Кремнезем (белый технический углерод), включая осажденный и осажденный кремнезем, является высокоэффективным неорганическим наполнителем, широко используемым для армирования резины, контроля реологии покрытий и прозрачного армирования силиконовой резины. Сверхтонкое измельчение кремнезема (обычно D50 < 10 мкм и даже субмикронный уровень) напрямую влияет на удельную площадь поверхности, диспергируемость, чистоту и армирующие свойства.
наиболее распространенный сверхтонкое измельчение технологии струйная мельницаизмельчение и механическое измельчение (например, в мельницах с перемешиванием, вибрационных мельницах, шаровые мельницы(и другие ударные или фрикционные мельницы). Из-за различий в принципах работы эти два процесса демонстрируют существенные различия в производительности при применении к кремнезему.
Сравнение принципов измельчения
| Элемент | Струйная мельница (с псевдоожиженным слоем, противоположно направленной струей или плоской струей) | Механические мельницы (мешалки, вибрационные, ударные мельницы и т. д.) |
|---|---|---|
| Принцип измельчения | Столкновения и трение частиц, вызванные высокоскоростным (сверхзвуковым) потоком воздуха, без использования механических измельчающих сред. | Ударные, сдвиговые и фрикционные воздействия, возникающие при работе молотков, лезвий, шлифовальных шаров или мешалок. |
| Регулировка температуры | Низкотемпературное измельчение (охлаждение за счет эффекта Джоуля-Томсона), практически полное отсутствие накопления тепла. | Значительное выделение тепла за счет механического трения (95–991 Тл энергии преобразуется в тепло). |
| Чистота продукта | Отсутствие загрязнения среды, высокая чистота (особенно подходит для высокочистого диоксида кремния). | Риск загрязнения металлом или абразивными материалами; требуются износостойкие вкладыши. |
| Распределение частиц по размерам | Узкое распределение, правильная форма частиц, высокая сферичность, гладкая поверхность. | Более широкое распространение, склонность к образованию нерегулярных частиц и чрезмерного количества мелких фракций. |
| Применимая твердость | Подходит для материалов с твердостью по шкале Мооса < 9; обладает превосходной износостойкостью. | Наилучший вариант для материалов с низкой твердостью; сильный износ при обработке более твердых материалов. |
| Потребление энергии | Относительно высокий (потребление сжатого воздуха) | Более низкий (подходит для крупномасштабного производства) |
| Пропускная способность | Средний (от сотен кг/ч до т/ч на единицу мощности) | Высокий (подходит для массового производства) |
Преимущества Струйное фрезерование для сверхтонкого измельчения кремнезема
Кремнезем — особенно осажденный кремнезем или кремнезем высокой чистоты — предъявляет чрезвычайно высокие требования к чистоте, диспергируемости и термочувствительности. В результате струйные мельницы стали основным выбором в отрасли по следующим причинам:
Высокая чистота, отсутствие загрязнений.
Поверхности диоксида кремния богаты силанольными (Si–OH) группами и легко адсорбируют примеси. Струйная обработка не предполагает прямого контакта между механическими деталями и материалом, что эффективно предотвращает образование ионов железа или других металлических загрязнений. Это обеспечивает чистоту SiO₂ выше 99,81 TP3T, что делает его идеальным материалом для силиконовой резины, экологически чистых шин и материалов для электронной упаковки.
Низкотемпературная шлифовка, сохраняющая активность поверхности.
Механическое измельчение генерирует высокие температуры, которые могут вызывать дегидратацию поверхностных силанольных групп или структурные изменения, снижая эффективность упрочнения. Струйное измельчение — это мгновенный процесс с минимальным повышением температуры, который может работать даже в условиях низких температур, сохраняя поверхностную активность и улучшая упрочнение и дисперсию в резиновых изделиях.
Превосходный контроль размера частиц
Струйные мельницы позволяют точно достигать размера частиц D50 от 1 до 10 мкм или даже субмикронных размеров, с узким распределением частиц по размерам и высокой сферичностью. Это имеет решающее значение для прозрачности и упрочнения силиконовой резины, а также для низкого сопротивления качению в шинах.
Промышленные исследования показывают, что силиконовая резина, армированная измельченным в струйном аппарате диоксидом кремния, позволяет добиться более чем 40-кратного увеличения прочности на разрыв.
Превосходная износостойкость и длительный срок службы оборудования
Кремнезем обладает относительно высокой твердостью (по шкале Мооса). 4–7Механические мельницы подвержены сильному износу, в то время как струйные мельницы основаны на самостолкновении частиц, что приводит к увеличению срока службы оборудования и снижению затрат на техническое обслуживание.
Подтверждение со стороны отрасли:
Многие производители (например, EPIC Powderи т. д.) используют струйные мельницы с псевдоожиженным слоем (например, серии MQW) для обработки диоксида кремния, достигая значения D97 < 30 мкм, высокой удельной поверхности и превосходных армирующих свойств.
Ограничения и области применения механических мельниц
Механические мельницы отличаются более низким энергопотреблением и большей производительностью, что делает их подходящими для первичного измельчения или простых задач, но они имеют явные недостатки при измельчении ультратонкого кремнезема:
- Высокий риск загрязнения: Износ абразивных материалов или футеровок приводит к попаданию примесей, что влияет на чистоту и цвет высококачественной резины (например, в шинах зеленого цвета).
- Сильное тепловое воздействие: Высокие температуры способствуют агломерации и дезактивации поверхности, уменьшая удельную площадь поверхности и адсорбционную способность.
- Неравномерный размер частиц: Избыточное количество мелких и нерегулярных частиц приводит к плохой дисперсии.
- Интенсивный износ оборудования: Высокая абразивность кремнезема увеличивает затраты на техническое обслуживание.
Поэтому механические мельницы лучше подходят для грубого измельчения неметаллических минералов с низкой твердостью или в качестве оборудования для предварительного измельчения перед струйными мельницами.
ЗаключениеСтруйная мельница — лучший выбор для сверхтонкого измельчения кремнезема.
Для сверхтонкого измельчения диоксида кремния, требующего высокой чистоты, узкого распределения частиц по размерам, работы при низких температурах и нулевого загрязнения, струйное измельчение, несомненно, является превосходным решением. Оно стало предпочтительным процессом для диоксида кремния, используемого в качестве армирующего материала для силиконовой резины, экологически чистых шин и высококачественных покрытий.
Несмотря на более высокое энергопотребление, струйные мельницы обладают все большими экономическими преимуществами, поскольку растет спрос на продукцию с высокой добавленной стоимостью, такую как наноразмерный осажденный диоксид кремния.
Если кремнезем предназначен для общего применения в качестве наполнителя или для крупномасштабных рынков с низкими ценами, механические мельницы могут служить экономически выгодной альтернативой. Однако для высококачественных ультратонких фракций (особенно D50 ≤ 10 мкм) настоятельно рекомендуется использовать интегрированную систему струйного измельчения и классификации.
Для выбора конкретного оборудования или ознакомления с примерами из практики, пожалуйста, обратитесь в компанию Epic Powder — профессионального поставщика порошкового оборудования.
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен
