Xử lý tinh chế titan dioxit
Bột titan dioxide (TiO2)
Titanium dioxide (TiO2), là một trong những chất trắng nhất trên thế giới, chiếm một vị trí không thể thay thế trong lĩnh vực công nghiệp với khả năng che phủ, độ sáng và độ ổn định tuyệt vời. Nó không chỉ đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp như sơn, nhựa, giấy và mỹ phẩm mà còn cho thấy tiềm năng to lớn trong các lĩnh vực bảo vệ môi trường và năng lượng mới. Bài viết này sẽ khám phá sâu về thành phần và ứng dụng của titan dioxide, đồng thời tập trung vào quy trình nghiền không thể thiếu trong quá trình sản xuất của nó, đặc biệt là ứng dụng của máy nghiền Raymond.
1. Thành phần của titan dioxide
Thành phần chính của titan dioxide là titan dioxide (TiO2), đây là một hợp chất vô cơ có chiết suất cao và khả năng tán xạ ánh sáng cao. Có hai cấu trúc tinh thể chính của titan dioxide: anatase và rutil. Titan dioxide anatase có hoạt tính quang cao, trong khi rutil được biết đến với độ ổn định và khả năng chống chịu thời tiết cao hơn.
2. Ứng dụng của titan dioxide
Ngành công nghiệp sơn phủ
Titanium dioxide là một chất màu trắng không thể thiếu trong ngành công nghiệp sơn phủ. Nó có thể cung cấp khả năng che phủ và độ sáng tuyệt vời, đồng thời tăng cường độ bền và khả năng chống chịu thời tiết của lớp phủ.
Ngành công nghiệp nhựa
Trong nhựa, titan dioxide được sử dụng làm chất tạo màu trắng và chất ổn định tia UV. Nó có thể cải thiện độ trắng và khả năng che phủ của các sản phẩm nhựa, đồng thời ngăn ngừa sự phân hủy do tia cực tím gây ra.
Ngành công nghiệp sản xuất giấy
Titan dioxide được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất giấy để cải thiện độ trắng và độ mờ của giấy. Nó có thể làm cho giấy sáng hơn và cải thiện hiệu suất in của giấy.
Ngành công nghiệp mỹ phẩm
Trong mỹ phẩm, titan dioxide được sử dụng làm chất tạo màu trắng và chất che chắn tia UV. Nó có thể cung cấp tông màu da tự nhiên đồng thời bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV.
3. Quy trình nghiền titan dioxide
Quy trình sản xuất titan dioxide bao gồm khai thác quặng, xử lý bằng clo hoặc axit sunfuric, nung, nghiền và phân loại sản phẩm cuối cùng. Trong số đó, nghiền và phân loại là các bước chính để xác định chất lượng của titan dioxide. Quy trình nghiền ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước hạt và sự phân bố của titan dioxide, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất ứng dụng của nó. Titan dioxit có kích thước hạt đồng đều và phân bố hẹp có thể cung cấp khả năng che phủ và độ sáng tốt hơn. Trên thị trường hiện nay, máy nghiền Raymond thường được sử dụng để chế biến.
Ưu điểm của quá trình chế biến máy nghiền Raymond
Máy nghiền Raymond là thiết bị nghiền hiệu suất cao, được sử dụng rộng rãi trong quá trình nghiền và phân loại titan dioxit. Máy nghiền Raymond nghiền sản phẩm thô thành bột mịn thông qua tác động đùn và nghiền của con lăn nghiền và vòng nghiền, và phân loại chính xác thông qua bộ phân loại.
Hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng
Máy nghiền Raymond áp dụng nguyên lý nghiền hiệu quả và có thể nghiền vật liệu thành bột mịn trong thời gian ngắn. So với máy nghiền bi truyền thống, máy nghiền Raymond có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn và hiệu suất nghiền cao hơn.
Kích thước hạt đồng đều
Máy nghiền Raymond được trang bị bộ phân loại, có thể phân loại vật liệu theo kích thước hạt và kích thước hạt sản phẩm đồng đều. Điều này đặc biệt quan trọng đối với việc sản xuất titan dioxit, vì titan dioxit có kích thước hạt đồng đều có thể mang lại hiệu suất tốt hơn trong quá trình ứng dụng.
Vận hành dễ dàng
Máy nghiền Raymond có thiết kế cấu trúc hợp lý, vận hành dễ dàng và bảo trì thuận tiện. Mức độ tự động hóa cao của máy có thể giảm vận hành thủ công và cải thiện hiệu quả sản xuất.
Canxi oxit: tiên phong sáng tạo trong bảo vệ môi trường
Canxi oxit, thường được gọi là vôi sống, là chất rắn màu trắng hoặc trắng xám có khả năng hấp thụ nước mạnh. Nó có thể phản ứng với nước để tạo thành canxi hydroxit và giải phóng rất nhiều nhiệt.
Đặc tính phản ứng hóa học cơ bản này là cơ sở cho thành công to lớn của nó trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
Trong lĩnh vực xử lý nước, canxi oxit đã chứng minh được khả năng phi thường.
Bằng cách điều chỉnh giá trị pH của các vùng nước, nó có thể trung hòa hiệu quả nước thải có tính axit và giảm thiểu thiệt hại do axit hóa nước gây ra cho hệ sinh thái dưới nước.
Đồng thời, canxi oxit cũng có thể phản ứng với các chất ô nhiễm như ion kim loại nặng và photphat trong các vùng nước để tạo thành các chất kết tủa không tan trong nước, do đó loại bỏ các chất có hại này và cải thiện chất lượng nước.
Đặc tính này khiến canxi oxit trở thành nguyên liệu thô quan trọng để xử lý nước thải và lọc nước uống, cung cấp giải pháp tiết kiệm và hiệu quả để bảo vệ tài nguyên nước.
Canxi oxit cũng đóng vai trò không thể thay thế trong xử lý chất thải rắn.
Nó có thể phản ứng với các chất có tính axit trong chất thải nguy hại để giảm độc tính của chúng và trong một số trường hợp, thông qua quá trình nung ở nhiệt độ cao, nó thậm chí có thể chuyển đổi chất thải thành vật liệu xây dựng có giá trị hoặc chất hấp phụ để đạt được mục tiêu tái chế tài nguyên.
Điều này không chỉ làm giảm ô nhiễm môi trường do chôn lấp và đốt mà còn thúc đẩy việc sử dụng tài nguyên bền vững.
Trước thách thức của tình trạng nóng lên toàn cầu, canxi oxit cũng cho thấy tiềm năng trong công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS).
Bằng cách phản ứng với carbon dioxide để tạo thành canxi cacbonat, canxi oxit có thể được sử dụng như một chất hấp thụ carbon dioxide hiệu quả.
Mặc dù công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, nhưng chi phí thấp và hiệu quả cao của nó cung cấp những ý tưởng mới để giảm thiểu khí thải nhà kính.
Trong nông nghiệp, canxi oxit, như một chất cải tạo đất, có thể điều chỉnh độ pH của đất, tăng độ phì nhiêu của đất và thúc đẩy cây trồng phát triển.
Nó cũng có thể tiêu diệt hiệu quả vi khuẩn và ký sinh trùng có hại trong đất, giảm việc sử dụng thuốc trừ sâu và thúc đẩy nông nghiệp phát triển theo hướng thân thiện với môi trường và bền vững hơn.
Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ và nâng cao nhận thức về môi trường, ứng dụng canxi oxit trong lĩnh vực bảo vệ môi trường sẽ trở nên rộng rãi và chuyên sâu hơn.
Từ lọc nước đến xử lý chất thải rắn, từ công nghệ thu giữ carbon đến cải tiến nông nghiệp, canxi oxit đang trở thành cầu nối giữa thiên nhiên và công nghệ, quá khứ và tương lai với những đặc tính độc đáo của nó. Chúng ta có lý do để tin rằng trong tương lai gần, canxi oxit sẽ tỏa sáng trong nhiều lĩnh vực hơn và trở thành một lực lượng quan trọng trong việc thúc đẩy bảo vệ môi trường toàn cầu.
Trong thời đại đầy thách thức và cơ hội này, chúng ta hãy chú ý và hỗ trợ các vật liệu và công nghệ tiên tiến như canxi oxit, vốn không dễ thấy nhưng có thể đóng vai trò to lớn trong lĩnh vực bảo vệ môi trường và cùng nhau tạo ra một ngôi nhà xanh hơn và lành mạnh hơn trên Trái đất.
Công nghệ và thiết bị nghiền Dolomite
1. Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng, dolomit nghiền có thể được sử dụng làm chất độn chất lượng cao để sản xuất đá cẩm thạch nhân tạo, gốm sứ, v.v. Bột của nó có thể cải thiện các tính chất vật lý của vật liệu, chẳng hạn như tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn.
2. Trong ngành luyện kim, bột dolomit có thể được sử dụng làm chất trợ dung. Nó giúp hạ thấp điểm nóng chảy của quặng, thúc đẩy quá trình nấu chảy kim loại và cải thiện hiệu quả nấu chảy.
3. Trong nông nghiệp, bột dolomit đã qua chế biến có thể được sử dụng làm chất cải tạo đất. Nó có thể điều chỉnh độ pH của đất và cung cấp các chất dinh dưỡng như canxi và magiê cho sự phát triển của cây trồng. Nó đặc biệt thích hợp cho đất chua và có lợi cho việc cải thiện độ phì nhiêu của đất.
Quy trình nghiền dolomit
1. Nghiền và sàng: nghiền quặng dolomit để làm cho kích thước hạt của nó đáp ứng các yêu cầu của thiết bị nghiền. Sau đó, vật liệu đã nghiền được phân loại bằng thiết bị sàng để loại bỏ các hạt quá khổ hoặc quá nhỏ.
2. Nghiền: đưa các hạt dolomit đã phân loại vào máy nghiền để nghiền. Các thiết bị nghiền thường dùng bao gồm máy nghiền đứng, máy nghiền châu Âu, máy nghiền siêu mịn, v.v.
3. Phân loại và tách: bột nghiền được phân loại và tách lại bằng thiết bị phân loại để đảm bảo có thể tách chính xác các loại bột có kích thước hạt khác nhau.
4. Đóng gói và vận chuyển: bột dolomit cuối cùng được đóng gói theo mục đích vận chuyển và ứng dụng.
Trong sản xuất thực tế, quy trình cụ thể có thể thay đổi do các yếu tố như lựa chọn thiết bị, quy mô sản xuất và yêu cầu về sản phẩm.
Về mặt ứng dụng công nghiệp, dolomit và các sản phẩm của nó có triển vọng ứng dụng rộng rãi. Các sản phẩm dolomit phổ biến trên thị trường bao gồm quặng dolomit có nhiều kích thước hạt khác nhau, cát dolomit (6-10 lưới, 10-20 lưới, 20-40 lưới, 40-80 lưới, 80-120 lưới) và bột dolomit (10 lưới, bột dolomit siêu mịn 140 lưới, 325 lưới, 600 lưới, 1000 lưới, 1600 lưới), v.v.
Thiết bị của máy nghiền đá dolomit siêu mịn bao gồm máy nghiền, máy nâng gầu, thùng chứa, máy cấp rung, máy nghiền bột siêu nhỏ, máy phân loại chuyển đổi tần số, máy thu bột lốc xoáy đôi, hệ thống loại bỏ bụi xung, quạt áp suất cao, máy nén khí, hệ thống điều khiển điện, v.v.
9 tiêu chuẩn sử dụng bột talc trong nhựa
Talc được đặt tên theo kết cấu mềm và cảm giác nhờn mạnh. Đây là khoáng chất silicat magiê ngậm nước có cấu trúc lớp, chủ yếu chứa silicat magiê, oxit nhôm, oxit niken, v.v.
Talc có các tính chất vật lý và hóa học tuyệt vời như độ bôi trơn, chống dính, hỗ trợ chảy, chống cháy, chống axit, cách điện, điểm nóng chảy cao, không hoạt động hóa học, khả năng che phủ tốt, mềm, bóng tốt, hấp phụ mạnh, v.v. Nó được sử dụng rộng rãi trong lớp phủ, sơn, nhựa, làm giấy, gốm sứ, mỹ phẩm, thuốc, thực phẩm, nhu yếu phẩm hàng ngày và các ngành công nghiệp khác.
Talc là một trong những loại bột vô cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong các sản phẩm nhựa. Đặc điểm của talc trong các sản phẩm nhựa là nó có thể cải thiện đáng kể một số tính chất của sản phẩm nhựa. Do đó, khi lựa chọn talc, talc cũng phải đáp ứng các yêu cầu sau.
Độ tinh khiết cao
Talc có độ tinh khiết càng cao thì hiệu quả gia cố càng tốt. Trong số các tạp chất khoáng khác trong talc, khoáng chất kim loại (đặc biệt là sắt) có tác dụng rất rõ ràng đến đặc tính chống lão hóa của nhựa.
Cấu trúc
Talc thường ở dạng khối đặc, lá, hình tròn và sợi. Vì cấu trúc tinh thể của talc được xếp lớp nên nó có xu hướng tách thành vảy và có độ bôi trơn đặc biệt.
Bột talc siêu mịn chất lượng cao có cấu trúc dạng vảy. Khi sử dụng trong các sản phẩm nhựa, nó có thể phân tán đều trong nhựa theo kiểu xếp lớp và có khả năng tương thích và bổ sung tốt về các tính chất cơ học với nhựa.
Độ trắng và sắc thái ướt
Sau khi bột talc và nhựa được trộn, màu sắc của nhựa thay đổi ít nhiều. Các sản phẩm nhựa tối màu không có yêu cầu quá cao về độ trắng của bột talc thêm vào. Tuy nhiên, để làm cho các sản phẩm sáng màu có màu sắc đẹp hơn, bột talc phải có độ trắng ướt cao hơn và sắc thái phù hợp.
Hàm lượng silicon dioxide
Hàm lượng silicon (SiO2) trong bột talc là một chỉ số quan trọng để đo lường cấp độ của bột talc. Hàm lượng silic trong bột talc càng cao thì độ tinh khiết của bột talc càng cao, hiệu quả ứng dụng càng tốt và giá thành càng cao.
Khách hàng cần lựa chọn bột talc theo yêu cầu về hiệu suất của các sản phẩm nhựa khác nhau. Ví dụ, hàm lượng silic của bột talc thêm vào màng nông nghiệp phải cao hơn, kích thước hạt phải nhỏ và phân bố kích thước hạt phải hẹp, để độ truyền sáng của màng tốt và cải thiện độ bền kéo và khả năng chống đâm thủng của màng.
Đối với bột talc dùng trong ép phun, tấm và thanh, yêu cầu về hàm lượng silic không cần quá cao. Các sản phẩm có hàm lượng silic thấp hơn không chỉ rẻ hơn mà còn có thể cải thiện độ cứng và độ bền va đập của các sản phẩm nhựa.
Màu sắc
Màu sắc của quặng bột talc chưa qua chế biến khác nhau, có thể là trắng, xám, đỏ nhạt, hồng, xanh nhạt, xanh lục nhạt và các màu khác. Bột talc cũng có màu bạc hoặc màu ngọc trai đặc biệt và có các mức độ bóng đặc khác nhau. Màu này có thể cải thiện vẻ ngoài và hiệu ứng thị giác của sản phẩm.
Tính chất bề mặt
Bột talc có các tính chất bề mặt khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc của nó. Diện tích bề mặt riêng và tỷ lệ hấp thụ dầu phần lớn được xác định bởi tài nguyên khoáng sản và độ mịn của sản phẩm. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến các tính chất này là độ nhám bề mặt, hình dạng hạt và thể tích lỗ rỗng. Diện tích bề mặt riêng lớn và cấu trúc bề mặt của bột talc không chỉ ảnh hưởng đến liều lượng phụ gia mà còn thúc đẩy lực liên kết giữa các cấu trúc nhựa, do đó cải thiện các tính chất vật lý của sản phẩm nhựa.
Độ ẩm
Hình thái cấu trúc của bột talc quyết định các đặc tính của nó. Mặc dù bột talc kỵ nước, nhưng do cạnh hình dạng hạt không đều nên nó chứa cả nước cấu trúc và nước tinh thể. Do đó, hàm lượng ẩm của bột talc lớn hơn canxi cacbonat. Độ ẩm có thể dễ dàng ảnh hưởng đến hiệu suất của nhựa, do đó, việc loại bỏ độ ẩm khỏi bột talc và quá trình sấy khô cần được đánh giá cao.
Tĩnh điện
Bột talc có cấu trúc nhiều lớp và diện tích bề mặt riêng lớn. Hình dạng không đều của các hạt và hình dạng lồi lõm của bề mặt làm cho nó có hệ số ma sát lớn và dễ tạo ra tĩnh điện, khiến việc phân tán sự kết tụ giữa các hạt nhỏ trở nên khó khăn và ảnh hưởng đến hiệu quả ứng dụng.
Khả năng chảy
Trong quá trình đùn, cấu trúc dạng vảy của bột talc có độ lưu động kém và khó phân tán hơn các vật liệu vô cơ dạng hạt khác, và mô-men xoắn trục vít chính lớn, do đó, hoạt hóa và phủ tốt hơn là chìa khóa để khắc phục những vấn đề này.
Ứng dụng của Bo Nitride trong Y tế
Bo nitrua là tinh thể phân tử nhiều lớp có cấu trúc mạng lưới lục giác đều bao gồm nguyên tố nhóm chính thứ ba là bo và nguyên tố nhóm chính thứ năm là nitơ. Trong lớp tinh thể phân tử, các nguyên tử bo và nguyên tử nitơ được kết hợp bằng liên kết phối hợp và lực liên kết liên kết phối hợp rất mạnh, do đó các nguyên tử B và nguyên tử N trong lớp liên kết chặt chẽ. Các lớp được kết nối bằng liên kết phân tử. Vì liên kết phân tử yếu nên rất dễ rơi ra giữa các lớp.
Theo các dạng tinh thể khác nhau, cấu trúc tinh thể của bo nitrua chủ yếu có thể chia thành bốn loại: bo nitrua lục giác (h-BN), bo nitrua lập phương (c-BN), bo nitrua wurtzit (w-BN) và bo nitrua hình thoi (r-BN). Trong số đó, bo nitrua lục giác (h-BN) là loại được sử dụng rộng rãi nhất.
Ứng dụng của Boron Nitride trong lĩnh vực Y sinh
BN có khả năng tương thích sinh học tốt trong ống nghiệm và trong cơ thể sống, và có các đặc tính tương tự hoặc thậm chí vượt trội hơn các vật liệu gốc graphene trong các ứng dụng sinh học. Nó có thể được sử dụng trong kháng khuẩn, vận chuyển thuốc, tác nhân vận chuyển boron, kỹ thuật mô, hình ảnh trong cơ thể sống và các lĩnh vực khác.
(1) Kháng khuẩn
Gần đây, một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các tấm nano boron nitride có tác dụng kháng khuẩn hiệu quả đối với vi khuẩn kháng thuốc (AMR) và có khả năng tương thích sinh học tốt trong cơ thể mà không gây ra tình trạng kháng thuốc thứ cấp trong quá trình sử dụng lâu dài.
(2) Vận chuyển thuốc
h-BN cũng được coi là một chất mang thuốc đầy hứa hẹn. Các tấm nano boron nitride lục giác (BNNS) đã được tổng hợp với số lượng lớn cùng một lúc bằng phương pháp khuôn mẫu muối và ức chế hiệu quả sự phát triển của ung thư vú trong các thí nghiệm trong cơ thể sống và trong ống nghiệm, cho thấy tiềm năng của BNNS trong các ứng dụng vận chuyển thuốc. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khi sử dụng BN hình cầu làm chất mang, peptide lợi natri não chứa axit deoxyribonucleic sẽ thâm nhập vào tế bào IAR-6-1 có khối u thông qua con đường nội bào, sau đó giải phóng DOX vào tế bào chất và nhân, do đó nhắm mục tiêu và tiêu diệt tế bào ung thư.
(3) Kỹ thuật mô
Trong lĩnh vực vật liệu nha khoa, BNN được chế tạo bằng phương pháp nghiền bi năng lượng cao và phân tán trong ma trận zirconia, và bột tổng hợp được hợp nhất bằng phương pháp thiêu kết plasma. Zirconia có thêm BNN cho thấy độ bền lên tới 27,3% và độ dẻo dai khi gãy là 37,5%, đồng thời ức chế sự phân hủy của ma trận zirconia trong môi trường ẩm ướt, chứng minh giá trị tiềm năng của BNN như một chất gia cố vật liệu nha khoa.
(4) Chất phân phối Bo
Do hàm lượng bo cao và độc tính tế bào thấp, vật liệu nano nitride Bo có thể được sử dụng làm chất phân phối bo cho liệu pháp bắt giữ neutron bo (BNCT). BNCT là một loại điều trị ung thư bằng bức xạ đặc hiệu mới có thể nhắm mục tiêu và tiêu diệt các tế bào ung thư mà không gây hại cho các tế bào bình thường. Các ống nano nitride boron được biến đổi bằng polyethylene glycol đã được chứng minh là tác nhân cung cấp boron cho BNCT. Sự tích tụ boron trong các tế bào u hắc tố B16 cao gấp khoảng ba lần so với tác nhân cung cấp boron thế hệ thứ hai BSH (dinatri thiododecaborane). Các ống nano nitride boron được biến đổi bằng polylysine và axit folic được các tế bào đa dạng glioblastoma hấp thụ một cách chọn lọc sau khi kết hợp với các chấm lượng tử huỳnh quang. Chúng không chỉ có thể được sử dụng làm tác nhân cung cấp boron cho BNCT mà còn có thể theo dõi hành vi nội bào của thuốc. Các hạt nano nitride boron cũng được báo cáo là một kho chứa boron chất lượng cao để điều trị ung thư tuyến tiền liệt. Nitrua boron với độ kết tinh có thể kiểm soát có thể liên tục giải phóng boron, do đó làm giảm hoạt động của các tế bào ung thư tuyến tiền liệt và gây ra chứng apoptosis tế bào. Mô hình khối u tại chỗ đã xác nhận hiệu quả chống ung thư trong cơ thể sống của các quả cầu nitride boron rỗng.
Sản xuất bột Silica hình cầu
Bột silic hình cầu có độ tinh khiết tương đối cao, hạt rất mịn, tính chất điện môi và độ dẫn nhiệt tốt, và có ưu điểm là hệ số giãn nở thấp. Nó được sử dụng rộng rãi trong bao bì mạch tích hợp quy mô lớn, hàng không vũ trụ, lớp phủ, y học và mỹ phẩm hàng ngày, và là chất độn quan trọng không thể thay thế.
Có hai phương pháp để chế tạo bột silic hình cầu: phương pháp vật lý và hóa học và phương pháp hóa học. Các phương pháp vật lý và hóa học chủ yếu bao gồm phương pháp ngọn lửa, phương pháp đốt cháy, phương pháp phun nóng chảy nhiệt độ cao, phương pháp plasma và phương pháp đốt cháy nhiệt độ thấp tự lan truyền. Phương pháp hóa học chủ yếu bao gồm phương pháp pha khí, phương pháp pha lỏng (phương pháp sol-gel, phương pháp kết tủa, phương pháp nhũ tương siêu nhỏ), phương pháp tổng hợp hóa học, v.v.
Trong quá trình sản xuất bột silic hình cầu, kiểm soát chặt chẽ từng khâu sản xuất là chìa khóa để đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn.
Nguyên liệu thô chính của bột silic hình cầu là bột silic nóng chảy góc cạnh hoặc tinh thể.
Độ ổn định của nguyên liệu thô
Nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất bột silic hình cầu tốt nhất là bột silic góc được chế biến từ cùng một mạch quặng và cùng một quy trình sản xuất, để tối đa hóa tính đồng nhất của nguyên liệu thô và đảm bảo rằng các sản phẩm có tỷ lệ cầu hóa cao được sản xuất trong điều kiện nhiệt độ cầu hóa, nguồn cung cấp khí, lượng thức ăn, áp suất, lưu lượng và các yếu tố khác không thay đổi.
Các chỉ số vật lý và hóa học của nguyên liệu thô phải được kiểm soát trong một phạm vi nhất định
Các chỉ số vật lý và hóa học của nguyên liệu thô dao động quá nhiều, điều này không chỉ ảnh hưởng đến nhiệt độ cầu hóa mà còn ảnh hưởng đến sự phân tán của các quả cầu.
Kích thước hạt nguyên liệu thô và sự phân bố kích thước hạt
Các kích thước hạt khác nhau có diện tích gia nhiệt khác nhau và điểm nhiệt độ thụ động của chúng sau khi gia nhiệt cũng khác nhau.
Độ phân tán của hạt nguyên liệu thô
Trong quá trình chế biến bột silic góc, đặc biệt là bột silic góc siêu mịn, sự kết tụ thứ cấp của bột thường xảy ra do năng lượng bề mặt tăng lên.
Độ ẩm của nguyên liệu thô
Nếu bột vi silic góc được sử dụng làm nguyên liệu thô của bột vi silic hình cầu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như bảo quản không đúng cách, thời gian lưu trữ quá dài và độ ẩm môi trường quá cao, nó sẽ khiến bột hấp thụ độ ẩm, có độ ẩm cao và kết tụ, điều này cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu ứng hình cầu hóa của bột vi silic hình cầu.
Các nguyên tố phóng xạ trong nguyên liệu thô phải thấp
Đối với nguyên liệu thô để sản xuất bột vi silic hình cầu bức xạ thấp, chỉ khi bản thân các nguyên tố bức xạ (như urani U, thori Th, v.v.) rất thấp thì sản phẩm sản xuất mới có thể đáp ứng được các yêu cầu của bột vi silic hình cầu bức xạ thấp.
Có hai liên kết trong quá trình biến đổi bề mặt của bột vi silic hình cầu. Một là phân tán các hạt kết tụ thứ cấp của nguyên liệu bột vi silic hình cầu - bột vi silic góc, đặc biệt là bột vi silic góc siêu mịn, và trước tiên thực hiện xử lý hoạt hóa bề mặt để phân tán các hạt trước khi hình cầu hóa. Điều này đòi hỏi chất phân tán bề mặt được sử dụng phải được bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ cao, nếu không sẽ gây ra cặn cacbon trong bột vi silic hình cầu, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Thứ hai là sự biến đổi muộn của bột vi silic hình cầu. Khi bột vi silic được sử dụng làm chất độn vô cơ và trộn với nhựa hữu cơ, có vấn đề về khả năng tương thích kém và khó phân tán, dẫn đến khả năng chịu nhiệt và chống ẩm kém của các vật liệu như bao bì mạch tích hợp và chất nền, do đó ảnh hưởng đến độ tin cậy và độ ổn định của sản phẩm. Để cải thiện vấn đề liên kết giao diện giữa bột vi silic và vật liệu polyme hữu cơ và cải thiện hiệu suất ứng dụng của nó, nói chung cần phải biến đổi bề mặt của bột vi silic.
Chìa khóa để cải tiến bột hiệu quả
Biến tính bề mặt bột, còn được gọi là biến tính bề mặt, xử lý bề mặt, v.v., đề cập đến việc sử dụng một số phương pháp nhất định (vật lý, hóa học hoặc cơ học, v.v.) để xử lý, biến tính và chế biến bề mặt của các hạt và cố ý thay đổi các tính chất vật lý và hóa học của bề mặt bột để đáp ứng các yêu cầu chế biến và ứng dụng bột. Do đó, việc hiểu các tính chất vật lý và hóa học của bột là rất quan trọng để thay đổi hiệu quả các tính chất này của bề mặt bột để đạt được sự biến tính bột hiệu quả.
Diện tích bề mặt riêng
Diện tích bề mặt riêng của vật liệu bột liên quan đến kích thước hạt, phân bố kích thước hạt và độ xốp của chúng. Đối với vật liệu bột, diện tích bề mặt riêng liên quan đến kích thước hạt. Hạt càng mịn thì diện tích bề mặt riêng càng lớn; nó liên quan đến độ nhám của bề mặt hạt. Bề mặt càng nhám thì diện tích bề mặt riêng càng lớn; nó liên quan rất nhiều đến các lỗ rỗng trên bề mặt hạt. Diện tích bề mặt riêng của bột xốp tăng mạnh. Diện tích bề mặt riêng của vật liệu bột có các lỗ rỗng siêu nhỏ phát triển có thể lên tới vài nghìn mét vuông trên một gam.
Diện tích bề mặt riêng là một trong những tính chất bề mặt quan trọng nhất của vật liệu dạng bột và là một trong những cơ sở chính để xác định lượng chất biến tính bề mặt. Lượng chất biến tính bề mặt liên quan đến diện tích bề mặt riêng của bột. Diện tích bề mặt riêng càng lớn thì cần càng nhiều chất biến tính bề mặt để đạt được cùng một tỷ lệ phủ.
Năng lượng bề mặt
Năng lượng bề mặt của bột liên quan đến cấu trúc của nó, loại liên kết và lực liên kết giữa các nguyên tử, số lượng nguyên tử bề mặt và các nhóm chức năng bề mặt. Sau khi vật liệu bị nghiền nát, một bề mặt mới được tạo ra và một phần năng lượng cơ học được chuyển đổi thành năng lượng bề mặt của bề mặt mới. Nói chung, năng lượng bề mặt của bột càng cao thì nó càng có xu hướng kết tụ và khả năng hấp thụ nước và bám dính càng mạnh.
Khả năng thấm ướt bề mặt
Khả năng thấm ướt hoặc kỵ nước của bề mặt bột vô cơ là một trong những tính chất bề mặt quan trọng của chất độn cho vật liệu composite gốc polyme như nhựa, cao su, chất kết dính và chất độn hoặc chất tạo màu cho lớp phủ dầu.
Đặc điểm hấp phụ bề mặt
Khi các phân tử (hoặc nguyên tử) trong pha khí hoặc pha lỏng va chạm với bề mặt bột, tương tác giữa chúng khiến một số phân tử (nguyên tử, ion) vẫn ở trên bề mặt bột, khiến nồng độ các phân tử này (hoặc nguyên tử, ion) trên bề mặt bột lớn hơn nồng độ trong pha khí hoặc pha lỏng. Hiện tượng này được gọi là hấp phụ. Bột thường được gọi là chất hấp phụ, và các chất bị hấp phụ được gọi là chất hấp phụ. Diện tích bề mặt riêng của bột càng lớn thì hiện tượng hấp phụ càng rõ rệt.
Tính chất điện bề mặt
Tính chất điện của bề mặt bột được xác định bởi các ion tích điện trên bề mặt bột, chẳng hạn như H+, 0H-, v.v. Tính chất điện của vật liệu bột trong dung dịch cũng liên quan đến giá trị pH của dung dịch và loại ion trong dung dịch. Điện tích và kích thước của bề mặt bột ảnh hưởng đến lực tĩnh điện giữa các hạt, giữa các hạt và các phân tử chất hoạt động bề mặt và các chất hóa học khác, do đó ảnh hưởng đến đặc tính kết dính và phân tán giữa các hạt và sự hấp phụ của các chất điều chỉnh bề mặt trên bề mặt hạt.
Tính chất hóa học bề mặt
Tính chất hóa học của bề mặt bột liên quan đến cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học, chất hấp phụ bề mặt, v.v. của vật liệu bột. Nó quyết định hoạt động hấp phụ và phản ứng hóa học của bột trong một số điều kiện nhất định, cũng như tính chất điện bề mặt và khả năng thấm ướt, v.v. Do đó, nó có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất ứng dụng và tương tác với các phân tử chất điều chỉnh bề mặt. Tính chất hóa học của bề mặt bột trong dung dịch cũng liên quan đến giá trị pH của dung dịch.
Gốm sứ silicon carbide: ứng dụng trong ngành quang điện
Gốm silicon carbide có độ bền cơ học tốt, độ ổn định nhiệt, khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chống oxy hóa, khả năng chống sốc nhiệt và khả năng chống ăn mòn hóa học, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nóng như luyện kim, máy móc, năng lượng mới, vật liệu xây dựng và hóa chất. Hiệu suất của nó cũng đủ để khuếch tán các tế bào TOPcon trong sản xuất quang điện, LPCVD (lắng đọng hơi hóa học áp suất thấp), PECVD (lắng đọng hơi hóa học plasma) và các liên kết quy trình nhiệt khác.
So với vật liệu thạch anh truyền thống, giá đỡ thuyền, thuyền và phụ kiện ống làm bằng vật liệu gốm silicon carbide có độ bền cao hơn, độ ổn định nhiệt tốt hơn, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao và tuổi thọ cao hơn 5 lần so với vật liệu thạch anh. Chúng có thể giảm đáng kể chi phí sử dụng và tổn thất năng lượng do bảo trì và thời gian ngừng hoạt động. Chúng có lợi thế rõ ràng về chi phí và nhiều loại nguyên liệu thô.
Trong số đó, silicon carbide liên kết phản ứng (RBSC) có nhiệt độ thiêu kết thấp, chi phí sản xuất thấp và độ đặc vật liệu cao. Đặc biệt, hầu như không có hiện tượng co ngót thể tích trong quá trình thiêu kết phản ứng. Nó đặc biệt phù hợp để chế tạo các bộ phận kết cấu có kích thước lớn và hình dạng phức tạp. Do đó, nó phù hợp nhất để sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn và phức tạp như giá đỡ thuyền, thuyền, mái chèo công xôn, ống lò, v.v.
Thuyền silicon carbide cũng có triển vọng phát triển lớn trong tương lai. Bất kể quy trình LPCVD hay quy trình khuếch tán bo, tuổi thọ của thuyền thạch anh tương đối thấp và hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu thạch anh không nhất quán với vật liệu silicon carbide. Do đó, dễ có độ lệch trong quá trình khớp với giá đỡ thuyền silicon carbide ở nhiệt độ cao, có thể dẫn đến thuyền bị rung hoặc thậm chí vỡ. Thuyền silicon carbide áp dụng quy trình đúc tích hợp và quy trình xử lý tổng thể. Yêu cầu về dung sai hình dạng và vị trí của nó cao và nó hợp tác tốt hơn với giá đỡ thuyền silicon carbide. Ngoài ra, silicon carbide có độ bền cao và khả năng thuyền bị vỡ do va chạm của con người ít hơn nhiều so với thuyền thạch anh.
Ống lò là thành phần truyền nhiệt chính của lò, đóng vai trò làm kín và truyền nhiệt đồng đều. So với ống lò thạch anh, ống lò silicon carbide có độ dẫn nhiệt tốt, gia nhiệt đồng đều và độ ổn định nhiệt tốt. Tuổi thọ cao hơn 5 lần so với ống thạch anh. Tuy nhiên, độ khó chế tạo của ống lò silicon carbide rất cao và tỷ lệ năng suất cũng rất thấp. Nó vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển và vẫn chưa được sản xuất hàng loạt.
Trong một so sánh toàn diện, cho dù về hiệu suất sản phẩm hay chi phí sử dụng, vật liệu gốm silicon carbide có nhiều ưu điểm hơn vật liệu thạch anh ở một số khía cạnh của lĩnh vực pin mặt trời. Việc ứng dụng vật liệu gốm silicon carbide trong ngành công nghiệp quang điện đã giúp các công ty quang điện giảm chi phí đầu tư vật liệu phụ trợ và nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như khả năng cạnh tranh. Trong tương lai, với việc ứng dụng rộng rãi các ống lò silicon carbide kích thước lớn, thuyền silicon carbide có độ tinh khiết cao và giá đỡ thuyền, đồng thời liên tục giảm chi phí, việc ứng dụng vật liệu gốm silicon carbide trong lĩnh vực pin quang điện sẽ trở thành yếu tố then chốt trong việc nâng cao hiệu quả chuyển đổi năng lượng ánh sáng và giảm chi phí công nghiệp trong lĩnh vực phát điện quang điện, đồng thời có tác động quan trọng đến sự phát triển năng lượng mới quang điện.
Ứng dụng của Silicon Carbide trong ngành công nghiệp quang điện
Với nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng, năng lượng hóa thạch, chủ yếu là dầu mỏ, than đá và khí đốt tự nhiên, cuối cùng sẽ cạn kiệt. Ngoài ra, năng lượng hóa thạch cũng sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng trong quá trình sử dụng. Để giải quyết các vấn đề trên, năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy điện và năng lượng hạt nhân đã thu hút sự chú ý của mọi người.
Cách chính để sử dụng năng lượng mặt trời là sản xuất điện quang điện. So với các công nghệ sản xuất điện khác, sản xuất điện quang điện có ưu điểm là xanh và thân thiện với môi trường, có đủ nguồn năng lượng mặt trời, an toàn và đáng tin cậy trong quá trình sản xuất điện, dễ lắp đặt và vận chuyển thiết bị sản xuất điện. Có thể thấy trước rằng việc thúc đẩy sản xuất điện quang điện trên diện rộng sẽ có tác động tích cực đến việc quản lý các cuộc khủng hoảng năng lượng và môi trường.
Theo nguyên lý sản xuất điện quang điện, khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các thành phần quang điện (như tấm pin mặt trời), các photon sẽ tương tác với các electron trong vật liệu quang điện, khiến các electron thoát ra khỏi vật liệu và tạo thành dòng điện quang, đây là dòng điện một chiều. Vì hầu hết các thiết bị điện đều được cấp nguồn bằng AC nên dòng điện một chiều do mảng quang điện tạo ra không thể sử dụng trực tiếp và cần phải chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều để đạt được mục đích phát điện lưới quang điện.
Thiết bị chính để đạt được mục đích trên là bộ biến tần, do đó bộ biến tần lưới quang điện là cốt lõi của công nghệ phát điện quang điện và hiệu suất làm việc của bộ biến tần phần lớn quyết định hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời.
Thiết bị điện là thành phần cốt lõi của bộ biến tần lưới quang điện. Ngày nay, nhiều thiết bị bán dẫn được sử dụng trong ngành điện chủ yếu dựa trên vật liệu silicon (Si) và đã phát triển khá hoàn thiện. Si là vật liệu bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại ống điện tử và mạch tích hợp. Khi việc sử dụng các thiết bị bán dẫn điện ngày càng đa dạng, việc sử dụng các thiết bị silicon bị hạn chế trong một số ứng dụng có yêu cầu hiệu suất cao và môi trường làm việc khắc nghiệt. Điều này đòi hỏi mọi người phải phát triển các thiết bị bán dẫn có hiệu suất tốt hơn. Do đó, các thiết bị bán dẫn có khoảng cách băng thông rộng như silicon carbide (SiC) đã ra đời.
So với các thiết bị dựa trên silicon, các thiết bị silicon carbide thể hiện một loạt các đặc tính tuyệt vời đáng chú ý:
(1) Cường độ điện trường đánh thủng cao: Cường độ điện trường đánh thủng của SiC gấp khoảng 10 lần so với Si, giúp các thiết bị SiC có điện áp chặn cao hơn và có thể hoạt động trong điều kiện điện trường cao hơn, giúp cải thiện mật độ công suất.
(2) Khoảng cách băng thông rộng: SiC có nồng độ hạt mang nội tại thấp hơn ở nhiệt độ phòng, điều này sẽ dẫn đến điện trở bật thấp hơn ở trạng thái bật.
(3) Tốc độ trôi bão hòa cao: SiC có tốc độ trôi bão hòa electron cao hơn, giúp nó đạt trạng thái ổn định nhanh hơn trong quá trình chuyển mạch và giảm tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển mạch.
(4) Độ dẫn nhiệt cao: SiC có độ dẫn nhiệt cao hơn, điều này sẽ cải thiện đáng kể mật độ công suất, đơn giản hóa hơn nữa thiết kế hệ thống tản nhiệt và kéo dài hiệu quả tuổi thọ của thiết bị.
Nói tóm lại, các thiết bị điện silicon carbide cung cấp khả năng phục hồi ngược thấp và đặc tính chuyển mạch nhanh cần thiết để đạt được "hiệu suất chuyển đổi cao" và "mức tiêu thụ năng lượng thấp" của bộ biến tần quang điện, điều này rất quan trọng để cải thiện mật độ công suất của bộ biến tần quang điện và giảm thêm chi phí cho mỗi kilowatt-giờ.
Ứng dụng thiết bị nghiền siêu mịn trong lĩnh vực y học cổ truyền Trung Quốc
Công nghệ nghiền siêu mịn có thể cải thiện tốc độ chiết xuất và khả dụng sinh học của thuốc Đông y, nâng cao chất lượng chế phẩm thuốc Đông y và tiết kiệm tài nguyên. Thuốc Đông y có thể được chế biến thành nhiều dạng bào chế khác nhau sau khi nghiền siêu mịn và có triển vọng phát triển rộng rãi.
Công nghệ nghiền siêu mịn là công nghệ tiên tiến sử dụng động lực học cơ học hoặc chất lỏng để tách kết tụ vật liệu 0,5~5,0mm thành cấp độ micromet hoặc thậm chí nanomet. So với phương pháp nghiền truyền thống, công nghệ này có ưu điểm là tiết kiệm vật liệu, tốc độ nghiền nhanh và kích thước hạt bột mịn và đồng đều.
Tùy thuộc vào phương tiện nghiền, công nghệ nghiền siêu mịn được chia thành nghiền khô và nghiền ướt. Nghiền khô là nghiền vật liệu trong điều kiện khô, có thể tạo ra bột siêu mịn có khả năng hấp phụ, giãn nở và hòa tan trong nước tốt; nghiền ướt là nghiền vật liệu (bán) lỏng. So với phương pháp nghiền khô, công nghệ này có ưu điểm là ít bụi và ít tỏa nhiệt hơn, đồng thời có tác dụng đồng nhất hóa và nhũ hóa, giúp sản phẩm có hương vị tinh tế hơn.
Dựa trên các đặc tính vốn có của dược liệu Trung Quốc, bột siêu mịn dược liệu Trung Quốc chủ yếu được chế biến bằng cách thêm lực cơ học. Có ba thiết bị cơ học phổ biến.
Máy nghiền phản lực
Máy nghiền phản lực còn được gọi là máy nghiền năng lượng chất lỏng. Các thành phần cốt lõi là vòi phun và buồng nghiền. Nguyên lý hoạt động là sử dụng luồng khí tốc độ cao hoặc hơi nước quá nhiệt làm chất mang tác động, phun từ vòi phun, cung cấp năng lượng cho hành vi gãy của vật liệu, khiến vết nứt vật liệu trở nên không ổn định và mở ra và giãn nở dưới tác động của lực bên ngoài, và biểu hiện vĩ mô là sự thay đổi kích thước hạt vật liệu. Máy nghiền phản lực với luồng khí tốc độ cao làm chất mang tác động thường được sử dụng để nghiền thuốc Trung Quốc, có thể chia thành 5 loại sau: loại đĩa ngang, loại ống tuần hoàn, loại phun ngược, loại mục tiêu tấm tác động, loại tầng sôi.
Máy nghiền phản lực phù hợp với thuốc Trung Quốc có kết cấu giòn, nhạy nhiệt và điểm nóng chảy thấp, nhưng không phù hợp với các dược liệu có chứa thành phần dễ bay hơi. Sản phẩm sau khi nghiền có phân bố kích thước hạt đồng đều, độ chính xác phân loại cao, ái lực mạnh và giữ nguyên các đặc tính vốn có của các hạt. Do đó, công nghệ này đã trở thành phương pháp được ưa chuộng để phát triển nhiều loại vật liệu bột siêu nhỏ hiệu suất cao.
Máy nghiền va đập cơ học tốc độ cao
Máy nghiền va đập cơ học tốc độ cao sử dụng rôto quay với tốc độ cao quanh trục để truyền động lượng cho vật liệu, khiến vật liệu va chạm mạnh với lớp lót để thu được bột siêu mịn. Các hiệu ứng nghiền, cắt và dòng điện xoáy được tạo ra trong quá trình này có thể thúc đẩy sự hình thành các bề mặt bột mới.
Thiết bị này thuận tiện cho việc nạp liệu, chiếm diện tích nhỏ, có hiệu suất nghiền cao và có thể điều chỉnh kích thước hạt nghiền. Nó được sử dụng rộng rãi để nghiền các loại thuốc Trung Quốc có độ cứng trung bình và thấp; nhưng nó có tác dụng nhiệt trong quá trình nghiền và không phù hợp với các loại thuốc Trung Quốc nhạy nhiệt và có điểm nóng chảy thấp. Thiết bị này chủ yếu dựa vào hoạt động tốc độ cao của các bộ phận để nghiền, điều này sẽ khiến các bộ phận bị mài mòn nghiêm trọng và thuốc Trung Quốc bị ô nhiễm là điều không thể tránh khỏi. Do đó, việc phát triển các vật liệu có khả năng chống mài mòn cao là một cách quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị như vậy.
Máy nghiền rung
Máy nghiền rung bao gồm vật liệu nghiền, bát nghiền và thiết bị kích thích lệch tâm. Nguyên lý hoạt động của nó phức tạp và đa thang đo. Cơ chế lệch tâm khiến bát rung theo chu kỳ ở tần số cao. Phương tiện nghiền di chuyển theo đó và tạo ra nhiều lực tác động lên vật liệu, làm trầm trọng thêm tình trạng mở rộng các vết nứt trên vật liệu, do đó phá vỡ cấu trúc bên ngoài.
Máy nghiền rung thích hợp để nghiền các loại thuốc Đông y có độ cứng khác nhau và phân bố kích thước hạt của các hạt thu được hẹp. Nếu máy nghiền rung được trang bị thiết bị làm mát, nó cũng có thể nghiền ở nhiệt độ thấp các loại thuốc Đông y nhạy nhiệt, có điểm nóng chảy thấp và dễ bay hơi.
Công nghệ nghiền siêu mịn đã mang đến những cơ hội mới cho lĩnh vực y học cổ truyền Trung Quốc, nhưng nó cũng có một số thách thức, chẳng hạn như mức tiêu thụ năng lượng của máy nghiền khí và tiếng ồn của máy nghiền rung.