現代許多工業(yè)領(lǐng)域, 如精細化工、催化劑、高級磨料等, 都需要粒度極細、分布均勻、高純度的粉體作原料。獲得超細或微細粉體的途徑主要有兩種: 一種是物理或化學(xué)反應的方法, 由化工原料經(jīng)蒸發(fā)冷凝、溶膠、氣相沉淀、凝膠等過(guò)程制得。這類(lèi)方法有純度高、粒度細和粒度分布窄等優(yōu)點(diǎn),但產(chǎn)量低、能耗大、工序復雜, 無(wú)法直接利用天然原料。另一類(lèi)是機械制備法, 主要是機械破碎, 包括高速沖擊式磨機、氣流磨、膠體磨、砂磨機等各種粉碎設備及作為配套設備的精細分級設備。
目前有多種粉碎方法可以使粉碎產(chǎn)品的平均粒度達到1μm以下, 但完全亞微米粒級產(chǎn)品的粉碎還是國際上近來(lái)尚需解決的技術(shù)難題。
石英是儲量豐富的非金屬礦, 莫氏硬度為7,具有強耐酸性, 極好的電絕緣性。而超細石英粉是一種優(yōu)質(zhì)的中性無(wú)機填料, 廣泛用于塑料、橡膠、涂料、電子及高科技產(chǎn)品等行業(yè), 其中高科技行業(yè)對超細石英粉的純度、粒度和粒度分布有相當嚴格的要求。納米SiO2 的應用領(lǐng)域十分廣泛, 幾乎涉及到原所有應用SiO2 粉體的行業(yè)。如原必須用SiO2 粉體材料作為填料的制品, 在不改變其原工藝流程的同時(shí), 而改用納米SiO2 作為填料, 其制品的各項功能、性能指標都會(huì )大幅度提高。由于石英硬度較大, 采用常規方法甚至難于達到完全亞微米粒級。
本項目專(zhuān)門(mén)設計制造了一種離心強制循環(huán)超細粉碎設備, 實(shí)驗制備出的超細石英粉體樣品, 經(jīng)JL9200 激光粒度分析儀分析, 石英粉平均粒度D50達0. 33 μm, 100% 小于0. 84 μm; TEM 觀(guān)察和XRD 分析表明, 石英粉體一次顆粒粒徑已達到60nm 以下, 為納米粒級超細粉體的制備開(kāi)辟了新的途徑.
1 原料及實(shí)驗設備
石英原料及前處理:石英礦物原料為吉林大學(xué)地學(xué)院結晶石英礦物標本, 經(jīng)挑選、顎式破碎機初破碎、振動(dòng)碎樣機細碎, 150 目方孔篩篩下料作為本次實(shí)驗的原料,石英含量約為98% 。
磨礦設備:
( 1) 離心強制循環(huán)超細粉碎設備, 轉速150 r/min, 研磨介質(zhì)為直徑1. 5 mm 熱等靜壓燒結氧化鋯球。
( 2) 行星式球磨機, 轉速426 r/ min, 研磨介質(zhì)為直徑1. 5 mm 熱等靜壓燒結氧化鋯球。工作方式: 實(shí)驗采用間歇式磨樣?？紤]到提高生產(chǎn)效率的要求, 樣品礦漿質(zhì)量分數定為原料與水比為30/70, 助磨劑為0. 5% 焦磷酸鈉, 粉碎時(shí)間為3 h。
分析設備:
JL9200 型激光粒度分析儀; JEM- 2000FX型電子顯微鏡; D/ MAX2500PC 型X 射線(xiàn)衍射儀。
2 新型超細粉碎設備工作原理
任何形式的粉碎機械, 在粉碎的開(kāi)始階段都有著(zhù)較高的粉碎速度。但隨著(zhù)粉碎程度的加深,粉碎速度越來(lái)越慢, 直至停止。此時(shí)就達到了粉碎-團聚的可逆動(dòng)態(tài)平衡, 延長(cháng)粉碎時(shí)間并不會(huì )使顆粒的平均粒度減小, 也不會(huì )增加小顆粒的數量。郝保紅等利用行星式球磨機進(jìn)行的實(shí)驗表明, 濕磨石英30 h 后, 達到平衡時(shí)的D50為1. 01μm。
較高的作用頻次( 單位時(shí)間內物料受到研磨的次數) 和較大的作用力, 對打破粉碎 |
