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研磨机系列

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乐虎国际娱乐平台磷酸铁锂电池之超细纳米研磨

文章来源:流云 更新时间:2017/12/05

  

  本文将针对纳米级研磨的现况及成长、纳米级分离研磨手艺的道理、纳米级研磨机的构制、现有设备的来历、使用实例及留意事项、结论及等六大从题加以切磋。

  笔者处置公司研磨机发卖营业数年,且已曾受邀正在国内大专院校、工研院、中科院及国表里企业针对“新一代高效率纳米研磨的现况及成长”,从题,并已规划过数百多个案子,正在国内已发卖数百厂实绩。其次要使用范畴能够1998年为区分点。1998年以前,企业界所面对的问题为若何提高分离研磨效率以降低劳力成本,如染料、涂料、油墨等财产。而1998年当前,财产手艺瓶颈则为若何获得微细化(纳米化)材料及若何将纳米化材料分离到最终产物里,如光电业TFTLCD、Jetink、电子、磁性材料、医药、生物制药和细胞破裂、氧化物、食物等行业。非论是保守财产提拔研磨效率求快或是高科技财产纳米化材料求细需求,污染节制都同样主要。所以细、快、更少污染已成为新一代分离研磨手艺最主要之课题。

  本文将针对纳米级研磨的现况及成长、纳米级分离研磨手艺的道理、纳米级研磨机的构制、现有设备的来历、使用实例及留意事项、结论及等六大从题加以切磋。

  跟着3C产物之轻、薄、短小化及纳米材料使用之白热化,若何将超微细研磨手艺使用于纳米材料之制做及分离研磨已成为当下主要课题。一般想获得纳米粉体有2个方式。一个为化学方式由下而上之制制方式(bottom up),如化学沉淀法,溶胶凝胶法(solgel)。另一种方为物理方式,将粉体粒子由大变小(top down),如机械球磨法、化、物理法等。

  到目前为止,化或Bottom up之纳米粉体系体例制方式大部门正在学术界被研究且已有丰盛的,能够获得数纳米粉体。唯其制形成本有时相当高,且不易放大(scale up),同时所获得粒径分布亦较大。所以到目前为止,企业界仍以物理机械研磨(top down)方式以获得纳米级粉体为从。Top down方式较易获得粒径分布较小纳米粉体,同时出产成底细对较低,参数容易节制,将研发尝试机台所获得参数放大(scale up)到量产机台。唯Top down方式目前只能研磨到30 nm,但已能满脚业界需求。

  对纳米粉体系体例制厂而言,当然但愿以干法研磨方式来获得最终纳米粉体。但若以机械研磨体例研磨粉体时,正在研磨过程中,粉体温度将因大量能量导入而急速上升、且当颗粒微细化后,若何避免防爆问题发生等均是研磨机难以掌控的。所以一般而言,干法研磨的粒径只能研磨到8 m。若是要获得8 m以下粒径,就必需利用湿式研磨。

  所谓湿法研磨即先将纳米粉体取恰当溶剂混和,调制成恰当材料。为了避免于研磨过程中发生粉体凝结现象,所以需插手恰当分离剂或帮剂当帮磨剂。若读者但愿最初纳米级成品为粉体而非浆料,则需考量到若何先将浆猜中之大颗粒粒子过滤及若何将过滤后之浆料干燥以获得纳米级之粉体。所以,当读者以湿法研磨体例获得纳米级粉体时,若何选择恰当的溶剂、帮剂、过滤方式及干燥方式将影响到能否能成功地获得纳米级粉体环节手艺。

  顾名思义,研磨定义便是操纵剪切力(shear force)、摩擦力或冲力(impact force)将粉体由大颗粒研磨成小颗粒。分离定义为使纳米粉体被其所添加溶剂、帮剂、分离剂、树脂等包覆住,以便达到颗粒完全被分手(separating)、润湿(wetting)、分布(distributing)平均及不变(stabilization)目标。正在做纳米粉体分离或研磨时,由于粉体标准由大变小的过程中,凡得瓦尔力及布朗活动现象逐步较着且主要。所以,若何选择恰当帮剂以避免粉体再次凝结及若何选择恰当的研磨机来节制研磨浆料温度以降低或避免布朗活动影响,将成为湿法研磨分离方式可否成功地获得纳米级粉体研磨及分离环节手艺。

  衔接上文,以机械方式的湿法研磨体例是获得纳米级粉体最无效率且最合乎经济效益方式。本文将针对湿式研磨及分离方式之道理及制程做一深切切磋。为了便利申明。

  马达操纵传动搅拌转子将动力由磨球活动发生剪切力(shear force),浆料因Pump推力至研磨室挪动过程中取磨球因相对活动所发生剪切力而发生分离研磨结果。其粒径小于研磨室内分手磨球取浆料之动态大流量分手器滤网间隙大小时,浆料将被离心力挤出至出料桶槽以便获得分离研磨结果。上述过程为研磨1个pass,若尚未达到粒径要求,则能够反复上述动做,凡是大师称之为进行轮回研磨,曲到粒径达到要求为止。

  (3)预搅拌或前处置系统搅拌转子转速需为高线速度(High speed)设想。切线 m/sec以避免浆料沉淀或不服均问题发生。

  (1)按照所需粒径要求洗择恰当的磨球。乐虎国际娱乐平台例如,若需达到纳米级要求且避免磨球损耗,需选择氧化锆磨球,磨球概况需圆,没有孔隙,磨球大小为0。50。4 mm。磨球选择恰当取否将会决定可否成功地研磨到所欲达到粒径要求。

  (2)根据磨球大小及浆料坐畅性调整恰当的搅拌转子转速。一般纳米级研磨,转速需达12。5 m/sec以上。

  (3)节制研磨浆料温度。一般纳米级浆料之研磨温度需节制正在45℃以下。影响到浆料温度之次要参数为节制转子转速、磨球充填率、研磨桶热互换面积大小、冷却水前提及流量。

  (7)取样时,记实每个样品之比能量(specific energy)值,并于阐发该粒径大小后,将比能盆取平均粒径关系做出,以利未来Scale up用。

  一般要获得纳米级粉体,均需操纵研磨机研磨数十次,以至上百次才能够达到纳米级粉体。无人化操做,笔者死力保举利用轮回式操做模式(recirculation operation mode)做纳米级粉体研磨。

  (1)轮回桶的大小不宜太大。一般若研磨机对大流量为3000 I/hr时,则挪动缸最大容量为500 L。

  一般轮回桶大小为研磨机最大容许流量之1/5一1/10为宜,越小越好。如斯能够添加轮回桶槽内浆料于统一时间颠末研磨机之研磨以获得较好之粒径分布。

  (2)轮回桶需有搅拌叶片设想,搅拌速度不宜过快,以03 m/sec为宜以避免气泡问题发生。

  (3)轮回桶槽需有热夹套层之设想以添加研磨效率。若欲无效率地获得纳米级粉体分离研磨,上述前处置,研磨机及轮回捅各要素均需具备缺一不成。

  (4)决定平均粒径(D50)之方式若浆料配方固定、研磨机操做前提亦固定前提下,平均粒径将决定于:比能里(specific energy)值,比能量E值定义如下:

  如图(四)所示,以研磨碳酸钙为例,笔者改变了6种分歧的研磨机搅拌转子的速度为(6。414。4m/sec),7种分歧流量,以X轴为比能量,Y轴为平均粒径,由此图能够得知,非论流量或搅拌轴速度正在答应范畴内若何改变,只需比能量值固定,其研磨所得平均粒径都将固定。所以,想让产物质量沉现,只需节制不异的比能量值,即可获得不异的平均粒径值。

  由图(五)可得知,当利用1。01。4 mm磨球研磨碳酸钙时,需320 kWh/t,才可达到粒径D80 2m。但当比能量E值达到96 kWh/t后,改用0。60。8 mm磨球继续研磨,则只需要比能量180 kWh/t,即可达到不异粒径D802m。若浆料起始粒径能够先处置的更小,例如20m以下,则能够改用0。20。6 mm磨球研磨,相信达到。802m所需之比能量值将称大地缩小。由上述之研究及申明能够得知,磨球越小,则研磨结果越好,所需比能量值越小。

  所以当浆料被Pump打入研磨室后,当轴向的活动速度越快,同时于轴向分力越大,且当研磨室内浆料扩散系数越小时,则Peclet值将越大,如斯可获得较窄之粒径分布。

  现实使用时,若操做者于研磨过程中,可正在研磨室压力答应范畴内,尽量添加流量,如斯能够提高Peclet number值,以便获得较窄粒径分布,

  现实使用时,若操做者于研磨过程中,可正在研磨室压力答应范畴内,尽量添加流量,如斯能够提高Peclet number值,以便获得较窄粒径分布, 如图(八)所示,Peclet number值越大时,所获得粒径分布将越窄。

  由上述能够得知“大流量、小磨球”为纳米级粉体研磨次要依循。若欲满脚“细、快、更少污染”纳米级粉体研磨要求,需满脚下列前提:

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