Η σφαιρική σκόνη πυριτίου είναι ένα κρίσιμο υλικό σε διάφορες βιομηχανίες, βραβευμένο για τις μοναδικές του ιδιότητες και εφαρμογές. Η παραγωγή του περιλαμβάνει πολλαπλές τεχνικές που κατηγοριοποιούνται σε φυσικές μεθόδους και χημικές μεθόδους, ανάλογα με το αν συμβαίνει χημικός μετασχηματισμός κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
Ποιες είναι οι μέθοδοι για την παραγωγή σφαιρικής σκόνης πυριτίου;
1. Φυσικές Μέθοδοι:
Αυτές οι μέθοδοι δεν περιλαμβάνουν χημικές αντιδράσεις και περιλαμβάνουν τεχνικές όπως: μηχανική άλεση με σφαιρίδια, ψεκασμός, σφαιροειδοποίηση με φλόγα, επεξεργασία πλάσματος, σφαιροποίηση πύρωσης σε υψηλή θερμοκρασία.
2. Χημικές μέθοδοι:
Αυτές περιλαμβάνουν χημικούς μετασχηματισμούς και περιλαμβάνουν: μέθοδο αέριας φάσης, μέθοδο καθίζησης, υδροθερμική σύνθεση, διεργασία κολλοειδούς πηκτής, μέθοδο μικρογαλακτώματος.
Αυτός ο οδηγός διερευνά 14 μεθόδους προετοιμασίας που εξασφαλίζουν ακρίβεια στην επίτευξη του επιθυμητού σφαιρικού σχήματος.
Διαδικασία παραγωγής μικροσκόνης σφαιρικού πυριτίου
01 Μέθοδος μηχανικής λείανσης
Η μηχανική λείανση χρησιμοποιεί επαγγελματικό εξοπλισμό σύνθλιψης και βοηθητικό εξοπλισμό διαλογής για την παραγωγή εξαιρετικά λεπτών σκονών. Ανάλογα με την κατάσταση του υλικού, χωρίζεται σε ξηρή λείανση και υγρή λείανση. Η υγρή άλεση χρησιμοποιεί νερό ως μέσο φορέα και τα σωματίδια αλέθονται με ανάδευση και άλεση για να παραχθούν εξαιρετικά λεπτά προϊόντα με καλή διασπορά και ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων.
02 Μέθοδος ψεκασμού
Η ξήρανση με ψεκασμό είναι μια μέθοδος λήψης δειγμάτων με γρήγορη ξήρανση υγρών πρώτων υλών μέσω στεγνωτηρίου ψεκασμού. Οι υγρές πρώτες ύλες περνούν από έναν ατμοποιητή για να σχηματίσουν εξαιρετικά λεπτά σταγονίδια. Τα σταγονίδια έρχονται σε επαφή με ζεστό αέρα, η εσωτερική υγρασία μεταναστεύει προς τα έξω, τα σωματίδια της πρώτης ύλης συσσωματώνονται και το επιθυμητό προϊόν λαμβάνεται μετά την ξήρανση.
03 Μέθοδος σφαιροποίησης φλόγας
Όταν η σκόνη θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία (1600-2000℃), οι άκρες και οι γωνίες στην επιφάνεια της σκόνης λιώνουν σταδιακά και σχηματίζεται μια σφαίρα υπό τη δράση της επιφανειακής τάσης. Η συνηθισμένη σκόνη χαλαζία χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη και η σφαιρική μικροσκόνη πυριτίου παρασκευάζεται με τη μέθοδο φλόγας οξυγόνου-ακετυλενίου, η οποία μπορεί να διασφαλίσει ότι η επιφάνειά της είναι λεία και ο ρυθμός σφαιροποίησης φτάνει τα 95%.
04 Μέθοδος τήξης με φλόγα
Χρησιμοποιώντας γωνιακή μικροσκόνη πυριτίου ως πρώτη ύλη, συνθλίβεται, κοσκινίζεται, καθαρίζεται και άλλες προεπεξεργασίες. Η γωνιακή μικροσκόνη πυριτίου συνθλίβεται με θραυστήρα ροής αέρα και μετά από προεπεξεργασία πολλαπλών σταδίων, κοσκινίζεται σε κατάλληλο μέγεθος σωματιδίων. Ακετυλένιο, φυσικό αέριο και άλλα αέρια χρησιμοποιούνται ως πηγή θερμότητας για την τήξη της σκόνης και η φλόγα είναι καθαρή και χωρίς ρύπανση. Η γωνιακή μικροσκόνη πυριτίου κατάλληλου μεγέθους σωματιδίων τήκεται σε υψηλή θερμοκρασία αμέσως με τη μέθοδο τήξης με φλόγα υψηλής θερμοκρασίας και ψύχεται γρήγορα για να σφαιροποιηθεί. Λαμβάνεται σφαιρική μικροσκόνη πυριτίου υψηλής καθαρότητας και ομοιόμορφου μεγέθους σωματιδίων.
05 Μέθοδος πλάσματος
Η μέθοδος πλάσματος χρησιμοποιεί τη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας που δημιουργείται από το πλάσμα τόξου στιγμή να λιώσει η σκόνη διοξειδίου του πυριτίου ή η σκόνη χαλαζία σε σταγονίδια, τα οποία σφαιροειδοποιούνται υπό την επίδραση επιφανειακής τάσης και ψύχονται για να σχηματίσουν σφαιρικά σωματίδια διοξειδίου του πυριτίου.
06 Μέθοδος σφαιροειδοποίησης πύρωσης υψηλής θερμοκρασίας
Η μέθοδος σφαιροειδοποίησης πύρωσης υψηλής θερμοκρασίας αναφέρεται στη γήρανση της ακατέργαστης επιλεγμένης σκόνης φυσικού μεταλλεύματος χαλαζία υπό αλκαλικές συνθήκες και στη συνέχεια διήθηση. Αφυδάτωση και ξήρανση του υλικού του φίλτρου, προσθήκη συνδετικού υλικού για τη λήψη ενός δείγματος μπλοκ, και φρύξη του σε κλίβανο υψηλής θερμοκρασίας, ψύξη και μετά διασπορά του, μέσω σφαιροποίησης με άλεσμα, μαγνητικό διαχωρισμό και ταξινόμηση διαχωρισμού αέρα. Τέλος, κατασκευάζονται εξαιρετικά λεπτές σκόνες πυριτίου υψηλής καθαρότητας. Το προϊόν που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο έχει υψηλό ρυθμό σφαιροποίησης, καλή λευκότητα, υψηλή καθαρότητα, καλή ρευστότητα και ικανότητα διασποράς. Ωστόσο, είναι ακόμα σε εργαστηριακό στάδιο.
07 Μέθοδος Άμεσης Καύσης
Δεδομένου ότι το λειωμένο με φλόγα σφαιρικό πυρίτιο είναι μια φυσική σφαιροποίηση τήγματος ορυκτών σε σκόνη, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί όσον αφορά την καθαρότητα και την κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Μερικές κορυφαίες ξένες εταιρείες χρησιμοποιούν τη μέθοδο προετοιμασίας της μεθόδου άμεσης καύσης (VMC). Είναι η παρασκευή μικροσφαιρών διοξειδίου του πυριτίου με υψηλή καθαρότητα, μικρό μέγεθος σωματιδίων και σχετικά ελεγχόμενη κατανομή μεγέθους σωματιδίων μέσω της άμεσης αντίδρασης σκόνης μεταλλικού πυριτίου με οξυγόνο.
08 Μέθοδος ψεκασμού τήγματος σε υψηλή θερμοκρασία
Η μέθοδος ψεκασμού τήγματος υψηλής θερμοκρασίας είναι η τήξη του χαλαζία υψηλής καθαρότητας σε υγρό στους 2100-2500 ℃ και η λήψη σφαιρικής μικροσκόνης πυριτίου μετά τον ψεκασμό και την ψύξη. Η επιφάνεια του προϊόντος είναι λεία και ο ρυθμός σφαιροειδοποίησης και ο ρυθμός άμορφου μπορούν να φτάσουν το 100%. Ορισμένοι κατασκευαστές στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο για την παραγωγή μικροσκόνης σφαιρικού πυριτίου, αλλά είναι αυστηρά εμπιστευτική προς τα έξω. Η μέθοδος ψεκασμού τήγματος σε υψηλή θερμοκρασία είναι εύκολο να εξασφαλιστεί ο ρυθμός σφαιροειδοποίησης και ο ρυθμός άμορφου, αλλά η δυσκολία της τεχνολογίας tgdrgddddddddhis είναι το σύστημα ψεκασμού υλικών υψηλής θερμοκρασίας, το ιξώδες λιωμένο υγρό χαλαζία, η ρύθμιση του μεγέθους των σωματιδίων ψεκασμού και η επίλυση προβλημάτων όπως η ρύπανση πρόληψη και περαιτέρω κάθαρση.
09 Αυτοδιαδιδόμενη μέθοδος καύσης σε χαμηλή θερμοκρασία
Η ροή της διαδικασίας της αυτο-πολλαπλασιαζόμενης μεθόδου καύσης χαμηλής θερμοκρασίας περιλαμβάνει την παρασκευή πυριτικού νατρίου, την παρασκευή πυριτικού διαλύματος, την παρασκευή υγρού μικτής καύσης, αντίδραση καύσης, ανόπτηση και απανθρακοποίηση, επεξεργασία πλύσης και άλλα στάδια. Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι ότι χρησιμοποιεί φυσική κρυσταλλική μικροσκόνη πυριτίου ή μικροσκόνη λιωμένου πυριτίου ως πρώτες ύλες, οι οποίες είναι εύκολο να αποκτηθούν. η διαδικασία είναι απλή, δεν απαιτείται ειδικός εξοπλισμός, η λειτουργία είναι βολική, εύκολη στον έλεγχο και το κόστος παραγωγής είναι χαμηλό. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία παραγωγής περιέχουν μόνο ιόντα νατρίου και νιτρικά ιόντα που είναι πολύ διαλυτά στο νερό και δεν εισάγονται άλλα ιόντα ακαθαρσίας, γεγονός που ευνοεί την παρασκευή μικροσκόνης πυριτίου υψηλής καθαρότητας. Προς το παρόν, αυτή η μέθοδος βρίσκεται μόνο σε εργαστηριακό στάδιο και δεν μπορεί να παραχθεί καλά σε μαζική παραγωγή.
10 Μέθοδος αέριας φάσης
Η μέθοδος αέριας φάσης αναφέρεται στην απόσταξη αλογονιδίου του πυριτίου σε έναν πύργο απόσταξης και μετά από αεριοποίηση σε υψηλή θερμοκρασία, υδρολύεται με μια ορισμένη αναλογία υδρογόνου και οξυγόνου μέσω πίεσης σε υψηλή θερμοκρασία. Το προϊόν δεσμεύεται από έναν συλλέκτη κυκλώνων για να ληφθούν νανοσωματίδια αέριας φάσης. Τα σωματίδια πυριτίου που παρασκευάζονται με αυτή τη μέθοδο είναι υψηλής καθαρότητας και η διαδικασία αντίδρασης είναι ελεγχόμενη, αλλά το κόστος είναι υψηλό και τα οργανικά υποπροϊόντα που παράγονται στη διαδικασία είναι δύσκολο να χειριστούν.
11 Μέθοδος καθίζησης
Χρησιμοποιώντας το υδατικό γυαλί, τον οξινιστή κ.λπ. ως πρώτες ύλες, προσθέτοντας κατάλληλη ποσότητα επιφανειοδραστικού, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στον έλεγχο της θερμοκρασίας σε όλη τη διαδικασία παρασκευής. Εάν η τιμή του pH υπερβαίνει το 8, χρειάζεται να προστεθεί σταθεροποιητής και σχηματίζεται σφαιρική μικροσκόνη πυριτίου μετά από πλύσιμο, στέγνωμα και φρύξη. Η μικροσκόνη σφαιρικού πυριτίου που παρασκευάζεται με αυτή τη μέθοδο έχει πολύ ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων, χαμηλό κόστος, απλή ροή διεργασίας και είναι εύκολο να ελεγχθεί. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανική παραγωγή, αλλά το ελάττωμα είναι ότι μπορεί να συμβεί συσσωμάτωση.
12 Μέθοδος υδροθερμικής σύνθεσης
Η μέθοδος υδροθερμικής σύνθεσης χρησιμοποιείται ευρέως στην παρασκευή νανοσωματιδίων σε υγρή φάση. Γενικά, ανόργανες και οργανικές ενώσεις συνδυάζονται με νερό κάτω από συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης 150℃ ~ 350℃, και τα ιόντα, τα μόρια, οι συστάδες ιόντων κ.λπ. αφήνονται να εισέλθουν στη ζώνη ανάπτυξης με κρυστάλλους σπόρων μέσω ισχυρής μεταφοράς, και τέλος λαμβάνονται υπερκορεσμένο διάλυμα και κρύσταλλοι. Το φιλτράρισμα, το πλύσιμο και το στέγνωμα ανόργανων ουσιών μπορεί να σχηματίσει εξαιρετικά λεπτά και υψηλής καθαρότητας μικροσωματίδια. Η χρήση της μεθόδου υδροθερμικής σύνθεσης για την παρασκευή σφαιρικής μικροσκόνης πυριτίου εξαλείφει τη διαδικασία μετατροπής σε οξείδια που απαιτούνται από τις γενικές μεθόδους σύνθεσης υγρής φάσης, γεγονός που μειώνει την πιθανότητα σκληρής συσσωμάτωσης.
13 Μέθοδος Sol-gel
Η μέθοδος sol-gel είναι η ομοιόμορφη ανάμιξη των πρώτων υλών με την υγρή φάση, η υδρόλυση τους υπό ορισμένες συνθήκες, ο σχηματισμός κολλοειδούς διαλύματος μέσω χημικής συμπύκνωσης και ο σχηματισμός πυριτικής γέλης με τρισδιάστατη δομή δικτύου μετά από ένα χρονικό διάστημα. Μετά το φιλτράρισμα, το πλύσιμο, το στέγνωμα και τη σύντηξη, λαμβάνονται σωματίδια νανοδιοξειδίου του πυριτίου ή νανο-χαλαζίας.
14 Μέθοδος μικρογαλακτώματος
Το μικρογαλάκτωμα είναι μια μέθοδος κατά την οποία δύο ασύμβατες φάσεις σχηματίζουν ένα ομοιόμορφο γαλάκτωμα υπό τη δράση ενός τασιενεργού. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί το μικροσκοπικό διάστημα μεταξύ των δύο φάσεων για να σχηματίσει πυρήνες υπό την καθοδήγηση μιας πηγής πυριτίου και λαμβάνει σφαιρικά σωματίδια πυριτίου ή χαλαζία μετά από θερμική επεξεργασία. Λόγω του περιορισμένου χώρου για πυρήνωση και ανάπτυξη, τα σωματίδια πυριτίου που παράγονται με αυτή τη μέθοδο είναι μικρού μεγέθους και δεν είναι εύκολο να συσσωματωθούν.