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. Εξαρτάται από 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. 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. Σύμφωνα με την κατάσταση του υλικού, υπάρχει ξηρή λείανση και υγρή λείανση. Η υγρή άλεση χρησιμοποιεί νερό ως μέσο φορέα και τα σωματίδια αλέθονται με ανάδευση και άλεση. Αυτό μπορεί να παράγει 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 τον ζεστό αέρα και η εσωτερική υγρασία μεταναστεύει προς τα έξω. Τα σωματίδια της πρώτης ύλης συσσωματώνονται. Μετά την ξήρανση, οι άνθρωποι μπορούν να πάρουν το επιθυμητό προϊόν.
03 Μέθοδος σφαιροποίησης φλόγας
Κάτω από 1600-2000℃, οι άκρες στην επιφάνεια της σκόνης θα λιώσουν σταδιακά. Μια σφαίρα σχηματίζεται υπό τη δράση της επιφανειακής τάσης. Ως πρώτη ύλη χρησιμοποιείται η συνηθισμένη σκόνη χαλαζία, η μικροσκόνη σφαιρικού πυριτίου παρασκευάζεται με τη μέθοδο φλόγας οξυγόνου-ακετυλενίου. Αυτό μπορεί να εξασφαλίσει ότι η επιφάνειά του είναι λεία και ο ρυθμός σφαιροειδοποίησης φτάνει τα 95%.
04 Μέθοδος τήξης με φλόγα
Χρησιμοποιώντας γωνιακή μικροσκόνη πυριτίου ως πρώτη ύλη, συνθλίβουμε, πλένουμε, καθαρίζουμε και εκτελούμε άλλες προεπεξεργασίες. Ένας θραυστήρας ροής αέρα συνθλίβει τη γωνιακή μικροσκόνη πυριτίου. Μετά από προεπεξεργασία πολλαπλών σταδίων, το κοσκίνουμε σε κατάλληλο μέγεθος σωματιδίων. Χρησιμοποιούμε ακετυλένιο, φυσικό αέριο και άλλα αέρια ως πηγή θερμότητας για την τήξη της σκόνης και η φλόγα παραμένει καθαρή και χωρίς ρύπανση. Μια φλόγα υψηλής θερμοκρασίας λιώνει αμέσως τη γωνιακή μικροσκόνη πυριτίου κατάλληλου μεγέθους σωματιδίων και την ψύχουμε γρήγορα για να σφαιροποιηθεί. Λαμβάνουμε σφαιρική μικροσκόνη πυριτίου υψηλής καθαρότητας και ομοιόμορφου μεγέθους σωματιδίων.
05 Μέθοδος πλάσματος
Η μέθοδος πλάσματος χρησιμοποιεί την υψηλή θερμοκρασία που παράγεται από το πλάσμα τόξου. Λιώνει τη σκόνη διοξειδίου του πυριτίου ή τη σκόνη χαλαζία σε σταγονίδια. Σφαιροειδοποιούνται υπό τη δράση της 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 σφαιροποίησης και ο ρυθμός άμορφου μπορούν να φτάσουν τα 100%. Ορισμένοι κατασκευαστές στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο για την παραγωγή μικροσκόνης σφαιρικού πυριτίου. Αλλά είναι αυστηρά εμπιστευτικό 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. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι χρησιμοποιεί ως πρώτες ύλες φυσική κρυσταλλική μικροσκόνη πυριτίου ή μικροσκόνη λιωμένου πυριτίου. Αυτό είναι εύκολο να το αποκτήσετε. Η διαδικασία είναι απλή, χωρίς ειδικό εξοπλισμό, η λειτουργία είναι εύκολο να ελεγχθεί 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 στο εργαστηριακό στάδιο και δεν μπορεί να παραχθεί καλά σε μαζική παραγωγή.
10 Μέθοδος αέριας φάσης
Η διαδικασία παραγωγής χρησιμοποιεί υλικά που περιέχουν μόνο ιόντα νατρίου και νιτρικά ιόντα, τα οποία είναι εξαιρετικά διαλυτά στο νερό, και δεν εισάγουμε άλλα ιόντα ακαθαρσιών. Αυτή η προσέγγιση είναι ευνοϊκή για την παρασκευή μικροσκόνης πυριτίου υψηλής καθαρότητας. Προς το παρόν, αυτή η μέθοδος βρίσκεται μόνο στο εργαστηριακό στάδιο και δεν μπορούμε ακόμη να τη μαζικοποιήσουμε αποτελεσματικά.
11 Μέθοδος καθίζησης
Χρησιμοποιούμε γυαλί νερού, οξινιστή και άλλες πρώτες ύλες, προσθέτοντας κατάλληλη ποσότητα επιφανειοδραστικού. Δίνουμε μεγάλη προσοχή στον έλεγχο της θερμοκρασίας σε όλη τη διαδικασία προετοιμασίας. Αν η τιμή του pH ξεπεράσει το 8, προσθέτουμε σταθεροποιητή. Μετά το πλύσιμο, το στέγνωμα και την πύρωση, σχηματίζουμε σφαιρική μικροσκόνη πυριτίου. 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. Μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε στη βιομηχανική παραγωγή, αλλά το ελάττωμα είναι ότι μπορεί να συσσωματωθεί.
12 Μέθοδος υδροθερμικής σύνθεσης
Χρησιμοποιούμε ευρέως τη μέθοδο της υδροθερμικής σύνθεσης για την παρασκευή νανοσωματιδίων στην υγρή φάση. Γενικά, συνδυάζουμε ανόργανες και οργανικές ενώσεις με νερό σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης από 150℃ έως 350℃. Επιτρέπουμε ιόντα, μόρια, συστάδες ιόντων κ.λπ., να εισέλθουν στη ζώνη ανάπτυξης με κρυστάλλους σπόρων μέσω ισχυρής συναγωγής και, τέλος, λαμβάνουμε ένα υπερκορεσμένο διάλυμα και κρυστάλλους. 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, μπορούμε να πάρουμε σωματίδια νανο-διοξειδίου του πυριτίου ή νανο-χαλαζία.
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.