O pó de silício esférico é um material crítico em várias indústrias, valorizado por suas propriedades e aplicações únicas. Sua produção envolve múltiplas técnicas categorizadas em métodos físicos e métodos químicos, dependendo se ocorre uma transformação química durante o processo.
Quais são os métodos para produzir pó de silício esférico?
1. Métodos físicos:
Esses métodos não envolvem reações químicas e incluem técnicas como: moagem mecânica de bolas, pulverização, esferoidização por chama, tratamento com plasma, esferoidização por calcinação de alta temperatura.
2. Métodos químicos:
Elas envolvem transformações químicas e incluem: método da fase gasosa, método de precipitação, síntese hidrotérmica, processo sol-gel, método de microemulsão.
Este guia explora 14 métodos de preparação que garantem precisão na obtenção do formato esférico desejado.
Processo de produção de micropó de silício esférico
01 Método de moagem mecânica
A moagem mecânica usa equipamento profissional de britagem e equipamento auxiliar de peneiramento para produzir pós ultrafinos. De acordo com o estado do material, ele é dividido em moagem a seco e moagem úmida. A moagem úmida usa água como meio de transporte, e as partículas são moídas por agitação e moagem para produzir produtos ultrafinos com boa dispersão e tamanho de partícula uniforme.
02 Método de pulverização
A secagem por pulverização é um método de obtenção de amostras por secagem rápida de matérias-primas líquidas por meio de um secador por pulverização. As matérias-primas líquidas passam por um atomizador para formar gotículas extremamente finas. As gotículas entram em contato com o ar quente, a umidade interna migra para fora, as partículas da matéria-prima se aglomeram e o produto desejado é obtido após a secagem.
03 Método de esferoidização de chama
Quando o pó é aquecido em alta temperatura (1600-2000℃), as bordas e cantos na superfície do pó são gradualmente derretidos, e uma esfera é formada sob a ação da tensão superficial. O pó de quartzo comum é usado como matéria-prima, e o micropó de silício esférico é preparado pelo método de chama de oxigênio-acetileno, o que pode garantir que sua superfície seja lisa e a taxa de esferoidização atinja 95%.
04 Método de fusão por chama
Usando micropó de silício angular como matéria-prima, ele é triturado, peneirado, purificado e outros pré-tratamentos. O micropó de silício angular é triturado por triturador de fluxo de ar e, após pré-tratamento em vários estágios, é peneirado para um tamanho de partícula adequado. Acetileno, gás natural e outros gases são usados como fonte de calor para derreter o pó, e a chama é limpa e livre de poluição. O micropó de silício angular de tamanho de partícula adequado é derretido em alta temperatura instantaneamente pelo método de fusão por chama de alta temperatura e resfriado rapidamente para esferoidizar. É obtido micropó de silício esférico de tamanho de partícula uniforme e de alta pureza.
05 Método de plasma
O método de plasma utiliza a zona de alta temperatura gerada pelo plasma de arco momento para derreter o pó de dióxido de silício ou pó de quartzo em gotículas, que são esferoidizadas sob a ação da tensão superficial e resfriadas para formar partículas esféricas de dióxido de silício.
06 Método de esferoidização por calcinação em alta temperatura
O método de esferoidização por calcinação de alta temperatura refere-se ao envelhecimento do pó de minério de quartzo natural selecionado bruto sob condições alcalinas e, em seguida, filtragem. Desidratação e secagem do material do filtro, adição de um ligante para obter uma amostra de bloco e calcinação em um forno de alta temperatura, resfriamento e, em seguida, dispersão, por meio de esferoidização de moagem, separação magnética e classificação de separação de ar. Finalmente, pós de silício esférico ultrafino de alta pureza são feitos. O produto obtido por este método tem uma alta taxa de esferoidização, boa brancura, alta pureza, boa fluidez e dispersibilidade. No entanto, ainda está em estágio de laboratório.
07 Método de Combustão Direta
Como o silício esférico fundido por chama é uma esferoidização de fusão de pó mineral natural, há certas limitações em termos de pureza e distribuição de tamanho de partícula. Algumas empresas estrangeiras líderes usam o método de preparação de combustão direta (VMC). É para preparar microesferas de dióxido de silício com alta pureza, tamanho de partícula pequeno e distribuição de tamanho de partícula relativamente controlável por meio da reação direta do pó de silício metálico com oxigênio.
08 Método de pulverização de fusão de alta temperatura
O método de pulverização de fusão de alta temperatura é derreter quartzo de alta pureza em líquido a 2100-2500 ℃ e obter micropó de silício esférico após pulverização e resfriamento. A superfície do produto é lisa e a taxa de esferoidização e a taxa amorfa podem atingir 100%. Alguns fabricantes nos Estados Unidos e no Japão usam esse método para produzir micropó de silício esférico, mas é estritamente confidencial para o exterior. O método de pulverização de fusão de alta temperatura é fácil de garantir a taxa de esferoidização e a taxa amorfa, mas a dificuldade de tgdrgddddddddhis tecnologia é o sistema de atomização de materiais de alta temperatura, líquido fundido de quartzo viscoso, ajuste do tamanho das partículas de atomização e resolução de problemas como prevenção da poluição e purificação adicional.
09 Método de combustão autopropagante de baixa temperatura
O fluxo do processo do método de combustão de baixa temperatura autopropagante inclui a preparação de silicato de sódio, a preparação de sol de silicato, a preparação de líquido de combustão misto, reação de combustão, recozimento e descarbonização, tratamento de lavagem e outras etapas. As vantagens deste método são que ele usa micropó de silício cristalino natural ou micropó de silício fundido como matérias-primas, que são fáceis de obter; o processo é simples, nenhum equipamento especial é necessário, a operação é conveniente, fácil de controlar e o custo de produção é baixo; os materiais usados no processo de produção contêm apenas íons de sódio e íons de nitrato que são muito solúveis em água, e nenhum outro íon de impureza é introduzido, o que é propício para a preparação de micropó de silício de alta pureza. Atualmente, este método está apenas em estágio de laboratório e não pode ser bem produzido em massa.
10 Método da fase gasosa
O método da fase gasosa refere-se à destilação de haleto de silício em uma torre de destilação e, após a gaseificação em alta temperatura, é hidrolisado com uma certa proporção de hidrogênio e oxigênio por meio de pressão em alta temperatura. O produto é capturado por um coletor de ciclone para obter nanopartículas em fase gasosa. As partículas de sílica preparadas por este método são de alta pureza e o processo de reação é controlável, mas o custo é alto e os subprodutos orgânicos produzidos no processo são difíceis de manusear.
11 Método de precipitação
Usando vidro de água, acidificante, etc. como matérias-primas, adicionando uma quantidade apropriada de surfactante, deve-se prestar atenção ao controle de temperatura em todo o processo de preparação. Se o valor do pH exceder 8, um estabilizador precisa ser adicionado, e o micropó de silício esférico é formado após lavagem, secagem e calcinação. O micropó de silício esférico preparado por este método tem um tamanho de partícula muito uniforme, baixo custo, fluxo de processo simples e é fácil de controlar. Pode ser usado na produção industrial, mas o defeito é que pode ocorrer aglomeração.
12 Método de síntese hidrotérmica
O método de síntese hidrotérmica é amplamente utilizado na preparação de nanopartículas em fase líquida. Geralmente, compostos inorgânicos e orgânicos são combinados com água sob condições de alta temperatura e alta pressão de 150℃ ~ 350℃, e íons, moléculas, aglomerados de íons, etc. são permitidos a entrar na zona de crescimento com cristais de semente por meio de forte convecção, e finalmente solução supersaturada e cristais são obtidos. Filtrar, lavar e secar substâncias inorgânicas pode formar micropartículas ultrafinas e de alta pureza. O uso do método de síntese hidrotérmica para preparar micropó de silício esférico elimina o processo de conversão em óxidos exigido pelos métodos gerais de síntese em fase líquida, o que reduz a probabilidade de aglomeração dura.
13 Método sol-gel
O método sol-gel é misturar uniformemente as matérias-primas com a fase líquida, hidrolisá-las sob certas condições, formar um sol por meio de condensação química e formar um gel de sílica com uma estrutura de rede tridimensional após um período de tempo. Após filtragem, lavagem, secagem e sinterização, nanopartículas de dióxido de silício ou nanoquartzo são obtidas.
14 Método de microemulsão
Microemulsão é um método no qual duas fases incompatíveis formam uma emulsão uniforme sob a ação de um surfactante. Este método usa o pequeno espaço entre as duas fases para formar núcleos sob a orientação de uma fonte de silício e obtém partículas esféricas de sílica ou quartzo após tratamento térmico. Devido ao espaço limitado para nucleação e crescimento, as partículas de sílica geradas por este método são pequenas em tamanho e não são fáceis de aglomerar.