Aplicação e transição de fase de diferentes aluminas cristalinas
Nas áreas da mineração, cerâmica e ciência dos materiais, o óxido de alumínio (fórmula química Al2O3), também conhecido por bauxite, é um composto iónico com fortes ligações químicas. Possui excelentes características como elevada dureza, elevada resistência mecânica, resistência à corrosão química, boa resistência ao desgaste e boa condutividade térmica. É uma importante matéria-prima química na indústria.
Existem duas formas principais de organizar a estrutura cristalina do óxido de alumínio: uma é que os átomos de oxigénio estão dispostos em empilhamento hexagonal e a outra é que os átomos de oxigénio estão dispostos em empilhamento cúbico.
(1) Propriedades e aplicações do α-Al2O3
O α-Al2O3 é vulgarmente conhecido como coríndon. O α-Al2O3 é um cristal branco e é o tipo mais comum e estável de cristal de alumina. Pertence à estrutura trigonal compactada. Na estrutura cristalina do α-Al2O3, os iões de oxigénio estão dispostos num padrão hexagonal compacto, repetindo-se em duas camadas de ABABAB... para formar várias formas octaédricas, enquanto os iões de alumínio preenchem as lacunas entre cada octaedro.
Atualmente, o α-Al2O3 é amplamente utilizado em materiais abrasivos, materiais refratários, substratos de circuitos integrados e cerâmicas funcionais estruturais.
(2) Propriedades e aplicações do β-Al2O3
O β-Al2O3 é na realidade um aluminato, que é um composto composto por óxidos metálicos e óxido de alumínio. Os iões metálicos como o Na+ podem difundir-se rapidamente nesta camada plana, pelo que os cristais de β-Al2O3 podem conduzir eletricidade e são um tipo importante de eletrólito sólido. Portanto, o β-Al2O3 pode ser utilizado para preparar materiais de diafragma eletrolítico sólido em baterias de sódio-enxofre e também pode desempenhar um papel importante na condução iónica e no isolamento dos elétrodos positivos e negativos da bateria.
(3) Propriedades e aplicações do γ-Al2O3
O γ-Al2O3 é o óxido de alumínio em estado de transição mais utilizado. Não existe na natureza. Na sua estrutura, os iões de oxigénio podem ser aproximados como cúbicos e compactados, enquanto os iões de alumínio estão distribuídos irregularmente nos vazios octaédricos e tetraédricos formados pelos iões de oxigénio, pertencentes à estrutura do espinélio. O processo de preparação do γ-Al2O3 é relativamente simples e a sua temperatura de formação é relativamente baixa, geralmente na gama de 500 ~ 700 ℃. O γ-Al2O3 é insolúvel em água, mas pode geralmente ser dissolvido em ácido ou álcali.
Transformação de fase de diferentes alumina cristalina
Entre as diferentes formas cristalinas, apenas o α-Al2O3 é uma fase cristalina estável, e todas as outras fases são fases de transição, que se encontram num estado termodinamicamente instável. À medida que a temperatura aumenta, a alumina de transição instável pode ser transformada numa fase estável, que é uma transformação irreversível da reconstrução da rede.
Para obter α-Al2O3 estável é necessário um controlo perfeito do processo desde a triagem inicial do minério, síntese do pó até à sinterização. A preparação de alumina a alta temperatura no país e no estrangeiro utiliza frequentemente hidróxido de alumínio industrial ou alumina industrial como matéria-prima, forma uma fase de transição por desidratação e depois sofre múltiplas transformações de fase a alta temperatura e, finalmente , transforma-se em Al2O3 de fase α.
A gibbsita (Al(OH)3) e a boemita (AlOOH) são os precursores mais utilizados para a preparação de α-Al2O3. No processo inicial de tratamento térmico, o hidróxido de alumínio transforma-se em alumina de transição sob a forma de uma estrutura metaestável e termina finalmente com a fase termodinamicamente estável do α-Al2O3.
Na indústria, são geralmente utilizados diferentes métodos de calcinação para transformar a fase metaestável γ-Al2O3 na fase α-estável para preparar α-Al2O3 com diferentes morfologias. O α-Al2O3 com diferentes morfologias pode ser produzido controlando diferentes temperaturas de calcinação, adicionando diferentes tipos de aditivos, métodos de moagem, etc. Normalmente, os cristais de α-Al2O3 em várias formas, como por exemplo em forma de verme, em flocos, colunares, esféricos , esféricos e fibrosos estão incluídos.
Com o rápido desenvolvimento da indústria cerâmica, da indústria farmacêutica, da indústria eletrónica e da indústria de máquinas, a procura do mercado por alumina ainda tem muito espaço para desenvolvimento, pelo que a investigação sobre a alumina é de profunda importância. Compreender e dominar a estrutura cristalina e as propriedades da alumina é um pré-requisito importante para a preparação do pó de alumina. Diferentes formas cristalinas de alumina têm diferentes áreas de aplicação. A α-Al2O3 é a mais estável de todas as formas de alumina. Na produção, diferentes tipos de cristais de α-Al2O3 são geralmente preparados controlando o ambiente de crescimento dos cristais de α-Al2O3 para satisfazer as necessidades de cerâmica, materiais refractários e outros novos materiais funcionais para diferentes microestruturas cristalinas de α-Al2O3.
As principais áreas de aplicação do grafeno
(1) Aplicação na área da eletroquímica
O grafeno é um material de carbono com uma estrutura de grelha em camadas. Possui uma excelente condutividade elétrica, estabilidade química e estabilidade térmica. Pode ser utilizado em supercondensadores, baterias de iões de lítio, baterias de iões de sódio, baterias de chumbo-ácido, baterias de lítio-enxofre, baterias de metal-ar, etc.
No futuro, a forma de utilizar matérias-primas baratas e processos simples para alcançar a produção de produtos de alta qualidade e aproveitar ao máximo as vantagens estruturais únicas do grafeno para diferentes dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica será um ponto importante de investigação.
(2) Aplicação na área dos materiais fotocatalíticos
O grafeno possui uma excelente condutividade elétrica, propriedades de transporte de eletrões, elevada área superficial específica e outras propriedades.
(3) Aplicação na área de revestimentos resistentes à corrosão
Os revestimentos de grafeno não só possuem a proteção catódica dos revestimentos ricos em epóxi-zinco e as propriedades de blindagem dos revestimentos em flocos de vidro, como também possuem uma excelente aderência, impermeabilidade e tenacidade.
(4) Aplicação na área biomédica
Como a superfície do GO contém um grande número de grupos funcionais contendo oxigénio (-OH, -COOH, etc.), pode ter uma boa hidrofilicidade, e o GO bidimensional tem uma boa biocompatibilidade, pelo que tem potenciais perspetivas de aplicação em áreas biomédicas, como o carregamento de fármacos e a entrega de genes.
(5) Aplicação na área dos sensores
O grafeno possui excelentes propriedades físicas e químicas, como uma elevada área superficial específica, elevada condutividade e biocompatibilidade, o que contribui para melhorar a capacidade de adsorção de moléculas sensíveis e aumentar a taxa de reações bioquímicas. Estas excelentes propriedades tornam-no um material candidato ideal para a preparação de sensores.
(6) Aplicação na área dos circuitos integrados
O grafeno possui uma boa condutividade térmica e estabilidade térmica e pode ser introduzido em circuitos baseados em silício para atingir o objetivo de melhorar a rápida dissipação de calor.
(7) Aplicação na área das células solares
O grafeno, como semicondutor bidimensional sem intervalos únicos, possui propriedades como a elevada mobilidade do portador de carga e a elevada área superficial específica. O filme preparado possui ainda uma elevada transparência ótica, condutividade e flexibilidade. Portanto, o grafeno tem uma vasta gama de aplicações na camada de transporte de eletrões, camada de transporte de buracos, camada tampão, contra-elétrodo, etc.
(8) Aplicação na área dos nanocompósitos
O grafeno pode ser combinado com outros materiais de diferentes propriedades para formar materiais compósitos devido à sua estrutura porosa solta, elevada condutividade e elevada resistência do material. Com excelentes propriedades, tais como elevada resistência, elevado módulo de elasticidade, elevada área superficial específica e estabilidade, as propriedades mecânicas dos materiais podem ser eficazmente melhoradas ou melhoradas.
(9) Aplicação no campo da absorção electromagnética de microondas
O grafeno não só possui uma estrutura física e química única e excelentes propriedades mecânicas e eletromagnéticas, como também possui boas propriedades de absorção de micro-ondas. Além disso, pode ser combinado com nanopartículas magnéticas para preparar um novo tipo de material absorvente. Este material possui perdas magnéticas e elétricas e tem potenciais perspetivas de aplicação nas áreas de blindagem eletromagnética e absorção de micro-ondas.
(10) Aplicação noutros campos
Os grupos funcionais que contêm oxigénio no GO podem ser adsorvidos com os sítios ativos dos tecidos de algodão. O carregamento de GO em tecidos de algodão pode melhorar eficazmente as propriedades antibacterianas e de proteção UV dos tecidos.
O grafeno é considerado um material ideal para o armazenamento de hidrogénio devido ao seu excelente desempenho, grande área superficial específica e resistência mecânica ultra-elevada.
Conhece os 4 graus de talco em pó?
Como enchimento de plástico, o pó de talco pode não só salvar a utilização da resina, mas também melhorar significativamente as propriedades físicas do produto e desempenhar um papel de reforço. O pó de talco com finura suficiente pode melhorar significativamente a rigidez, a resistência ao impacto, a resistência ao fluência, a dureza, a resistência à superfície, a resistência ao calor e a temperatura de deformação do calor do produto.
Ao escolher talco, pelo menos os "quatro graus" de talco em si devem ser considerados, nomeadamente: pureza, branquitude, floco e finura. De um modo geral, para avaliar a qualidade dos produtos de talco, devem ser considerados pelo menos os quatro fatores acima.
Pureza
A pureza refere-se ao conteúdo de talco do produto. Talc contém impurezas na natureza e na produção industrial, e é impossível que existam produtos de talco 100% puros na indústria. Sem dúvida, quanto maior for a pureza do pó de talco, melhor será o efeito de reforço. Algumas impurezas em pó de talco não só reduzem a pureza do pó de talco, como também têm um impacto significativo no desempenho do produto final.
Branqueza
Existem dois tipos de branquitude na indústria de talco: brancura estreita e branquitude alargada. A brancura estreita é uma definição geral de branquitude, que pode ser expressa pela brancura azul R457, Y, L*, brancura de Ganz e brancura de Hunter. A brancura larga inclui a brancura seca, a branquitude húmida e a tonalidade. A chamada branquitude húmida é a brancura medida após a adição de uma quantidade apropriada de DMP (dimetilftalato) ao pó de talco.
Para as mesmas matérias-primas, quanto mais fino o tamanho das partículas, maior será a brancura. Quanto maior for o teor de humidade, menor será a brancura. Embora a branquitude não tenha qualquer efeito nas propriedades físicas do produto, é muito importante manter a pureza da cor dos produtos de cor clara.
Flacos
O efeito de reforço significativo do pó de talco nos produtos plásticos provém principalmente da sua estrutura micro-flaquia única. Quanto mais completa for a estrutura escassa do pó de talco, mais óbvio o seu efeito de reforço. Os dois principais fatores que afetam o floco do produto são: a pureza do pó de talco e a tecnologia de processamento do pó.
As impurezas em pó de talco não possuem uma estrutura escassa. Quanto mais puro for o pó de talco, menos impurezas e melhor será a estrutura escassa. No processo de micronização do produto, a estrutura escassa do produto é mantida de forma diferente quando são utilizados diferentes métodos. Os métodos e condições de funcionamento inadequados podem até destruir a sua estrutura escassa.
Finalidade
A micronização é a tendência de desenvolvimento dos produtos talco. Quanto mais fino for o produto, melhor será o efeito de reforço. Ao mesmo tempo, a energia superficial das partículas aumenta, é fácil de aglomerar, difícil de dispersar e dispendioso. Por conseguinte, precisamos de escolher produtos com finura apropriada de acordo com o nosso próprio nível técnico e necessidades reais, e não quanto melhor, melhor.
A avaliação do tamanho das partículas de um produto de talco não pode ser baseada apenas na finura média. Existem pelo menos dois indicadores para avaliar a qualidade de um produto: D50 e D100 (ou D98).
À medida que os produtos se tornam mais finos e mais finos, as pessoas têm requisitos mais elevados para a forma microscópica e a distribuição do tamanho das partículas de talco fino após a esmagamento. O principal indicador para avaliar a distribuição do tamanho das partículas passou de D50 para D97, D98 e agora D100. Ao mesmo tempo, a reprodutibilidade da distribuição do tamanho das partículas é mais rigorosa. Ao avaliar um produto, o seu tamanho médio de partículas deve não só satisfazer os requisitos, mas, mais importante, a distribuição do tamanho das partículas deve ser o mais estreita possível, com o mínimo de partículas grandes possível.
O produto deve esforçar-se por atingir a mesma distribuição do tamanho das partículas para cada lote, o que é muito difícil na prática de produção. Em produtos de talco de alta qualidade, o controlo da distribuição do tamanho das partículas, especialmente o número de partículas grosseiras, é uma tecnologia muito crítica, que requer alta eficiência, alta precisão e equipamento de classificação fiável e capacidades operacionais ricas e capacidades de manutenção de equipamentos. Existem apenas 6 a 7 empresas na China que dominaram a tecnologia relativamente madura de controlo do tamanho de partículas.
A distribuição do tamanho das partículas pode ser medida por um instrumento de distribuição de tamanhos de partículas, incluindo o método laser e o método de sedimentação. No entanto, na prática de produção, o método de rastreio é utilizado principalmente para detetar a quantidade de partículas grossas.
É importante notar que o pó de talco tem uma grande área de superfície específica e uma pequena densidade de volume devido à sua própria estrutura escassa. A densidade de volume do pó de talco de malha 325 é de 0,8-0,9g/cm3, enquanto o pó de talco de malha 1250 desceu para 0,25-0,3g/cm3 e a malha 4000 é apenas de cerca de 0,12g/cm3. Isto causa séria poluição de poeira durante a utilização, dificuldade na mistura, aumento dos custos e redução do rendimento. Além disso, o custo de frete do fornecimento de longa distância é bastante elevado.
A importância do nitreto de silício (SiNx) em Chips
No fabrico de chips, existe um material que desempenha um papel vital, que é o nitreto de silício (SiNx). Embora possa não receber a mesma atenção que outros materiais semicondutores mais conhecidos, como o silício (Si), o gálio arsenida (GaAs) ou o nitreto de gálio (GaN), a sua importância é inquestionável. Pode dizer-se que a maioria dos chips utilizará este material.
Na indústria de semicondutores, o nitreto de silício utilizado em diversas aplicações é muitas vezes não uniforme, geralmente representado pelo SiNx. O SiNx é um material amorfo cujas propriedades dependem da razão de azoto e silício, ou seja, do valor de x. Quando o valor de x se altera, as propriedades físicas e químicas do nitreto de silício também se alterarão. O nitreto de silício vem em muitas formas, incluindo Si3N4, Si2N2, SiN, etc.
O Si3N4 é um material cristalino, o que significa que a proporção de silício e azoto é fixada. Quando o valor de x é igual a 4/3, o SiNx é igual a Si3N4. No entanto, em aplicações práticas, o SiNx é frequentemente não fixo, e a sua relação entre silício e azoto pode ser ajustada alterando os parâmetros do processo de PVD ou CVD.
O nitreto de silício apresenta excelentes propriedades de isolamento, com uma resistividade até 10^14 Ω·cm, excedendo em muito alguns materiais isolantes comuns, como o óxido de silício (SiO2). A sua baixa constante dielétrica torna-a uma camada de isolamento ideal em aplicações de micro-ondas e radiofrequência. A camada de nitreto de silício também atua como uma barreira à difusão da impureza no chip. Pode prevenir dopantes como o boro e o fósforo alteram as características do dispositivo através da difusão. Além disso, também pode evitar a difusão de iões metálicos para evitar falhas como curtos-circuitos.
O nitreto de silício apresenta uma excelente estabilidade térmica, que é determinada pelas suas propriedades químicas especiais e pela estrutura cristalina. Pode manter-se estável em ambientes de alta temperatura sem decomposição química ou alterações físicas, como outros materiais. Isto porque na estrutura cristalina do nitreto de silício, cada átomo de silício é combinado com quatro átomos de azoto sob a forma de um tetraedro, e cada átomo de azoto é também combinado com quatro átomos de silício sob a forma de um tetraedro. Esta estrutura torna a rede de cristal de nitreto de silício extremamente estável e não fácil de deformar. Portanto, é utilizado como uma camada isolante de porta ao fabricar transístores de alta mobilidade de eletrões (HEMTs).
Quais são as vantagens do SiNx sobre o SiO2?
Melhor estabilidade térmica, dureza mais difícil e mais difícil de gravação.
A diferença e aplicação de calcita e dolomita
A calcita e a dolomita são rochas carbonatadas com estruturas cristalinas semelhantes. São minerais comuns nos estratos e abundantes na natureza. Ambos podem ser moídos e amplamente utilizados em muitos campos, mas a sua composição e utilizações são muito diferentes.
Os principais componentes da calcita e da dolomita são o carbonato de cálcio, mas a calcita, uma rocha sedimentar, é relativamente sólida, com baixa porosidade e baixa permeabilidade, e os fluidos subterrâneos muitas vezes não conseguem penetrar bem nela. Embora a dolomita também contenha uma grande quantidade de carbonato de cálcio, também contém uma quantidade considerável de carbonato de magnésio. A dolomita tem mais fissuras do que os estratos de carbonato de cálcio, pelo que tem uma boa permeabilidade.
Tanto a calcita como a dolomita podem ser moídas e utilizadas. A calcita pode ser transformada em pó para obter carbonato de cálcio pesado, que é uma carga inorgânica em pó normalmente utilizada. Possui características de elevada pureza química, elevada inércia, difícil reação química e boa estabilidade térmica. Por conseguinte, pode ser utilizado em borracha, plástico, fabrico de papel, construção (argamassa seca, betão), mármore artificial, rações, revestimento em pó de massa e outras indústrias. A adição de uma grande quantidade de pó de calcita à borracha pode melhorar a resistência à tracção, ao rasgo e ao desgaste da borracha; adicionar pó de calcita a produtos plásticos pode desempenhar um certo papel estrutural, que pode não só aumentar a estabilidade do produto, mas também melhorar a dureza do produto, a suavidade da superfície, etc.
A dolomita tem muitas utilizações depois de moída em pó fino, entre as quais a mais utilizada é na área dos revestimentos. O pó de dolomita de malha 325 é a principal matéria-prima do pó branco, podendo também produzir massa em pó e argamassa seca. Moendo até mais de 800 mesh, a brancura chega aos 95 e, após tratamento de superfície, pode ser utilizada como enchimento de tinta de látex. O pó de dolomita modificado é também um enchimento na indústria da borracha e do papel, o que pode melhorar o desempenho do produto e reduzir os custos. Os blanks cerâmicos são também misturados com pó de dolomita, o que pode reduzir a temperatura de queima do blank e aumentar a transparência do blank. Além disso, o pó de dolomita é também um purificador e adsorvente de esgotos ideal e também pode ser utilizado para fazer agentes de derretimento de neve.
O moinho de bolas ALPA + linha de produção de extensão integra moagem e transporte e pode ser utilizado para preparar pó ultrafino de calcita e dolomita
【Campos de aplicação】: materiais de construção, produtos químicos, metalurgia, revestimentos, fabrico de papel, borracha, medicamentos, alimentos e outros campos.
【Materiais aplicáveis】: bauxite, caulino, barite, fluorite, talco, escória, pó de cal, volastonite, gesso, calcário, rocha fosfática, calcite, mármore, dolomita, feldspato potássico, areia de quartzo, bentonite, minério de manganês e outros materiais.
Aplicação de Cerâmica de Alumina
As cerâmicas são utilizadas como biomateriais para preencher defeitos nos dentes e ossos, fixar transplantes ósseos, fraturas ou próteses ósseas e substituir tecidos doentes. São chamados de biocerâmicas. São amplamente utilizados na área médica devido às suas excelentes características, tais como elevada resistência, resistência ao desgaste, maior resistência à compressão e flexão e elevada biocompatibilidade.
O conceito de cerâmica de alumina abrange uma vasta gama. Para além da cerâmica de alumina pura, qualquer material cerâmico com um teor de alumina superior a 45% pode ser designado por cerâmica de alumina. As cerâmicas de alumina possuem muitos cristais isomórficos e heteromórficos, mas os mais utilizados são apenas o α-Al2O3 e o γ-Al2O3. Devido às suas diferentes estruturas cristalinas, possuem propriedades diferentes. Entre eles, o α-Al2O3, também conhecido como corindo, é a principal fase cristalina da cerâmica de alumina, com elevada resistência mecânica, resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão.
Aplicação de Cerâmica de Alumina em Juntas Artificiais
As cerâmicas de alumina de elevada pureza têm um coeficiente de atrito muito baixo, uma elevada dureza e uma boa molhabilidade, sendo muito adequadas para utilização como superfícies de fricção de juntas. Apenas a alumina de elevada pureza pode ser utilizada na área médica, e as impurezas que podem formar fases limite de grão de vidro (como a sílica, os silicatos metálicos e os óxidos de metais alcalinos) devem ser inferiores a 0,1% em peso, porque a degradação de tais impurezas irá levar a locais de concentração de tensões onde aparecerão fissuras. Estudos descobriram que, selecionando parâmetros de sinterização apropriados (temperatura, tempo, taxas de aquecimento/arrefecimento) e aditivos dopantes (como óxido de magnésio, óxido de zircónio e óxido de crómio), o tamanho do grão e a porosidade da alumina podem ser controlados, e a tenacidade e a resistência à fratura da alumina pode ser efetivamente melhorada.
Os materiais compósitos formados por óxido de zircónio e alumina são designados por alumina temperada com óxido de zircónio (ZTA) ou zircónia temperada com alumina (ATZ), que também desempenham um papel importante nos materiais de juntas artificiais. Estes dois materiais compósitos dependem do teor dos componentes principais. Estes materiais compósitos combinam a capacidade de tenacidade do óxido de zircónio com a baixa sensibilidade da alumina à degradação em fluidos biológicos a baixa temperatura. De acordo com os requisitos de design do material, o ATZ pode ser utilizado quando é necessária uma elevada tenacidade à fratura, enquanto o ZTA pode ser utilizado quando a dureza é necessária. Não existem dados clínicos suficientes para mostrar que as superfícies de apoio da junta ZTA apresentam maiores vantagens na resistência ao desgaste. Estudos demonstraram que a aplicação de ZTA e alumina temperada à base de óxido de zircónio (ZPTA) em cirurgia articular é muito maior do que a ATZ.
Aplicação de Cerâmica de Alumina em Restauração Oral
As cerâmicas de alumina têm uma transmitância de luz e cor que correspondem às dos dentes reais e são ligeiramente tóxicas. A cerâmica de alumina tem uma condutividade térmica significativamente baixa, o que reduz a estimulação de alimentos frios e quentes na polpa. As cerâmicas de zircónia são resistentes ao desgaste, à corrosão e a altas temperaturas, e a sua cor é semelhante à dos dentes verdadeiros. São adequados para a restauração dentária e possuem uma elevada resistência. De acordo com a composição física dos materiais cerâmicos de alumina e os diferentes processos de fabrico, as cerâmicas de alumina utilizadas na área da restauração totalmente cerâmica podem ser divididas nas seguintes categorias:
(1) Cerâmica de alumina de infiltração de vidro
Infiltração de vidro, o nome completo é método de infiltração de vidro com revestimento de pasta. A alumina, como material de matriz, apresenta uma estrutura porosa, e nela penetra o vidro borossilicato de lantânio contendo corantes. Após a formação, apresenta uma microestrutura em que as fases cristalinas de alumina e as fases cristalinas de vidro se interpenetram.
(2) Cerâmica de alumina sinterizada densa e de elevada pureza
É composto por alumina com uma pureza de 99,9%. O pó de alumina é prensado num corpo verde (prensagem a seco) sob grande pressão e depois sinterizado. O método de formação por pressão confere à cerâmica de alumina uma elevada densidade e uma baixa porosidade.
(3) Cerâmica de alumina temperada com zircónia infiltrada em vidro
Este tipo de cerâmica é formado pela adição de 35% de zircónia parcialmente estabilizada ao pó cerâmico de alumina infiltrado com vidro. A zircónia tetragonal distribuída uniformemente pode ser observada no interior do material formado.
Com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, os materiais biocerâmicos de alumina estão a ser cada vez mais utilizados na área médica, e a investigação sobre os mesmos irá avançar em direções médicas emergentes com maior valor acrescentado e mais perspetivas.
Aplicação de hidróxido de cálcio na indústria alimentar
O hidróxido de cálcio, também conhecido como cal apagada ou cal viva, é produzido pela calcinação e digestão de matérias-primas como o calcário ou conchas de ostras contendo calcário. Geralmente está na forma de pó e é amplamente utilizado em alimentos, medicamentos, indústria química, tratamento de água potável e outros campos.
Como a solubilidade do hidróxido de cálcio é muito inferior à do hidróxido de sódio e do hidróxido de potássio, a corrosividade e a alcalinidade da sua solução são relativamente pequenas. Por conseguinte, pode ser utilizado como regulador da acidez nos alimentos para desempenhar um papel no tamponamento, neutralização e solidificação. O hidróxido de cálcio de qualidade alimentar tem uma atividade relativamente elevada, uma estrutura relativamente solta, elevada pureza, boa brancura, baixo teor de impurezas e não contém elementos nocivos como o Pb e o As.
1. Preparações de cálcio
Existem quase 200 preparações de cálcio no mercado, incluindo carbonato de cálcio, citrato de cálcio, lactato de cálcio e gluconato de cálcio. O hidróxido de cálcio é muito utilizado como matéria-prima na indústria de produção de preparações de cálcio. Entre eles, o gluconato de cálcio é comum. No meu país, é atualmente produzido por fermentação.
2. Leite em pó
O hidróxido de cálcio pode ser utilizado como regulador da acidez no leite em pó (incluindo o leite em pó adoçado) e nas natas em pó e seus produtos modulados, e nas fórmulas para lactentes. A quantidade utilizada é adequada de acordo com as necessidades de produção.
Como o leite em pó, especialmente o leite em pó ou a fórmula infantil, contém uma certa quantidade de diferentes tipos de proteínas, devido à presença de cadeias laterais ionizadas na superfície das proteínas, as proteínas transportam uma carga líquida e estas cadeias laterais podem ser tituladas.
3. Arroz, tofu e geleia gelada
Utilize arroz demolhado, adicione água, triture até formar uma pasta de arroz, adicione água de cal apagada e mexa uniformemente, aqueça e mexa até a pasta de arroz estar cozida e espessa. Deite a pasta de arroz fervida numa forma e, depois de arrefecer completamente, pode cortá-la em pedaços pequenos com uma faca e o arroz com tofu está pronto. Entre eles, a cal apagada atua como coagulante e também fornece cálcio. A cal apagada também precisa de ser adicionada durante a produção da geleia, que também atua como coagulante.
4. Ovos em conserva
A cal apagada, o carbonato de sódio e a cinza de madeira são utilizados como matéria-prima para fazer uma pasta e envolvê-la na superfície do ovo. Após um período de tempo, torna-se um ovo preservado que pode ser consumido diretamente através de reações químicas. Quando a proteína encontra um álcali forte, transforma-se gradualmente em água limpa. Se a solução alcalina continuar a entrar no ovo através da membrana semipermeável, a alcalinidade continua a aumentar, e as moléculas de proteína alcalina começam a polimerizar e a viscosidade aumenta gradualmente, transformando-se num gel para formar um ovo preservado. Se o álcali for excessivo, será prejudicial para a qualidade do ovo conservado.
5. Comida Konjac
A produção e utilização de alimento em gel konjac pelo povo chinês tem uma história de 2000 anos. O método de produção consiste em adicionar 30-50 vezes a quantidade de água à farinha de konjac, misturar até formar uma pasta, adicionar 5% a 7% de hidróxido de cálcio à farinha de konjac, misturar e solidificar.
6. Produção de açúcar
No processo de produção de açúcar, o hidróxido de cálcio é utilizado para neutralizar o ácido do xarope e, em seguida, o dióxido de carbono é introduzido para precipitar e filtrar o hidróxido de cálcio restante, de modo a reduzir o sabor amargo do açúcar. Também pode ser combinado com sacarose para formar sal de sacarose, pelo que pode ser utilizado para desaçucarar melaço ou refinar açúcar.
7. Outros
O hidróxido de cálcio pode ser utilizado como tampão, neutralizador e agente de cura para cerveja, queijo e produtos de cacau. Devido ao seu ajuste de pH e efeitos de coagulação, pode também ser utilizado na síntese de fármacos e aditivos alimentares, na síntese de biomateriais de alta tecnologia HA, na síntese de fosfatos VC para aditivos alimentares e na síntese de ciclohexaneato de cálcio, lactato de cálcio , citrato de cálcio, aditivos para a indústria açucareira, tratamento de águas e outros produtos químicos orgânicos de alta qualidade. É útil para a preparação de reguladores de acidez e fontes de cálcio, como produtos semiacabados de carne comestível, bebidas e enemas médicos.
A indústria do hidróxido de cálcio desenvolveu-se cedo e a sua produção anual pode atingir mais de 10 milhões de toneladas. É produzido principalmente no Reino Unido, nos EUA e na Alemanha, e o Japão e a Coreia do Sul produzem principalmente alta pureza e alta brancura.
Processo de moagem de pó de calcário
O calcário é a principal matéria-prima para a produção de cimento, agregados grossos e finos de betão, cal, carbonato de cálcio, etc. diferentes campos de aplicação:
No caso do calcário utilizado na metalurgia e na construção de estradas, o minério é geralmente britado e peneirado.
Para produtos em pó fino utilizados como aditivos alimentares e enchimentos comuns, o minério é geralmente triturado por um britador granular, um britador de martelo, um britador de impacto, etc. de impacto, etc.
Para o pó de calcário ultrafino e as cargas de alta qualidade utilizadas para a dessulfurização de gases de combustão, são geralmente necessárias britagem ultrafina e classificação fina, e o equipamento de processo é basicamente o mesmo que a britagem ultrafina de calcita.
Atualmente, a maior parte do pó de calcário utilizado na indústria de materiais de construção é calcário ou lascas de pedra geradas na produção de agregados, etc., que são moídos para satisfazer os requisitos de finura especificados.
1. Processo de moagem de calcário
Existem dois processos principais para a moagem de calcário:
Processo de circuito aberto: processo em que o material passa uma vez pelo moinho e é utilizado como produto acabado para a etapa seguinte da operação;
Processo de circuito fechado: processo no qual o material é classificado a um ou vários níveis após sair do moinho, e as partículas finas são utilizadas como produto acabado, e as partículas grossas são devolvidas ao moinho para remoagem.
O processo de circuito aberto é relativamente simples, com as vantagens de menos equipamento, menos investimento e fácil operação. No entanto, como todos os materiais têm de cumprir os requisitos de finura antes de saírem do moinho, é provável que ocorra uma moagem excessiva, e é provável que os materiais finamente moídos formem uma camada tampão, o que dificulta a moagem adicional de materiais grossos, reduzindo bastante a moagem.
Por conseguinte, a maioria dos fabricantes de pó de calcário opta atualmente pelo processo de circuito fechado, que pode reduzir a moagem excessiva, melhorar a eficiência do moinho e reduzir o consumo de energia. Além disso, o pó de calcário produzido pelo processo de circuito fechado tem um tamanho de partícula uniforme e é fácil de ajustar, o que pode satisfazer vários requisitos de finura.
2. Exemplo de produção em circuito fechado de moinho Raymond de pó de calcário
Descrição do processo:
O calcário cai da tremonha no fundo do silo até à correia transportadora e é depois enviado para o moinho para moagem.
Como o rolo de moagem rola firmemente no anel de moagem sob a ação da força centrífuga, o material é recolhido pela pá e enviado para o meio do rolo de moagem e do anel de moagem, e o material é triturado em pó sob a ação de a pressão de moagem.
O material em pó é soprado pelo ventilador e classificado pelo classificador acima do moinho.
O classificador é composto por rodas de lâminas radiais e dispositivos de transmissão. As rodas das lâminas são acionadas pelo dispositivo de transmissão para rodar a uma determinada velocidade, bloqueando as partículas grossas no fluxo de ar e devolvendo-as para retificação. O pó fino é enviado para o separador de ciclones com o fluxo de ar através da proteção contra o vento, pelo que o classificador desempenha uma função de triagem. O tamanho das partículas de pó pode ser ajustado livremente, ajustando o volume de ar ou alterando a velocidade da roda da lâmina.
O separador de ciclones separa os produtos qualificados do ar, e os produtos acabados são transportados para o armazém de produtos acabados através do elevador de canecas através da tubagem, e o fluxo de ar regressa ao soprador através da conduta de ar de retorno para reciclagem.
O material contém uma certa quantidade de humidade e uma certa quantidade de vapor de água será gerada durante a moagem. Além disso, toda a tubagem não está totalmente selada, pelo que uma certa quantidade de gás externo é aspirada para o interior do sistema, o que aumenta o volume de ar circulante do sistema. Para garantir que o moedor funciona sob pressão negativa, o excesso de ar entra no coletor de pó do saco para purificação e é depois descarregado para a atmosfera.
Como prolongar a vida útil dos equipamentos de moagem vertical
Na produção de cimento, o moinho vertical é um equipamento fundamental, e o estado de funcionamento do seu rolamento de rolos é crucial para a segurança e eficiência da produção.
Como fazer o rolo vertical do moinho durar mais tempo
1.º Escolha o lubrificante certo e substitua-o regularmente
A escolha do lubrificante é crucial. Deve escolher lubrificantes de alta qualidade adequados para ambientes de alta temperatura e alta pressão. Ao mesmo tempo, o lubrificante necessita de ser substituído regularmente para garantir a sua estabilidade e limpeza durante a utilização e evitar danos nos rolamentos causados por problemas de qualidade do óleo.
2.º Reforçar a manutenção diária, a deteção precoce e o tratamento precoce
Os operadores devem verificar regularmente o estado de funcionamento do sistema de lubrificação, especialmente em ambientes de temperatura elevada, e prestar atenção às alterações da temperatura do óleo. Se a temperatura do óleo for anormal, a máquina deve ser imediatamente parada para inspeção e continuar a operar após a resolução de problemas. O desgaste dos rolamentos também deve ser verificado regularmente e as peças problemáticas devem ser substituídas a tempo de evitar danos maiores.
3. Verifique e substitua regularmente os retentores de óleo
Embora o vedante de óleo seja pequeno, tem um efeito enorme. O desgaste do retentor de óleo deve ser verificado regularmente e o retentor defeituoso deve ser substituído a tempo de garantir que o lubrificante não verte e evitar que as impurezas externas entrem no rolamento. Esta simples medida pode prolongar significativamente a vida útil do rolamento.
Para além dos problemas de rolamento, a resistência ao desgaste do rolo de moagem e do revestimento do disco de moagem é também um fator importante que afeta a vida útil do moinho vertical. Diferentes materiais e processos de fabrico determinam a resistência ao desgaste do rolo abrasivo e do disco abrasivo.
1. Fundição tradicional: baixo custo, alto risco
Os processos de fundição tradicionais utilizam principalmente aço com alto teor de manganês e ferro fundido com alto teor de crómio como materiais. As vantagens destes materiais são baixo custo, processo simples e adequados para produção em larga escala.
No entanto, também têm desvantagens evidentes. Embora o aço com um elevado teor de manganês apresente uma boa tenacidade, a sua resistência ao desgaste é relativamente baixa. A resistência ao desgaste do ferro fundido com alto teor de crómio foi melhorada, mas o seu problema de fragilidade ainda é proeminente e é fácil de rachar durante a utilização, o que torna impossível a reparação e só pode ser utilizado uma vez.
2. Microfundição (revestimento de superfícies): escolha económica
A microfundição, também conhecida como tecnologia de revestimento de superfícies, é atualmente a solução antidesgaste mais utilizada. Este processo visa melhorar a resistência ao desgaste dos rolos de retificação e dos discos de retificação, revestindo uma camada resistente ao desgaste num substrato de aço fundido comum.
3. Fundição composta de liga cerâmica: a futura estrela resistente ao desgaste
A fundição composta de liga cerâmica é uma tecnologia emergente resistente ao desgaste que incorpora partículas cerâmicas na superfície da matriz de ferro fundido, melhorando significativamente a resistência ao desgaste do rolo de moagem e do disco de moagem. Este material possui uma resistência ao desgaste e uma tenacidade extremamente elevadas e é particularmente adequado para utilização em condições de trabalho adversas.
No entanto, o processo de fundição de compósitos de liga cerâmica é complexo, o custo de fabrico é elevado e existe também o problema da irreparabilidade. É mais adequado para condições de trabalho especiais com requisitos de resistência ao desgaste extremamente elevados, em vez de ambientes comuns de produção de cimento.
4.º Como escolher a solução mais adequada?
Na seleção dos materiais para os rolos de retificação e revestimentos dos discos de retificação, a dureza, a tenacidade, o custo e a capacidade de reparação devem ser considerados de forma abrangente, de acordo com as condições específicas de trabalho.
A fundição tradicional é adequada para ocasiões com elevados requisitos de controlo de custos e condições de trabalho relativamente simples;
A microfundição é adequada para a maioria das fábricas de cimento. Pode proporcionar uma melhor resistência ao desgaste e ao mesmo tempo reduzir os custos de manutenção;
A fundição composta de liga cerâmica é adequada para algumas condições especiais de trabalho. Embora o custo seja elevado, vale a pena prestar atenção à sua resistência ao desgaste extremamente elevada.
Aplicação da tecnologia de moagem ultrafina na indústria alimentar
A tecnologia de moagem ultrafina surgiu nos últimos anos com o desenvolvimento contínuo da moderna indústria química, eletrónica, biologia, desenvolvimento de materiais e minerais e outras tecnologias de alta tecnologia. É uma tecnologia de ponta para o processamento de alimentos no país e no estrangeiro.
No campo do processamento de alimentos, os pós com um tamanho de partícula abaixo de 25μm são geralmente designados por pós ultrafinos, e o método de preparação de pós ultrafinos é designado por tecnologia de moagem ultrafina.
As tecnologias de moagem ultrafina normalmente utilizadas em alimentos incluem principalmente o tipo de fluxo de ar, o tipo de vibração de alta frequência, o tipo de moinho rotativo de esferas (haste), o tipo de rolo, etc. de ar é mais avançada, utilizando o gás através do bocal de pressão para gerar forças violentas de impacto, colisão e fricção para obter a retificação do material.
Classificação da tecnologia de moagem ultrafina na indústria alimentar
Embora o pó ultrafino para alimentos já exista há pouco tempo, tem sido utilizado em condimentos, bebidas, alimentos enlatados, alimentos congelados, alimentos assados, alimentos saudáveis, etc., e o efeito é melhor.
Aplicação da tecnologia de moagem ultrafina no processamento de alimentos
Processamento de refrigerantes
Atualmente, os refrigerantes desenvolvidos através da tecnologia de micromoagem por fluxo de ar incluem chá em pó, bebidas sólidas de feijão e bebidas ricas em cálcio preparadas com pó de osso ultrafino.
A cultura do chá tem uma longa história na China. Beber chá tradicional consiste em preparar o chá com água a ferver. O corpo humano não absorve uma grande quantidade de nutrientes do chá. A maior parte das proteínas, hidratos de carbono e alguns minerais e vitaminas são retidos nos resíduos do chá. Se o chá for transformado em pó de chá (tamanho de partícula <5μm) à temperatura ambiente e no estado seco, a taxa de absorção dos seus nutrientes pelo organismo humano pode ser melhorada.
Adicionar chá em pó a outros alimentos também pode desenvolver novos produtos de chá. As bebidas proteicas vegetais são produtos lácteos feitos a partir de sementes de plantas ricas em proteínas e núcleos de frutos através de imersão, moagem, homogeneização e outras operações.
Processamento de frutas e legumes
Os vegetais são moídos em micropasta em pó a baixa temperatura, o que não só preserva os nutrientes, como também melhora o sabor da fibra devido ao microrrefinamento.
Processamento de grãos e óleo
Adicionar pó de farelo de trigo ultrafinamente moído, pó de soja, etc. O arroz, o trigo e outros grãos são processados em pó ultrafino. Devido ao pequeno tamanho das partículas, o amido superficial é ativado, e os alimentos recheados ou misturados com ele apresentam excelentes propriedades de fácil maturação, bom sabor e sabor.
A soja é processada em leite de soja em pó após moagem ultrafina, o que pode remover o cheiro a peixe. Os feijões como o feijão mungo e o feijão vermelho também podem ser transformados em pasta de feijão de alta qualidade, leite de soja e outros produtos após moagem ultrafina.
Processamento de produtos aquáticos
A spirulina, as pérolas, as tartarugas, os tubarões e outros pós ultrafinos de cartilagem têm vantagens únicas. Por exemplo, o processamento tradicional do pó de pérola consiste em moer bolas durante mais de dez horas para fazer com que o tamanho das partículas atinja várias centenas de malhas.
Processamento funcional de alimentos
O pó ultrafino pode melhorar a biodisponibilidade de substâncias funcionais e reduzir a quantidade de materiais básicos nos alimentos. A libertação sustentada de micropartículas no corpo humano pode prolongar a eficácia. No processo de desenvolvimento do mel sólido, a moagem ultrafina dos ingredientes com um moinho coloidal pode aumentar a finura do produto.
Processamento de especiarias e condimentos
A tecnologia de moagem ultrafina, como novo método de processamento de alimentos, pode tornar as especiarias e os temperos (principalmente produtos sólidos fermentados de feijão) processados por processos tradicionais de maior qualidade.
A enorme porosidade das especiarias e temperos após a micronização cria uma cavidade coletiva que pode absorver e conter o aroma, e o sabor dura muito tempo, e o aroma e o sabor são mais intensos.
Ao mesmo tempo, a tecnologia de moagem ultrafina pode fazer com que os temperos tradicionais sejam finamente quebrados em excelentes partículas ultrafinas com um tamanho de partícula uniforme e um bom desempenho de dispersão, e a fluidez, a taxa de dissolução e a taxa de absorção aumentam bastante, e o efeito de sabor também é significativamente melhorado.
Para produtos com elevadas exigências sensoriais, o tamanho das partículas dos temperos após a moagem ultrafina é extremamente fino, até 300-500 mesh, e a olho nu não consegue observar a existência de partículas, eliminando a geração de manchas pretas no produto e melhorando a qualidade da aparência do produto. Ao mesmo tempo, o equipamento correspondente da tecnologia de moagem ultrafina possui funções físicas e químicas como revestimento, emulsificação, emulsificação sólida e modificação, criando uma perspetiva realista para o desenvolvimento de produtos condimentados.