6 formas cristalinas de carbonato de calcio
El carbonato de calcio se puede dividir en cúbico, fusiforme, en cadena, esférico, en copos, en agujas, etc. según la forma cristalina. Las diferentes formas de carbonato de calcio tienen diferentes campos de aplicación y funciones.
Por lo tanto, para satisfacer las necesidades de diversas industrias de diferentes productos de carbonato de calcio cristalino, es necesario utilizar métodos de control de la forma cristalina para controlar el proceso de cristalización del carbonato de calcio para producir productos con diferentes formas cristalinas.
1. Carbonato de calcio cúbico
El denominado cúbico se refiere al carbonato de calcio cuyos cristales se muestran como cubos bajo el microscopio electrónico de transmisión.
La producción industrial muestra que en el proceso de producción de carbonato de calcio sódico utilizando tecnología de baja temperatura, sin agregar ningún agente de control de la forma cristalina, controlando la temperatura de carbonización se puede obtener un producto de carbonato de calcio cúbico. La estructura cristalina del carbonato de calcio precipitado depende en gran medida de la temperatura a la que se forma. Siempre que la temperatura a la que se forma el núcleo cristalino sea inferior a 30 °C, se puede carbonizar en carbonato de calcio cúbico.
2. Carbonato de calcio en forma de rosa y fusiforme
El carbonato de calcio en forma de rosa y fusiforme se utiliza generalmente en la fabricación de papel, caucho, plástico, revestimiento y otras industrias, especialmente en papel de cigarrillo de alta calidad, que puede mejorar el rendimiento de combustión y la permeabilidad al aire del papel de cigarrillo.
El método principal para producir carbonato de calcio en forma de fusiforme en mi país es: a temperatura ambiente, la concentración de lechada de cal se controla en aproximadamente el 35% (relación en peso), y se introduce un 30-40% (relación en volumen) de gas CO2 mezclado en el reactor para la carbonización. El proceso de carbonización se lleva a cabo a temperatura ambiente. Debido a la reacción exotérmica, la temperatura del reactor aumenta desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 75 °C. La morfología del producto es principalmente fusiforme y el tamaño de partícula es generalmente de unas pocas micras.
3. Carbonato de calcio en cadena
El carbonato de calcio ultrafino en forma de cadena está compuesto por varios a docenas de granos finos de carbonato de calcio conectados entre sí y tiene una estructura de cadena. Con diferentes condiciones de síntesis, habrá diferentes tamaños de partículas y relaciones de aspecto.
El carbonato de calcio ultrafino en forma de cadena tiene un excelente efecto reforzante sobre el caucho natural y el caucho sintético. Como relleno de refuerzo, puede reemplazar parcialmente al negro de carbón o al negro de carbón blanco, lo que reduce en gran medida los costos de producción. Además, el carbonato de calcio ultrafino en forma de cadena se utiliza como aditivo en las industrias de recubrimiento, fabricación de papel y plástico, mostrando un excelente rendimiento y teniendo amplias perspectivas de aplicación.
Hay muchos informes sobre la síntesis de carbonato de calcio en forma de cadena, pero el método general es agregar un controlador de forma de cristal para controlar el crecimiento del núcleo cristalino cuando la suspensión de Ca (OH) 2 se convierte en una emulsión coloidal viscosa a mitad de camino durante el proceso de carbonización. Los principales controladores de forma de cristal son sales de magnesio, sales de potasio, polifosfatos de sodio, sales metálicas solubles en agua y agentes quelantes.
4. Carbonato de calcio esférico
Debido a su buena suavidad, fluidez, dispersabilidad y resistencia al desgaste, el nanocarbonato de calcio esférico se usa ampliamente en caucho, pintura de revestimiento, tinta, medicamentos, pasta de dientes y cosméticos.
El carbonato de calcio esférico se prepara generalmente mediante la reacción a baja temperatura de la sal de calcio y el carbonato en una solución alcalina concentrada. Los principales controladores de la forma del cristal son las sales de magnesio, las sales de potasio y el polifosfato de sodio.
5. Carbonato de calcio en escamas
El carbonato de calcio en escamas es adecuado para la industria papelera y puede producir papel con excelente absorción de tinta, blancura, capacidad de impresión y suavidad. Como agente de relleno y refuerzo, el carbonato de calcio en escamas tiene alta suavidad, brillo, resistividad y coeficiente elástico en la mezcla debido a su disposición no convencional.
Cuando el nanocarbonato de calcio en escamas se usa para pigmentos de papel revestido, muestra buena fluidez y dispersabilidad, y tiene mejor brillo y suavidad que el carbonato de calcio ligero PCC de husillo común.
6. Carbonato de calcio en forma de aguja
El carbonato de calcio en forma de aguja tiene una gran relación de aspecto. Puede mejorar en gran medida la resistencia al impacto y la resistencia a la flexión de los plásticos cuando se utiliza como relleno para plásticos; el efecto de refuerzo es más significativo cuando se utiliza en caucho.
Aplicación y transición de fase de diferentes alúminas cristalinas.
En los campos de la minería, la cerámica y la ciencia de los materiales, el óxido de aluminio (fórmula química Al2O3), también conocido como bauxita, es un compuesto iónico con fuertes enlaces químicos. Tiene excelentes características como alta dureza, alta resistencia mecánica, resistencia a la corrosión química, buena resistencia al desgaste y buena conductividad térmica. Es una materia prima química importante en la industria.
Hay dos formas principales de organizar la estructura cristalina del óxido de aluminio: una es que los átomos de oxígeno están dispuestos en apilamiento hexagonal, y la otra es que los átomos de oxígeno están dispuestos en apilamiento cúbico.
(1) Propiedades y aplicaciones del α-Al2O3
El α-Al2O3 se conoce comúnmente como corindón. El α-Al2O3 es un cristal blanco y es el tipo más común y estable de cristal de alúmina. Pertenece a la estructura compacta trigonal. En la estructura cristalina de α-Al2O3, los iones de oxígeno están dispuestos en un patrón hexagonal compacto, que se repite en dos capas de ABABAB... para formar varias formas octaédricas, mientras que los iones de aluminio llenan los espacios entre cada octaedro.
Actualmente, α-Al2O3 se utiliza ampliamente en materiales abrasivos, materiales refractarios, sustratos de circuitos integrados y cerámicas funcionales estructurales.
(2) Propiedades y aplicaciones de β-Al2O3
β-Al2O3 es en realidad un aluminato, que es un compuesto compuesto de óxidos metálicos y óxido de aluminio. Los iones metálicos como Na+ pueden difundirse rápidamente en esta capa plana, por lo que los cristales de β-Al2O3 pueden conducir electricidad y son un tipo importante de electrolito sólido. Por lo tanto, β-Al2O3 se puede utilizar para preparar materiales de diafragma de electrolito sólido en baterías de sodio-azufre, y también puede desempeñar un papel importante en la conducción de iones y el aislamiento de los electrodos positivo y negativo de la batería.
(3) Propiedades y aplicaciones del γ-Al2O3
El γ-Al2O3 es el óxido de aluminio en estado de transición más utilizado. No existe en la naturaleza. En su estructura, los iones de oxígeno pueden aproximarse como cúbicos y compactados, mientras que los iones de aluminio se distribuyen irregularmente en los huecos octaédricos y tetraédricos formados por iones de oxígeno, que pertenecen a la estructura de espinela. El proceso de preparación del γ-Al2O3 es relativamente simple y su temperatura de formación es relativamente baja, generalmente en el rango de 500~700℃. El γ-Al2O3 es insoluble en agua, pero generalmente se puede disolver en ácido o álcali.
Transformación de fase de diferentes alúminas cristalinas
Entre las diferentes formas cristalinas, solo el α-Al2O3 es una fase cristalina estable, y todas las demás fases son fases de transición, que se encuentran en un estado termodinámicamente inestable. A medida que aumenta la temperatura, la alúmina de transición inestable se puede transformar en una fase estable, que es una transformación irreversible de la reconstrucción de la red.
Para obtener α-Al2O3 estable, se requiere un control perfecto del proceso desde el cribado inicial del mineral, la síntesis del polvo hasta la sinterización. La preparación de alúmina de alta temperatura en el país y en el extranjero generalmente utiliza hidróxido de aluminio industrial o alúmina industrial como materia prima, forma una fase de transición a través de la deshidratación y luego sufre múltiples transformaciones de fase a alta temperatura, y finalmente se transforma en Al2O3 de fase α.
La gibbsita (Al(OH)3) y la boehmita (AlOOH) son los precursores más utilizados para la preparación de α-Al2O3. En el proceso de tratamiento térmico inicial, el hidróxido de aluminio se transforma en alúmina de transición en forma de una estructura metaestable y finalmente termina con la fase termodinámicamente estable de α-Al2O3.
En la industria, se suelen utilizar diferentes métodos de calcinación para transformar la fase metaestable γ-Al2O3 en la fase α-estable para preparar α-Al2O3 con diferentes morfologías. El α-Al2O3 con diferentes morfologías se puede producir controlando diferentes temperaturas de calcinación, añadiendo diferentes tipos de aditivos, métodos de molienda, etc. Por lo general, se incluyen cristales de α-Al2O3 en diversas formas, como en forma de gusano, en forma de escamas, columnares, esféricos, esféricos y fibrosos.
Con el rápido desarrollo de la industria cerámica, la industria farmacéutica, la industria electrónica y la industria de la maquinaria, la demanda del mercado de alúmina todavía tiene mucho margen de desarrollo, por lo que la investigación sobre la alúmina es de gran importancia. Comprender y dominar la estructura cristalina y las propiedades de la alúmina es un prerrequisito importante para la preparación de polvo de alúmina. Las diferentes formas cristalinas de alúmina tienen diferentes áreas de aplicación. α-Al2O3 es la más estable de todas las formas de alúmina. En la producción, generalmente se preparan diferentes tipos de cristales de α-Al2O3 controlando el entorno de crecimiento de los cristales de α-Al2O3 para satisfacer las necesidades de cerámicas, materiales refractarios y otros nuevos materiales funcionales para diferentes microestructuras cristalinas de α-Al2O3.
Las principales áreas de aplicación del grafeno
(1) Aplicación en el campo de la electroquímica
El grafeno es un material de carbono con una estructura de rejilla en capas. Tiene una excelente conductividad eléctrica, estabilidad química y estabilidad térmica. Se puede utilizar en supercondensadores, baterías de iones de litio, baterías de iones de sodio, baterías de plomo-ácido, baterías de litio-azufre, baterías de metal-aire, etc.
En el futuro, cómo utilizar materias primas baratas y procesos simples para lograr una producción de productos de alta calidad y aprovechar al máximo las ventajas estructurales únicas del grafeno para diferentes dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica será un foco de investigación.
(2) Aplicación en el campo de los materiales fotocatalíticos
El grafeno tiene una excelente conductividad eléctrica, propiedades de transporte de electrones, una gran área de superficie específica y otras propiedades.
(3) Aplicación en el campo de los recubrimientos resistentes a la corrosión
Los recubrimientos de grafeno no solo tienen la protección catódica de los recubrimientos ricos en zinc epoxi y las propiedades de protección de los recubrimientos de escamas de vidrio, sino que también tienen una excelente adhesión, impermeabilidad y tenacidad.
(4) Aplicación en el campo biomédico
Debido a que la superficie del GO contiene una gran cantidad de grupos funcionales que contienen oxígeno (-OH, -COOH, etc.), puede hacer que tenga una buena hidrofilia, y el GO bidimensional tiene una buena biocompatibilidad, por lo que tiene perspectivas de aplicación potenciales en campos biomédicos como la carga de fármacos y la administración de genes.
(5) Aplicación en el campo de los sensores
El grafeno tiene excelentes propiedades físicas y químicas, como una gran área de superficie específica, alta conductividad y biocompatibilidad, lo que favorece la mejora de la capacidad de adsorción de moléculas sensibles y el aumento de la velocidad de las reacciones bioquímicas. Estas excelentes propiedades lo convierten en un material candidato ideal para preparar sensores.
(6) Aplicación en el campo de los circuitos integrados
El grafeno tiene una buena conductividad térmica y estabilidad térmica, y se puede introducir en circuitos basados en silicio para lograr el propósito de mejorar la disipación rápida del calor.
(7) Aplicación en el campo de las células solares
El grafeno, como semiconductor bidimensional sin huecos único, tiene propiedades como alta movilidad de portadores de carga y alta área de superficie específica. La película preparada también tiene alta transparencia óptica, conductividad y flexibilidad. Por lo tanto, el grafeno tiene una amplia gama de aplicaciones en la capa de transporte de electrones, capa de transporte de huecos, capa tampón, contraelectrodo, etc. en células solares.
(8) Aplicación en el campo de los nanocompuestos
El grafeno se puede combinar con otros materiales de diferentes propiedades para formar materiales compuestos debido a su estructura porosa suelta, alta conductividad y alta resistencia del material. Con excelentes propiedades como alta resistencia, alto módulo elástico, alta área de superficie específica y estabilidad, las propiedades mecánicas de los materiales se pueden mejorar o realzar de manera efectiva.
(9) Aplicación en el campo de la absorción electromagnética de microondas
El grafeno no solo tiene una estructura física y química única y excelentes propiedades mecánicas y electromagnéticas, sino que también tiene buenas propiedades de absorción de microondas. Además, se puede combinar con nanopartículas magnéticas para preparar un nuevo tipo de material absorbente. Este material presenta pérdidas magnéticas y eléctricas y tiene posibles aplicaciones en los campos del blindaje electromagnético y la absorción de microondas.
(10) Aplicación en otros campos
Los grupos funcionales que contienen oxígeno en el GO pueden adsorberse con los sitios activos de los tejidos de algodón. La carga de GO en los tejidos de algodón puede mejorar eficazmente las propiedades antibacterianas y de protección UV de los tejidos.
El grafeno se considera un material ideal para el almacenamiento de hidrógeno debido a su excelente rendimiento, gran área de superficie específica y resistencia mecánica ultraalta.
¿Conoces los 4 grados del talco?
Como relleno de plástico, el talco en polvo no solo puede ahorrar el uso de resina, sino que también mejora significativamente las propiedades físicas del producto y desempeña un papel de refuerzo. El talco en polvo con suficiente finura puede mejorar significativamente la rigidez, la resistencia al impacto, la resistencia a la fluencia, la dureza, la resistencia al rayado de la superficie, la resistencia al calor y la temperatura de deformación por calor del producto.
Al elegir el talco, se deben considerar al menos los "cuatro grados" del talco en sí, a saber: pureza, blancura, escamas y finura. En términos generales, para evaluar la calidad de los productos de talco, se deben considerar al menos los cuatro factores anteriores.
Pureza
La pureza se refiere al contenido de talco del producto. El talco contiene impurezas en la naturaleza y la producción industrial, y es imposible que existan productos de talco 100% puros en la industria. Sin duda, cuanto mayor sea la pureza del talco en polvo, mejor será el efecto de refuerzo. Algunas impurezas en el talco en polvo no solo reducen la pureza del talco en polvo, sino que también tienen un impacto significativo en el rendimiento del producto final.
Blancura
En la industria del talco existen dos tipos de blancura: blancura estrecha y blancura amplia. La blancura estrecha es una definición general de blancura, que se puede expresar mediante blancura de luz azul R457, Y, L*, blancura Ganz y blancura Hunter. La blancura amplia incluye blancura seca, blancura húmeda y tono. La denominada blancura húmeda es la blancura medida después de añadir una cantidad adecuada de DMP (ftalato de dimetilo) al talco en polvo.
Para las mismas materias primas, cuanto más fino sea el tamaño de partícula, mayor será la blancura. Cuanto mayor sea el contenido de humedad, menor será la blancura. Aunque la blancura no tiene ningún efecto sobre las propiedades físicas del producto, es muy importante mantener la pureza del color para los productos de color claro.
Escamas
El importante efecto reforzante del talco en polvo sobre los productos plásticos proviene principalmente de su estructura microescamosa única. Cuanto más completa sea la estructura escamosa del talco en polvo, más evidente será su efecto reforzante. Los dos factores principales que afectan la escamación del producto son: la pureza del talco en polvo y la tecnología de procesamiento del polvo.
Las impurezas en el talco en polvo no tienen una estructura escamosa. Cuanto más puro sea el talco en polvo, menos impurezas tendrá y mejor será la estructura escamosa. En el proceso de micronización del producto, la estructura escamosa del producto se mantiene de manera diferente cuando se utilizan diferentes métodos. Los métodos y las condiciones de operación inadecuados pueden incluso destruir su estructura escamosa.
Finura
La micronización es la tendencia de desarrollo de los productos de talco. Cuanto más fino sea el producto, mejor será el efecto de refuerzo. Al mismo tiempo, la energía superficial de las partículas aumenta, es fácil de aglomerar, difícil de dispersar y costoso. Por lo tanto, debemos elegir productos con la finura adecuada de acuerdo con nuestro propio nivel técnico y necesidades reales, no cuanto más fino, mejor.
La evaluación del tamaño de partícula de un producto de talco no puede basarse solo en la finura promedio. Existen al menos dos indicadores para evaluar la calidad de un producto: D50 y D100 (o D98).
A medida que los productos se vuelven cada vez más finos, las personas tienen mayores requisitos para la forma microscópica y la distribución del tamaño de partícula del talco fino después de triturarlo. El indicador principal para evaluar la distribución del tamaño de partícula ha cambiado de D50 a D97, D98 y ahora D100. Al mismo tiempo, la reproducibilidad de la distribución del tamaño de partícula es más estricta. Al evaluar un producto, su tamaño de partícula promedio no solo debe cumplir con los requisitos, sino que, lo que es más importante, la distribución del tamaño de partícula debe ser lo más estrecha posible, con la menor cantidad posible de partículas grandes.
El producto debe esforzarse por lograr la misma distribución del tamaño de partícula para cada lote, lo que es muy difícil en la práctica de producción. En los productos de talco de alta gama, controlar la distribución del tamaño de partícula, especialmente la cantidad de partículas gruesas, es una tecnología muy crítica, que requiere equipos de clasificación de alta eficiencia, alta precisión y confiabilidad, así como una gran experiencia operativa y capacidades de mantenimiento de equipos. En China, solo hay 6 o 7 empresas que han dominado una tecnología de control del tamaño de partículas relativamente madura.
La distribución del tamaño de partículas se puede medir mediante un instrumento de distribución del tamaño de partículas, incluido el método láser y el método de sedimentación. Sin embargo, en la práctica de producción, el método de cribado se utiliza principalmente para detectar la cantidad de partículas gruesas.
Cabe señalar que el talco en polvo tiene una gran superficie específica y una pequeña densidad de volumen debido a su propia estructura escamosa. La densidad de volumen del talco en polvo de 325 mallas es de 0,8-0,9 g/cm3, mientras que el talco en polvo de 1250 mallas ha bajado a 0,25-0,3 g/cm3 y el de 4000 mallas es de solo 0,12 g/cm3. Esto provoca una grave contaminación por polvo durante el uso, dificultad para mezclar, aumento de los costes y reducción de los rendimientos. Además, el coste del transporte de larga distancia es bastante elevado.
La importancia del nitruro de silicio (SiNx) en los chips
En la fabricación de chips, hay un material que juega un papel vital, que es el nitruro de silicio (SiNx). Aunque puede que no reciba la misma atención que otros materiales semiconductores más conocidos como el silicio (Si), el arseniuro de galio (GaAs) o el nitruro de galio (GaN), su importancia es incuestionable. Se puede decir que la mayoría de los chips utilizarán este material.
En la industria de semiconductores, el nitruro de silicio utilizado en diversas aplicaciones a menudo no es uniforme, generalmente representado por SiNx. SiNx es un material amorfo cuyas propiedades dependen de la relación de nitrógeno a silicio, es decir, el valor de x. Cuando el valor de x cambia, las propiedades físicas y químicas del nitruro de silicio también cambiarán. El nitruro de silicio se presenta en muchas formas, incluyendo Si3N4, Si2N2, SiN, etc.
Si3N4 es un material cristalino, lo que significa que la relación de silicio a nitrógeno es fija. Cuando el valor de x es igual a 4/3, SiNx es igual a Si3N4. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, el SiNx a menudo no es fijo, y su relación de silicio a nitrógeno se puede ajustar modificando los parámetros del proceso PVD o CVD.
El nitruro de silicio tiene excelentes propiedades de aislamiento, con una resistividad de hasta 10^14 Ω·cm, que supera con creces a algunos materiales aislantes comunes como el óxido de silicio (SiO2). Su baja constante dieléctrica lo convierte en una capa de aislamiento ideal en aplicaciones de microondas y radiofrecuencia. La capa de nitruro de silicio también actúa como barrera para la difusión de impurezas en el chip. Puede evitar que los dopantes como el boro y el fósforo cambien las características del dispositivo a través de la difusión. Además, también puede evitar la difusión de iones metálicos para evitar fallos como cortocircuitos.
El nitruro de silicio tiene una excelente estabilidad térmica, que está determinada por sus propiedades químicas especiales y su estructura cristalina. Puede permanecer estable en entornos de alta temperatura sin descomposición química ni cambios físicos como otros materiales. Esto se debe a que en la estructura cristalina del nitruro de silicio, cada átomo de silicio se combina con cuatro átomos de nitrógeno en forma de tetraedro, y cada átomo de nitrógeno también se combina con cuatro átomos de silicio en forma de tetraedro. Esta estructura hace que la red cristalina del nitruro de silicio sea extremadamente estable y no se deforme fácilmente. Por lo tanto, se utiliza como capa aislante de compuerta en la fabricación de transistores de alta movilidad de electrones (HEMT).
¿Cuáles son las ventajas del SiNx sobre el SiO2?
Mejor estabilidad térmica, mayor dureza y más difícil de grabar.
Diferencias y aplicaciones de la calcita y la dolomita
Tanto la calcita como la dolomita son rocas carbonatadas con estructuras cristalinas similares. Son minerales comunes en los estratos y son abundantes en la naturaleza. Ambos se pueden moler y utilizar ampliamente en muchos campos, pero su composición y usos son muy diferentes.
Los componentes principales de la calcita y la dolomita son el carbonato de calcio, pero la calcita, una roca sedimentaria, es relativamente sólida, con poca porosidad y baja permeabilidad, y los fluidos subterráneos a menudo no pueden penetrar bien en ella. Aunque la dolomita también contiene una gran cantidad de carbonato de calcio, también contiene una cantidad considerable de carbonato de magnesio. La dolomita tiene más grietas que los estratos de carbonato de calcio, por lo que tiene una buena permeabilidad.
Tanto la calcita como la dolomita se pueden moler y utilizar. La calcita se puede moler hasta convertirla en polvo para obtener carbonato de calcio pesado, que es un relleno inorgánico en polvo de uso común. Tiene las características de alta pureza química, alta inercia, no es fácil de reaccionar químicamente y tiene buena estabilidad térmica. Por lo tanto, se puede utilizar en caucho, plástico, fabricación de papel, construcción (mortero seco, hormigón), mármol artificial, piensos, revestimiento de masilla en polvo y otras industrias. Añadir una gran cantidad de polvo de calcita al caucho puede mejorar la resistencia a la tracción, la resistencia al desgarro y la resistencia al desgaste del caucho; añadir polvo de calcita a los productos plásticos puede desempeñar un cierto papel de esqueleto, que no solo puede mejorar la estabilidad del producto, sino también mejorar la dureza del producto, la suavidad de la superficie, etc.
La dolomita tiene muchos usos después de ser molida en polvo fino, entre los cuales el más utilizado es en el campo de los recubrimientos. El polvo de dolomita de malla 325 es la principal materia prima del polvo blanco, y también puede producir masilla en polvo y mortero seco. Molido a más de 800 mallas, la blancura alcanza 95, y después del tratamiento de la superficie, se puede utilizar como relleno para pintura de látex. El polvo de dolomita modificado también es un relleno en la industria del caucho y el papel, lo que puede mejorar el rendimiento del producto y reducir los costos. Las piezas de cerámica también se mezclan con polvo de dolomita, lo que puede reducir la temperatura de cocción de la pieza y aumentar la transparencia de la misma. Además, el polvo de dolomita también es un purificador y adsorbente ideal de aguas residuales, y también se puede utilizar para fabricar agentes derretidores de nieve.
La línea de producción de extensión + molino de bolas ALPA integra molienda y transporte, y se puede utilizar para preparar polvo ultrafino de calcita y dolomita
【Campos de aplicación】: materiales de construcción, productos químicos, metalurgia, revestimientos, fabricación de papel, caucho, medicina, alimentos y otros campos.
【Materiales aplicables】: bauxita, caolín, barita, fluorita, talco, escoria, polvo de cal, wollastonita, yeso, piedra caliza, roca fosfórica, calcita, mármol, dolomita, feldespato potásico, arena de cuarzo, bentonita, mineral de manganeso y otros materiales.
Aplicación de la cerámica de alúmina
Las cerámicas se utilizan como biomateriales para rellenar defectos en dientes y huesos, fijar trasplantes óseos, fracturas o prótesis en los huesos y reemplazar tejidos enfermos. Se denominan biocerámicas. Se utilizan ampliamente en el campo médico debido a sus excelentes características, como alta resistencia, resistencia al desgaste, mayor resistencia a la compresión y a la flexión y alta biocompatibilidad.
El concepto de cerámica de alúmina cubre una amplia gama. Además de la cerámica de alúmina pura, cualquier material cerámico con un contenido de alúmina de más del 45% puede denominarse cerámica de alúmina. La cerámica de alúmina tiene muchos cristales isomorfos y heteromórficos, pero los más utilizados son solo α-Al2O3 y γ-Al2O3. Debido a sus diferentes estructuras cristalinas, tienen diferentes propiedades. Entre ellos, α-Al2O3, también conocido como corindón, es la fase cristalina principal de la cerámica de alúmina, con alta resistencia mecánica, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión.
Aplicación de cerámica de alúmina en articulaciones artificiales
La cerámica de alúmina de alta pureza tiene un coeficiente de fricción muy bajo, una gran dureza y una buena humectabilidad, lo que la hace muy adecuada para su uso como superficies de fricción en las articulaciones. Solo se puede utilizar alúmina de alta pureza en el campo médico, y las impurezas que pueden formar fases límite de grano de vidrio (como sílice, silicatos metálicos y óxidos de metales alcalinos) deben ser inferiores al 0,1 % en peso, porque la degradación de dichas impurezas conducirá a sitios de concentración de tensión donde aparecerán grietas. Los estudios han demostrado que al seleccionar los parámetros de sinterización adecuados (temperatura, tiempo, velocidades de calentamiento/enfriamiento) y los aditivos dopantes (como óxido de magnesio, óxido de circonio y óxido de cromo), se puede controlar el tamaño de grano y la porosidad de la alúmina, y se puede mejorar de manera efectiva la tenacidad y la resistencia a la fractura de la alúmina.
Los materiales compuestos formados por óxido de circonio y alúmina se denominan alúmina endurecida con óxido de circonio (ZTA) o zirconia endurecida con alúmina (ATZ), que también desempeñan un papel importante en los materiales para articulaciones artificiales. Estos dos materiales compuestos dependen del contenido de los componentes principales. Estos materiales compuestos combinan la capacidad de endurecimiento del óxido de circonio con la baja sensibilidad de la alúmina a la degradación en fluidos biológicos de baja temperatura. De acuerdo con los requisitos de diseño del material, ATZ se puede utilizar cuando se requiere una alta tenacidad a la fractura, mientras que ZTA se puede utilizar cuando se requiere dureza. No hay suficientes datos clínicos para demostrar que las superficies de apoyo de las articulaciones ZTA tengan mayores ventajas en la resistencia al desgaste. Los estudios han demostrado que la aplicación de ZTA y alúmina endurecida a base de óxido de circonio (ZPTA) en la cirugía articular es mucho mayor que la de ATZ.
Aplicación de la cerámica de alúmina en la restauración oral
La cerámica de alúmina tiene una transmitancia de luz y un color que coinciden con los de los dientes reales y es ligeramente tóxica. La cerámica de alúmina tiene una conductividad térmica significativamente baja, lo que reduce la estimulación de los alimentos fríos y calientes en la pulpa. Las cerámicas de zirconio son resistentes al desgaste, la corrosión y las altas temperaturas, y su color es similar al de los dientes reales. Son adecuadas para la restauración dental y tienen una alta resistencia. Según la composición física de los materiales cerámicos de alúmina y los diferentes procesos de fabricación, las cerámicas de alúmina utilizadas en el campo de la restauración totalmente cerámica se pueden dividir en las siguientes categorías:
(1) Cerámicas de alúmina por infiltración de vidrio
Infiltración de vidrio, el nombre completo es método de infiltración de vidrio con recubrimiento en suspensión. La alúmina, como material matriz, presenta una estructura porosa, y el vidrio de borosilicato de lantano que contiene colorantes penetra en ella. Después de formarse, tiene una microestructura en la que las fases de cristal de alúmina y las fases de cristal de vidrio se interpenetran entre sí.
(2) Cerámicas de alúmina sinterizada densa de alta pureza
Está compuesta de alúmina con una pureza del 99,9%. El polvo de alúmina se prensa en un cuerpo verde (prensado en seco) a gran presión y luego se sinteriza. El método de formación por presión confiere a la cerámica de alúmina una alta densidad y una baja porosidad.
(3) Cerámica de alúmina endurecida con circonio infiltrado con vidrio
Este tipo de cerámica se forma añadiendo un 35 % de circonio parcialmente estabilizado al polvo de cerámica de alúmina infiltrado con vidrio. Se puede observar circonio tetragonal distribuido uniformemente dentro del material formado.
Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, los materiales biocerámicos de alúmina se están utilizando cada vez más en el campo médico, y la investigación sobre ellos se dirigirá hacia direcciones médicas emergentes con mayor valor añadido y más perspectivas.
Aplicación del hidróxido de calcio en la industria alimentaria
El hidróxido de calcio, también conocido como cal apagada o cal viva, se obtiene calcinando y digiriendo materias primas como piedra caliza o conchas de ostras que contienen piedra caliza. Generalmente se presenta en forma de polvo y se utiliza ampliamente en alimentos, medicinas, industria química, tratamiento de agua potable y otros campos.
Dado que la solubilidad del hidróxido de calcio es mucho menor que la del hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio, la corrosividad y alcalinidad de su solución son relativamente pequeñas. Por lo tanto, se puede utilizar como regulador de la acidez en los alimentos para desempeñar un papel en el tamponamiento, la neutralización y la solidificación. El hidróxido de calcio de grado alimenticio tiene una actividad relativamente alta, una estructura relativamente suelta, alta pureza, buena blancura, bajo contenido de impurezas y no contiene elementos nocivos como Pb y As.
1. Preparaciones de calcio
Existen casi 200 preparaciones de calcio en el mercado, entre las que se incluyen carbonato de calcio, citrato de calcio, lactato de calcio y gluconato de calcio. El hidróxido de calcio se utiliza ampliamente como materia prima en la industria de producción de preparados de calcio. Entre ellos, el gluconato de calcio es común. En mi país, actualmente se produce por fermentación.
2. Leche en polvo
El hidróxido de calcio se puede utilizar como regulador de acidez en la leche en polvo (incluida la leche en polvo azucarada) y la leche en polvo crema y sus productos modulados, y en fórmulas infantiles. La cantidad utilizada es adecuada según las necesidades de producción.
Debido a que la leche en polvo, especialmente la leche en polvo o los alimentos para fórmulas infantiles, contiene una cierta cantidad de diferentes tipos de proteínas, debido a la presencia de cadenas laterales ionizadas en la superficie de las proteínas, las proteínas tienen una carga neta y estas cadenas laterales se pueden titular.
3. Tofu de arroz y gelatina helada
Use arroz remojado, agregue agua, muela hasta obtener una papilla de arroz, agregue agua con cal apagada y revuelva uniformemente, caliente y revuelva hasta que la papilla de arroz esté cocida y espesa. Vierta la papilla de arroz hervido en un molde y, una vez que se haya enfriado por completo, puede cortarla en trozos pequeños con un cuchillo y el tofu de arroz estará listo. Entre ellos, la cal apagada actúa como coagulante y también aporta calcio. La cal apagada también debe añadirse durante la producción de gelatina helada, que también actúa como coagulante.
4. Huevos en conserva
La cal apagada, el carbonato de sodio y la ceniza de madera se utilizan como materias primas para hacer una papilla y envolverla en la superficie del huevo. Después de un período de tiempo, se convierte en un huevo en conserva que se puede comer directamente a través de reacciones químicas. Cuando la proteína encuentra un álcali fuerte, se convierte gradualmente en agua clara. Si la solución alcalina continúa ingresando al huevo a través de la membrana semipermeable, la alcalinidad continúa aumentando y las moléculas de proteína alcalina comienzan a polimerizarse y la viscosidad aumenta gradualmente, convirtiéndose en un gel para formar un huevo en conserva. Si el álcali es excesivo, será perjudicial para la calidad del huevo en conserva.
5. Alimento a base de konjac
La producción y el uso de alimentos a base de gel de konjac por parte del pueblo chino tiene una historia de 2000 años. El método de producción consiste en añadir entre 30 y 50 veces la cantidad de agua a la harina de konjac, mezclarla hasta formar una pasta, añadir entre un 5% y un 7% de hidróxido de calcio a la harina de konjac, mezclarla y solidificarla.
6. Producción de azúcar
En el proceso de producción de azúcar, se utiliza hidróxido de calcio para neutralizar el ácido del jarabe y, a continuación, se introduce dióxido de carbono para hacer que el hidróxido de calcio restante se precipite y se filtre, con el fin de reducir el sabor amargo del azúcar. También se puede combinar con sacarosa para formar sal de sacarosa, por lo que se puede utilizar para desazucarar la melaza o refinar el azúcar.
7. Otros
El hidróxido de calcio se puede utilizar como tampón, neutralizador y agente de curado para cerveza, queso y productos de cacao. Debido a sus efectos de ajuste de pH y coagulación, también se puede utilizar en la síntesis de medicamentos y aditivos alimentarios, la síntesis de biomateriales de alta tecnología HA, la síntesis de fosfatos VC para aditivos alimentarios y la síntesis de ciclohexaneato de calcio, lactato de calcio, citrato de calcio, aditivos para la industria azucarera, tratamiento de agua y otros productos químicos orgánicos de alta gama. Es útil para la preparación de reguladores de acidez y fuentes de calcio, como productos semiacabados de carne comestible, productos de bebidas y enemas médicos.
La industria del hidróxido de calcio se desarrolló temprano y su producción anual puede alcanzar más de 10 millones de toneladas. Se produce principalmente en el Reino Unido, los EE. UU. y Alemania, y Japón y Corea del Sur producen principalmente alta pureza y alta blancura.
Proceso de molienda de polvo de piedra caliza
La piedra caliza es la principal materia prima para producir cemento, agregados gruesos y finos de hormigón, cal, carbonato de calcio, etc. Su trituración y molienda generalmente adoptan un proceso seco, y el proceso correspondiente se selecciona de acuerdo con los diferentes campos de aplicación:
Para la piedra caliza utilizada en metalurgia y construcción de carreteras, el mineral generalmente se tritura y se tamiza.
Para los productos en polvo fino utilizados como aditivos para piensos y rellenos ordinarios, el mineral generalmente se tritura con una trituradora granular, trituradora de martillos, trituradora de impacto, etc. y luego se muele directamente con un molino Raymond, molino vertical, molino de rodillos, molino de impacto, etc.
Para el polvo de piedra caliza ultrafina y los rellenos de alta calidad utilizados para la desulfuración de gases de combustión, generalmente se requiere trituración ultrafina y clasificación fina, y el equipo de proceso es básicamente el mismo que el triturado ultrafino de calcita.
En la actualidad, la mayor parte del polvo de piedra caliza utilizado en la industria de materiales de construcción es piedra caliza o virutas de piedra generadas en la producción de agregados, etc., que se muelen para cumplir con los requisitos de finura especificados.
1. Proceso de molienda de piedra caliza
Existen dos procesos principales para la molienda de piedra caliza:
Proceso de circuito abierto: proceso en el que el material pasa por el molino una vez y se utiliza como producto terminado para la siguiente etapa de operación;
Proceso de circuito cerrado: proceso en el que el material se clasifica en uno o varios niveles después de salir del molino, y las partículas finas se utilizan como producto terminado, y las partículas gruesas se devuelven al molino para volver a molerlo.
El proceso de circuito abierto es relativamente simple, con las ventajas de menos equipo, menos inversión y fácil operación. Sin embargo, debido a que todos los materiales deben cumplir con los requisitos de finura antes de salir del molino, es propenso a producirse una molienda excesiva y los materiales finamente molidos son propensos a formar una capa amortiguadora, lo que dificulta la molienda adicional de materiales gruesos, reduce en gran medida la eficiencia de molienda y aumenta el consumo de energía.
Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes de polvo de piedra caliza eligen actualmente el proceso de circuito cerrado, que puede reducir la molienda excesiva, mejorar la eficiencia del molino y reducir el consumo de energía. Además, el polvo de piedra caliza producido mediante el proceso de circuito cerrado tiene un tamaño de partícula uniforme y es fácil de ajustar, lo que puede cumplir con diferentes requisitos de finura.
2. Ejemplo de producción de polvo de piedra caliza en circuito cerrado Molino Raymond
Descripción del proceso:
La piedra caliza cae desde la tolva en el fondo del silo hasta la cinta transportadora y luego se envía al molino para moler.
Debido a que el rodillo de molienda rueda firmemente sobre el anillo de molienda bajo la acción de la fuerza centrífuga, el material es recogido por la pala y enviado al medio del rodillo de molienda y el anillo de molienda, y el material se tritura en polvo bajo la acción de la presión de molienda.
El material en polvo es expulsado por el ventilador y clasificado por el clasificador sobre el molino.
El clasificador está compuesto por ruedas de paletas radiales y dispositivos de transmisión. Las ruedas de paletas son impulsadas por el dispositivo de transmisión para girar a una cierta velocidad, bloqueando las partículas gruesas en el flujo de aire y devolviéndolas para volver a moler. El polvo fino se envía al separador ciclónico con el flujo de aire a través del parabrisas, por lo que el clasificador desempeña un papel de cribado. El tamaño de las partículas de polvo se puede ajustar libremente ajustando el volumen de aire o cambiando la velocidad de la rueda de cuchillas.
El separador ciclónico separa los productos calificados del aire, y los productos terminados se transportan al almacén de productos terminados a través del elevador de cangilones a través de la tubería, y el flujo de aire regresa al soplador a través del conducto de aire de retorno para reciclarlo.
El material contiene una cierta cantidad de humedad y se generará una cierta cantidad de vapor de agua durante la molienda. Además, toda la tubería no está sellada de forma absolutamente hermética, por lo que se aspira una cierta cantidad de gas externo en el sistema, lo que aumenta el volumen de aire circulante del sistema. Para garantizar que el molinillo funcione bajo presión negativa, el exceso de aire ingresa al colector de polvo de bolsas para su purificación y luego se descarga a la atmósfera.
Cómo prolongar la vida útil de los equipos de fresado vertical
En la producción de cemento, el molino vertical es un equipo clave, y el estado operativo de sus cojinetes de rodillos es crucial para la seguridad y eficiencia de la producción.
Cómo hacer que el rodillo del molino vertical dure más
1. Elija el lubricante adecuado y reemplácelo periódicamente
La elección del lubricante es crucial. Debe elegir lubricantes de alta calidad adecuados para entornos de alta temperatura y alta presión. Al mismo tiempo, el lubricante debe reemplazarse periódicamente para garantizar su estabilidad y limpieza durante el uso y evitar daños en los cojinetes causados por problemas de calidad del aceite.
2. Reforzar el mantenimiento diario, la detección temprana y el tratamiento temprano
Los operadores deben verificar periódicamente el estado operativo del sistema de lubricación, especialmente en entornos de alta temperatura, y prestar atención a los cambios en la temperatura del aceite. Si la temperatura del aceite es anormal, la máquina debe detenerse inmediatamente para su inspección y continuar funcionando después de la resolución de problemas. El desgaste de los cojinetes también debe revisarse periódicamente y las piezas problemáticas deben reemplazarse a tiempo para evitar daños mayores.
3. Revise y reemplace periódicamente los sellos de aceite
Aunque el sello de aceite es pequeño, tiene un gran efecto. El desgaste del sello de aceite debe revisarse periódicamente y el sello de aceite defectuoso debe reemplazarse a tiempo para garantizar que el lubricante no se escape y evitar que las impurezas externas ingresen al rodamiento. Esta simple medida puede prolongar en gran medida la vida útil del rodamiento.
Además de los problemas de los rodamientos, la resistencia al desgaste del rodillo de molienda y el revestimiento del disco de molienda también es un factor importante que afecta la vida útil del molino vertical. Diferentes materiales y procesos de fabricación determinan la resistencia al desgaste del rodillo de molienda y el disco de molienda.
1. Fundición tradicional: bajo costo, alto riesgo
Los procesos de fundición tradicionales utilizan principalmente acero con alto contenido de manganeso y hierro fundido con alto contenido de cromo como materiales. Las ventajas de estos materiales son el bajo costo, el proceso simple y la idoneidad para la producción a gran escala.
Sin embargo, también tienen desventajas obvias. Aunque el acero con alto contenido de manganeso tiene buena tenacidad, su resistencia al desgaste es relativamente baja. La resistencia al desgaste del hierro fundido con alto contenido de cromo se ha mejorado, pero su problema de fragilidad sigue siendo prominente y es fácil de agrietar durante el uso, lo que hace que sea imposible de reparar y solo se pueda usar una vez.
2. Microfundición (revestimiento de superficies): una opción rentable
La microfundición, también conocida como tecnología de revestimiento de superficies, es actualmente la solución antidesgaste más utilizada. Este proceso consiste en mejorar la resistencia al desgaste de los rodillos y discos de molienda mediante el revestimiento de una capa resistente al desgaste sobre un sustrato de acero fundido ordinario.
3. Fundición de compuestos de aleación cerámica: la futura estrella resistente al desgaste
La fundición de compuestos de aleación cerámica es una tecnología resistente al desgaste emergente que incrusta partículas cerámicas en la superficie de la matriz de hierro fundido, mejorando significativamente la resistencia al desgaste del rodillo y el disco de molienda. Este material tiene una resistencia al desgaste y una tenacidad extremadamente altas, y es particularmente adecuado para su uso en condiciones de trabajo duras.
Sin embargo, el proceso de fundición de compuestos de aleación cerámica es complejo, el costo de fabricación es alto y también existe el problema de la irreparabilidad. Es más adecuado para condiciones de trabajo especiales con requisitos extremadamente altos de resistencia al desgaste, en lugar de entornos de producción de cemento ordinarios.
4. ¿Cómo elegir la solución más adecuada?
Al seleccionar los materiales para los rodillos de molienda y los revestimientos de los discos de molienda, se deben considerar de manera integral la dureza, la tenacidad, el costo y la capacidad de reparación de acuerdo con las condiciones de trabajo específicas.
La fundición tradicional es adecuada para aquellas ocasiones con requisitos de control de costos elevados y condiciones de trabajo relativamente simples;
La micro fundición es adecuada para la mayoría de las plantas de cemento. Puede proporcionar una mejor resistencia al desgaste al tiempo que reduce los costos de mantenimiento;
La fundición compuesta de aleación cerámica es adecuada para algunas condiciones de trabajo especiales. Aunque el costo es alto, vale la pena prestar atención a su resistencia al desgaste extremadamente alta.