تأثير حجم جسيم كربونات الكالسيوم المعدلة بحمض دهني على خواص أغشية PBAT المركبة
البولي بيوتيلين أديبات / تيريفثاليت (PBAT) عبارة عن بوليمر مشترك من أديبات البيوتيلين وبيوتيلين تيريفثاليت ، والذي لا يتمتع فقط بصلابة واستقرار جيدين ، بل يتميز أيضًا بقابلية تحلل حيوية ممتازة ، وهو مادة تغليف غشاء حماية البيئة الخضراء المثالية ، وهو أيضًا أحد أكثر المواد التي تمت دراستها البلاستيك القابل للتحلل.
ومع ذلك ، فإن قوة الشد لـ PBAT نفسها منخفضة ، ومعدل التحلل بطيء ، والسعر يتراوح من 5 إلى 6 أضعاف سعر البولي بروبيلين العادي ، لذلك فهو محدود في التطبيق والترويج. يركز البحث الحالي على كيفية الحصول على مواد قابلة للتحلل بأداء فائق وتكلفة منخفضة. تهدف معظم الأبحاث إلى تحضير مواد مركبة خضراء عن طريق مزج مواد مالئة رخيصة نسبيًا مع PBAT ، مما يضمن خصائصها القابلة للتحلل في نفس الوقت. التحكم في التكاليف وتوسيع قيمة تطبيقها في السوق.
نظرًا لسعرها المنخفض وتأثير تقوية معين على البوليمرات ، تعد كربونات الكالسيوم واحدة من أكثر حشوات البوليمر استخدامًا. أصبح استخدام كربونات الكالسيوم كمسحوق تعبئة لتحضير مادة PBAT / كربونات الكالسيوم المركبة طريقة مجدية لتقليل تكلفة PBAT. من خلال دراسة خصائص المركبات الثلاثية من كربونات الكالسيوم PLA / PBAT / نانو الكالسيوم ، تم تحسين الخصائص الحرارية والفيزيائية للمركبات بشكل كبير بعد إضافة كربونات الكالسيوم النانوية. تمت تعبئة PBAT بكربونات الكالسيوم ، ووجد أن كربونات الكالسيوم قللت بشكل كبير من التكلفة مع تحسين الخواص الميكانيكية للمركب. معدل PBAT مع كربونات الكالسيوم متناهية الصغر ، عند إضافة 20٪ كربونات الكالسيوم ، لا تزال المادة المركبة تتمتع بخصائص فيزيائية جيدة.
تم إجراء تعديل السطح لثلاثة أنواع من كربونات الكالسيوم بأحجام جزيئات مختلفة باستخدام حمض دهني ، وتم تحضير فيلم مركب كربونات الكالسيوم PBAT / المعدل بطريقة المزج المصهور. تظهر تأثيرات الخواص الميكانيكية وخصائص انتقال بخار الماء ما يلي:
(1) من خلال تحليل حجم الجسيمات ، يكون نطاق توزيع حجم الجسيمات لكربونات الكالسيوم المنشط عريضًا نسبيًا ، ويتم توزيعه بشكل أساسي في 1 ~ 20 ميكرومتر ، ومتوسط حجم حجم الجسيمات هو 7.6 ميكرومتر ؛ يتم توزيع حجم الجسيمات من كربونات الكالسيوم متناهية الصغر بشكل أساسي في 0.2 ~ 5 ميكرومتر ، متوسط حجم حجم الجسيمات. القطر 1.5 ميكرومتر ؛ يتركز توزيع حجم الجسيمات من كربونات الكالسيوم النانوية نسبيًا ، ويتم توزيعها بشكل أساسي في 0.2-0.5 ميكرومتر ، ومتوسط حجم الجسيمات هو 0.34 ميكرومتر. من خلال تحليل FTIR ، تم التأكيد على أنه تم طلاء حمض دهني بنجاح على سطح كربونات الكالسيوم ، وتم تشتيت كربونات الكالسيوم المعدلة في مصفوفة PBAT.
(2) بعد إضافة كربونات الكالسيوم المعدلة ، تزداد درجة حرارة التبلور ، التبلور ودرجة حرارة الانصهار لـ PBAT. عندما تمت إضافة كربونات الكالسيوم المنشط بمتوسط حجم حجم جسيم يبلغ 7.6 ميكرومتر ، وصلت درجة حرارة التبلور إلى قيمة قصوى تبلغ 84.12 درجة مئوية ، والتي كانت أعلى بنسبة 13.07 درجة مئوية من قيمة PBAT النقي ؛ وصل التبلور أيضًا إلى الحد الأقصى ، من 10.4٪ من PBAT النقي إلى 11.48٪. عندما تمت إضافة كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة ، وصلت درجة حرارة الانصهار إلى الحد الأقصى لقيمة 124.99 درجة مئوية.
(3) تم تحسين الخواص الميكانيكية لأغشية PBAT / كربونات الكالسيوم المركبة المعدلة بشكل كبير ، ومع انخفاض حجم الجسيمات لكربونات الكالسيوم المعدلة ، زادت الخواص الميكانيكية تدريجياً. عند إضافة كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة بمتوسط حجم جسيم يبلغ 0.34 ميكرومتر ، تصل قوة الشد للفيلم المركب إلى القيمة القصوى 19.9 ميجا باسكال ، وهي أعلى بـ 10.07 ميجا باسكال من تلك الخاصة بـ PBAT النقي ، وسلالة الكسر الاسمية تصل إلى 551.8٪ ، وهي أعلى من تلك الخاصة بـ PBAT النقي. تمت زيادته بنسبة 54٪ ، وزادت قوة تمزق الزاوية اليمنى من 72.5 كيلو نيوتن / م من PBAT النقي إلى 139.3 كيلو نيوتن / م.
(4) يتم تحسين خاصية الحاجز للفيلم لبخار الماء بعد إضافة كربونات الكالسيوم المعدلة. معدل نقل بخار الماء للفيلم المركب الذي يضيف كربونات الكالسيوم المنشط هو الأدنى ، وهو 232.3 جم / (م 2 · 24 ساعة) ، وهو أقل بمقدار 28.06 من معدل نقل PBAT النقي. ٪ ، انخفض معامل نفاذية بخار الماء المقابل بنسبة 66.09 ٪.
استخدام مركب نانو كالسيوم الكالسيوم الثقيل في تحضير مطاط السيليكون
هناك أنواع عديدة من مواد الحشو لمانعات التسرب السيليكونية ، مثل ثاني أكسيد السيليكون ، كربونات الكالسيوم النانوية ، مسحوق ولاستونيت ، كربونات الكالسيوم الثقيل ، وما إلى ذلك ، وأكبر كمية منها عبارة عن كربونات نانو الكالسيوم. في سوق المواد المانعة للتسرب المحلية ، تتجاوز نسبة إضافة كربونات الكالسيوم النانوية في مطاط السيليكون 60٪ ، والكمية المستخدمة كبيرة جدًا.
يضاف أكثر من 70٪ مما يسمى كربونات الكالسيوم النانوية بنسب مختلفة من كربونات الكالسيوم الثقيلة ، ولكنها في الواقع عبارة عن كالسيوم نانو دقيق مركب. بعض تقنيات تصنيع كربونات الكالسيوم النانوية متخلفة ، مما يؤدي إلى شكل بلوري مضطرب (من الصعب رؤية مكعبات منتظمة في البلورات ، معظمها مغازل صغيرة ومخاليط تشبه السلاسل) ، أداء معالجة ضعيف ، وقيمة عالية لامتصاص الزيت. إضافة كربونات الكالسيوم الثقيلة من أجل تحسين أداء المعالجة ، وتقليل قيمة امتصاص الزيت.
في الوقت الحاضر ، لا يستطيع سوى عدد قليل من الشركات المصنعة تصنيع منتجات كربونات النانو الكالسيوم المكعبة العادية ، ومنتجات كربونات النانو الكالسيوم غير المنتظمة الأخرى ذات تسييل سيئ ، وقوة شد منخفضة ، واستطالة منخفضة ، واسترداد مرن ضعيف. ، الفائدة الوحيدة هي السعر المنخفض.
يبدو أن مركب النانو الصغير من الكالسيوم رخيص الثمن ، ولكن هناك العديد من المخاطر الخفية:
1) ضعف الخصائص الميكانيكية ؛
2) تحتوي كربونات الكالسيوم النانوية الأصلية على شكل بلوري ضعيف ، ومسامية سطح عالية ومحتوى مائي مرتفع ، مما يؤدي إلى ضعف استقرار التخزين أو حتى سماكة الغراء المعتمد على الكحول ؛
3) كربونات الكالسيوم الثقيلة هي في الأصل منتج مستقر للغاية ، ويتم خلطها مع كربونات الكالسيوم النانوية من خلال المعالجة السطحية وعملية التجفيف اللاحقة ، مما يزيد من عدم استقرارها ؛
4) يتم خلط كربونات الكالسيوم النانوية مع كربونات الكالسيوم الثقيلة ، مما يزيد من تكلفة الخلط وتكلفة التجفيف وتكلفة نقل كربونات الكالسيوم الثقيلة. يبدو أنها رخيصة ، لكنها في الواقع أكثر تكلفة.
بالمقارنة مع الكالسيوم المركب الصغير النانوي الذي يبدو رخيصًا ، فإن مصنعي مطاط السيليكون يستخدمون كربونات الكالسيوم النانوية النقية وكربونات الكالسيوم الثقيلة في خطوط الإنتاج الخاصة بهم ، ومنتجات مطاط السيليكون المنتجة أكثر استقرارًا في الأداء وأقل تكلفة.
اختر منتجات كربونات الكالسيوم النقية بأحجام مختلفة من الجسيمات (15 نانومتر ، 30 نانومتر ، 40 نانومتر ، 50 نانومتر ، 60 نانومتر ، 70 نانومتر) و 1500 شبكة من كربونات الكالسيوم الثقيل غير النشطة بنسب مختلفة لإعداد مانعات التسرب المصنوعة من السيليكون. من خلال مقارنة لزوجة المواد الأساسية ، والاتساق ، ومعدل البثق ، والكثافة ، واللزوجة ، والاتساق ، ومعدل البثق ، ووقت تجفيف السطح ، وقوة الشد ، واستطالة القوة القصوى ، ومعدل الاسترداد المرن ومؤشرات أخرى لمنتجات مانع التسرب. تظهر النتائج ما يلي:
(1) يمكن مضاعفة كربونات الكالسيوم الثقيلة مع كربونات الكالسيوم النانوية النقية مع حجم جسيم أدق ، وتفي الكثافة والخصائص المختلفة لمانع التسرب الذي تم الحصول عليه بالمتطلبات القياسية ، والتكلفة أقل.
(2) سواء كانت عملية الإنتاج لإضافة الكالسيوم المركب الدقيق النانوي مباشرة ، أو عملية الإنتاج لإضافة كربونات نانو كالسيوم نقية إلى كربونات الكالسيوم الثقيلة المركبة ، فمن الأهمية بمكان اختيار نانو عالي الجودة (مورفولوجيا بلورية عادية) - كربونات الكالسيوم كمادة تقوية. ، وهو العامل الرئيسي الذي يحدد الخواص الميكانيكية لمنتج مطاط السيليكون النهائي.
(3) بالمقارنة مع استخدام الكالسيوم المركب بالنانو الصغير ، فإن استخدام كربونات النانو الكالسيوم النقية عالية الجودة المركبة مع كربونات الكالسيوم الثقيلة لإنتاج مطاط السيليكون لا يقلل فقط من تكلفة إنتاج مطاط السيليكون ، ولكنه يساعد أيضًا على تحسينه. الخواص الميكانيكية من حيث الإدارة وإدارة مراقبة الجودة ، فإنه يساعد أيضًا على الحفاظ على استقرار أداء المنتج على المدى الطويل.
تأثير سيليكات الكالسيوم ، التلك ، حشو مركب الكالسيوم الخفيف على خصائص ورق قاعدة ورق الحائط
كمواد مهمة للديكور الداخلي ، يفضل استخدام ورق الحائط من قبل المزيد والمزيد من المستهلكين.بشكل عام ، يتطلب ورق الحائط المستند إلى الورق حجمًا جيدًا ونفاذية للهواء ، ويمكن أن يطلق رطوبة الجدار نفسه دون التسبب في تعفن ورق الحائط.
بالمقارنة مع نوع واحد من الحشو ، فإن الحشو المركب للأتابولجيت وكربونات الكالسيوم يمكن أن يحسن بشكل كبير خصائص قوة الورق ، أحد الأسباب الرئيسية.
يمكن أن تكمل الأنواع المختلفة من الحشوات المعدنية بعضها البعض وتتعاون مع بعضها البعض من خلال التركيب والتعبئة ، وذلك لتحسين أداء الورق المعبأ.
(1) يمكن أن تؤدي إضافة سيليكات الكالسيوم الخفيفة إلى الحشو المركب إلى زيادة حجم الورق الأساسي بشكل كبير. عند كمية تعبئة 30٪ ، عندما تكون سيليكات الكالسيوم: كربونات الكالسيوم الخفيفة = 1: 2 ، فإن الجزء الأكبر من الورق المعبأ سوف يزيد سمكها بنسبة 15.2٪ عن مسحوق التلك: كربونات الكالسيوم الخفيف = 1: 2 حشو مركب وورق ، ولها تأثير ضئيل على معدل الاحتفاظ بالحشو ، بياض الورق ، مؤشر الشد.
(2) مع زيادة كمية الملء مقارنة بالتلك: سيليكات الكالسيوم: كربونات الكالسيوم الخفيف = 1: 1: 1 النوع المركب ، سيليكات الكالسيوم: كربونات الكالسيوم الخفيف = 1: 2 من النوع المركب ، زيادة حجم ورقة اليد أكثر وضوحًا ، ويكون بياض الورق وشفافته أفضل تحت محتوى الرماد المماثل للورق النهائي. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن خصائص البياض والتشتت الخفيف للكالسيوم الخفيف أفضل ، وبالتالي زيادة نسبة الكالسيوم الخفيف في المركب الحشو مفيد لتحسين بياض وشفافية الورق النهائي.
ما هو تأثير عناصر الشوائب على جودة منتجات الكوارتز عالية النقاء؟
عناصر الشوائب الرئيسية في الكوارتز هي Al ، Fe ، Ca ، Mg ، Li ، Na ، K ، Ti ، B ، H. عناصر الشوائب لها تأثير كبير على جودة منتجات الكوارتز عالية النقاء ، مثل المعادن القلوية ، والانتقال المعادن ، Al و P ، إلخ. محتوى العنصر هو مؤشر رئيسي للمواد الخام عالية النقاء الكوارتز. تختلف متطلبات محتوى عناصر الشوائب باختلاف استخدام زجاج الكوارتز المحضر ، ولكن الاتجاه العام هو أنه كلما انخفض كلما كان ذلك أفضل.
(1) العناصر المعدنية القلوية Li ، K ، Na
قلل درجة حرارة الخدمة والقوة الميكانيكية لزجاج الكوارتز ، وحفز تبلور زجاج الكوارتز في درجة حرارة عالية ، مما أدى إلى إزالة التزجيج وتشوه درجات الحرارة العالية لزجاج الكوارتز. يعد تقليل محتوى العناصر المعدنية القلوية مفيدًا لزيادة نقطة التليين لبوتقة الكوارتز عالية النقاء ، وتعزيز مقاومة تشوه بوتقة الكوارتز ، وتحسين إنتاجية البلورات المفردة.
يتطلب الرمل القياسي IOTA أن يكون مجموع العناصر المعدنية القلوية 2.4 × 10-6 ، ويتطلب الكوارتز عالي النقاء المطلوب لأنابيب المعالجة ومعالجة رقاقة السيليكون وكتل الكوارتز وبوتقات أشباه الموصلات للسيليكون البلوري الأحادي مجموع <1.4 × 10-6 ، تتطلب بوتقة تشيكوسلوفاكيا من نوع تشيكوسلوفاكيا مجموعها <0.5 × 10-6 ، ويتطلب رمل الكوارتز عالي النقاء للغاية لرقائق السيليكون 12 بوصة أو أكبر مجموعها <0.08 × 10-6.
(2) العناصر المعدنية الانتقالية Cr ، Cu ، Fe
ينتج زجاج الكوارتز بقع ملونة أو يتسبب في تغير لون زجاج الكوارتز بدرجة حرارة عالية ، مما يؤثر على نفاذية الضوء ويقلل من موثوقية الجهاز واستقراره. في تطبيق الألياف الضوئية ، سوف يتسبب ذلك في تفاوت مجهري ، ويزيد من فقدان الألياف ، بل ويؤدي إلى تشويه الإشارة. في تطبيقات أشباه الموصلات ، يمكن أن تعزز الكميات الدقيقة من العناصر المعدنية الانتقالية في المنتج نمو البلورات.
(3) Al and P
سيؤدي دخول شبكة الكوارتز إلى إنتاج روابط كيميائية قوية ، مما سيؤثر على موصلية منتجات الكوارتز ، وفي الوقت نفسه ، يعزز تأثير التبلور لزجاج الكوارتز ويقلل من عمر الخدمة. كمية صغيرة من Al لن تؤثر على جودة منتجات الكوارتز عالية النقاء. يتطلب الرمل القياسي IOTA محتوى عنصر Al (12 ~ 18) × 10-6 ، لكن كمية صغيرة من Al في الألياف الضوئية ستقلل من انتقال الضوء من زجاج الكوارتز. سيؤثر وجود عنصر P بشكل خطير على سحب السيليكون البلوري الأحادي ، وبالتالي فإن بوتقة الكوارتز عالية النقاء لها متطلبات عالية لـ P ، ويجب أن يكون محتوى عنصر P أقل من 0.04 × 10-6.
عملية إنتاج كربونات الكالسيوم النانوية النشطة لأنابيب PVC عالية الأداء
يتم استخدام كربونات النانو الكالسيوم المنشط في البلاستيك والمطاط ومواد البوليمر الأخرى لتعبئة وتعزيز ، ولتحسين الخواص الميكانيكية للمنتجات ، وزيادة كمية الحشو بشرط أن يظل الأداء دون تغيير ، وتقليل التكلفة الإجمالية للمنتجات ، وتحسين جودة المنتج. القدرة التنافسية في السوق. لذلك ، يتم استخدام كربونات نانو الكالسيوم على نطاق واسع في البلاستيك والمطاط والمواد اللاصقة والأحبار وغيرها من المجالات ، وخاصة في منتجات البولي فينيل كلوريد (PVC) بأكبر كمية.
من أجل تلبية احتياجات إنتاج أنابيب PVC عالية القوة وعالية المرونة ، Xie Zhong et al. استخدم الحجر الجيري كمادة خام لتوليد الجير بالتكليس ، واعتمد طريقة الكربنة المستمرة للبرج المزدوج لإنتاج كربونات الكالسيوم النانوية. يتم استخدام عامل المعالجة السطحية المكون من عامل اقتران ومكونات أخرى لتنشيط كربونات الكالسيوم ، ويتم تحضير كربونات الكالسيوم المنشط بالنانومتر مع قيمة امتصاص منخفضة للزيت وأداء معالجة جيد وتشتت جيد.
عملية إنتاج النانو الكالسيوم النشط
باستخدام الحجر الجيري كمادة خام ، يتم تكليسها لتوليد CaO و CO2. يتم إذابة CaO في الجير المطفأ الناتج عن الماء Ca (OH) 2. أضف عامل التحكم في الشكل البلوري إلى ماء الجير المطفأ Ca (OH) 2 ، وتحكم في ظروف تركيز ودرجة حرارة معينة. بعد التحريك ، يتم إدخال غاز عادم الفرن (CO2) ، ويولد التفاعل كربونات الكالسيوم النانوية (الكربنة).
يتم تسخين ملاط كربونات الكالسيوم النانوي إلى درجة حرارة معينة ، ويتم تنشيطه (تنشيطه) عن طريق إضافة عامل معالجة سطحي ، ثم يتم إزالة الماء الموجود في عجينة المرشح بواسطة مكبس ترشيح ، ثم يتم الحصول على كربونات الكالسيوم المنشط على نطاق نانوي عن طريق التجفيف بالهواء والتصنيف والغربلة.
عملية الكربنة: تم اعتماد طريقة الكربنة المستمرة للبرج المزدوج ، أول برج نفاث ، برج الفقاعة الثاني ، الحجم الفعال لكل برج هو 30 متر مكعب. أضف Ca (OH) 2 الملاط (الثقل النوعي: 1.05) ، ودرجة حرارة الملاط هي 15 ~ 25 ، أضف 0.2٪ ~ 0.8٪ عامل تحكم بلوري (محسوب على أساس Ca (OH) 2 على أساس جاف) ، تمرير ثاني أكسيد الكربون ، التحكم في ثاني أكسيد الكربون ، التركيز 30٪ ، وقت تفاعل الكربنة 130 دقيقة ، درجة حرارة نقطة النهاية لتفاعل الكربنة هي 55 ℃ ، قيمة الأس الهيدروجيني هي 8.0 ، ومساحة السطح المحددة لنفاذية الهواء هي 9.5m2 / g. إذا كان التركيز الجاف لـ Ca (OH) 2 مرتفعًا جدًا ، فستزداد لزوجة الملاط ، وستكون ظاهرة الطلاء خطيرة ، ومن السهل أن تتكتل جزيئات كربونات الكالسيوم إلى جزيئات كبيرة ، ويتم خلط جزيئات كربونات الكالسيوم مع Ca (OH) 2 ، السيطرة على Ca (OH) 2 تركيز قاعدة الكتلة من 5٪ إلى 10٪ مناسب.
المنشط: المنشطات شائعة الاستخدام (عوامل معالجة السطح) تشمل بشكل أساسي عوامل المعالجة غير العضوية ، والأحماض الدهنية ومشتقاتها ، وأحماض الراتنج ، وعوامل الربط ، ومركبات البوليمر والزيوت النباتية. تختلف منتجات كربونات الكالسيوم المنشط للاستخدامات المختلفة بشكل أساسي عن استخدام عوامل معالجة الأسطح المختلفة. بعد اختيار أصناف العوامل الفعالة وتحسين النسبة ، تم أخيرًا اختيار أربعة أنواع من المواد بما في ذلك الأحماض الدهنية والزيوت النباتية وخافض التوتر السطحي غير الأيوني وعامل الاقتران ، وكانت النسبة 3: 2: 1: 0.5.
عملية التنشيط: تم اعتماد طريقة معالجة السطح من 3 خطوات ، يتم تنشيط 3 منشطات مختلفة في 3 مرات ، يتم ضخ ملاط كربونات الكالسيوم (3.0 طن على أساس CaCO3 الجاف) في خزان التنشيط 30 م 3 ، يبدأ الخلاط ، السرعة 280r / دقيقة ، ثم أضف المنشط للتنشيط ، أضف محلول الأحماض الدهنية المصبن ، وحرك لمدة ساعة ، وأكمل الخطوة الأولى من التنشيط. بعد ذلك ، تمت إضافة الزيت النباتي المستحلب ومحلول أحادي الجليسريد وتقليبهما لمدة ساعة واحدة لإكمال الخطوة الثانية من التنشيط. ثم يضاف محلول عامل الاقتران المستحلب ويقلب لمدة ساعة لإكمال الخطوة الثالثة من التنشيط.
كربونات الكالسيوم النانوية النشطة التي تنتجها هذه العملية لها قيمة منخفضة لامتصاص الزيت وأداء معالجة جيد وتشتت جيد. يتم استخدامه كعامل تعبئة وتقوية في إنتاج أنابيب الصرف PVC. معدل التراجع الطولي والاختبار المسطح والمؤشرات الأخرى أفضل من المعيار الوطني لأنابيب PVC. يتم ضغط شاحنة 30 طنًا فوق أنبوب التصريف ، ولا يزال أنبوب الماء مستعادًا إلى شكله الأصلي ، وأداء المنتج ممتاز.
طريقة إثراء وتنقية المعادن غير المعدنية ومعدات العملية الرئيسية
تحتوي الخامات غير المعدنية المنتجة بشكل طبيعي على شوائب معدنية أخرى أو معادن مرتبطة بها بدرجات متفاوتة. بالنسبة للمنتجات المعدنية غير المعدنية المحددة ، يُسمح بوجود بعض هذه الشوائب المعدنية ، مثل كمية صغيرة من الدولوميت والولاستونيت الموجودة في الكالسيت وجزء من البيروفيلايت والكلوريت الموجود في التلك ؛ معادن الحديد المختلفة والشوائب المعدنية الأخرى الموجودة في المعادن مثل الكاولين ، والكوارتز ، والتراب الدياتومي ، والتلك ، والحجر الأم ، والولاستونيت ، والكالسيت التي يمكن إزالتها. هناك أيضًا بعض المعادن ، مثل الجرافيت ، والمشطورة ، والكاولين الرملي ، والكاولين القائم على الفحم ، وما إلى ذلك ، ومعادن المواد الخام لها درجات منخفضة ، ويجب تنقيتها أو تكليسها لتلبية متطلبات التطبيق.
بالنسبة للمعادن غير المعدنية ، يشير النقاء في كثير من الحالات إلى تركيبتها المعدنية بدلاً من تركيبها الكيميائي. هناك العديد من المعادن غير المعدنية التي يتشابه تركيبها الكيميائي بشكل أساسي ، لكن التركيب المعدني وهيكلها بعيدان عن بعضهما البعض ، لذا فإن وظائفها أو خصائصها التطبيقية مختلفة أيضًا. هذا هو أكبر فرق بين الخامات غير المعدنية والمعادن المعدنية ، مثل الكوارتز والدياتومات. على الرغم من أن المكونات الكيميائية للتربة كلها من السيليكا ، فإن الأول عبارة عن هيكل بلوري (رباعي السطوح السيليكون والأكسجين) ، بينما الأخير عبارة عن بنية مسامية غير عالية الجودة ذات بنية معقدة. لذلك ، فإن خصائص أو وظائف التطبيق الخاصة بهم مختلفة أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، في عملية إثراء المعادن غير المعدنية ، يجب الحفاظ على التركيب البلوري للمعادن المفيدة قدر الإمكان ، حتى لا تؤثر على استخدامها الصناعي وقيمتها.
في الوقت الحاضر ، تشمل طرق الإثراء الشائعة للمعادن غير المعدنية: الفرز ، والغسيل ، وفصل الجاذبية ، والطفو ، والفصل المغناطيسي ، والفصل الكهربائي ، والإثراء الكيميائي ، والتلبد الانتقائي ، والتكليس ، وفرز الشكل.
تقنية إثراء وتنقية الباريت وتقدم البحث
غالبًا ما يرتبط الباريت بالمعادن مثل الكوارتز والكالسيت والدولوميت والفلوريت والسيدريت والرودوكروزيت والبيريت والجالينا والسفاليريت. في الرواسب مثل الفضة والأتربة النادرة ، غالبًا ما يكون الباريت من المعادن الشائكة. لذلك ، فإن عملية فرز الباريت مقيدة بعوامل مثل نوع الرواسب ، والتكوين المعدني ، وخصائص مراحل الباريت والشوائب.
في الوقت الحاضر ، تشتمل تقنيات إثراء وتنقية الباريت بشكل أساسي على فصل اليد ، وفصل الجاذبية ، والفصل المغناطيسي ، والطفو ، والعمليات المركبة.
1. اختيار اليد
عملية الاختيار اليدوي هي تحديد خام مقطوع عالي الجودة يدويًا بناءً على مؤشرات مادية بديهية مثل لون وشكل الخام. إنها مناسبة لاختيار الخامات ذات الدرجة العالية والتركيب البسيط والجودة المستقرة. غالبًا ما تستخدم العديد من المناجم الخاصة الصغيرة في بلدي هذه الطريقة للفرز. على سبيل المثال ، يختار Pancun Mine و Xiangzhou و Guangxi خام الباريت عالي الجودة عن طريق عملية الاختيار اليدوية. حجم الجسيمات المركزة هو 30-150 مم ، ودرجة الباريت يمكن أن تصل إلى 95٪. هذه العملية بسيطة وسهلة التنفيذ ، وتتطلب ميكنة منخفضة للمعدات ، ولكن بها كثافة عمالية عالية ، وكفاءة إنتاج منخفضة ، وإهدار خطير للموارد.
2. إعادة الانتخاب
يمكن فصل المعادن المختلفة ذات الاختلافات الكبيرة في الكثافة عن طريق فصل الجاذبية. كثافة الباريت 4.5 جم / سم 3 ، وهي أعلى بكثير من المعادن الشائكة الأخرى (مثل الكوارتز 2.65 جم / سم 3 ، الكالسيت 2.6 جم / سم 3). لذلك ، يمكن استخدام عملية الفصل بالجاذبية لفصل المعادن عن الباريت والشوائب. حدد معدات فصل الجاذبية المختلفة وفقًا لحجم درجة الخام. يمكن أن يستخدم خام الصف الخشن (-5 + 0.45 مم) طريقة القفز ، ويمكن أن يستخدم خام الدرجة الدقيقة (-0.45 مم) طاولة الاهتزاز أو طريقة المزلق اللولبي.
تتميز هذه العملية بمزايا المعدات البسيطة ، والاستقرار الجيد ، وعدم وجود عامل إثراء ، والتكلفة المنخفضة ، والتلوث البيئي الأقل. لذلك ، من الصعب استعادة موارد الباريت بكفاءة من خلال عملية فصل الجاذبية الفردية ، ومن الضروري استعادة الباريت بشكل أكبر من خلال الجمع بين عمليات الفصل المغناطيسي أو التعويم.
3. الفصل المغناطيسي
عندما يكون هناك اختلاف كبير في الخصائص المغناطيسية للمعادن ، يمكن استخدام عملية الفصل المغناطيسي للفصل. الباريت معدن غير مغناطيسي. عندما تكون المعادن المغناطيسية (مثل أكاسيد الحديد) هي معادن الشوائب الرئيسية ، يمكن استخدام عملية الفصل المغناطيسي لفصل معادن الباريت والشوائب. يحتوي التركيز الناتج على محتوى عالٍ من BaSO4 ، والذي يمكن استخدامه كمتطلب. مادة خام الباريت للأدوية القائمة على الباريوم مع محتوى منخفض جدًا من الحديد. غالبًا ما يستخدم الفصل المغناطيسي لاختيار البيروتيت والمغنتيت والليمونيت والهيماتيت.
4. التعويم
التعويم هو وسيلة مهمة للتعامل مع موارد الباريت المقاومة للحرارة مثل الخامات منخفضة الدرجة ، والخامات والمخلفات المرتبطة بها ، وهذه العملية لديها قدرة جيدة على التكيف مع أنواع مختلفة من خامات الباريت ذات الحشوات المعقدة ، كما أنها قادرة على استعادة الوزن الدقيق. طريقة فعالة للصاري. تتضمن عملية التعويم عمومًا التعويم الإيجابي والطفو العكسي.
5. عملية مجتمعة
بالنسبة للخامات المصاحبة ، ومخلفات التعويم ، والخامات الحرارية ذات الحبيبات المعدنية الدقيقة ، فإن استخلاص الباريت بواسطة جاذبية واحدة أو عملية فصل مغناطيسي غير مرضٍ ، ويلزم إجراء عملية مشتركة لاستعادة الباريت بكفاءة. العمليات المشتركة المشتركة هي: التعويم - إعادة الانتخاب ، والفصل بين الجاذبية والمغناطيسية ، والفصل المغناطيسي - التعويم ، والفصل المغناطيسي - إعادة الانتخاب - التعويم.
طريقة تعديل السطح والتصميم الوظيفي للرماد المتطاير
يعد تعديل السطح وإعادة تشغيل جزيئات الرماد المتطاير إحدى الوسائل الرئيسية لتحسين الاستفادة من القيمة المضافة العالية. يمكن أن يؤدي تعديل سطح جزيئات الرماد المتطاير وتحميل بعض الإضافات الوظيفية إلى الحصول على نوع جديد من المواد الوظيفية. يمكن للطريقة أن تزيد بشكل كبير من القيمة المضافة للرماد المتطاير ، ويمكن أن تحفز بشكل كبير حماس المؤسسة للاستخدام العميق للرماد المتطاير ، وتعزز الاستخدام العميق لموارد الرماد المتطاير.
الوضع الحالي لتقنية تعديل السطح للرماد المتطاير
من خلال تعديل الفحم المسحوق ، يمكن الحصول على منتج بمساحة سطح محددة أكبر ، والذي يمكن أن يمارس أداء الامتصاص بشكل أفضل. يمكن أن يؤدي استخدام طرق التعديل المادي ، مثل الطحن الميكانيكي ، والمعالجة بالميكروويف ، والموجات فوق الصوتية ، والمعالجة بدرجة حرارة عالية ، وما إلى ذلك ، إلى تدمير بنية الشبكة لجسم زجاج الرماد المتطاير ، وزيادة مساحة السطح المحددة ، ويمكن أيضًا تغيير الخصائص الكهرومغناطيسية للرماد المتطاير الجسيمات عن طريق الطلاء. طرق التعديل ، مثل تعديل الحريق ، التعديل الحراري المائي ، تعديل الحمض ، تعديل القلويات ، تعديل الملح المعدني ، معالجة أكسيد الكالسيوم ، إلخ ، يمكن أن تدمر أيضًا بنية شبكة السيليكات ، وتعزز انحلال سطح الجسم الزجاجي ، وتحسين نسبة مساحة السطح وقدرة التبادل الأيوني.
تتضمن طرق التعديل الكيميائي أيضًا التعديل باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي ، مثل معالجة الفاعل بالسطح الموجبة ، ومعالجة عامل الاقتران ، ومعالجة حامض دهني.
يمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي أن تغير الخصائص الكهربائية السطحية لجزيئات الرماد المتطاير وتحسن قدرتها على امتصاص السطح ، وتستخدم بشكل أساسي في عمليات معالجة مياه الصرف الصحي المختلفة ؛ يمكن أن يحقق حامض دهني الغرض من التعديل المسعور ، مما يجعل الرماد المتطاير في البوليمر (مثل PVC ، PP) كمواد مالئة ؛ يمكن أن تحسن طريقة معالجة تعديل عامل الاقتران من تشتت الأصباغ غير العضوية ولصق الأسطح الزجاجية والمعدنية ، وما إلى ذلك. هذه الطرق لها تأثيرات جيدة في معالجة الرماد المتطاير ، وقد أظهرت نتائج جيدة في التطبيقات المختلفة.
تصميم السطح الوظيفي لجزيئات الرماد المتطاير
هناك العديد من الطرق للتصميم الوظيفي وتعديل سطح جزيئات الرماد المتطاير ، بشكل عام من خلال تصميم المجموعات على الواجهة ، ثم تحميل المجموعات الوظيفية المقابلة للحصول على مواد وظيفية قائمة على الرماد المتطاير.
(1) مادة غشاء مسعور أساسها الرماد المتطاير
تحتوي الأفلام المقاومة للماء على العديد من التطبيقات ، مثل بناء الجدران الخارجية ومواد التغليف والأماكن المقاومة للعفن. على سبيل المثال ، يتم تعديل سطح الرماد المتطاير للفحم بشكل كاره للماء باستخدام صمغ الصنوبري المشتت كاتيونيًا لتحضير مادة ألياف كارهة للماء.
تم تعديل الرماد المتطاير بحمض دهني ، ثم تم استخدام العلاقة بين تركيز حجم الصباغ وتركيز حجم الصباغ الحرج في المادة المركبة العضوية / غير العضوية لضبط الخصائص المقاومة للماء للفيلم.
باختصار ، فإن مادة الفيلم الكارهة للماء المحضرة باستخدام الرماد المتطاير منخفضة التكلفة ، ويمكن استخدامها في المناسبات ذات المتطلبات العالية لمواد التغليف ومقاومة العفن الفطري ، ولديها قابلية عملية جيدة.
(2) مادة التحكم في الرطوبة المركبة القائمة على الرماد المتطاير
مادة تكييف الرطوبة القائمة على الرماد المتطاير هي مادة مركبة لتكييف الرطوبة يمكن الحصول عليها عن طريق تركيب البوليمرات والأملاح المحبة للماء بعد التعديل المحب للماء للرماد المتطاير ، والتي يمكن إعادة تدويرها لتحضير المسحوق أو الطلاء. يتم تطبيقه في مناسبات مختلفة ، ويتميز بمزايا التحكم السلبي والذكي في الرطوبة والتكلفة المنخفضة وتوفير الطاقة وحماية البيئة.
(3) مادة التقاط الفورمالديهايد
يعادل استخدام الرماد المتطاير المعدل لتحميل كاسح الفورمالديهايد الجمع بين تأثيرين للامتصاص الفيزيائي والتحييد الكيميائي. من ناحية أخرى ، يتفاعل الفورمالديهايد الممتز جسديًا مع الكاسح ، ولا توجد مشكلة في الامتصاص ، مما يقضي تمامًا على الفورمالديهايد ؛ إنه سهل الاستخدام ويمكن أن يقضي على الفورمالديهايد بشكل كامل.
باستخدام تحميل كاسح الفورمالديهايد على سطح الرماد المتطاير ، يمكن الحصول على مادة تنقية بيئية ذات أداء ممتاز ، والتي لها قيمة مضافة عالية جدًا. في حين أنها تتمتع بفوائد اقتصادية جيدة ، إلا أنها تتمتع أيضًا بمزايا اجتماعية جيدة جدًا.
يتمتع التعديل الوظيفي السطحي للرماد المتطاير بملاءمة قوية للغاية ، والتي يمكن أن تحول الرماد المتطاير من النفايات الصلبة إلى مادة وظيفية. باختصار ، فقط الاستخدام المعقول والكامل والعميق للرماد المتطاير يمكن أن يجعل الرماد المتطاير لم يعد نفايات صلبة ، ولكنه مادة خام صناعية بسعر منخفض وأداء ممتاز.
أكسيد النانو والزنك - مادة كيميائية غير عضوية وظيفية جديدة
أكسيد النانو والزنك هو نوع جديد من المواد الكيميائية غير العضوية الوظيفية الدقيقة ، والتي تتميز بخصائص المواد الخام الرخيصة وسهلة الحصول عليها ، ونقطة الانصهار العالية ، والاستقرار الحراري الجيد ، والاقتران الكهروميكانيكي الجيد ، والأداء اللامع الجيد ، والأداء المضاد للبكتيريا ، والأداء التحفيزي و أداء ممتاز للحماية من الأشعة فوق البنفسجية. ، تستخدم على نطاق واسع في المواد المضافة المضادة للبكتيريا ، والمواد الحفازة ، والمطاط ، والأصباغ ، والأحبار ، والطلاء ، والزجاج ، والسيراميك الكهروضغطي ، والإلكترونيات الضوئية والمواد الكيميائية المنزلية وغيرها من المجالات.
1. عامل المطاط النشط ومسرع الفلكنة
يحتوي أكسيد النانو والزنك على قابلية تشتت جيدة ، وفضفاض ومسامي ، وسيولة جيدة ، وسهل التشتت أثناء الصهر ، وتوليد حرارة صغيرة لمركب المطاط. كمنشط الفلكنة ، فإن المركب المضاف إلى المنتج المستهدف له نشاط أقوى ، مما يحسن البنية الدقيقة للمطاط المفلكن ويحسن جودة المنتجات المطاطية. النهاية ، القوة الميكانيكية ، قوة التمزق ، مقاومة الأكسدة الحرارية ، ولها مزايا مقاومة الشيخوخة ، ومكافحة الاحتكاك والنار ، وإطالة عمر الخدمة ، وما إلى ذلك. عندما تكون الجرعة 30-50٪ من أكسيد الزنك العادي ، يمكن أن تجعل الإطارات المطاطية الجانبية المطاطية المضادة للطي تمت زيادة الأداء من 100000 مرة إلى 500000 مرة ، مما يمكن أن يقلل بشكل فعال من تكلفة الإنتاج للمؤسسات.
2. آلة تبلور السيراميك
أكسيد الزنك النانوي له تأثير نانو ، حجم جزيئات صغير ، مساحة سطح محددة كبيرة ، وله نشاط كيميائي أعلى من أكسيد الزنك العادي ، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من درجة التلبيد والتكثيف للمادة ، وتوفير الطاقة ، وجعل تكوين السيراميك مواد كثيفة وموحدة. لتحسين أداء مواد السيراميك. نظرًا لتأثيرها الحجمي وقدرتها العالية على التشتيت ، يمكن استخدامها مباشرة دون معالجة وطحن. بالمقارنة مع أكسيد الزنك العادي ، يمكن تقليل جرعته بنسبة 30٪ -50٪. درجة حرارة التلبيد لمنتجات السيراميك أقل بـ 40-60 من درجة حرارة أكسيد الزنك العادي. يمكنها أيضًا أن تجعل منتجات السيراميك لها وظائف مضادة للبكتيريا والتنظيف الذاتي.
3. مضادات الأكسدة من زيت التشحيم أو الشحوم
يحتوي أكسيد النانو والزنك على نشاط كيميائي قوي ويمكنه التقاط الجذور الحرة ، وبالتالي تدمير تفاعل سلسلة الجذور الحرة. في نفس الوقت ، أكسيد الزنك النانوي هو أكسيد مذبذب ، والذي يمكنه تحييد الحمض المتراكم على سلسلة الهيدروكربونات في زيت التشحيم بمرور الوقت ، والذي يمكن أن يطيل عمر خدمة زيت التشحيم.
4. ممتص للأشعة فوق البنفسجية
يمكن لأكسيد الزنك النانو أن يمتص الأشعة فوق البنفسجية ويولد انتقالات إلكترونية ، وبالتالي يمتص ويمنع الأشعة فوق البنفسجية متوسطة الموجة (UVB) والأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة (UVA). نظرًا لحجم الجسيمات الصغير لأكسيد الزنك النانوي ، تم تحسين معدل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية لكل وحدة كمية إضافية بشكل كبير. أكسيد الزنك النانوي هو أكسيد معدني غير عضوي ، يمكنه الحفاظ على استقرار طويل الأمد دون تدهور ، وبالتالي ضمان الاستقرار والفعالية على المدى الطويل لتأثير الحماية من الأشعة فوق البنفسجية. هذا المنتج مناسب للبيئات ذات الأشعة فوق البنفسجية القوية ، ويمكن استخدامه في الطلاءات الواقية للأثاث الخشبي ، والراتنجات ، والبلاستيك والمطاط ، وكذلك مستحضرات التجميل وغيرها من المنتجات.
5. عامل مضاد للعفن والجراثيم
أكسيد الزنك النانوي هو مادة شبه موصلة ذاتية التنشيط. تحت إشعاع الضوء فوق البنفسجي والضوء المرئي ، سوف تتحلل الإلكترونات المتحركة بحرية وتترك ثقوب إلكترونية موجبة في نفس الوقت. يمكن أن تتفاعل الثقوب مع الأكسجين والماء على سطح أكسيد الزنك لتوليد جذور الهيدروكسيل وأنواع الأكسجين التفاعلية ، وما إلى ذلك ، مما يتسبب في سلسلة من التفاعلات البيولوجية. يمكن أن تتأكسد وتحلل الكتلة الحيوية بشكل فعال ، وذلك لتلعب دور مضاد للعفن ومضاد للبكتيريا. نظرًا للتأثير النانوي لأكسيد الزنك النانوي ، تزداد مساحة سطحه المحددة بشكل كبير ، كما أن نشاط الأكسدة التحفيزي الضوئي له أعلى ، وله خصائص مضادة للبكتيريا ومضادة للبكتيريا ومضادة للفطريات أكثر كفاءة. . يمكن تطبيقه على مواد الطلاء والمواد المانعة للتسرب والبلاستيك والمطاط ومنتجات المنسوجات المضادة للبكتيريا والعفن الفطري.
أصبح الشحن السريع اتجاهًا صناعيًا ، حيث قدم خمسة أنواع من مواد الأنود سريعة الشحن
مع تقدم تكنولوجيا بطاريات الطاقة ، تم تحسين النطاق المبحر لمركبات الطاقة الجديدة بشكل كبير ، وخفت مشكلة القلق بشأن عمر البطارية تدريجياً. بالإضافة إلى عمر البطارية ، يعد قلق الشحن مشكلة أخرى تحتاج سيارات الطاقة الجديدة إلى مواجهتها. يؤثر مستوى كفاءة الشحن بشكل مباشر على تجربة السيارة.
يعد تقصير وقت الشحن أحد المفاتيح لتعزيز قوة العلامة التجارية وتجربة المستخدم لمركبات الطاقة الجديدة. يعتقد بعض المحللين أنه مع الزيادة السريعة في معدل تغلغل مركبات الطاقة الجديدة ، ستصبح المنافسة بين شركات السيارات أعمق وأكثر تنوعًا ، كما أن تقدم تقنية الشحن السريع وتحسين كفاءة تجديد الطاقة أصبح أيضًا المنفذ التالي لـ سلسلة صناعة مركبات الطاقة الجديدة.
1. ما هو الشحن السريع؟
ينقسم شحن مركبات الطاقة الجديدة إلى شحن بطيء للتيار المتردد وشحن سريع للتيار المستمر. من أجل تحقيق "الشحن السريع" ، من الضروري الاعتماد على الشحن السريع للتيار المستمر. المؤشر الذي يحدد معدل الشحن هو قوة الشحن. لا توجد لوائح واضحة بشأن الشحن عالي الطاقة في الصناعة ، وهو مصطلح صناعي واسع النطاق. بشكل عام ، تعتبر طاقة الشحن فوق 125 كيلو وات عالية الطاقة.
الشحن السريع لبطارية الطاقة هو استخدام الشحن عالي الطاقة. يمكن أن تدعم حزم بطاريات الطاقة الرائدة في السوق بالفعل معدل شحن 2C (معدل الشحن هو مقياس لسرعة الشحن ، ومعدل الشحن = تيار الشحن / السعة المقدرة للبطارية). بشكل عام ، يمكن لشحن 1C شحن نظام البطارية بالكامل في 60 دقيقة ، ويعني 4C أنه يمكن شحن البطارية بالكامل في 15 دقيقة. يحدد معدل الشحن والتفريغ معدل تفاعل إزالة تشابك الليثيوم لخلية البطارية ، ويترافق أيضًا مع درجات مختلفة من توليد الحرارة أو تطور الليثيوم. كلما ارتفع المعدل ، زادت خطورة تطور الليثيوم وتوليد الحرارة.
2. القطب السالب هو العامل الحاسم لبطاريات الشحن السريع
يجب تغيير البطاريات سريعة الشحن وترقيتها في مواد البطارية لتحسين أداء الشحن السريع للبطارية ، والذي يشبه تأثير البرميل. اللوحة القصيرة هي القطب السالب ، وهو العامل المحدد لمعدل شحن البطارية.
القطب السالب له تأثير أقوى على الشحن السريع من القطب الموجب. أظهرت العديد من الدراسات أن تدهور الكاثود ونمو فيلم الكاثود CEI ليس لهما أي تأثير على الشحن السريع لبطاريات Li-ion التقليدية. العوامل التي تؤثر على ترسيب الليثيوم وهيكل الترسيب (ترسيب الليثيوم) تشمل: معدل انتشار أيونات الليثيوم داخل الأنود ؛ ② تدرج تركيز الإلكتروليت في واجهة الأنود ؛ و ③ التفاعلات الجانبية في واجهة القطب / المنحل بالكهرباء.
3. ما هي مواد القطب السالب للشحن السريع؟
مادة الجرافيت
المواد القائمة على السيليكون
مادة الكربون الصلب
مادة تيتانات الليثيوم
مادة قاعدة الألومنيوم
أعلن معهد Shenzhen للتكنولوجيا المتقدمة ، الأكاديمية الصينية للعلوم مؤخرًا عن أحدث الإنجازات في مواد الأنود المركبة القائمة على الألومنيوم. رقائق الألومنيوم عبارة عن قطب كهربائي سالب ومجمع تيار. تنتقل أيونات الليثيوم إلى سطح القطب السالب لرقائق الألومنيوم ، والتي يمكن أن تشكل بسرعة سبيكة من الألومنيوم والليثيوم ؛ أثناء التفريغ ، يمكن استخلاص أيونات الليثيوم بسهولة من سبائك الألومنيوم والليثيوم ، والتي تتميز بميزة الشحن السريع. وفقًا للتقارير ، يمكن شحن منتج البطارية لهذا الإنجاز بالكامل في 20 دقيقة. إذا تم استخدام ورق الألمنيوم المركب كقطب كهربائي سالب سريع الشحن ، فإنه يتمتع بمزايا رائعة في التحكم في التكلفة ، والتحضير على نطاق واسع ومستقر ، إلخ.
مع التطور السريع لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم ، تم تحسين كثافة طاقة البطاريات بشكل كبير ، كما أن الطلب على تقصير وقت الشحن في سوق بطاريات الطاقة آخذ في الازدياد. أصبحت تقنية الشحن السريع اتجاهًا مهمًا في تطوير تقنية بطاريات الليثيوم في السنوات الأخيرة. مع التحسين المستمر لمواد البطاريات ، قد يصبح الشحن السريع منافسة جديدة في مجال مركبات الطاقة الجديدة ، وسيكون تطبيق تقنية الشحن السريع أكثر شمولاً في المستقبل.