Типы и области применения технологии сфероидизации порошков

Технология сфероидизации порошков, неотъемлемая часть современной промышленности и науки, позволяет улучшить поверхностные характеристики и физические свойства порошков, оптимизировать эксплуатационные характеристики материалов и удовлетворить многофункциональные требования. В настоящее время технология сфероидизации порошков проникла во многие области, включая фармацевтику, пищевую промышленность, химическую промышленность, охрану окружающей среды, материаловедение, металлургию и 3D-печать.

Технология получения сферических порошков включает в себя множество дисциплин, включая знания в области химии, материаловедения и машиностроения. Ниже мы рассмотрим различные технологии, используемые в сфероидизации порошков.

Механический метод формования

Механические методы формования в основном используют ряд механических сил, таких как столкновение, трение и сдвиг, для пластической деформации и адсорбции частиц. Непрерывная обработка приводит к образованию более плотных частиц, а острые края постепенно сглаживаются и закругляются под действием ударной силы. Механические методы формования используют высокоскоростные ударные мельницы, мельницы с перемешиванием сред и другое измельчающее оборудование для получения тонкодисперсных порошковых материалов. В сочетании с сухим и мокрым измельчением эти методы позволяют получать порошковые материалы с более мелким размером частиц, более узким распределением размеров и определенной степенью сфероидизации.

Механическое формование широко применяется для сфероидизации и формования частиц природного и искусственного графита, а также цемента. Оно также подходит для дробления и измельчения хрупких металлических и сплавных порошков. Механическое формование позволяет использовать широкий спектр недорогого сырья, полностью используя имеющиеся ресурсы. Этот метод обладает такими преимуществами, как простота, экологичность и промышленная масштабируемость. Однако этот метод не очень селективен к используемым материалам и не может гарантировать сферичность, насыпную плотность и выход готовых частиц. Поэтому он подходит только для получения сферических порошков с более низкими требованиями к качеству.

Распылительная сушка

Распылительная сушка заключается в распылении жидкого вещества в капли, которые затем быстро испаряются в потоке горячего воздуха, затвердевая в твердые частицы. Преимуществами распылительной сушки являются простота и легкость управления свойствами продукта. В основном он используется в области взрывчатых веществ военного назначения и аккумуляторов.

Газофазная химическая реакция

Газофазная химическая реакция использует газообразное сырье (или испаряет твердое сырье в газообразное состояние) для получения желаемого соединения посредством химической реакции. Это соединение затем быстро конденсируется для получения ультрадисперсных сферических порошков различных веществ.

Гидротермальный метод

Гидротермальный метод использует реактор, работающий в условиях высокой температуры и давления, с водой или органическим растворителем в качестве реакционной среды для химической реакции. Размер частиц можно эффективно контролировать, регулируя такие параметры, как температура гидротермальной обработки, время гидротермальной обработки, pH и концентрация раствора.

Метод осаждения

Метод осаждения заключается в соединении ионов металлов со специфическим осадителем посредством химической реакции в растворе, в результате чего образуются мельчайшие полутвердые коллоидные частицы и формируется стабильная суспензия. Затем, путем дальнейшего регулирования условий реакции осаждения, таких как статическое старение, медленное перемешивание или изменение среды раствора, эти коллоидные частицы постепенно агрегируют и приобретают сферическую форму, образуя первичный сферический осадок. Полученный осадок затем сушат или прокаливают для получения сферического порошкообразного материала.

Золь-гель метод

Золь-гель метод обычно включает три стадии: приготовление золя, образование геля и образование сферического порошка. Термическая обработка может дополнительно улучшить структуру и свойства сферического порошка, позволяя точно контролировать размер и морфологию частиц.

Метод микроэмульсии

Метод микроэмульсии представляет собой метод приготовления двухфазной системы «жидкость-жидкость». Этот метод включает добавление органического растворителя, содержащего растворенный прекурсор, к водной фазе для образования эмульсии, содержащей мельчайшие капли. Затем в результате нуклеации, коалесценции, агломерации и термической обработки образуются сферические частицы. Микроэмульсионные методы широко используются для получения наночастиц и органо-неорганических композитных материалов.

Плазменная сфероидизация

В связи с быстрым развитием высоких технологий и острой потребностью в новых наноматериалах и новых процессах получения, исследования и применение плазмохимии привлекают всё большее внимание. Плазменная сфероидизация, характеризующаяся высокой температурой, высокой энтальпией, высокой химической активностью и контролируемыми атмосферой и температурой реакции, идеально подходит для получения высокочистых мелкодисперсных сферических порошков.

Другие методы включают дефлаграцию, гранулирование в газовом пламени, ультразвуковое распыление, центробежное распыление, резку проволокой, штамповку и переплавку, а также импульсное микропористое распыление.