Ứng dụng công nghệ xay siêu mịn trong chế biến thực phẩm
Công nghệ mài siêu mịn là công nghệ mới được phát triển trong 20 năm trở lại đây. Cái gọi là mài siêu mịn là việc sử dụng các phương pháp cơ học hoặc thủy động lực học để vượt qua lực dính bên trong của chất rắn để nghiền chúng, từ đó mài các hạt vật liệu có kích thước lớn hơn 3 mm đến 10-25 micrômét. Là vật liệu chế biến công nghệ cao được sản xuất bởi sự phát triển của công nghệ cao. Bột siêu mịn là sản phẩm cuối cùng của quá trình nghiền siêu mịn. Nó có những tính chất vật lý và hóa học đặc biệt mà các hạt thông thường không có như khả năng hòa tan, phân tán, hấp phụ và hoạt động phản ứng hóa học tốt. Do đó, bột siêu mịn đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, hóa chất, y học, mỹ phẩm, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, chất phủ, điện tử và hàng không vũ trụ.
1. Tính năng kỹ thuật
Tốc độ nhanh và mài ở nhiệt độ thấp: Công nghệ mài siêu mịn sử dụng phương pháp mài tia siêu âm, nghiền nguội và các phương pháp khác, khác biệt hoàn toàn so với các phương pháp mài cơ học thuần túy trước đây. Sẽ không có hiện tượng quá nhiệt cục bộ trong quá trình xay, thậm chí có thể xay ở nhiệt độ thấp. Tốc độ nhanh và có thể được hoàn thành ngay lập tức, do đó các thành phần hoạt tính sinh học của bột được giữ lại ở mức độ lớn nhất, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất các sản phẩm chất lượng cao theo yêu cầu.
Kích thước hạt mịn và sự phân bố đồng đều: Do sử dụng phương pháp nghiền dòng khí siêu âm nên sự phân bố lực tác động lên nguyên liệu khá đồng đều. Việc thiết lập hệ thống phân loại không chỉ hạn chế nghiêm ngặt các hạt lớn mà còn tránh việc nghiền quá kỹ và thu được bột siêu mịn với sự phân bố kích thước hạt đồng đều. Đồng thời, diện tích bề mặt riêng của bột tăng lên rất nhiều, do đó độ hấp phụ và độ hòa tan cũng tăng lên tương ứng.
Tiết kiệm nguyên liệu thô và nâng cao hiệu quả sử dụng: Sau khi vật thể được nghiền siêu mịn, bột siêu mịn với kích thước hạt gần nanomet thường có thể được sử dụng trực tiếp trong sản xuất các chế phẩm, trong khi các sản phẩm của quá trình nghiền thông thường vẫn cần một số liên kết trung gian để đáp ứng yêu cầu sử dụng và sản xuất trực tiếp, Điều này dễ gây lãng phí nguyên vật liệu. Vì vậy, công nghệ này đặc biệt thích hợp để nghiền các loại nguyên liệu thô quý hiếm.
Giảm thiểu ô nhiễm: Quá trình nghiền siêu mịn được thực hiện trong hệ thống khép kín, không chỉ tránh được sự ô nhiễm của môi trường xung quanh bởi bột vi sinh mà còn tránh được bụi bẩn trong không khí làm ô nhiễm sản phẩm. Do đó, bằng cách sử dụng công nghệ này trong các sản phẩm y tế và thực phẩm, hàm lượng vi sinh vật và bụi có thể được kiểm soát một cách hiệu quả.
2. Phương pháp mài
Nghiền vừa nghiền: Nghiền vừa là quá trình nghiền các hạt vật liệu bằng tác động sinh ra của môi trường nghiền chuyển động (môi trường mài) và các lực uốn, ép, cắt không do va đập. Quá trình nghiền bột giấy chủ yếu là nghiền và ma sát, cụ thể là đùn và cắt. Tác dụng của nó phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, tỷ lệ, chế độ chuyển động, tỷ lệ lấp đầy của vật liệu và các đặc tính cơ học của quá trình mài vật liệu. Có ba loại thiết bị nghiền phương tiện điển hình: máy nghiền bi, máy khuấy và máy nghiền rung.
Máy nghiền bi là thiết bị truyền thống dùng để nghiền siêu mịn, kích thước sản phẩm có thể đạt 20-40 micron. Khi kích thước hạt của sản phẩm được yêu cầu dưới 20 micron thì hiệu suất thấp, tiêu hao năng lượng lớn, thời gian xử lý kéo dài. Máy khuấy trộn được phát triển trên cơ sở máy nghiền bi, chủ yếu bao gồm thùng nghiền, máy khuấy, máy phân tán, máy tách và bơm cấp liệu. Khi làm việc, dưới tác dụng của lực ly tâm sinh ra bởi tốc độ quay cao của bộ phân tán, môi trường nghiền và bùn hạt tạo ra va đập, ma sát và ép để nghiền hạt. Máy khuấy trộn có thể đạt được độ siêu vi mô và đồng nhất của các hạt sản phẩm, và kích thước hạt trung bình của thành phẩm có thể đạt ít nhất vài micromet. Máy nghiền rung là để nghiền các hạt bằng cách sử dụng các tác động của lực cắt va đập, ma sát và ép đùn tạo ra bởi dao động tần số cao của môi trường nghiền. Kích thước hạt trung bình của thành phẩm có thể đạt từ 2-3 micron trở xuống, và hiệu suất nghiền thành bột cao hơn nhiều so với máy nghiền bi. Năng suất xử lý gấp hơn 10 lần máy nghiền bi có cùng công suất.
Xay siêu mịn dòng khí: Máy nghiền tia có thể được sử dụng để nghiền siêu mịn. Nó sử dụng khí nén hoặc hơi nước quá nhiệt và luồng không khí hỗn loạn cao siêu âm được tạo ra bởi vòi phun làm chất mang các hạt và tồn đọng tác động xảy ra giữa các hạt hoặc giữa các hạt và tấm cố định, ma sát và cắt, v.v. để đạt được mục đích nghiền. Có sáu loại máy mài thép không gỉ chính: loại đĩa, loại ống tuần hoàn, loại đích, loại va chạm, loại tác động quay và loại tầng sôi. So với máy nghiền bột thép không gỉ siêu mịn cơ học thông thường, máy nghiền bột thép không gỉ dòng khí có thể nghiền sản phẩm rất mịn (độ mịn của bột có thể đạt 2-40 micron), và phạm vi phân bố kích thước hạt hẹp hơn, tức là hạt kích thước đồng đều hơn. Do khí nở ra ở vòi phun làm giảm nhiệt độ, không có nhiệt đi kèm trong quá trình nghiền nên độ tăng nhiệt độ nghiền rất thấp. Tính năng này đặc biệt quan trọng để nghiền siêu mịn các vật liệu có độ nóng chảy thấp và nhạy cảm với nhiệt. Tuy nhiên, năng lượng tiêu thụ của phương pháp nghiền bằng tia khí lớn, và tỷ lệ sử dụng năng lượng chỉ khoảng 2%, cao hơn nhiều lần so với các phương pháp nghiền khác.
Điểm đáng chú ý là người ta thường tin rằng kích thước hạt của sản phẩm tỷ lệ thuận với tốc độ cấp liệu, tức là tốc độ cấp liệu càng lớn thì kích thước hạt sản phẩm càng lớn. Sự hiểu biết này là không toàn diện. Tuyên bố này là hợp lý khi tốc độ cấp liệu hoặc nồng độ hạt trong máy nghiền bột thép không gỉ đạt đến một giá trị nhất định. Bởi vì tốc độ cấp liệu tăng lên, nồng độ hạt trong máy nghiền bột thép không gỉ cũng tăng lên và xảy ra hiện tượng đông hạt. Thậm chí các hạt chảy ra như một pít tông. Chỉ các hạt ở phía trước của "pít tông" mới có khả năng va chạm hiệu quả. Các hạt chỉ va chạm và cọ xát với nhau ở tốc độ thấp, và sinh ra nhiệt. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là nồng độ hạt càng nhỏ thì kích thước sản phẩm càng nhỏ hoặc hiệu suất nghiền càng cao. Ngược lại, khi nồng độ hạt thấp đến một mức nhất định thì giữa các hạt sẽ không xảy ra va chạm và hiệu suất nghiền bị giảm.
Xay siêu mịn khoáng phi kim loại
Mỏ phi kim loại, mỏ kim loại và mỏ nhiên liệu được gọi là ba trụ cột của ngành công nghiệp vật liệu. Việc sử dụng khoáng phi kim loại phụ thuộc vào mức độ chế biến sâu, bao gồm mài siêu mịn, siêu mịn, tinh lọc mịn và sửa đổi bề mặt, trong đó mài siêu mịn hiệu quả là điều kiện tiên quyết và đảm bảo cho các quá trình chế biến sâu khác nhau. Bột siêu mịn lý tưởng phải có các đặc điểm: hạt càng nhỏ càng tốt, không kết tụ, phân bố kích thước hạt hẹp, hạt hình cầu càng nhiều càng tốt, thành phần hóa học đồng nhất, v.v.
Do có nhiều loại khoáng phi kim loại, các yêu cầu khác nhau được đặt ra về sự phân bố cỡ hạt và độ tinh khiết của các sản phẩm nghiền tùy theo mục đích sử dụng khác nhau của chúng. Sự phát triển của công nghệ nghiền siêu mịn phải thích ứng với những yêu cầu cụ thể của nó. Nói chung, các yêu cầu đối với khoáng phi kim loại như sau:
- Độ mịn
Việc ứng dụng các sản phẩm khoáng phi kim loại đòi hỏi một mức độ nhất định. Ví dụ, cao lanh và canxi cacbonat nặng làm nguyên liệu sản xuất giấy yêu cầu độ mịn của sản phẩm là -2μm chiếm 90%, độ trắng> 90%; chất độn sơn cao cấp bột cacbonat canxi nặng độ mịn 1250 Mesh; zirconium silicate như một chất làm mờ gốm yêu cầu độ mịn trung bình từ 0,5 ~ 1μm; wollastonite làm chất độn cũng yêu cầu độ mịn của nó phải nhỏ hơn 10μm, v.v.
- Sự tinh khiết
Yêu cầu về độ tinh khiết của các sản phẩm khoáng phi kim loại cũng là một trong những chỉ tiêu chính của nó, có nghĩa là không được phép gây ô nhiễm trong quá trình nghiền và phải duy trì thành phần ban đầu. Nếu là khoáng chất màu trắng thì cần phải có độ trắng nhất định. Ví dụ, độ trắng của cao lanh nung và bột talc được sử dụng trong sản xuất giấy được yêu cầu phải ≥90% và độ trắng của canxi cacbonat nặng được sử dụng trong lớp phủ, chất độn và chất độn sơn cao cấp phải lớn hơn 90%. Đợi đã.
- Hình dạng bột
Một số sản phẩm khoáng phi kim loại có yêu cầu nghiêm ngặt về hình dạng của chúng để đáp ứng các nhu cầu khác nhau. Ví dụ, wollastonite được sử dụng để gia cố composite, bột siêu mịn của nó được yêu cầu duy trì trạng thái tinh thể hình kim ban đầu càng nhiều càng tốt, để các sản phẩm wollastonite trở thành vật liệu gia cố bằng sợi ngắn tự nhiên và tỷ lệ co của nó bắt buộc phải> 8 ~ 10.
Các lĩnh vực ứng dụng của vật liệu bột siêu mịn chiếm 40,3% trong lĩnh vực cơ khí, 34,6% trong lĩnh vực nhiệt, 12,9% trong lĩnh vực điện từ, 8,9% trong lĩnh vực y sinh, 2,4% trong lĩnh vực quang học và 0,9% trong các lĩnh vực khác.
Phương pháp mài siêu mịn khoáng phi kim loại
Nghiền khác với việc phá hủy một vật liệu đơn lẻ. Nó đề cập đến ảnh hưởng đến nhóm, tức là vật liệu bị nghiền nát là một nhóm các hạt có kích thước và hình dạng khác nhau.
Có hai phương pháp chính để điều chế bột siêu mịn từ nguyên tắc điều chế: một là tổng hợp hóa học; còn lại là mài vật lý. Tổng hợp hóa học là thông qua phản ứng hóa học hoặc chuyển đổi giai đoạn, bột được điều chế từ các ion, nguyên tử và phân tử thông qua sự hình thành nhân tinh thể và tăng trưởng tinh thể. Do quy trình sản xuất phức tạp, giá thành cao, năng suất thấp nên việc ứng dụng còn hạn chế. Nguyên lý của mài vật lý là mài vật liệu thông qua tác dụng của lực cơ học. So với các phương pháp tổng hợp hóa học, nghiền vật lý có giá thành thấp hơn, quy trình tương đối đơn giản, sản lượng lớn.
Ưu điểm của phương pháp nghiền cơ học: sản lượng lớn, giá thành rẻ, quy trình đơn giản, ... và các hiệu ứng cơ học sinh ra trong quá trình nghiền làm tăng hoạt tính của bột; Nhược điểm: độ tinh khiết, độ mịn và hình thái của sản phẩm không tốt bằng bột siêu mịn điều chế bằng phương pháp hóa học cơ thể. Phương pháp này thích hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn, chẳng hạn như chế biến sâu các sản phẩm từ khoáng sản.
Thiết bị mài siêu mịn khoáng phi kim loại
Hiện nay, phương pháp chính để điều chế nguyên liệu bột siêu mịn là nghiền vật lý. Vì vậy, thiết bị nghiền siêu mịn chủ yếu dùng để chỉ các thiết bị liên quan đến nghiền khác nhau mà chủ yếu là sản xuất bột siêu mịn bằng phương pháp cơ học. Thiết bị nghiền siêu mịn thường được sử dụng bao gồm máy nghiền phản lực, máy nghiền tác động cơ học, máy nghiền rung, máy khuấy, máy nghiền keo và máy nghiền bi.
| Loại thiết bị | Kích thước cho ăn / mm | Độ mịn của sản phẩm d97 / μm | Nguyên lý mài |
| Máy nghiền phản lực | <2 | 3~45 | Tác động, va chạm |
| Mài va đập cơ học | <10 | 8~45 | Thổi, tác động, cắt |
| Máy quay | <30 | 10~45 | Tác động, va chạm, cắt, ma sát |
| Máy nghiền rung | <5 | 2~74 | Ma sát, va chạm, cắt |
| Máy khuấy | <1 | 2~45 | Ma sát, va chạm, cắt |
| Máy nghiền bi trống | <5 | 5~74 | Ma sát, va chạm |
| Máy nghiền bi hành tinh | <5 | 5~74 | Ma sát, va chạm |
| Máy mài và máy bóc vỏ | <0,2 | 2~20 | Ma sát, va chạm, cắt |
| Nhà máy cát | <0,2 | 1~20 | Ma sát, va chạm, cắt |
| Máy xay công nghiệp | <30 | 10~45 | Bóp, ma sát |
| Máy đồng hóa áp suất cao | <0,03 | 1~10 | Khe hở, nhiễu động, cắt |
| Máy nghiền keo | <0,2 | 2~20 | Ma sát, cắt |
- Máy nghiền tác động cơ học tốc độ cao
Máy nghiền va đập cơ học tốc độ cao đề cập đến việc sử dụng các cơ thể quay (thanh, búa, lưỡi dao, v.v.) quay với tốc độ cao quanh trục ngang hoặc trục thẳng đứng để tác động mạnh lên nguyên liệu nạp, khiến nó va chạm với phần cố định. cơ thể hoặc các hạt, do đó chế tạo Thiết bị nghiền siêu mịn để nghiền hạt.
Ưu điểm: tỷ lệ nghiền lớn, kích thước hạt bột mịn có thể điều chỉnh, cấu trúc đơn giản, dễ vận hành, ít thiết bị hỗ trợ, lắp đặt nhỏ gọn, ít diện tích sàn, công suất lớn và hiệu quả cao.
Nhược điểm: hoạt động ở tốc độ cao nên khó tránh khỏi hiện tượng quá nhiệt và hao mòn linh kiện.
Nó phù hợp để sản xuất bột siêu mịn của các vật liệu có độ cứng trung bình như canxit, đá cẩm thạch, phấn và bột talc.
- Máy nghiền phản lực
Máy nghiền phản lực còn được gọi là máy nghiền phản lực hoặc máy nghiền dòng năng lượng. Nó sử dụng năng lượng của luồng không khí tốc độ cao (300-500m / s) hoặc hơi nước quá nhiệt (300-400 ℃) để làm cho các hạt va chạm, va chạm và cọ xát với nhau, do đó làm cho các vật liệu rắn bị nghiền nát. Chủ yếu bao gồm: máy nghiền phẳng, máy nghiền phản lực tuần hoàn, máy nghiền phản lực đối diện, máy nghiền tia cào, máy nghiền tầng sôi, v.v.
Tỷ lệ nghiền bột của máy nghiền phản lực nói chung là 1-40, và độ mịn d của sản phẩm nói chung có thể đạt 3-10μm. Sản phẩm ít bị nhiễm bẩn và có thể vận hành ở trạng thái vô trùng. Nó thích hợp để nghiền thành bột các vật liệu có độ nóng chảy thấp và nhạy cảm với nhiệt và các sản phẩm có hoạt tính sinh học. Quá trình sản xuất diễn ra liên tục, năng lực sản xuất lớn, mức độ tự chủ, tự động hóa cao.
Nhược điểm: Máy nghiền phản lực hiện là thiết bị nghiền siêu mịn được nghiên cứu nhiều nhất với mẫu mã hoàn thiện nhất và công nghệ tương đối hoàn thiện. Nó cũng có những khuyết điểm sau: quy mô lớn, chuyên sản xuất các sản phẩm có độ tinh khiết cao, độ mịn cao, giá thành cao, tiêu thụ nhiều năng lượng, độ chính xác gia công khó đạt đến các sản phẩm nhỏ hơn micromet, và vật liệu bị mài mòn. Máy nghiền phản lực được sử dụng rộng rãi để nghiền siêu mịn khoáng phi kim loại, nguyên liệu hóa học, thực phẩm tốt cho sức khỏe, đất hiếm, v.v., chẳng hạn như bột talc, đá cẩm thạch, cao lanh và các khoáng chất phi kim loại khác dưới độ cứng trung bình.
- Máy nghiền rung
Máy nghiền rung là thiết bị nghiền siêu mịn với phương tiện là bi hoặc que. Sản phẩm đã qua xử lý có thể nhỏ đến vài micrômét. Nó được sử dụng rộng rãi trong vật liệu xây dựng, luyện kim, công nghiệp hóa chất, gốm sứ, thủy tinh, vật liệu chịu lửa và khoáng phi kim loại và các ngành công nghiệp khác. Chế biến bột.
Ưu điểm của máy nghiền rung: kết cấu nhỏ gọn, kích thước nhỏ, chất lượng nhỏ, vận hành đơn giản, bảo dưỡng thuận tiện, tiêu thụ năng lượng thấp, sản lượng cao, kích thước sản phẩm đồng đều, nhược điểm: tiếng ồn lớn, máy nghiền rung cỡ lớn có yêu cầu kỹ thuật cao đối với lò xo, ổ trục và các bộ phận máy khác.
Xu hướng phát triển của thiết bị nghiền siêu mịn
(1) Cải thiện độ mịn của sản phẩm và giảm giới hạn nghiền thiết bị;
(2) Tăng sản lượng của một máy đơn lẻ và giảm mức tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị sản phẩm;
(3) Giảm mài mòn;
(4) Độ ổn định và độ tin cậy cao;
(5) Kiểm soát trực tuyến độ mịn của sản phẩm và phân bố cỡ hạt;
(6) Thiết bị phân loại hiệu quả, tốt và lớn;
(7) Thiết bị nghiền siêu mịn cho các vật liệu hạt đặc biệt và dai.
Nguồn bài viết: China Powder Network
Phân loại và nguyên lý làm việc của máy nghiền phản lực
Máy nghiền phản lực, là một trong những thiết bị nghiền siêu mịn, cũng là một trong những thiết bị quan trọng trong ngành nghiền. Sau khi không khí nén của máy nghiền bột tầng sôi được đông lạnh, lọc và làm khô, nó tạo thành luồng không khí siêu âm qua các vòi phun và được bơm vào buồng nghiền bột để làm sôi nguyên liệu. Vật liệu được gia tốc hợp nhất tại điểm giao nhau của các luồng khí phản lực của một số vòi phun, tạo ra hiện tượng dữ dội Sự va chạm, ma sát và cắt của các hạt có thể đạt được độ nghiền siêu mịn của các hạt.
Vật liệu nền được vận chuyển đến khu vực phân loại cánh quạt nhờ luồng không khí đi lên. Dưới tác dụng của lực ly tâm của bánh xe phân loại và lực hút của quạt, bột thô và mịn được tách ra. Luồng không khí đi vào bộ tách xyclon, bụi mịn được bộ lọc túi thu gom, và khí tinh khiết được thải ra ngoài nhờ quạt hút cảm ứng. Máy nghiền phẳng có nhiều ứng dụng do cấu trúc đơn giản và dễ chế tạo.
Cấu tạo: Nó chủ yếu bao gồm buồng nghiền, lỗ mở vòi phun, cửa xả, đầu ra dòng khí, đầu vào khí nén, vùng phân loại, v.v.
Nguyên lý làm việc: Khí nén hoặc hơi quá nhiệt được biến đổi thành dòng khí tốc độ cao qua vòi phun. Khi vật liệu được đưa vào buồng nghiền thông qua bộ phận nạp liệu, nó sẽ được cắt bởi dòng khí tốc độ cao. Sự va chạm mạnh và ma sát mạnh làm cho vật liệu xay thành các sản phẩm siêu mịn. Nó được sử dụng rộng rãi trong quá trình nghiền siêu mịn các khoáng chất phi kim loại và nguyên liệu hóa học. Giới hạn hạt của sản phẩm phụ thuộc vào hàm lượng chất rắn trong dòng khí hợp lưu. Theo tỷ lệ ngược lại của tiêu thụ năng lượng đơn vị, các sản phẩm được tạo ra bởi máy nghiền phản lực tinh chế hơn, phân bố kích thước hạt đồng đều hơn, hoạt độ cũng lớn hơn và hiệu suất phân tán tốt hơn so với giá thành. Do hiệu ứng làm mát Joule-Thomson gây ra bởi sự giãn nở đoạn nhiệt của khí nén trong quá trình nghiền, một số vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp hoặc nhạy cảm có thể được sử dụng trong quá trình nghiền.
Việc phân loại máy bay phản lực hiện có năm loại sau trong ngành. Chúng có thể được chia thành các máy nghiền đĩa nằm ngang (phẳng), máy nghiền phản lực ống tuần hoàn, máy nghiền phản lực mục tiêu, máy nghiền phản lực phản lực và máy nghiền phản lực tầng sôi.
Nguyên lý của quá trình mài dòng khí: dòng khí nén khô không dầu hoặc quá nhiều vòi phun, tia phụt tốc độ cao làm nguyên liệu chuyển động với tốc độ lớn làm cho nguyên liệu va chạm, cọ xát và nén chặt. Vật liệu đã nghiền đến khu vực phân loại với luồng không khí, và vật liệu đáp ứng các yêu cầu về độ mịn cuối cùng sẽ được thu gom bởi người thu gom. Nếu nguyên liệu không đạt kích thước hạt yêu cầu, quay trở lại buồng nghiền, tiếp tục nghiền cho đến khi đạt được độ mịn yêu cầu và dừng đông kết. Do gradien vận tốc cao gần vòi phun, nên hầu hết quá trình nghiền xảy ra gần vòi phun. Trong buồng nghiền, tần số va chạm của các hạt và các hạt cao hơn nhiều so với tần số va chạm của các hạt và thành thiết bị. Nói cách khác, tác dụng nghiền chính của máy nghiền phản lực là sự va chạm hoặc ma sát giữa các hạt.
Ứng dụng, công nghệ chế biến và phát triển bột silic
Bột silica được làm từ thạch anh tự nhiên (SiO2) hoặc thạch anh nung chảy (SiO2 vô định hình sau khi nung chảy ở nhiệt độ cao và làm nguội thạch anh tự nhiên), được nghiền, nghiền bi (hoặc rung, máy nghiền phản lực), tuyển nổi, tẩy rửa, nước tinh khiết cao xử lý, vv. Chế biến thành bột vi mô.
Silicon micropowder là một vật liệu phi kim loại, không mùi, không độc hại và không gây ô nhiễm. Nó có ưu điểm là độ cứng cao, độ dẫn nhiệt thấp, chịu được nhiệt độ cao, cách nhiệt và tính chất hóa học ổn định.
Theo mức độ của bột silicon, nó có thể được chia thành: bột silicon thông thường, bột silicon cấp điện, bột silicon nung chảy, bột silicon siêu mịn, bột silicon hình cầu. Theo mục đích, nó có thể được chia thành: bột silicon mịn cho sơn và chất phủ, bột silicon mịn cho sàn epoxy, bột silicon mịn cho cao su, bột silicon mịn cho chất bịt kín, bột silicon mịn cho nhựa điện tử và điện, và bột mịn bột silicon dùng cho gốm sứ chính xác. Theo quy trình sản xuất, nó có thể được chia thành: bột kết tinh, bột cristobalit, bột nung chảy và các loại bột hoạt tính khác nhau.
Ứng dụng của bột silicon
Theo các cấp chất lượng khác nhau, bột microsilica có thể được sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất cao su, nhựa, sơn cao cấp, chất phủ, vật liệu chịu lửa, cách điện, bao bì điện tử, gốm sứ cao cấp, đúc chính xác, v.v.
Bột silicon thông thường chủ yếu được sử dụng cho sơn đúc nhựa epoxy, vật liệu làm bầu, lớp bảo vệ que hàn, đúc kim loại, gốm sứ, cao su silicone, sơn thông thường, chất phủ và các chất độn ngành hóa chất khác. Bột silicon cấp điện chủ yếu được sử dụng để đúc cách điện cho các thiết bị và linh kiện điện thông thường, đúc cách điện cho các thiết bị điện cao áp, APG (công nghệ đúc gel áp lực nhựa epoxy tự động) trong quy trình vật liệu phun, bầu epoxy và các ngành công nghiệp men sứ cao cấp.
Yêu cầu về phân bố kích thước hạt bột silicon cấp điện và điện tử
| Đặc điểm kỹ thuật / Lưới | Kích thước hạt trung bình D50 / μm | Diện tích bề mặt cụ thể /(cm2/g) | Mức độ chi tiết tích lũy |
| 300 | 21,00 ~ 25,00 | 1700~2100 | ≤50μm≥75% |
| 400 | 16,00~20,00 | 2100~2400 | ≤39μm≥75% |
| 600 | 11,00~15,00 | 2400~3000 | ≤25μm≥75% |
| 1000 | 8,00~10,00 | 3000~4000 | ≤10μm≥65% |
Bột vi hạt silicon cấp điện tử chủ yếu được sử dụng cho các mạch tích hợp và linh kiện điện tử, vật liệu đóng gói bằng nhựa và vật liệu đóng gói, vật liệu đúc nhựa epoxy, vật liệu làm bầu và sơn cao cấp, chất phủ, chất độn nhựa kỹ thuật, chất kết dính, cao su silicone, đúc chính xác, Cao cấp chất độn men gốm và các lĩnh vực hóa học khác. Lượng hợp chất đúc epoxy tiêu thụ hàng năm là hàng chục nghìn tấn, và hàm lượng bột silica trong chất độn chiếm từ 70% đến 90%.
Hàm lượng SiO2 của bột silicon siêu mịn có độ tinh khiết cao cao hơn 99,9%, và nó có các đặc điểm là kích thước hạt nhỏ, diện tích bề mặt riêng lớn, độ tinh khiết hóa học cao và khả năng lấp đầy tốt. Chủ yếu được sử dụng cho hợp chất đúc nhựa mạch tích hợp quy mô lớn và quy mô cực lớn, hợp chất đúc linh kiện điện tử, hợp chất bầu đúc epoxy, chất phủ cao cấp, sơn, nhựa kỹ thuật, chất kết dính, cao su silicone, đúc chính xác, gốm sứ và hóa chất tiên tiến đồng ruộng.
Bột silicon hình cầu có tỷ lệ lấp đầy cao, và hệ số giãn nở càng nhỏ, độ dẫn nhiệt càng thấp; hợp chất bao bì nhựa có nồng độ ứng suất thấp nhất và độ bền cao nhất; hệ số ma sát nhỏ, và độ mòn trên khuôn nhỏ. Chủ yếu được sử dụng trong vật liệu bao bì nhựa điện tử, lớp phủ, sàn epoxy, cao su silicone và các lĩnh vực khác.
Để nung chảy tốt hơn các chất độn khoáng phi kim loại với các polyme phân tử cao, các khoáng phi kim loại phải được nghiền nhỏ, tinh chế và biến tính. Nói chung, kích thước hạt của chất độn càng nhỏ và độ phân tán càng đồng đều thì tính chất cơ học của sản phẩm càng tốt.
Bột silicon nghiền siêu mịn
Việc sử dụng khoáng thạch anh tự nhiên làm nguyên liệu để điều chế bột siêu mịn không chỉ đáp ứng nhu cầu thị trường mà còn giúp giảm hàm lượng tạp chất có hại trong bột một cách tốt hơn. Khoáng thạch anh tự nhiên chứa một số lượng lớn các tạp chất và vết nứt. Việc sử dụng công nghệ nghiền siêu mịn có thể làm giảm đáng kể số lượng vết nứt và khuyết tật. Kết hợp với quá trình thanh lọc, hàm lượng các tạp chất có hại có thể được giảm thiểu tốt hơn. Việc chuẩn bị bột kết tinh, bột cristobalit, bột nung chảy và các loại bột hoạt tính khác nhau đòi hỏi quá trình nghiền và phân loại.
Việc lựa chọn thiết bị nghiền siêu mịn, siêu mịn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng, chất lượng và hình dạng của các hạt bột của sản phẩm cuối cùng. Hiện tại, các tổ hợp đơn vị của thiết bị nghiền siêu mịn và nghiền siêu mịn bao gồm: máy nghiền bi cộng với phân loại, máy nghiền rung lệch tâm cộng với phân loại và máy nghiền rung cộng với phân loại.
Quy trình sản xuất mạch kín bột silicon được phân loại từ máy nghiền bi
Các đặc điểm của dây chuyền sản xuất phân loại máy nghiền bi: sản lượng lớn, vận hành thiết bị đơn giản, chi phí bảo trì thấp, lựa chọn linh hoạt phương tiện nghiền và lớp lót, ô nhiễm thấp đối với quá trình xử lý vật liệu có độ tinh khiết cao, vận hành tổng thể đáng tin cậy của thiết bị và sản phẩm ổn định chất lượng. Việc sử dụng bột silicon có thể làm cho sản phẩm có độ trắng cao, độ bóng đẹp và chỉ số chất lượng ổn định. Việc sản xuất bột silicon siêu mịn có độ tinh khiết cao thu được bằng cách nghiền thành bột siêu mịn hoặc nghiền và phân loại trên cơ sở chuẩn bị cát có độ tinh khiết cao.
Biến đổi bề mặt của bột silicon
Tác dụng của chất kết nối silan được áp dụng cho sự biến đổi bề mặt của bột silicon là rất lý tưởng. Nó có thể biến đổi tính ưa nước của bột silica thành bề mặt hữu cơ-philic, và cũng có thể cải thiện tính thấm ướt của vật liệu polyme hữu cơ đối với bột của nó, và làm cho bột silica và vật liệu polyme hữu cơ nhận ra giao diện liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ thông qua các nhóm chức. .
Hiệu quả ứng dụng của tác nhân nối silan liên quan đến loại đã chọn, liều lượng, điều kiện thủy phân, đặc tính của chất nền, các dịp ứng dụng, phương pháp và điều kiện của vật liệu polyme hữu cơ.
Hình cầu hóa bột silica
Hiện tại, 97% vật liệu đóng gói mạch tích hợp (IC) sử dụng hợp chất đúc epoxy (EMC), và trong thành phần của EMC, vi hạt silicon được sử dụng nhiều nhất, chiếm 70% đến 90% khối lượng của hợp chất đúc epoxy. So với vi hạt silic dạng góc, vi hạt silic hình khuyên có tỷ lệ lấp đầy cao hơn, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ hơn, độ dẫn nhiệt thấp hơn, tập trung ứng suất ít hơn, độ bền cao hơn và hiệu suất tốt hơn của các thiết bị vi điện tử được sản xuất. Do đó, ngoài các hạt có độ tinh khiết cao và siêu mịn, hình cầu hóa hạt cũng trở thành một trong những xu hướng phát triển của vi hạt silicon.
Các phương pháp điều chế bột silicon hình cầu hiện nay có thể được chia thành phương pháp vật lý và phương pháp hóa học. Các phương pháp vật lý là: phương pháp bắn bi, phương pháp phun nóng chảy nhiệt độ cao, phương pháp đốt cháy nhiệt độ thấp tự lan truyền, phương pháp plasma và hình cầu nung ở nhiệt độ cao. Phương pháp hóa học bao gồm: phương pháp pha khí, phương pháp tổng hợp thủy nhiệt, phương pháp sol-gel, phương pháp kết tủa, phương pháp vi nhũ tương, ... Trong phương pháp hóa học, do sự kết tụ nghiêm trọng của các hạt, diện tích bề mặt riêng của sản phẩm lớn hơn, và giá trị hấp thụ dầu lớn nên khó trộn với nhựa epoxy khi đổ đầy một lượng lớn. Do đó, ngành công nghiệp hiện nay chủ yếu áp dụng các phương pháp vật lý.
Tổng quan về sự phát triển của ngành công nghiệp bột silicon
Ngành công nghiệp bột silicon là một ngành công nghiệp sử dụng nhiều vốn, công nghệ và tài nguyên. Với sự phát triển của các ngành công nghệ cao, bột vi kim loại silicon ngày càng được sử dụng rộng rãi và ngày càng được sử dụng nhiều hơn. Nhu cầu về bột silicon siêu tinh khiết có độ tinh khiết cao của thế giới sẽ phát triển nhanh chóng cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp vi mạch. Người ta ước tính rằng nhu cầu của thế giới đối với nó sẽ tăng với tốc độ 20% trong 10 năm tới. Bột silicon siêu mịn, độ tinh khiết cao đã trở thành điểm nóng cho sự phát triển của ngành công nghiệp, bột silicon hình cầu đã trở thành hướng phát triển của ngành công nghiệp, và công nghệ biến đổi bề mặt được đẩy mạnh.
Nguồn bài viết: China Powder Network
Các tính năng quan trọng của máy nghiền phản lực
Máy nghiền phản lực là không khí nén được tăng tốc bởi vòi Laval thành luồng không khí siêu âm và sau đó được bơm vào vùng nghiền để làm cho vật liệu được sôi (luồng không khí mở rộng thành huyền phù tầng sôi và sôi và va chạm với nhau), do đó mỗi hạt có cùng trạng thái chuyển động.
Là một thiết bị quan trọng để nghiền siêu mịn, máy nghiền phản lực đã được sử dụng rộng rãi trong hóa chất, dược phẩm, vật liệu pin, luyện kim, bột talc, thạch anh, graphite, chất mài mòn, vật liệu chống cháy, gốm sứ, bột màu, phụ gia thực phẩm, bột màu và các loại khô khác vật liệu bột. Nghiền siêu nhuyễn siêu mịn.
Đặc điểm của máy nghiền phản lực
Ngoài kích thước hạt mịn, sản phẩm máy nghiền tia còn có đặc điểm phân bố kích thước hạt hẹp, bề mặt hạt mịn, hình dạng hạt đều đặn, độ tinh khiết cao, hoạt tính cao, khả năng phân tán tốt.
Vì khí nén là đoạn nhiệt trong quá trình nghiền, sự giãn nở tạo ra hiệu ứng làm mát Joule-Thomson, vì vậy nó cũng thích hợp để nghiền siêu mịn các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp.
Nguyên lý làm việc của máy nghiền phản lực
Không khí nén khô và không dầu hoặc hơi quá nhiệt được phun với tốc độ cao qua vòi phun, và tia nước tốc độ cao di chuyển vật liệu với tốc độ cao, làm cho vật liệu va chạm, cọ xát và nghiền nát. Các vật liệu đã được nghiền thành bột sẽ đến khu vực phân loại với luồng không khí, và các vật liệu đáp ứng các yêu cầu về độ mịn sẽ được thu gom bởi người thu gom. Nguyên liệu không đạt yêu cầu được đưa trở lại buồng nghiền tiếp tục nghiền cho đến khi đạt độ mịn yêu cầu thì được thu gom.
Do gradient vận tốc cao gần vòi phun, nên hầu hết quá trình nghiền bột xảy ra gần vòi phun. Trong buồng nghiền, tần số va chạm giữa các hạt cao hơn nhiều so với các va chạm giữa các hạt. Do đó, tác dụng nghiền chính trong máy nghiền phản lực là tác động hoặc ma sát giữa các hạt.