ความท้าทายทางเทคโนโลยีหลักของผงละเอียดพิเศษคืออะไร?

ผงอัลตราไฟน์s refer to materials with particle sizes ranging from the micron to the nanometer scale. According to the consensus in mineral processing industry, ผงละเอียดมากs are defined as powders with 100% particle size less than 30 μm. Nanomaterials have unique properties that traditional materials do not possess, such as size effects, macroscopic quantum tunneling effects, and surface effects. These properties make them widely used.

อย่างไรก็ตาม วัสดุนาโนมีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และมีกิจกรรมสูง ทำให้ไม่เสถียรอย่างยิ่ง มีแนวโน้มสูงที่จะเกิดการรวมตัว ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียคุณสมบัติดั้งเดิม และลดคุณค่าของวัสดุ ปัญหาการรวมตัวเป็นปัญหาสำคัญทางเทคโนโลยีที่จำกัดการพัฒนาวัสดุนาโน

การรวมตัวของผงละเอียดพิเศษ หมายถึงปรากฏการณ์ที่อนุภาคผงหลักเชื่อมต่อกันจนเกิดเป็นกลุ่มอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้นในระหว่างการเตรียม การแยก การจัดการ หรือการจัดเก็บ สาเหตุของการรวมตัวของผงละเอียดพิเศษ ผงs มีสามประการหลักๆ:

1. ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล อนุภาค
2. ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาค
3. การยึดเกาะของอนุภาคในอากาศ

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่นำไปสู่การรวมตัว:

When mineral materials are ground to a certain size, the distance between particles becomes extremely small, and the van der Waals forces between particles become much larger than their own gravitational forces. Thus, ultrafine particles tend to attract and aggregate with each other. The hydrogen bonds, adsorbed water bridges, and other chemical bonds on the surface of ultrafine particles also lead to particle adhesion and agglomeration.

ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิตที่นำไปสู่การรวมตัว

ในกระบวนการอัลตราไฟน์นิ่ง (ultrafineing) เนื่องจากมีแรงกระแทก แรงเสียดทาน และขนาดอนุภาคที่เล็กลง ประจุบวกหรือลบจำนวนมากจึงสะสมอยู่บนพื้นผิวของอนุภาคอัลตราไฟน์นิ่งที่เพิ่งก่อตัวขึ้น อนุภาคเหล่านี้มีความไม่เสถียรสูงเนื่องจากส่วนที่ยื่นออกมาบนพื้นผิวมีประจุบวกหรือลบ อนุภาคเหล่านี้จะดึงดูดกันและเกิดมุมแหลมคมสัมผัสกัน ทำให้เกิดการรวมตัวกัน แรงหลักที่เกิดขึ้นคือแรงไฟฟ้าสถิต

การยึดเกาะของอนุภาคในอากาศ

เมื่อความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศสูงกว่า 65% ไอน้ำจะเริ่มควบแน่นบนพื้นผิวและระหว่างอนุภาค การก่อตัวของสะพานของเหลวระหว่างอนุภาคนี้ช่วยเพิ่มผลการรวมตัวกันอย่างมาก นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการบด แร่ธาตุจะดูดซับพลังงานกลหรือพลังงานความร้อนจำนวนมาก ทำให้พลังงานพื้นผิวของอนุภาคขนาดเล็กพิเศษที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่สูงมาก อนุภาคเหล่านี้อยู่ในสภาวะที่ไม่เสถียร และเพื่อลดพลังงานพื้นผิว พวกมันจึงมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน ทำให้เกิดความเสถียร

วิธีการกระจายตัวในเฟสของเหลว

การกระจายเชิงกล

การกระจายตัวเชิงกลใช้แรงเฉือนหรือแรงกระแทกจากภายนอกเพื่อกระจายอนุภาคนาโนในตัวกลาง วิธีการประกอบด้วย การบดการบดแบบลูกบอล การบดแบบสั่นสะเทือน เครื่องบดคอลลอยด์ เครื่องบดแบบเจ็ทลม และการกวนเชิงกล อย่างไรก็ตาม เมื่ออนุภาคหลุดออกจากสนามปั่นป่วนที่เกิดจากการกวนเชิงกล สภาพแวดล้อมภายนอกจะกลับคืนสู่สภาวะปกติ และอนุภาคอาจรวมตัวกันอีกครั้ง ดังนั้น การใช้การกวนเชิงกลร่วมกับสารเคมีช่วยกระจายตัวจึงมักให้ผลลัพธ์การกระจายตัวที่ดีกว่า

การกระจายตัวของสารเคมี

การกระจายตัวทางเคมีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตทางอุตสาหกรรมเพื่อกระจายตัว ผงละเอียดมากs ในสารแขวนลอย โดยการเติมอิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์ สารลดแรงตึงผิว และสารกระจายตัวพอลิเมอร์ สมบัติพื้นผิวของผงจะถูกเปลี่ยนแปลง โดยเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาระหว่างตัวกลางของเหลวและระหว่างอนุภาคเพื่อให้เกิดการกระจายตัว สารกระจายตัวประกอบด้วยสารลดแรงตึงผิว อิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์โมเลกุลขนาดเล็ก สารกระจายตัวพอลิเมอร์ และสารคู่ควบ โดยสารกระจายตัวพอลิเมอร์เป็นสารที่นิยมใช้มากที่สุด

วิธีอัลตราโซนิก

การกระจายตัวด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเกี่ยวข้องกับการวางสารแขวนลอยลงในสนามอัลตราโซนิกโดยตรง และควบคุมความถี่และเวลาที่เหมาะสมในการกระจายตัวของอนุภาค อัลตราซาวนด์มีประสิทธิภาพมากกว่าในการกระจายตัวของอนุภาคระดับนาโน การเกิดโพรงอากาศด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะสร้างอุณหภูมิสูง ความดันสูง คลื่นกระแทกแรง และไมโครเจ็ตในบริเวณนั้น ซึ่งทำให้ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคระดับนาโนอ่อนลง ป้องกันการรวมตัวกันและเกิดการกระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ควรหลีกเลี่ยงการใช้ความร้อนสูงเกินไป เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพลังงานความร้อนและพลังงานกลอาจเพิ่มการชนกันของอนุภาคและนำไปสู่การรวมตัวกันมากขึ้น

วิธีการกระจายตัวในเฟสก๊าซ

การกระจายแบบแห้ง

ในอากาศชื้น สะพานของเหลวระหว่างอนุภาคผงเป็นสาเหตุหลักของการรวมตัว การอบแห้งวัสดุแข็งประกอบด้วยสองกระบวนการพื้นฐาน ได้แก่ การถ่ายเทความร้อนเพื่อทำให้น้ำกลายเป็นไอ และการแพร่ของน้ำที่ระเหยกลายเป็นไอเข้าสู่สถานะก๊าซ ดังนั้น การป้องกันการเกิดสะพานของเหลวหรือการแตกของสะพานของเหลวที่มีอยู่จึงเป็นวิธีการสำคัญในการรับรองการกระจายตัวของอนุภาค กระบวนการผลิตผงส่วนใหญ่ใช้การให้ความร้อนและการอบแห้งเป็นขั้นตอนการเตรียมการเบื้องต้น

การกระจายเชิงกล

การกระจายตัวทางกลเกี่ยวข้องกับการใช้แรงทางกลเพื่อแยกกลุ่มอนุภาคออกจากกัน เงื่อนไขที่จำเป็นคือแรงทางกล (แรงเฉือนและแรงอัด) จะต้องมากกว่าแรงยึดเกาะระหว่างอนุภาค โดยทั่วไปแรงนี้เกิดจากจานหมุนความเร็วสูง การฉีดก๊าซความเร็วสูง และความปั่นป่วนอย่างรุนแรง การกระจายตัวทางกลนั้นใช้งานง่าย แต่เป็นวิธีการกระจายตัวแบบบังคับ แม้ว่าอนุภาคสามารถแยกออกจากกันในเครื่องกระจายตัวได้ แต่แรงระหว่างอนุภาคจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เมื่ออนุภาคหลุดออกจากเครื่องกระจายตัว อนุภาคอาจเกาะติดอีกครั้ง นอกจากนี้ การกระจายตัวทางกลยังอาจทำให้อนุภาคเปราะบางแตกออก และประสิทธิภาพจะลดลงเมื่ออุปกรณ์เชิงกลสึกหรอ

การกระจายไฟฟ้าสถิต

สำหรับอนุภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน แรงไฟฟ้าสถิตจะสร้างแรงผลักเนื่องจากประจุไฟฟ้าที่เหมือนกันบนพื้นผิว แรงไฟฟ้าสถิตสามารถนำมาใช้เพื่อการกระจายตัวของอนุภาคได้ ความท้าทายคือวิธีการประจุอนุภาคให้เต็ม วิธีการต่างๆ เช่น ประจุไฟฟ้าแบบสัมผัส ประจุไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ หรือประจุไฟฟ้าแบบโคโรนา สามารถนำมาใช้เพื่อประจุอนุภาคได้ วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการปลดปล่อยโคโรนา ซึ่งอนุภาคจะผ่านบริเวณที่แตกตัวเป็นไอออนและได้รับประจุไฟฟ้าเดียวกัน ทำให้แรงผลักไฟฟ้าสถิตสามารถกระจายอนุภาคได้

ผงมหากาพย์

Epic Powder มีประสบการณ์การทำงานในอุตสาหกรรมผงละเอียดมากว่า 20 ปี ส่งเสริมการพัฒนาผงละเอียดมากในอนาคตอย่างแข็งขัน โดยเน้นที่กระบวนการบด การบด การจำแนก และการปรับเปลี่ยนผงละเอียดมาก ติดต่อเราเพื่อขอรับคำปรึกษาฟรีและโซลูชันที่ปรับแต่งได้! ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราทุ่มเทเพื่อจัดหาผลิตภัณฑ์และบริการคุณภาพสูงเพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับการแปรรูปผงของคุณ Epic Powder—ผู้เชี่ยวชาญด้านการแปรรูปผงที่คุณวางใจได้!