Le polveri ceramiche sono le "celle" fondamentali nella R&S e nella produzione di materiali ceramici. Il processo di preparazione delle polveri ceramiche influisce direttamente sulle prestazioni e sulla qualità dei prodotti ceramici finali. Le tecnologie avanzate consentono la sintesi di polveri ceramiche su scala nanometrica. Anche le materie prime tradizionali vengono lavorate con maggiore precisione. Queste innovazioni continuano a evolversi.
Stanno spingendo l'industria della ceramica verso nuovi traguardi.
Processo tradizionale di preparazione della polvere
The method of mechanical size reduction is widely used in the ceramic industry. Crushing ceramic raw materials improves the quality of formed bodies. It increases density and aids physical and chemical reactions during sintering. It also helps lower the firing temperature.
Frantoio a mascelle
Jaw crushers are commonly used for coarse crushing in ceramic production. They are mainly for pre-processing large lumps. The structure is simple, and operation is easy. They offer high output efficiency. However, the crushing ratio is small, about 4. Feed size is usually large, so output is coarse. The particle size adjustment range is also limited.
Frantoio a rulli
I frantoi a rulli hanno un'elevata efficienza di frantumazione e un rapporto elevato (oltre 60). Producono particelle fini, che spesso raggiungono i 44 μm. Tuttavia, la macinazione ad alta velocità di materiali duri causa una forte usura. Ciò introduce più ferro nella polvere. Influisce sulla purezza della materia prima, richiedendo la rimozione del ferro in un secondo momento. Grazie al loro design, la distribuzione delle dimensioni delle particelle è stretta. Sono adatti solo per materiali che necessitano di intervalli di dimensioni specifici.
Rullo ruota
I mulini a tazze sono comunemente utilizzati nella produzione di ceramica per frantumare e miscelare i materiali.
Le materie prime vengono macinate tra la padella e i rulli. La macinazione avviene per scorrimento e per il peso del rullo. Rulli più pesanti e grandi forniscono una forza di frantumazione maggiore. Rulli e padelle in pietra aiutano a prevenire la contaminazione da ferro. I mulini a padella hanno un elevato rapporto di frantumazione, circa 10. I materiali lavorati hanno un intervallo di dimensioni delle particelle definito. I requisiti di particelle più fini riducono la capacità di produzione. Nei mulini a padella può essere utilizzata anche la macinazione a umido.
Mulino a sfere
Mulini a sfere are widely used in industry for fine grinding and mixing. To ensure purity, ceramic or polymer liners are used. Various ceramic balls serve as grinding media. In wet milling, the medium splits cracks on material surfaces. Intermittent wet milling is more efficient than dry milling. Wet milling can produce powders down to a few microns. Ball mill speed affects grinding efficiency. Speed controls the movement of the ball within the drum.
Troppo veloce: le palline si attaccano al muro e l'effetto frantumante si perde.
Troppo lento: le palline cadono rapidamente e la forza di schiacciamento è ridotta.
Velocità appropriata: le palline cadono da una certa altezza per massimizzare la forza d'impatto.
Ciò fornisce la massima efficienza di macinazione. La velocità critica dipende dal diametro del tamburo. Maggiore è il diametro, minore è la velocità critica.
Mulino a getto d'aria
Mulino a getto d'aria or air jet pulverizer can obtain powder of 0.1~0.5 µm. The working principle is: compressed air passes through the nozzle to form a high-speed airflow in the space, so that the powders collide with each other in the high-speed airflow to achieve the purpose of crushing. The powder crushed by the airflow pulverizer has a uniform particle size distribution, high crushing efficiency, can ensure purity, and can be crushed in a protective gas.
Mulino a vibrazione
Mulino a vibrazione has a very high crushing efficiency. Vibration mill uses grinding balls to make high-frequency vibrations in the mill to crush raw materials. In addition to intense circulation, the grinding balls also have intense self-rotation motion. It has a great grinding effect on the raw materials. The powder particle size can reach 1 μm during wet grinding.
Preparazione della polvere ceramica con metodo in fase solida
Il metodo in fase solida utilizza varie reazioni solide tra sostanze solide per produrre polveri. Le reazioni solide comuni nella preparazione di materie prime in polvere ceramica includono reazioni chimiche, reazioni di decomposizione termica e reazioni di riduzione dell'ossido. Tuttavia, queste reazioni spesso si verificano simultaneamente nel processo effettivo. La polvere preparata con il metodo in fase solida non può essere utilizzata direttamente come materia prima e deve essere ulteriormente frantumata.
Reazione chimica:
- Titanato di bario: BaCO3+TiO2=BaTiO3+CO2
- Spinello: Al 2O3+MgO=MgAl 2O4
- Mullite: 3Al 2O3+2SiO2=3Al 2O3-2SiO2
Reazione di decomposizione termica:
Molte polveri di ossido ad alta purezza possono essere preparate riscaldando i solfati e i nitrati dei metalli corrispondenti e decomponendoli termicamente per ottenere polveri con eccellenti proprietà. Ad esempio, il solfato di alluminio e ammonio può essere riscaldato in aria per ottenere polvere di ossido di alluminio con eccellenti proprietà.
Reazione di riduzione dell'ossido:
Il carburo di silicio e il nitruro di silicio sono materiali ceramici ingegneristici avanzati molto importanti. Per la preparazione di polveri di materie prime di questi due materiali ceramici, il metodo di riduzione dell'ossido è spesso utilizzato nell'industria.
Carburo di silicio: SiO2+3C=SiC+2CO
Silicio: SiO2+2C=Si+2CO
Nitruro di silicio: 3SiO2+6C +4N 2=2Si3N4+6CO
Preparazione della polvere ceramica con metodo in fase liquida
Le polveri ultrafini prodotte con il metodo in fase liquida sono state ampiamente utilizzate nella fabbricazione di materiali ceramici avanzati. Il vantaggio principale del metodo in fase liquida per la preparazione di polveri ceramiche è che può controllare meglio la composizione chimica della polvere, ottenere una polvere composita multicomponente ben miscelata a un livello più alto (ionico) e facilitare l'aggiunta di componenti in tracce.
Preparazione della polvere ceramica mediante metodo in fase gassosa
Le materie prime vengono riscaldate tramite arco elettrico o plasma fino a quando non vengono gassificate, quindi raffreddate rapidamente in condizioni di un ampio gradiente di temperatura tra la fonte di riscaldamento e l'ambiente per condensare in particelle di polvere. La dimensione delle particelle può raggiungere 5~100nm. È adatto per la preparazione di ossidi monofase, ossidi compositi, carburi e polveri metalliche.
Conclusione
Il processo di preparazione dei materiali in polvere ceramica continua a evolversi attraverso continui progressi tecnologici. Dai metodi tradizionali radicati nell'esperienza all'adozione di tecnologie all'avanguardia, il progresso è stato costante. Questi sviluppi non solo migliorano la qualità della polvere, ma ampliano anche l'ambito di applicazione dei materiali ceramici. Portano nuova vitalità allo sviluppo sostenibile dell'industria ceramica. Guardando al futuro, man mano che la scienza dei materiali e la tecnologia di lavorazione si integrano profondamente, si prevede che la preparazione delle polveri ceramiche raggiungerà maggiori progressi. Ciò condurrà l'industria ceramica verso un futuro ancora più luminoso.
Polvere epica
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