โดยทั่วไปแล้วคนส่วนใหญ่จะตัดสินคุณภาพการบดจากค่า D50 แต่สำหรับคาร์บอนที่มีรูพรุน ตัวเลขนี้อาจทำให้เข้าใจผิดได้ คุณค่าของคาร์บอนที่มีรูพรุนนั้นมาจากเครือข่ายรูพรุนภายในอนุภาคแต่ละอนุภาค ไม่ใช่จากความละเอียดของอนุภาค รูพรุนเหล่านั้นจะยุบตัวลงหากบดแรงเกินไป พื้นที่ผิวจำเพาะก็จะลดลง ดังนั้นก่อนที่จะเลือกเครื่องบด ควรสอบถามว่าพื้นที่ผิวของวัสดุนั้นเหลืออยู่มากน้อยเพียงใดหลังการบด.
เหตุใดคาร์บอนพรุนจึงไม่ใช่แค่ผงธรรมดาทั่วไป
โดยทั่วไปแล้ว คาร์บอนพรุนซึ่งเป็นวัสดุรองรับขั้วบวกซิลิคอนคาร์บอน จะมีปริมาตรของรูพรุนรวมตามวิธี Gurvich อยู่ที่ 0.1 ถึง 0.3 cm³/g และพื้นที่ผิวตามวิธี BET อยู่ที่ 50 ถึง 200 m²/g ส่วนคาร์บอนพรุนเกรดเชิงพาณิชย์ที่ใช้เรซินเป็นฐานจะมีปริมาตรของรูพรุนสูงกว่า 1.5 cm³/g และพื้นที่ผิวสูงกว่า 2600 m²/g ทุกตารางเมตรล้วนเป็นทรัพยากรที่มีประโยชน์ในซูเปอร์คาปาซิเตอร์ ขั้วไฟฟ้าก๊าซ หรือขั้วบวกของแบตเตอรี่.
ความเสียหายทางกลเป็นภัยคุกคามหลัก งานวิจัยที่ตีพิมพ์เกี่ยวกับการใช้ขั้วบวกคาร์บอนแข็งรายงานว่า การบดด้วยลูกบอลทำให้โครงสร้างของกราไฟต์เสียระเบียบ ลดความเป็นผลึก เปิดรูพรุนที่ปิดอยู่ และเพิ่มความเข้มข้นของข้อบกพร่อง ประสิทธิภาพในรอบแรกจะลดลง และการสูญเสียจะเพิ่มขึ้นตามเวลาการบด ในตัวอย่างหนึ่ง ตัวอย่างคาร์บอนแข็งที่บดเป็นเวลาห้าชั่วโมงเหลืออายุการใช้งานน้อยกว่าหนึ่งในสิบของอายุการใช้งานเดิมหลังจาก 100 รอบ รูปแบบนี้สอดคล้องกัน: พลังงานในการบดมากขึ้นหมายถึงมูลค่าของวัสดุน้อยลง.
นั่นคือเหตุผลที่ตัวชี้วัดที่ควรจับตามองคือการคงไว้ซึ่งพื้นที่ผิวจำเพาะ ไม่ใช่ค่า D50 โดยทั่วไปแล้ว การสลายตัวอย่างอ่อนโยนของกลุ่มคาร์บอนที่มีรูพรุนมักจะช่วยรักษาค่าดังกล่าวไว้ได้ 90 ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ ของพื้นที่ผิวจำเพาะดั้งเดิม ในขณะที่การบดละเอียดจนได้ระดับไมครอนหลักเดียวโดยทั่วไปจะยังคงรักษาไว้ได้ 70 ถึง 85 เปอร์เซ็นต์, ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบ ขนาดเป้าหมาย และพลังงานของโรงงาน ช่วงค่าเหล่านี้กำหนดมาตรฐานที่ใช้ตลอดบทความนี้.
เกิดอะไรขึ้นภายในโรงสีแต่ละแห่ง
เครื่องทั้งสามเครื่องนี้ช่วยลดขนาดอนุภาค แต่ใช้แรงกดที่แตกต่างกัน และความแตกต่างนี้จะเป็นตัวตัดสินว่ารูขุมขนของคุณจะอยู่รอดหรือไม่.
เครื่องบดลูกบอลหรือเครื่องบดกระแทกเชิงกลอาศัยตัวกลางในการบดและตัดผง การชนกันด้วยความเร็วสูงระหว่างอนุภาคและตัวกลางทำให้เกิดการเชื่อมเย็นเฉพาะจุดและดึงเศษสึกหรอเข้าไปในผลิตภัณฑ์ ตัวกลางที่เป็นเหล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งทำให้เกิดการปนเปื้อนของเหล็ก การทดสอบแสดงให้เห็นว่าเหล็กจากลูกบอลเหล็กสามารถลดค่าความจุไฟฟ้าที่ปรับตามพื้นที่ผิวได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับตัวกลางเซรามิก.
เครื่องบดแบบเจ็ททำงานในทางตรงกันข้าม คือไม่ใช้ตัวกลางในการบดเลย ก๊าซอัดจะเร่งความเร็วอนุภาคจนกระทั่งแตกตัวออกจากกัน ก๊าซที่ขยายตัวจะทำให้อุณหภูมิภายในห้องลดลง จึงสามารถรักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 45°C ได้ วัสดุบุภายในที่เป็นเซรามิกอะลูมินาหรือเซอร์โคเนียจะช่วยลดการปนเปื้อนของเหล็กให้ต่ำกว่า 10 ppm ทำให้เครื่องบดแบบเจ็ทเป็นตัวเลือกที่สะอาดที่สุดสำหรับการบดขั้นสุดท้าย.
เครื่องบดแบบพินจะอยู่ตรงกลางระหว่างสองอย่างนี้ พินความเร็วสูงจะส่งแรงกระแทกและแรงเฉือนในระยะเวลาสั้นๆ ด้วยพลังงานที่เข้มข้นและเวลาสัมผัสที่สั้นมาก โปรไฟล์ดังกล่าวช่วยให้สามารถบดอนุภาคที่จับตัวเป็นก้อนอ่อนๆ ได้โดยไม่ทำลายอนุภาคหลักหรือรูพรุนของอนุภาคเหล่านั้น.
ในทางปฏิบัติ เครื่องบดแบบพินและเครื่องบดแบบเจ็ททำงานแตกต่างกัน ไม่ใช่สองวิธีในการทำงานเดียวกัน เครื่องบดแบบพินทำหน้าที่สลายก้อนอนุภาค ในขณะที่เครื่องบดแบบเจ็ททำหน้าที่บด การรู้ว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่คือขั้นตอนแรกในการเลือกเครื่องจักร.
1: Pin Mill สำหรับการลดการจับกลุ่มอย่างอ่อนโยน
คาร์บอนพรุนที่ได้จากการสังเคราะห์จะมีลักษณะเป็นก้อนหรือกลุ่มก้อนที่แข็งแรง พลังงานพื้นผิวสูงจากพื้นที่ผิวทั้งหมดทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคแบบแวนเดอร์วาลส์และไฟฟ้าสถิตอย่างรุนแรง ส่งผลให้อนุภาคจับตัวกันเป็นก้อนได้ง่าย หากนำกลุ่มก้อนเหล่านั้นไปบดละเอียดโดยตรง ผลที่ได้คือการบดละเอียดเกินไปในบางจุดและการยุบตัวบางส่วนของโครงสร้างรูพรุน.
นี่คือที่ที่ โรงสีพิน แรงกระแทกสั้นๆ ของมันจะทำลายพันธะอ่อนๆ ระหว่างอนุภาคที่รวมกลุ่มกันโดยไม่ทำลายอนุภาคหลัก กระแสลมยังพัดพาผงที่หลวมๆ เข้าสู่กระแสแก๊สและของแข็งที่สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้กลุ่มอนุภาคกลับมารวมตัวกันอีกครั้งหลังจากที่แยกตัวออกจากกัน.
เครื่องบดแบบพินเป็นขั้นตอนการเตรียมการเบื้องต้น และคำสำคัญคือการแยกชิ้นส่วน ไม่ใช่การบด ในการทดลองการแยกกลุ่มอนุภาคโดยทั่วไป เครื่องบดแบบพินจะลดขนาดอนุภาคคาร์บอนพรุนจาก D50 ประมาณ 25 ไมโครเมตร เหลือประมาณ 10 ไมโครเมตร ในขณะที่ยังคงรักษาขนาดอนุภาคเดิมไว้ ประมาณ 90 ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ พื้นที่ผิวจำเพาะจะขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและพารามิเตอร์การทำงาน สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปรียบเทียบระหว่างเครื่องบดแบบพินและเครื่องบดแบบเจ็ทในงานนี้ โปรดดูบทความก่อนหน้าของเราเกี่ยวกับการลดการจับตัวเป็นก้อนของคาร์บอนและวัสดุแบตเตอรี่ด้วยเครื่องบดแบบพิน.
2: เครื่องบดแบบแยกขนาดด้วยลม พร้อมระบบควบคุมจุดตัด
หนึ่ง โรงสีแยกอากาศ เครื่องบดนี้หลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าวด้วยการออกแบบ โดยทำการบดและคัดแยกในห้องเดียวกัน ล้อคัดแยกแบบหมุนจะปล่อยผงละเอียดออกมาทันทีที่ได้ขนาดตามที่กำหนด ในขณะที่วัสดุหยาบจะหมุนเวียนอยู่ภายใน อนุภาคที่ได้ขนาดตามที่กำหนดแล้วจะออกไปทันทีแทนที่จะถูกบดซ้ำ กลไกเดียวกันนี้ยังช่วยควบคุมการใช้พลังงานด้วย เครื่องบดจะบดเฉพาะส่วนที่ยังต้องบดเท่านั้น แทนที่จะบดซ้ำวัสดุที่ได้ขนาดตามที่กำหนดแล้ว.
สำหรับคาร์บอนที่มีรูพรุน ข้อกำหนดโดยทั่วไปจะระบุช่วงความกว้าง (span) ต่ำกว่า 1.2 และค่า D90 ที่ควบคุมอย่างเข้มงวด เนื่องจากส่วนท้ายที่กว้างหรือหยาบเกินไปจะทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเคลือบอิเล็กโทรด ตัวชี้วัดที่สำคัญในที่นี้คือช่วงความกว้าง ไม่ใช่ D50 เครื่องบดแบบคัดแยก (Classifier mill) คือเครื่องจักรที่คุณเลือกใช้เมื่อต้องการควบคุมการกระจายตัว และจุดตัดในตัวของเครื่องนี้เองที่ช่วยให้สามารถควบคุมได้.
3: เครื่องบดเจ็ทสำหรับงานบดละเอียดที่มีความแม่นยำสูงและคงสภาพรูพรุน
A โรงสีเจ็ท สามารถเข้าถึงค่า D50 ได้ตั้งแต่ 0.5 ถึง 3 ไมโครเมตร โดยมีช่วงความกว้างต่ำกว่า 1.5 และค่า D100 ที่ควบคุมได้ บนคาร์บอนที่มีรูพรุน การกัดด้วยเจ็ทแบบฟลูอิไดซ์เบดโดยทั่วไปจะให้ค่า D50 ในช่วง 1 ถึง 5 ไมโครเมตร ระยะด้วย D100 ภายใต้ 10 ไมโครเมตร, และผลการเปรียบเทียบที่ตีพิมพ์เผยแพร่ระบุว่า คาร์บอนแข็งที่ผ่านกระบวนการเจ็ทมิลลิ่งสามารถคงสภาพไว้ได้ รักษาความจุได้ดีกว่าวัสดุที่ผ่านการบดด้วยลูกบอล, แม้ว่าช่องว่างที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและรูปแบบการออกแบบเซลล์ก็ตาม ในการทดลองในอุตสาหกรรม คาร์บอนพรุนที่ป้อนด้วยค่า D50 ประมาณ 40 ถึง 50 ไมโครเมตร ได้ถูกบดให้มีค่า D50 ใน 5 ถึง 8 ไมโครเมตร ช่วงที่มีช่วงความกว้างต่ำกว่า 1.2 และผลผลิตของระบบสูงกว่า 98 เปอร์เซ็นต์เมื่อใช้การเก็บรวบรวมไซโคลนอากาศรอง การบดด้วยเจ็ทในระดับห้องปฏิบัติการยังแสดงให้เห็นค่า D50 ที่เสถียรอีกด้วย 2 ถึง 3 ไมโครเมตร โดยยังคงรักษาโครงสร้างรูพรุนและพื้นที่ผิวไว้ได้เกือบครบถ้วน.
การใช้เครื่องบดแบบเจ็ทที่มีแผ่นรองเซรามิกและควบคุมอุณหภูมิอากาศอัด จะกลายเป็นวิธีที่ปลอดภัยที่สุดในการบดคาร์บอนที่มีรูพรุนให้มีขนาดเล็กระดับไมครอนหลักเดียว นี่ไม่ใช่ตัวเลือกราคาประหยัด แต่เป็นตัวเลือกที่คุณเลือกเมื่อต้องการคงความสมบูรณ์ของรูพรุนและความแม่นยำของอนุภาคไปพร้อมกัน.
ความเป็นจริงหลายขั้นตอน: เหตุใดเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียวจึงไม่ค่อยเพียงพอ
วัตถุดิบคาร์บอนที่มีรูพรุนมีความหลากหลายมากกว่าที่วิศวกรส่วนใหญ่คาดคิด คาร์บอนที่ได้จากชีวมวล เรซิน และปิโตรเลียมโค้ก มีความแตกต่างกันในด้านความแข็งแรงของอนุภาค การจับตัวเป็นก้อน และความหนาของผนังรูพรุน ดังนั้นจึงไม่มีเครื่องจักรใดเครื่องหนึ่งที่สามารถจัดการกับวัตถุดิบเหล่านี้ได้อย่างดีทั้งหมด.
คาร์บอนพรุนที่ผลิตจากชีวมวลจะบดได้ง่ายขึ้นหลังการเผาไหม้ เนื่องจากโพรงภายในแตกตัวเป็นรูพรุนขนาดเล็กที่ผ่านกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน แต่ความแข็งแรงของผนังรูพรุนขึ้นอยู่กับวัตถุดิบเป็นอย่างมาก คาร์บอนที่ผลิตจากเรซินมีความทนทานต่อแรงทางกลมากกว่าและทนต่อแรงบดได้ดีกว่าวัสดุที่ผลิตจากชีวมวล.
ความแตกต่างนั้นปรากฏให้เห็นในทางปฏิบัติ เมื่อใช้เครื่องจักรเดียวกับวัตถุดิบคาร์บอนพรุนสามชนิดที่แตกต่างกัน การได้ขนาดอนุภาคตามเป้าหมายในทุกรอบการผลิตนั้นเป็นข้อยกเว้นมากกว่าเป็นเรื่องปกติ โดยปกติแล้ว การตั้งค่าแบบสองขั้นตอน คือ เครื่องบดแบบพินสำหรับการเตรียมการเบื้องต้น และเครื่องบดแบบเจ็ทสำหรับการบดละเอียด จะช่วยให้ได้วัสดุทั้งสามชนิดตามข้อกำหนด.
หลักการทำงานแบบสองขั้นตอนดังกล่าวเป็นหัวใจสำคัญในการนำไปใช้ เครื่องบดแบบพินที่อยู่ด้านหน้าจะช่วยบดก้อนอนุภาค เครื่องบดแบบคัดแยกที่อยู่ตรงกลางจะช่วยควบคุมการกระจายตัว และเครื่องบดแบบเจ็ทที่อยู่ตอนท้ายจะช่วยรักษาความแม่นยำและรูพรุน โครงการผลิตคาร์บอนพรุนส่วนใหญ่ต้องการอย่างน้อยสองในสามขั้นตอน และวัตถุดิบจะเป็นตัวกำหนดว่าต้องใช้สองขั้นตอนใด.
ห้าคำถามที่จะช่วยคุณเลือกเครื่องบดคาร์บอนพรุนที่เหมาะสม
ก่อนที่คุณจะเปรียบเทียบเครื่องจักร โปรดตอบคำถามห้าข้อนี้ก่อน คำตอบจะชี้ตรงไปยังอุปกรณ์ที่คุณต้องการ.
1. วัตถุดิบหลักคืออะไร?
คาร์บอนจากชีวมวล เรซิน และปิโตรเลียมโค้ก มีความแตกต่างกันในด้านการจับตัวเป็นก้อนและความแข็งแรงของผนังรูพรุน ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าคุณจำเป็นต้องใช้เครื่องบดแบบพินก่อนหรือไม่.
2. คุณต้องการช่วงความยาวเท่าใด?
ช่วงความกว้างที่แคบมักหมายถึงเครื่องบดแบบคัดแยกหรือเครื่องบดแบบเจ็ทที่มีระบบคัดแยกในตัว ไม่ใช่เครื่องบดแบบกระแทกธรรมดา.
3. คุณมีขีดจำกัดของสิ่งเจือปนแม่เหล็กอยู่ที่เท่าไร?
ไม่ว่าจะต่ำกว่า 50 ppm หรือต่ำกว่า 10 ppm คำตอบจะเป็นตัวตัดสินว่าแผ่นรองเซรามิกและเครื่องบดแบบไร้สารขัดถูเป็นสิ่งสำคัญหรือเป็นสิ่งที่จำเป็นหรือไม่.
4. พื้นที่ผิวขั้นต่ำหรือปริมาตรของรูพรุนที่คุณต้องการกักเก็บไว้คือเท่าใด?
นี่คือการทดสอบเพียงข้อเดียวที่จะตัดสินว่าคาร์บอนที่มีรูพรุนนั้นผ่านหรือไม่ และควรจะคัดกรองเครื่องจักรใดๆ ที่ไม่สามารถผ่านการทดสอบนี้ได้.
5. คุณต้องการอัตราการประมวลผลเท่าใด?
การทดลองในห้องปฏิบัติการที่ 500 กรัมต่อชั่วโมง สายการผลิตนำร่องที่ 10 ถึง 15 กิโลกรัมต่อชั่วโมง และการผลิตเต็มรูปแบบ ล้วนชี้ให้เห็นถึงขนาดเครื่องจักรที่แตกต่างกัน.
หากคุณไม่แน่ใจว่าเครื่องจักรใดเหมาะสมกับคาร์บอนพรุนของคุณ โปรดส่งตัวอย่างและข้อกำหนดที่คุณต้องการมาให้เรา เราจะทำการทดลองและส่งข้อมูลการกระจายขนาดอนุภาค รวมถึงข้อมูลการคงพื้นที่ผิวกลับไป เพื่อให้คุณสามารถเลือกอุปกรณ์ตามตัวชี้วัดที่สำคัญสำหรับคาร์บอนพรุนได้อย่างแท้จริง.
ผงวิเศษ
ที่ ผงวิเศษ, เรามีอุปกรณ์หลากหลายรุ่นและโซลูชันที่ปรับแต่งได้เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของคุณ ทีมงานของเรามีประสบการณ์มากกว่า 20 ปีในด้านการแปรรูปผงต่างๆ Epic Powder เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการแปรรูปผงละเอียดสำหรับอุตสาหกรรมแร่ อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมยา และอื่นๆ ติดต่อเราได้วันนี้เพื่อรับคำปรึกษาฟรีและโซลูชันที่ปรับแต่งได้!
“ขอบคุณที่อ่านบทความนี้ หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์นะคะ กรุณาแสดงความคิดเห็นด้านล่าง หรือติดต่อตัวแทนฝ่ายบริการลูกค้าออนไลน์ของ EPIC Powder ได้ค่ะ” เซลด้า สำหรับคำถามเพิ่มเติมใดๆ”
— เจสัน หวัง, วิศวกร