現(xiàn)代許多工業(yè)領(lǐng)域, 如精細(xì)化工、催化劑、高級(jí)磨料等, 都需要粒度極細(xì)、分布均勻、高純度的粉體作原料。獲得超細(xì)或微細(xì)粉體的途徑主要有兩種: 一種是物理或化學(xué)反應(yīng)的方法, 由化工原料經(jīng)蒸發(fā)冷凝、溶膠、氣相沉淀、凝膠等過程制得。這類方法有純度高、粒度細(xì)和粒度分布窄等優(yōu)點(diǎn),但產(chǎn)量低、能耗大、工序復(fù)雜, 無法直接利用天然原料。另一類是機(jī)械制備法, 主要是機(jī)械破碎, 包括高速?zèng)_擊式磨機(jī)、氣流磨、膠體磨、砂磨機(jī)等各種粉碎設(shè)備及作為配套設(shè)備的精細(xì)分級(jí)設(shè)備。
目前有多種粉碎方法可以使粉碎產(chǎn)品的平均粒度達(dá)到1μm以下, 但完全亞微米粒級(jí)產(chǎn)品的粉碎還是國(guó)際上近來尚需解決的技術(shù)難題。
石英是儲(chǔ)量豐富的非金屬礦, 莫氏硬度為7,具有強(qiáng)耐酸性, 極好的電絕緣性。而超細(xì)石英粉是一種優(yōu)質(zhì)的中性無機(jī)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(duì)超細(xì)石英粉的純度、粒度和粒度分布有相當(dāng)嚴(yán)格的要求。納米SiO2 的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛, 幾乎涉及到原所有應(yīng)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(xiàng)功能、性能指標(biāo)都會(huì)大幅度提高。由于石英硬度較大, 采用常規(guī)方法甚至難于達(dá)到完全亞微米粒級(jí)。
本項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)制造了一種離心強(qiáng)制循環(huán)超細(xì)粉碎設(shè)備, 實(shí)驗(yàn)制備出的超細(xì)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(dá)0. 33 μm, 100% 小于0. 84 μm; TEM 觀察和XRD 分析表明, 石英粉體一次顆粒粒徑已達(dá)到60nm 以下, 為納米粒級(jí)超細(xì)粉體的制備開辟了新的途徑.
1 原料及實(shí)驗(yàn)設(shè)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(jié)晶石英礦物標(biāo)本, 經(jīng)挑選、顎式破碎機(jī)初破碎、振動(dòng)碎樣機(jī)細(xì)碎, 150 目方孔篩篩下料作為本次實(shí)驗(yàn)的原料,石英含量約為98% 。
磨礦設(shè)備:
( 1) 離心強(qiáng)制循環(huán)超細(xì)粉碎設(shè)備, 轉(zhuǎn)速150 r/min, 研磨介質(zhì)為直徑1. 5 mm 熱等靜壓燒結(jié)氧化鋯球。
( 2) 行星式球磨機(jī), 轉(zhuǎn)速426 r/ min, 研磨介質(zhì)為直徑1. 5 mm 熱等靜壓燒結(jié)氧化鋯球。工作方式: 實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)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(shè)備:
JL9200 型激光粒度分析儀; JEM- 2000FX型電子顯微鏡; D/ MAX2500PC 型X 射線衍射儀。
2 新型超細(xì)粉碎設(shè)備工作原理
任何形式的粉碎機(jī)械, 在粉碎的開始階段都有著較高的粉碎速度。但隨著粉碎程度的加深,粉碎速度越來越慢, 直至停止。此時(shí)就達(dá)到了粉碎-團(tuán)聚的可逆動(dòng)態(tài)平衡, 延長(zhǎng)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(shù)量。郝保紅等利用行星式球磨機(jī)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明, 濕磨石英30 h 后, 達(dá)到平衡時(shí)的D50為1. 01μm。
較高的作用頻次( 單位時(shí)間內(nèi)物料受到研磨的次數(shù)) 和較大的作用力, 對(duì)打破粉碎 |
