Tipos y aplicaciones de la tecnología de esferoidización de polvos
La tecnología de esferoidización de polvos, un componente indispensable de la industria y la ciencia modernas, puede mejorar las características superficiales y las propiedades físicas de los polvos, optimizar el rendimiento del material y cumplir con los requisitos multifuncionales. Actualmente, la tecnología de esferoidización de polvos se ha expandido a numerosos campos, como el farmacéutico, el alimentario, el químico, el de protección ambiental, el de materiales, el metalúrgico y el de impresión 3D.
La tecnología de preparación de polvos esféricos involucra múltiples disciplinas, incluyendo la experiencia en química, ciencia de materiales e ingeniería. A continuación, exploraremos las diversas tecnologías involucradas en la esferoidización de polvos.
Método de Conformado Mecánico
Los métodos de conformado mecánico utilizan principalmente una serie de fuerzas mecánicas, como colisión, fricción y cizallamiento, para deformar plásticamente y adsorber partículas. El procesamiento continuo da como resultado partículas más densas, y los bordes afilados se suavizan y redondean gradualmente por la fuerza de impacto. Los métodos de conformado mecánico utilizan molinos de impacto de alta velocidad, molinos de medios agitados y otros equipos de pulverización para producir materiales en polvo fino. Combinados con la molienda seca y húmeda, estos métodos producen materiales en polvo con un tamaño de partícula más fino, una distribución granulométrica más estrecha y una tasa de esferoidización específica.
El conformado mecánico se utiliza ampliamente en la esferoidización y el conformado de grafito natural, grafito artificial y partículas de cemento. También es adecuado para triturar y pulverizar polvos frágiles de metales o aleaciones. El conformado mecánico utiliza una amplia gama de materias primas de bajo costo, aprovechando al máximo los recursos existentes. Ofrece ventajas como simplicidad, respeto al medio ambiente y escalabilidad industrial. Sin embargo, este método no es muy selectivo en cuanto a materiales y no puede garantizar la esfericidad, la densidad compactada ni el rendimiento de las partículas procesadas. Por lo tanto, solo es adecuado para la producción de polvos esféricos con requisitos de calidad más bajos.
Secado por aspersión
El secado por aspersión consiste en atomizar una sustancia líquida en gotas, que luego se evaporan rápidamente en una corriente de aire caliente, solidificándose en partículas sólidas. Las ventajas del secado por aspersión son su simplicidad y la facilidad para controlar las propiedades del producto. Se utiliza principalmente en el campo de los explosivos y baterías militares.
Reacción química en fase gaseosa
La reacción química en fase gaseosa utiliza materias primas gaseosas (o evapora materias primas sólidas al estado gaseoso) para producir el compuesto deseado mediante una reacción química. Este compuesto se condensa rápidamente para producir polvos esféricos ultrafinos de diversas sustancias.
Método hidrotérmico
El método hidrotérmico utiliza un reactor a alta temperatura y presión, utilizando agua o un disolvente orgánico como medio de reacción. El tamaño de partícula se puede controlar eficazmente ajustando parámetros como la temperatura hidrotérmica, el tiempo hidrotérmico, el pH y la concentración de la solución.
Método de precipitación
El método de precipitación combina iones metálicos con un precipitante específico mediante una reacción química en una solución, generando diminutas partículas coloidales semisólidas y formando una suspensión estable. Posteriormente, al ajustar las condiciones de la reacción de precipitación, como el envejecimiento estático, la agitación lenta o la modificación del entorno de la solución, estas partículas coloidales se agregan gradualmente y crecen hasta alcanzar una forma esférica, formando un precipitado esférico primario. El precipitado resultante se seca o calcina para producir un polvo esférico.
Método Sol-Gel
El método sol-gel suele constar de tres etapas: preparación del sol, formación del gel y formación del polvo esférico. El tratamiento térmico puede mejorar aún más la estructura y las propiedades del polvo esférico, permitiendo un control preciso del tamaño y la morfología de las partículas.
Método de Microemulsión
El método de microemulsión es un método de preparación de un sistema bifásico líquido-líquido. Este método consiste en añadir un disolvente orgánico que contiene un precursor disuelto a una fase acuosa para formar una emulsión con pequeñas gotas. Las partículas esféricas se forman mediante nucleación, coalescencia, aglomeración y tratamiento térmico. Los métodos de microemulsión se utilizan ampliamente en la preparación de nanopartículas y materiales compuestos orgánico-inorgánicos.
Esferoidización por Plasma
Con el rápido desarrollo de la alta tecnología y la urgente necesidad de nuevos nanomateriales y procesos de preparación novedosos, la investigación y la aplicación de la química del plasma están recibiendo cada vez más atención. La esferoidización por plasma, caracterizada por alta temperatura, alta entalpía, alta reactividad química y atmósfera y temperatura de reacción controlables, es ideal para producir polvos esféricos de partículas pequeñas y alta pureza.
Otros métodos incluyen la deflagración, la peletización por llama de combustión de gas, la atomización ultrasónica, la atomización centrífuga, el corte por hilo, el punzonado y la refundición, y la pulverización microporosa pulsada.