายแล้ว อนุภาคอาจรวมตัวกันใหม่ นอกจากนี้ การกระจายทางกลอาจทำให้อนุภาคที่เปราะบางถูกบดขยี้ เมื่ออุปกรณ์ทางกลสึกหรอ ประสิทธิภาพการกระจายจะลดลง
การกระจายไฟฟ้าสถิต
สำหรับอนุภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน ความคล้ายคลึงของประจุบนพื้นผิวทำให้เกิดแรงผลักไฟฟ้าสถิต ดังนั้น แรงไฟฟ้าสถิตจึงสามารถใช้เพื่อการกระจายตัวของอนุภาคได้ ประเด็นสำคัญคือจะชาร์จกลุ่มอนุภาคให้เต็มได้อย่างไร วิธีการต่างๆ เช่น การชาร์จแบบสัมผัสและการชาร์จแบบเหนี่ยวนำสามารถชาร์จอนุภาคได้ วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการชาร์จแบบโคโรนา วิธีนี้ใช้การคายประจุแบบโคโรนาเพื่อสร้างม่านไอออนที่ชาร์จอนุภาค อนุภาคจะได้รับประจุที่มีขั้วเดียวกัน แรงผลักไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาคที่มีประจุจะทำให้อนุภาคกระจายตัว
บทสรุป
มีวิธีการดัดแปลงผงละเอียดพิเศษอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากวิธีการทั่วไป อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะใช้วิธีใดก็ตาม จำเป็นต้องมีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการดัดแปลง เป้าหมายคือการค้นหาวิธีการใหม่ๆ ที่เหมาะสมสำหรับความต้องการดัดแปลงที่หลากหลายและการผลิตจริง
สิ่งนี้ต้องการการปรับปรุงกระบวนการปรับเปลี่ยนตามความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการปรับเปลี่ยน เราจำเป็นต้องพัฒนากระบวนการบำบัดแบบ "ผสม" ที่สามารถบรรลุเป้าหมายการปรับเปลี่ยนหลายประการ นอกจากนี้ จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนอุปกรณ์เคมีทั่วไปที่มีอยู่เพื่อให้ปรับให้เข้ากับการปรับเปลี่ยนพื้นผิว สรุปได้ว่าสิ่งนี้ต้องการความร่วมมือและความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมผง สถาบันการศึกษา และการวิจัยทั้งหมด
ผงวิเศษ
ผงมหากาพย์ประสบการณ์การทำงานในอุตสาหกรรมผงละเอียดมากว่า 20 ปี ส่งเสริมการพัฒนาผงละเอียดมากในอนาคตอย่างแข็งขัน โดยเน้นที่กระบวนการบด การบด การจำแนก และการปรับเปลี่ยนผงละเอียดมาก ติดต่อเราเพื่อขอคำปรึกษาฟรีและโซลูชันที่ปรับแต่งได้! ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราทุ่มเทเพื่อจัดหาผลิตภัณฑ์และบริการคุณภาพสูงเพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับการแปรรูปผงของคุณ Epic Powder—ผู้เชี่ยวชาญด้านการแปรรูปผงที่คุณวางใจได้!