无机材料粉体制备方法
超细粉体制备方法及分类
超细粉体制备技术及设备的研究主要从两个方面进行:
(1)研究新的机械设备及相关技术;
(2)研究通过化学或物理化学相结合的技术来制备超细粉体。
采用机械法可以将物料粉碎到到微米、亚微米级,气流粉碎的极限是微米级,湿法研磨的极限可到亚微米级;然而一般情况下很难获得纳米级粉体。
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按制备方法的性质:物理方法与化学方法。
按产品粒径大小:微米粉体制备法、亚微米粉体制备法;纳米粉体制备法。工艺条件控制不同----容易引起混乱。
超细粉体的的制备方法很多 :
(1)物理法又分为粉碎法和构筑法
粉碎法是借用各种外力,如机械力、流能力、化学能、声能、热能等使现有的块状物料粉碎成超细粉体。由大至小(微米级)。
构筑法通过物质的物理状态变化来生成粉体。由小至大(纳米级)
(2)化学法:包括溶液反应法(沉淀法)、水解法、气相反应法及喷雾法等,其中,溶液反应法(沉淀法)、气相反应法及喷雾法目前在工业上已大规模用来制备微米、亚微米及纳米材料。
目前,工业中用得最多的是通过粉碎法,应用最多的粉体是通过粉碎法、化学法产生的微米级和亚微米级粉体,纳米粉体的生产及使用量相对较少。
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工业上对超细粉体制备方法提出了一系列严格要求,归纳起来有以下几点方法:
(1)产品粒度细,而且产品的粒度分布范围要窄;
(2)产品纯度高,无污染;
(3)能耗低,产量高,产出率高,生产成本低;
(4)工艺简单连续,自动化程度高;
(5)生产安全可靠。
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制备方法
物理方法
化学方法
粉碎法
构筑法
干式粉碎
湿式粉碎
气体蒸发法
真空沉积法
溅射法
活化氢熔融金属反应法
加热蒸发法
混合等离子体法
喷雾法
水解法
沉淀法
氧化还原法
喷雾水解法
喷雾焙烧法
喷雾干燥法
共沉淀法
化合物沉淀法
冻结干燥法
激光合成法
火花放电法
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粉碎法是超细粉体中最常用的方法之一,在金属、非金属、药材、食品、日化、农药、化工、电子、军工、航空及航天等行业广泛应用。
常用的:辊压式、辊碾式、高速旋转式、球磨式、介质搅拌式、气流式粉碎机;
新近开发的:液流式、射流粉碎机、超低温、超临界、超声粉碎机等。
介绍:各种具体粉碎方式及设备的粉碎原理、功能、特性。
粉碎法制备无机材料超细粉体常用方法及设备分类
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3、裂缝学说(Bond)
榜德认为:破碎物料时,外力所做的功先是使物体变形,当变形超过限度后即生成裂缝,裂缝形成以后,储存在物体内的变形能促使裂缝扩展并生成断面。输入功的有用部分转化为新生表面上的表面能,其它部分成为热损失。因此,破碎所需的功,应考虑变形能和表面能两项,变形能和体积成正比,表面能与表面积成正比。
评述:面积学说只注意了新生表面积所需要能量,而忽视了物料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。体积学说只考虑了破碎时的变形能,没有考虑到新生表面积的增加。裂缝学说是介于面积学说与体积学说之间,但没有充足的理论根据。
根据试验研究证实:(1)粗碎时新生表面积不多,以体积学说为准确,裂缝学说结果不可靠;(2)而细碎时(10微米以下),新生表面积增多,表面能是主要的,以面积学说较为准确;(3)在粗碎与细碎之间的广泛范围内,裂缝学说又比较适用。
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一、辊压粉碎机
(一)原理
应用行业:油墨工业、涂料工业、油漆工业采用辊压法可使其中的填料粉碎到5微米以下。
图2- 5 辊压粉碎机工作原理示意图
1-固定辊筒;2-固定滚动轴承;3-滚动夹套;4-粉碎前物料;5-移动辊筒;6-止推螺杆(或液压制推系统);7-机架;8-滚动轴承;9-粉碎后物料。
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二、高速旋转撞机式粉碎机
主要是利用高速旋转的部件产生的强冲击力、剪切力摩擦而使物料被粉碎。
高速旋转粉碎机由于结构及作用力的方式不同又分为:销棒粉碎机(针状磨)、摆式粉碎机、轴流式粉碎机(笼式磨)、筛分磨、离心分级磨等。
(一)销棒粉碎机(针状磨)
转子、定子和腔壁撞击环
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在转子和定子上分别布置一定圈数的撞击齿。
原理:转子在电机带动下绕主轴高速旋转,产生较大的离心力场,在粉碎腔内中心形成一很强的负压区,借助负压被粉碎物料从转子和定子中心吸入,在离心力作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周的扩散过程中,物料首先受到内圈转齿及定齿的撞击、剪切、摩擦、以及物料与物料之间的相互碰撞和摩擦作用而被粉碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐步提高,物料在向外圈的运
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