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如何通过机械法获得亚微米级石英粉体?
2018年01月26日 发布 分类:行业要闻 点击量:3873
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目前国内粉体行业基本都面临着一个共性问题,那就是普通非矿粉体产品几乎是处于完全竞争市场的状态,利润非常低。如目前尚属于粗放型加工的石英产业:只经过干法破碎和分级的石英产品,主要是微米粒级以上的石英砂或粉体,附加值非常低。

 

想要脱离这种低价竞争模式、提高石英产品的附加值,就需要对石英进行精细化加工,开发新的工艺,生产高质量的微纳米粒级石英产品。经深加工后的亚微米粒级石英粉体(小于1μm)是一种现代工业技术的无机精细化学原料,具有良好的亲水性、补强性、增稠性和消光性,被广泛应用于玻璃、冶金、塑料、涂料、陶瓷等领域。经统计,精细加工后的石英产品的价格可比普通产品高4到10倍不等。

 

制备方法

获得超细或微细石英粉体的途径主要有两种:一是通过化学反应,主要有化学气相沉积法(CVD)、化学沉淀法、溶胶–凝胶(Sol-Gel)和微乳液法等。这类方法有纯度高、粒度细和粒度分布窄等优点,但产量低、能耗大、工序复杂,难以大规模地生产,无法直接利用天然原料。

 

另一类是机械制备法,主要是机械破碎,包括高速冲击式磨机、气流磨、胶体磨、砂磨机等各种粉碎设备及作为配套设备的精细分级设备。目前有多种粉碎方法可以使粉碎产品的平均粒度达到1μm以下,但由于石英硬度较大,采用常规方法难于达到完全亚微米粒级。

 

如何实现?

虽然将石英砂变成高品质的石英微粉是一个艰难的过程,但若能利用合理的机械装置和优化的工艺条件,便能以最小的能耗获得粒度细、粒度分布窄的高品质活性材料。

 

曾有专家提出,若要制备高纯物质的纳米颗粒,最好选用介质搅拌磨来进行。因为湿法研磨是利用水作为载体,利用介质搅拌磨进行研磨来制备纳米颗粒,制备的产品具有粒度细、粒度分布窄等特点。

 

关于这点,叁星飞荣利用自主研发的无轴封无筛网介质搅拌磨对多种石英进行了大量的研磨实验,实验结果的确如上文所言。下面便以较难加工的熔融石英为例进行简要说明:

 

熔融石英

熔融石英是用天然高纯度二氧化硅经电炉在高于1760℃以上温度熔融,随后快速冷却而制得的。此过程将晶型SiO2转变为非晶型的玻璃熔体。 熔融石英熔化温度约1713℃,导热系数低,热膨胀系数小,具有极高的热震稳定性。熔融石英具有极好的断裂韧性,因此很难用机械的方法进行纳米级研磨。

 

研磨实验结果

实验采用的是型号为SPT30W的30L生产设备,物料为浙江某公司提供的熔融石英(100kg浆料,固含量50wt%)。叁星飞荣通过对影响研磨效率最主要的几个因素(磨介尺寸、介质填充率、线速度、流量等)进行调节,采用“粗料粗磨,细料细磨”的两段研磨方式进行加工,不仅能耗低,效率高,而且得到的纳米级石英粒度均匀,粒径分布窄。

 

1 熔融石英的原样及研磨8h后的产品粒度分布图 D50=230nm,D90=450nm

 

 

2 原样及研磨8h后样品的SEM图

 

通过图2可以看出,研磨8h后的产品中95%颗粒粒度小于150nm左右,其中50%的颗粒小于80nm左右,颗粒粒度分布非常均匀,极少数团聚颗粒粒级在270nm左右。

 

总而言之,通过以上实验结果,证明了介质搅拌磨能够满足微纳米级石英粉体的工业化生产需求,相信这对石英产业的高精尖发展必定大有裨益。

 

资料来源:叁星飞荣

粉体圈小榆整理


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