Bột siêu mịn Thuật ngữ "siêu mịn" dùng để chỉ các vật liệu có kích thước hạt từ cỡ micron đến nanomet. Theo sự đồng thuận của ngành công nghiệp chế biến khoáng sản, bột siêu mịn được định nghĩa là bột có kích thước hạt 100% dưới 30 μm. Dựa trên kích thước hạt, bột siêu mịn thường được chia thành ba loại: cỡ micron (1–30 μm), cỡ dưới micron (1–0,1 μm) và cỡ nano (0,001–0,1 μm). Với sự phát triển nhanh chóng của bột siêu mịn, chuẩn bị bột Nhờ công nghệ này, kích thước hạt có thể được giảm đáng kể, tạo ra các đặc tính độc đáo như hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước nhỏ, hiệu ứng kích thước lượng tử và hiệu ứng đường hầm lượng tử vĩ mô. Những hiệu ứng này dẫn đến sự khác biệt đáng kể về các tính chất nhiệt, quang, từ, hóa học và cơ học so với vật liệu khối. Do đó, bột siêu mịn và quy trình chế tạo của chúng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, kỹ thuật hóa học, vật liệu composite, công nghệ sinh học và dược phẩm.
Chuẩn bị bột siêu mịn
Có nhiều phương pháp chế tạo bột siêu mịn, thường được phân loại thành tổng hợp hóa học và nghiền vật lý. Tổng hợp hóa học liên quan đến việc sản xuất bột thông qua các phản ứng hóa học, trong đó các ion hoặc nguyên tử trải qua quá trình hình thành hạt và phát triển tinh thể. Ưu điểm của tổng hợp hóa học bao gồm kích thước hạt nhỏ, phân bố kích thước hẹp, hình thái tốt và độ tinh khiết cao. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là năng suất thấp, chi phí cao và quy trình phức tạp.
Mặt khác, nghiền vật lý sử dụng lực cơ học để nghiền nát vật liệu. Ưu điểm của phương pháp này bao gồm năng suất cao, chi phí thấp và vận hành đơn giản, phù hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn. Hơn nữa, nghiền cơ học thường tạo ra các hiệu ứng cơ hóa học, có thể tăng cường hoạt tính của bột. Do đó, phương pháp chính hiện nay được sử dụng để chế tạo bột siêu mịn là nghiền cơ học. Một số thiết bị nghiền chính được trình bày trong Bảng 1. Trong số đó, máy ép trục lăn kết hợp với máy nghiền bi phù hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn, mang lại sự phân bổ kích thước hạt tốt và hoạt tính cao. Máy nghiền phản lực, với hiệu suất sản phẩm tuyệt vời, cũng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực chuyên môn.
Loại thiết bị nghiền siêu mịn
| Các loại máy | Nguyên lý nghiền | Kích thước thức ăn | Kích thước sản phẩm D97 | Thuận lợi | Nhược điểm |
| Máy nghiền va đập cơ học tốc độ cao | Rotor quay tốc độ cao tác động vào vật liệu nạp, tạo ra lực cắt và nghiền. | <10mm | 8-45μm | Hiệu suất nghiền cao, cấu trúc đơn giản, hoạt động ổn định, diện tích lắp đặt cơ khí nhỏ và khả năng nghiền liên tục và mạch kín. | Khả năng chống mài mòn cao, không thích hợp với vật liệu cứng. |
| Máy nghiền khí nén | Năng lượng của luồng không khí tốc độ cao hoặc hơi nước quá nhiệt khiến các hạt va chạm, va chạm và cọ xát vào nhau. | <2mm | 3-45μm | Kích thước hạt mịn, phân bố hẹp, bề mặt hạt mịn, hình dạng đều đặn, độ tinh khiết cao, hoạt tính cao và khả năng phân tán tuyệt vời. | Tiêu thụ năng lượng cao, chi phí cao và sản lượng thấp, phù hợp với các vật liệu giòn. |
| Máy nghiền bi rung | Vật liệu nghiền bên trong xi lanh rung tần số cao sẽ tác động, cọ xát và cắt vật liệu. | <5mm | 2-74μm | Tốc độ nạp vật liệu cao, hiệu suất nghiền cao, kích thước nhỏ gọn, quy trình đơn giản và có thể vận hành cả khô và ướt. | Lò xo và ổ trục dễ bị hư hỏng, không phù hợp với thiết bị quy mô lớn và dẫn đến sản lượng thấp. |
| Máy nghiền bi hành tinh | Xi lanh nghiền quay quanh trục của nó và chuyển động theo quỹ đạo nhờ bàn xoay. Va chạm lăn giữa các viên bi nghiền và giữa các viên bi với xi lanh nghiền nát hoặc nghiền nát các hạt bột. | <5mm | 5-74μm | Sử dụng các hiệu ứng cơ học và hóa học để đồng thời cải thiện bề mặt trong quá trình nghiền, phù hợp với các vật liệu có độ cứng cao với kích thước hạt lên tới 0,1 μm. | Vật liệu nghiền dễ mài mòn, phù hợp với sản xuất hàng loạt nhỏ. |
| Máy nghiền trục áp suất cao | Khi các con lăn quay ngược chiều nhau, vật liệu đi vào không gian nén liên tục, tại đó vật liệu bị ép và mài mòn. Khi đạt đến một áp suất nhất định, vật liệu bị nghiền nát hoặc các vết nứt nhỏ hình thành bên trong các hạt. | <30mm | 10-45μm | Sử dụng nguyên lý mài nhiều lớp để đạt hiệu suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp, ít hao mòn, ít tiếng ồn, dễ vận hành và tuổi thọ cao. | Sản phẩm có kích thước hạt phân bố rộng và thường được sử dụng kết hợp với các thiết bị nghiền tiếp theo. |
Phân loại của bột siêu mịn
Việc phân loại bột siêu mịn dựa trên sự khác biệt về kích thước hạt. Các hạt có kích thước khác nhau chịu tác động của lực ly tâm, lực hấp dẫn và lực quán tính trong môi trường. Các lực này tạo ra các quỹ đạo chuyển động riêng biệt. Kết quả là, các hạt được tách ra và thu thập thành các đơn vị tương ứng.
Trong quá trình nghiền, không phải tất cả các hạt đều đạt kích thước mong muốn cùng một lúc. Nếu các hạt bột đã đạt yêu cầu về kích thước không được tách ra kịp thời, hiện tượng nghiền quá mức sẽ xảy ra, dẫn đến các hạt mịn quá mức, kết tụ, hiệu suất nghiền thấp hơn và tiêu thụ năng lượng cao hơn. Bằng cách sử dụng máy phân loại siêu mịn để tách các sản phẩm đạt yêu cầu một cách nhanh chóng, hiện tượng nghiền quá mức có thể được tránh, hiệu quả được cải thiện và mức tiêu thụ năng lượng có thể được giảm thiểu.
Phân loại siêu mịn có thể được chia thành hai phương pháp chính: ướt và khô. Phân loại ướt, sử dụng chất lỏng làm môi trường phân tán, mang lại độ chính xác và độ đồng đều cao. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải sấy khô và xử lý nước thải sau đó, điều này hạn chế sự phát triển công nghiệp của nó. Phân loại khô dựa trên trọng lực, quán tính hoặc lực ly tâm, và thường được sử dụng với máy phân loại khí. Với việc ngày càng áp dụng rộng rãi các máy nghiền va đập cơ học tốc độ cao và máy nghiền phản lực, phân loại khô cũng đã đạt được những tiến bộ đáng kể.
Bột Epic
Epic Powder tích hợp các công nghệ nghiền và phân loại tiên tiến—bao gồm máy nghiền bi, máy nghiền tia và máy phân loại khí—để cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho quy trình xử lý bột siêu mịn. Bằng cách tối ưu hóa việc kiểm soát kích thước hạt, hiệu quả và hiệu suất sản phẩm, Epic Powder cho phép các ngành công nghiệp khai thác tối đa các đặc tính độc đáo của vật liệu siêu mịn cho các ứng dụng có giá trị cao.
