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| 超細(xì)粉體制備及分級(jí)技術(shù)現(xiàn)狀 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-12-04 10:34:31 瀏覽次數(shù)： |
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（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）超細(xì)粉體，是指粒徑在微米級(jí)到納米級(jí)的一系列超細(xì)材料。按照我國(guó)礦物加工行業(yè)的共識(shí)，將超細(xì)粉體定義為粒徑100% 小于30 μm的粉體。按照粒度的不同，超細(xì)粉體通常分為: 微米級(jí)( 粒徑1~30 μm ) 、亞微米級(jí)( 粒徑1~0.1μm) 和納米級(jí)( 0. 001~0.1μm)。由于粒徑的大幅減小，超細(xì)粉體表現(xiàn)出了塊狀材料所不具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧穿效應(yīng)，因而在熱、光、磁、化、力等性能上有較大差異。超細(xì)粉體所具有的這些特異性能使之在汽車(chē)、化工、復(fù)合材料、生物工程和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
三十幾年來(lái)，我國(guó)超細(xì)粉體的研究和應(yīng)用得到迅速發(fā)展，超細(xì)粉體的制備技術(shù)也日趨成熟，但在超細(xì)粉體的工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)工藝上仍存在一些問(wèn)題，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)要求的提高，這些缺點(diǎn)已成為行業(yè)發(fā)展所亟需解決的問(wèn)題。為此，筆者總結(jié)了國(guó)內(nèi)機(jī)械加工設(shè)備的特點(diǎn)，對(duì)不同制備工藝和方法進(jìn)行比較，分析了現(xiàn)階段的研究方向，并提出了相應(yīng)的設(shè)想。
1、 超細(xì)粉體的制備
超細(xì)粉體的制備方法有很多，從其制備的原理上通常分為化學(xué)合成法和物理粉碎法?；瘜W(xué)合成法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，由離子、原子等經(jīng)過(guò)晶核形成和長(zhǎng)大而得到粉體?；瘜W(xué)法所制備的超細(xì)粉體具有粒徑小、粒度分布窄、粒形好和純度高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是產(chǎn)量低、成本高和工藝復(fù)雜; 物理粉碎法是通過(guò)機(jī)械力的作用使物料粉碎。
機(jī)械粉碎法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量大、成本低和工藝簡(jiǎn)單，適應(yīng)于大批量工業(yè)生產(chǎn)。而且在粉碎過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效應(yīng)，能使粉體活性提高。因此，目前制備超細(xì)粉體材料的主要方法為機(jī)械粉碎法，幾種主要機(jī)械粉碎設(shè)備如表1 所示。其中，輥壓機(jī)與球磨機(jī)配合使用，能夠應(yīng)用于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)，且產(chǎn)品顆粒級(jí)配較好，活性較高。而氣流粉碎機(jī)因其較好的產(chǎn)品性能，也在一些特殊領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
2、 超細(xì)粉體的分級(jí)
超細(xì)粉體的分級(jí)是根據(jù)不同粒徑顆粒在介質(zhì)中受到離心力、重力、慣性力等的作用，產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)不同粒徑顆粒的分離，進(jìn)入到各自的收集裝置中。
在使用粉碎設(shè)備進(jìn)行超細(xì)粉碎時(shí)，不同顆粒所受到的作用力并不均勻，往往只有部分粉體達(dá)到粒度要求，已經(jīng)達(dá)到要求的產(chǎn)品如果不能及時(shí)分離出去，就會(huì)造成物料的過(guò)粉碎，而且這部分粉體還會(huì)因粒度過(guò)小發(fā)生團(tuán)聚，從而使粉碎效率降低。因此，及時(shí)使用超細(xì)分級(jí)機(jī)將破碎后的產(chǎn)品進(jìn)行有效的分級(jí)，就能避免物料的過(guò)粉碎，提高粉碎效率和降低能耗。超細(xì)分級(jí)按采用介質(zhì)的不同，一般分為干式和濕式兩種。濕式分級(jí)以液體為分散介質(zhì)，分級(jí)精度較高，均勻性好。但濕式分級(jí)存在干燥、廢水處理等一系列后續(xù)操作問(wèn)題，因而限制了它的發(fā)展。干法分級(jí)是采用重力場(chǎng)，慣性力場(chǎng)或離心力場(chǎng)對(duì)粉體進(jìn)行分級(jí)，多為氣力分級(jí)，隨著高速機(jī)械沖擊式和氣流式粉碎機(jī)的大量應(yīng)用，干式分級(jí)也得到大力發(fā)展。表2 為幾種常用超細(xì)分級(jí)機(jī)。
隨著超細(xì)粉體應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，各領(lǐng)域?qū)Τ?xì)粉體的性能要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的制備方法已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段的技術(shù)要求。這主要體現(xiàn)在:
1) 傳統(tǒng)單一的超細(xì)粉體設(shè)備生產(chǎn)能力較低，能耗大，資源利用率較低，易造成污染。
2) 制備的超細(xì)粉體均勻性和分散性較差，團(tuán)聚問(wèn)題嚴(yán)重，使得產(chǎn)品性能降低。
3) 設(shè)備技術(shù)落后，粉碎機(jī)械理論的研究進(jìn)展緩慢，缺乏自主創(chuàng)新的新型設(shè)備。
4) 企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)線系統(tǒng)化、自動(dòng)化水平低，行業(yè)后勁不足。
為此，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)在現(xiàn)有的超細(xì)粉體制備技術(shù)上，進(jìn)行了大量的改進(jìn)和創(chuàng)新，同時(shí)也取得了一些研究成果。
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