Сферический кремниевый порошок является критически важным материалом в различных отраслях промышленности, ценится за свои уникальные свойства и применение. Его производство включает в себя несколько методов, которые подразделяются на физические и химические методы. Это зависит от того, происходит ли химическое превращение в ходе процесса.
Каковы методы производства сферического кремниевого порошка?
1. Физические методы:
Эти методы не предполагают химических реакций. Они включают такие методы, как: механическое шаровое измельчение, распыление, пламенная сфероидизация, плазменная обработка, высокотемпературная прокалка сфероидизации.
2. Химические методы:
Они включают химические превращения и включают: метод газовой фазы, метод осаждения, гидротермальный синтез, золь-гель процесс, микроэмульсионный метод.
В этом руководстве рассматриваются 14 методов подготовки, которые обеспечивают точность получения желаемой сферической формы.
Процесс производства сферического кремниевого микропорошка
01 Метод механического шлифования
Механическое измельчение использует профессиональное дробильное оборудование и вспомогательное просеивающее оборудование для производства сверхтонких порошков. В зависимости от состояния материала различают сухое измельчение и мокрое измельчение. Мокрое измельчение использует воду в качестве несущей среды, а частицы измельчаются путем перемешивания и измельчения. Это позволяет производить сверхтонкие продукты с хорошей дисперсией и однородным размером частиц.
02 Метод распыления
Распылительная сушка — это метод получения образцов путем быстрой сушки жидкого сырья через распылительную сушилку. Жидкое сырье проходит через распылитель, образуя чрезвычайно мелкие капли. Капли вступают в контакт с горячим воздухом, и внутренняя влага мигрирует наружу. Частицы сырья агломерируются. После сушки люди могут получить желаемый продукт.
03 Метод сфероидизации пламени
При температуре 1600-2000℃ края на поверхности порошка постепенно расплавятся. Под действием поверхностного натяжения образуется сфера. В качестве сырья используется обычный кварцевый порошок, сферический кремниевый микропорошок изготавливается методом кислородно-ацетиленового пламени. Это может гарантировать, что его поверхность будет гладкой, а скорость сфероидизации достигнет 95%.
04 Метод пламенной плавки
Используя угловатый кремниевый микропорошок в качестве сырья, мы измельчаем, просеиваем, очищаем и проводим другие предварительные обработки. Дробилка с воздушным потоком измельчает угловатый кремниевый микропорошок. После многоступенчатой предварительной обработки мы просеиваем его до подходящего размера частиц. Мы используем ацетилен, природный газ и другие газы в качестве источника тепла для плавления порошка, и пламя остается чистым и не загрязняющим окружающую среду. Высокотемпературное пламя мгновенно плавит угловатый кремниевый микропорошок подходящего размера частиц, и мы быстро охлаждаем его для сфероидизации. Мы получаем сферический кремниевый микропорошок высокой чистоты и однородного размера частиц.
05 Плазменный метод
Плазменный метод использует высокую температуру, создаваемую дуговая плазма. Он расплавляет порошок диоксида кремния или кварцевый порошок в капли. Они сфероидизируются под действием поверхностного натяжения и охлаждаются, образуя сферические частицы диоксида кремния.
06 Метод сфероидизации при высокотемпературной кальцинации
Метод сфероидизации с высокотемпературной кальцинацией относится к старению грубого отобранного порошка природной кварцевой руды в щелочных условиях и последующей фильтрации. Обезвоживание и сушка фильтрующего материала, добавление связующего для получения образца блока и его кальцинирование в высокотемпературной печи, охлаждение и последующее диспергирование посредством измельчения сфероидизации, магнитной сепарации и классификации воздушной сепарации. В конечном итоге производятся сверхтонкие сферические порошки кремния высокой чистоты. Продукт, полученный этим методом, имеет высокую скорость сфероидизации, хорошую белизну, высокую чистоту, хорошую текучесть и диспергируемость. Однако он все еще находится на лабораторной стадии.
07 Метод прямого сжигания
Так как сферический кремний, расплавленный в пламени, представляет собой сфероидизацию расплава природного минерального порошка, существуют определенные ограничения по чистоте и распределению размеров частиц. Несколько ведущих зарубежных компаний используют метод приготовления методом прямого сжигания (VMC). Он заключается в приготовлении микросфер диоксида кремния с высокой чистотой, малым размером частиц и относительно контролируемым распределением размеров частиц посредством прямой реакции порошка металлического кремния с кислородом.
08 Метод высокотемпературного распыления расплава
Метод распыления расплава при высокой температуре заключается в расплавлении кварца высокой чистоты в жидкость при температуре 2100-2500 ℃ и получении сферического кремниевого микропорошка после распыления и охлаждения. Поверхность продукта гладкая, а скорость сфероидизации и аморфизации может достигать 100%. Некоторые производители в США и Японии используют этот метод для производства сферического кремниевого микропорошка. Но это строго конфиденциально для посторонних. Метод распыления расплава при высокой температуре прост в обеспечении скорости сфероидизации и аморфизации, но сложность tgdrgddddddddэтой технологии заключается в системе распыления высокотемпературных материалов, вязкой кварцевой расплавленной жидкости, регулировке размера частиц распыления и решении таких проблем, как предотвращение загрязнения и дополнительная очистка.
09 Метод самораспространяющегося низкотемпературного горения
Технологический процесс метода самораспространяющегося низкотемпературного горения включает в себя подготовку силиката натрия, подготовку силикатного золя, подготовку смешанной жидкости горения, реакцию горения, отжиг и декарбонизацию, промывочную обработку и другие этапы. Преимущество этого метода заключается в том, что в качестве сырья используется природный кристаллический кремниевый микропорошок или расплавленный кремниевый микропорошок. Его легко получить. Процесс прост, не требуется специального оборудования, операция легко контролируется, а себестоимость производства низкая. Материалы, используемые в процессе производства, содержат только ионы натрия и ионы нитрата, которые хорошо растворимы в воде, и никакие другие примесные ионы не вводятся, что способствует получению высокочистого кремниевого микропорошка. В настоящее время этот метод находится только на лабораторной стадии и не может быть хорошо произведен в массовом масштабе.
10 Газофазный метод
В процессе производства используются материалы, содержащие только ионы натрия и нитрат-ионы, которые хорошо растворяются в воде, и мы не вводим никаких других примесных ионов. Такой подход способствует получению микропорошка кремния высокой чистоты. В настоящее время этот метод находится только на лабораторной стадии, и мы пока не можем эффективно производить его в массовом масштабе.
11 Метод осаждения
Мы используем жидкое стекло, подкислитель и другие виды сырья, добавляя соответствующее количество поверхностно-активного вещества. Мы уделяем пристальное внимание контролю температуры на протяжении всего процесса приготовления. Если значение pH превышает 8, мы добавляем стабилизатор. После промывки, сушки и прокалки мы формируем сферический кремниевый микропорошок. Сферический кремниевый микропорошок, полученный этим методом, имеет очень однородный размер частиц, низкую стоимость, простую технологическую схему и легко контролируется. Мы можем использовать его в промышленном производстве, но недостаток в том, что он может агломерироваться.
12 Метод гидротермального синтеза
Мы широко используем метод гидротермального синтеза для приготовления наночастиц в жидкой фазе. Обычно мы объединяем неорганические и органические соединения с водой в условиях высокой температуры и высокого давления от 150℃ до 350℃. Мы позволяем ионам, молекулам, ионным кластерам и т. д. входить в зону роста с затравочными кристаллами посредством сильной конвекции, и в конечном итоге получаем пересыщенный раствор и кристаллы. Фильтрация, промывка и сушка неорганических веществ могут образовывать сверхтонкие и высокочистые микрочастицы. Использование метода гидротермального синтеза для приготовления сферического кремниевого микропорошка исключает процесс преобразования в оксиды, требуемый общими методами жидкофазного синтеза, что снижает вероятность жесткой агломерации.
13 Золь-гель метод
Метод золь-гель заключается в равномерном смешивании сырья с жидкой фазой, гидролизе их при определенных условиях, образовании золя путем химической конденсации и образовании силикагеля с трехмерной сетчатой структурой по истечении определенного периода времени. После фильтрации, промывки, сушки и спекания мы можем получить частицы нано-диоксида кремния или нано-кварца.
14 Метод микроэмульсии
Микроэмульсия — это метод, при котором две несовместимые фазы образуют однородную эмульсию под действием поверхностно-активного вещества. Этот метод использует крошечное пространство между двумя фазами для формирования зародышей под руководством источника кремния и получает сферические частицы кремнезема или кварца после термической обработки. Из-за ограниченного пространства для зародышеобразования и роста частицы кремнезема, полученные этим методом, имеют небольшой размер и нелегко агломерируются.