Tipos e aplicações da tecnologia de esferoidização de pó

A tecnologia de esferoidização de pós, um componente indispensável da indústria e da ciência modernas, pode melhorar as características superficiais e as propriedades físicas dos pós, otimizar o desempenho dos materiais e satisfazer os requisitos multifuncionais. Atualmente, a tecnologia de esferoidização de pós tem-se expandido em diversos campos, incluindo o farmacêutico, alimentar, químico, proteção ambiental, materiais, metalurgia e impressão 3D.

A tecnologia de preparação de pós esféricos envolve diversas disciplinas, incluindo a especialização em química, ciência dos materiais e engenharia. De seguida, exploraremos as diversas tecnologias envolvidas na esferoidização de pós.

Método de Moldagem Mecânica

Os métodos de moldagem mecânica utilizam principalmente uma série de forças mecânicas, como a colisão, o atrito e o cisalhamento, para deformar plasticamente e adsorver as partículas. O processamento contínuo resulta em partículas mais densas, e as arestas afiadas são gradualmente suavizadas e arredondadas pela força de impacto. Os métodos de moldagem mecânica utilizam moinhos de impacto de alta velocidade, moinhos com agitação de meio e outros equipamentos de pulverização para produzir materiais em pó fino. Combinados com a moagem a seco e a húmido, estes métodos produzem materiais em pó com um tamanho de partícula mais fino, uma distribuição de tamanho de partícula mais estreita e uma certa taxa de esferoidização.

A conformação mecânica é amplamente utilizada na esferoidização e conformação de grafite natural, grafite artificial e partículas de cimento. É também adequada para a britagem e pulverização de pós frágeis de metais ou ligas. A conformação mecânica utiliza uma vasta gama de matérias-primas de baixo custo, aproveitando ao máximo os recursos existentes. Oferece vantagens como a simplicidade, o respeito pelo ambiente e a escalabilidade industrial. No entanto, este método é pouco selectivo em termos de materiais e não consegue garantir a esfericidade, a densidade compactada e o rendimento das partículas processadas. Por conseguinte, é apenas adequado para a produção de pós esféricos com requisitos de qualidade mais baixos.

Secagem por Atomização

A secagem por atomização envolve a atomização de uma substância líquida em gotículas, que são depois rapidamente evaporadas numa corrente de ar quente, solidificando em partículas sólidas. As vantagens da secagem por atomização são a sua simplicidade e facilidade de controlo das propriedades do produto. É utilizada principalmente nas áreas de explosivos militares e baterias.

Reação Química em Fase Gasosa

A reação química em fase gasosa utiliza matérias-primas gasosas (ou evapora matérias-primas sólidas para o estado gasoso) para produzir o composto desejado através de uma reação química. Este composto é depois rapidamente condensado para produzir pós esféricos ultrafinos de diversas substâncias.

Método Hidrotérmico

O método hidrotérmico utiliza um reator sob condições de alta temperatura e pressão, utilizando água ou um solvente orgânico como meio de reação para uma reação química. O tamanho das partículas pode ser controlado eficazmente através do ajuste de parâmetros como a temperatura hidrotérmica, o tempo hidrotérmico, o pH e a concentração da solução.

Método de Precipitação

O método de precipitação combina iões metálicos com um precipitante específico através de uma reação química numa solução, gerando minúsculas partículas coloidais semi-sólidas e formando uma suspensão estável. Posteriormente, ajustando ainda mais as condições da reação de precipitação, como o envelhecimento estático, a agitação lenta ou a alteração do ambiente da solução, estas partículas coloidais agregam-se gradualmente e crescem em direção à forma esférica, formando um precipitado esférico primário. O precipitado resultante é então seco ou calcinado para produzir um material em pó esférico.

Método Sol-Gel

O método sol-gel envolve normalmente três etapas: preparação do sol, formação do gel e formação do pó esférico. O tratamento térmico pode melhorar ainda mais a estrutura e as propriedades do pó esférico, permitindo um controlo preciso do tamanho e da morfologia das partículas.

Método de Microemulsão

O método de microemulsão é um método de preparação de um sistema bifásico líquido-líquido. Este método envolve a adição de um solvente orgânico contendo um precursor dissolvido a uma fase aquosa para formar uma emulsão contendo pequenas gotículas. As partículas esféricas são então formadas por nucleação, coalescência, aglomeração e tratamento térmico. Os métodos de microemulsão são amplamente utilizados na preparação de nanopartículas e materiais compósitos orgânicos-inorgânicos.

Esferoidização por Plasma

Com o rápido desenvolvimento da alta tecnologia e a necessidade urgente de novos nanomateriais e novos processos de preparação, a investigação e a aplicação da química de plasmas estão a ganhar cada vez mais atenção. A esferoidização por plasma, caracterizada por alta temperatura, alta entalpia, alta reatividade química e atmosfera e temperatura de reação controláveis, é ideal para a produção de pós esféricos de partículas pequenas e de alta pureza.

Outros métodos incluem a deflagração, a peletização por chama de combustão de gás, a atomização ultrassónica, a atomização centrífuga, o corte por fio, o puncionamento e a refundição, e a pulverização pulsada de microporos.