Các loại và ứng dụng của công nghệ cầu hóa bột

Công nghệ cầu hóa bột, một thành phần không thể thiếu của công nghiệp và khoa học hiện đại, có thể cải thiện các đặc tính bề mặt và tính chất vật lý của bột, tối ưu hóa hiệu suất vật liệu và đáp ứng các yêu cầu đa chức năng. Hiện nay, công nghệ cầu hóa bột đã thâm nhập vào nhiều lĩnh vực, bao gồm dược phẩm, thực phẩm, hóa chất, bảo vệ môi trường, vật liệu, luyện kim và in 3D.

Công nghệ chế tạo bột cầu liên quan đến nhiều lĩnh vực, bao gồm chuyên môn về hóa học, khoa học vật liệu và kỹ thuật. Dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu các công nghệ khác nhau liên quan đến cầu hóa bột.

Phương pháp định hình cơ học

Các phương pháp định hình cơ học chủ yếu sử dụng một loạt các lực cơ học, chẳng hạn như va chạm, ma sát và cắt, để biến dạng dẻo và hấp thụ các hạt. Quá trình xử lý liên tục tạo ra các hạt đặc hơn, và các cạnh sắc dần được làm nhẵn và bo tròn bởi lực tác động. Các phương pháp định hình cơ học sử dụng máy nghiền va đập tốc độ cao, máy nghiền khuấy và các thiết bị nghiền khác để sản xuất vật liệu bột mịn. Kết hợp với nghiền khô và nghiền ướt, các phương pháp này tạo ra vật liệu bột có kích thước hạt mịn hơn, phân bố kích thước hạt hẹp hơn và tốc độ cầu hóa nhất định.

Định hình cơ học được sử dụng rộng rãi trong quá trình cầu hóa và định hình than chì tự nhiên, than chì nhân tạo và hạt xi măng. Phương pháp này cũng thích hợp để nghiền và nghiền bột kim loại giòn hoặc bột hợp kim. Định hình cơ học sử dụng nhiều loại nguyên liệu thô giá rẻ, tận dụng tối đa các nguồn tài nguyên hiện có. Phương pháp này mang lại những ưu điểm như tính đơn giản, thân thiện với môi trường và khả năng mở rộng quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, phương pháp này không có tính chọn lọc cao về vật liệu, và không thể đảm bảo tính cầu, mật độ hạt và năng suất của các hạt được xử lý. Do đó, phương pháp này chỉ phù hợp để sản xuất bột hình cầu với yêu cầu chất lượng thấp hơn.

Sấy phun

Sấy phun liên quan đến việc phun một chất lỏng thành các giọt, sau đó được làm bay hơi nhanh chóng trong luồng khí nóng, đông đặc thành các hạt rắn. Ưu điểm của sấy phun là tính đơn giản và dễ kiểm soát các đặc tính của sản phẩm. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực thuốc nổ quân sự và pin.

Phản ứng hóa học pha khí

Phản ứng hóa học pha khí sử dụng nguyên liệu thô dạng khí (hoặc làm bay hơi nguyên liệu thô dạng rắn thành trạng thái khí) để tạo ra hợp chất mong muốn thông qua phản ứng hóa học. Hợp chất này sau đó được ngưng tụ nhanh chóng để tạo ra bột hình cầu siêu mịn của nhiều chất khác nhau.

Phương pháp thủy nhiệt

Phương pháp thủy nhiệt sử dụng lò phản ứng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, sử dụng nước hoặc dung môi hữu cơ làm môi trường phản ứng hóa học. Kích thước hạt có thể được kiểm soát hiệu quả bằng cách điều chỉnh các thông số như nhiệt độ thủy nhiệt, thời gian thủy nhiệt, pH và nồng độ dung dịch.

Phương pháp kết tủa

Phương pháp kết tủa kết hợp các ion kim loại với một chất kết tủa cụ thể thông qua phản ứng hóa học trong dung dịch, tạo ra các hạt keo bán rắn nhỏ và tạo thành huyền phù ổn định. Sau đó, bằng cách điều chỉnh thêm các điều kiện phản ứng kết tủa, chẳng hạn như lão hóa tĩnh, khuấy chậm hoặc thay đổi môi trường dung dịch, các hạt keo này dần dần kết tụ và phát triển thành hình cầu, tạo thành kết tủa hình cầu sơ cấp. Kết tủa thu được sau đó được sấy khô hoặc nung để cuối cùng tạo ra vật liệu bột hình cầu.

Phương pháp Sol-Gel

Phương pháp sol-gel thường bao gồm ba giai đoạn: chuẩn bị sol, tạo gel và tạo bột hình cầu. Xử lý nhiệt có thể cải thiện hơn nữa cấu trúc và tính chất của bột hình cầu, cho phép kiểm soát chính xác kích thước và hình thái hạt.

Phương pháp vi nhũ tương

Phương pháp vi nhũ tương là phương pháp chế tạo hệ thống hai pha lỏng-lỏng. Phương pháp này bao gồm việc thêm dung môi hữu cơ chứa tiền chất hòa tan vào pha nước để tạo thành nhũ tương chứa các hạt nhỏ. Các hạt hình cầu sau đó được hình thành thông qua quá trình tạo mầm, kết tụ, kết tụ và xử lý nhiệt. Phương pháp vi nhũ tương được sử dụng rộng rãi trong chế tạo hạt nano và vật liệu composite hữu cơ-vô cơ.

Hình cầu hóa bằng plasma

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ cao và nhu cầu cấp thiết về vật liệu nano mới cùng các quy trình chế tạo mới, việc nghiên cứu và ứng dụng hóa học plasma đang ngày càng được quan tâm. Hình cầu hóa bằng plasma, đặc trưng bởi nhiệt độ cao, enthalpy cao, phản ứng hóa học cao, và môi trường phản ứng và nhiệt độ có thể kiểm soát được, là phương pháp lý tưởng để sản xuất bột hình cầu có độ tinh khiết cao, hạt nhỏ.

Các phương pháp khác bao gồm đốt cháy, tạo viên bằng ngọn lửa đốt khí, phun sương siêu âm, phun sương ly tâm, cắt dây, đục lỗ, nấu chảy lại và phun lỗ nhỏ xung.