ผงซิลิคอนทรงกลมเป็นวัสดุสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งได้รับความนิยมเนื่องจากคุณสมบัติและการใช้งานที่เป็นเอกลักษณ์ การผลิตผงซิลิคอนทรงกลมเกี่ยวข้องกับเทคนิคต่างๆ มากมายที่แบ่งตามวิธีทางกายภาพและทางเคมี ขึ้นอยู่กับว่ากระบวนการดังกล่าวจะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือไม่
วิธีการผลิตผงซิลิคอนทรงกลมมีอะไรบ้าง?
1. วิธีการทางกายภาพ:
วิธีการเหล่านี้ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีและรวมถึงเทคนิคต่างๆ เช่น การบดลูกบอลเชิงกล การพ่น การทำให้เป็นทรงกลมด้วยเปลวไฟ การบำบัดด้วยพลาสมา การทำให้เป็นทรงกลมด้วยการเผาที่อุณหภูมิสูง
2. วิธีการทางเคมี:
สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและรวมถึง: วิธีในเฟสก๊าซ วิธีการตกตะกอน การสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอล กระบวนการโซลเจล วิธีไมโครอิมัลชัน
คู่มือนี้จะแนะนำวิธีการเตรียมอาหาร 14 วิธีที่ช่วยให้ได้รูปร่างทรงกลมตามต้องการอย่างแม่นยำ
กระบวนการผลิตผงไมโครซิลิคอนทรงกลม
01 วิธีการเจียรด้วยกลไก
การบดเชิงกลใช้เครื่องมือบดแบบมืออาชีพและอุปกรณ์คัดกรองเสริมเพื่อผลิตผงละเอียดพิเศษ โดยจะแบ่งออกเป็นการบดแห้งและการบดแบบเปียกตามสถานะของวัสดุ การบดแบบเปียกใช้ตัวกลางน้ำเป็นตัวพา และอนุภาคจะถูกบดโดยการกวนและบดเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ละเอียดพิเศษที่มีการกระจายตัวที่ดีและขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ
02 วิธีการสเปรย์
การพ่นแห้งเป็นวิธีการรับตัวอย่างโดยทำให้วัตถุดิบเหลวแห้งอย่างรวดเร็วด้วยเครื่องพ่นแห้ง วัตถุดิบเหลวจะผ่านเครื่องพ่นละอองเพื่อสร้างหยดของเหลวที่ละเอียดมาก หยดของเหลวจะสัมผัสกับอากาศร้อน ความชื้นภายในจะเคลื่อนตัวออกไป อนุภาคของวัตถุดิบจะรวมตัวกัน และจะได้ผลิตภัณฑ์ตามต้องการหลังจากการอบแห้ง
03 วิธีการทำให้เปลวไฟเป็นทรงกลม
เมื่อผงถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง (1,600-2,000 ℃) ขอบและมุมบนพื้นผิวของผงจะค่อยๆ หลอมละลาย และทรงกลมจะถูกสร้างขึ้นภายใต้การกระทำของแรงตึงผิว ผงควอตซ์ธรรมดาใช้เป็นวัตถุดิบ และผงไมโครซิลิกอนทรงกลมเตรียมโดยวิธีเปลวไฟออกซิเจน-อะเซทิลีน ซึ่งสามารถรับประกันได้ว่าพื้นผิวจะเรียบและอัตราการทำให้เป็นทรงกลมถึง 95%
04 วิธีการหลอมด้วยเปลวไฟ
การใช้ผงไมโครซิลิกอนเชิงมุมเป็นวัตถุดิบ จะถูกบด กรอง ทำให้บริสุทธิ์ และผ่านกระบวนการเตรียมการอื่นๆ ผงไมโครซิลิกอนเชิงมุมจะถูกบดด้วยเครื่องบดแบบลม และหลังจากผ่านกระบวนการเตรียมการหลายขั้นตอนแล้ว จะถูกคัดกรองให้ได้ขนาดอนุภาคที่เหมาะสม อะเซทิลีน ก๊าซธรรมชาติ และก๊าซอื่นๆ ถูกใช้เป็นแหล่งความร้อนในการหลอมผง และเปลวไฟจะสะอาดและปราศจากมลพิษ ผงไมโครซิลิกอนเชิงมุมที่มีขนาดอนุภาคที่เหมาะสมจะถูกหลอมละลายที่อุณหภูมิสูงทันทีโดยใช้วิธีการหลอมด้วยเปลวไฟที่อุณหภูมิสูง และจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อให้เป็นทรงกลม จะได้ผงไมโครซิลิกอนทรงกลมที่มีขนาดอนุภาคสม่ำเสมอและมีความบริสุทธิ์สูง
05 วิธีพลาสม่า
วิธีพลาสม่าใช้โซนอุณหภูมิสูงที่สร้างขึ้นโดย อาร์คพลาสม่า ช่วงเวลาในการหลอมผงซิลิกอนไดออกไซด์หรือผงควอตซ์ให้เป็นหยดซึ่งจะถูกทำให้เป็นทรงกลมภายใต้การกระทำของแรงตึงผิวและทำให้เย็นลงเพื่อสร้างอนุภาคซิลิกอนไดออกไซด์ทรงกลม
06 วิธีการเผาด้วยอุณหภูมิสูงแบบทรงกลม
วิธีการทำให้เป็นทรงกลมด้วยการเผาที่อุณหภูมิสูงหมายถึงการทำให้ผงแร่ควอตซ์ธรรมชาติที่คัดเลือกมาอย่างหยาบมีอายุนานภายใต้สภาวะด่างแล้วจึงกรอง จากนั้นจึงทำให้แห้งและทำให้วัสดุกรองแห้ง เติมสารยึดเกาะเพื่อให้ได้ตัวอย่างแบบบล็อก จากนั้นเผาในเตาเผาอุณหภูมิสูง จากนั้นจึงทำให้เย็นลงแล้วจึงกระจาย โดยผ่านการบดเป็นทรงกลม การแยกด้วยแม่เหล็ก และการจำแนกด้วยอากาศ ในที่สุดก็จะผลิตผงซิลิกอนทรงกลมละเอียดที่มีความบริสุทธิ์สูง ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวิธีนี้มีอัตราการทำให้เป็นทรงกลมสูง มีความขาวดี มีความบริสุทธิ์สูง มีการไหลตัวดี และมีการกระจายตัวได้ดี อย่างไรก็ตาม ยังคงอยู่ในขั้นตอนการทดลองในห้องปฏิบัติการ
07 วิธีการเผาไหม้โดยตรง
เนื่องจากซิลิคอนทรงกลมหลอมเหลวด้วยเปลวไฟเป็นผงแร่ธรรมชาติที่หลอมละลายเป็นทรงกลม จึงมีข้อจำกัดบางประการในแง่ของความบริสุทธิ์และการกระจายขนาดของอนุภาค บริษัทต่างประเทศชั้นนำบางแห่งใช้วิธีการเตรียมแบบการเผาไหม้โดยตรง (VMC) ซึ่งใช้เพื่อเตรียมไมโครสเฟียร์ซิลิคอนไดออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ขนาดอนุภาคเล็ก และการกระจายขนาดของอนุภาคที่ควบคุมได้ค่อนข้างดีผ่านปฏิกิริยาโดยตรงของผงซิลิคอนโลหะกับออกซิเจน
08 วิธีการพ่นละลายอุณหภูมิสูง
วิธีการพ่นละลายอุณหภูมิสูงคือการหลอมควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 2100-2500 ℃ และได้ผงไมโครซิลิกอนทรงกลมหลังจากการพ่นและการทำความเย็น พื้นผิวผลิตภัณฑ์นั้นเรียบ และอัตราการเกิดทรงกลมและอัตราอะมอร์ฟัสสามารถเข้าถึง 100% ผู้ผลิตบางรายในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นใช้กรรมวิธีนี้ในการผลิตผงไมโครซิลิกอนทรงกลม แต่เป็นความลับอย่างเคร่งครัดสำหรับภายนอก วิธีการพ่นละลายอุณหภูมิสูงนั้นง่ายต่อการรับรองอัตราการเกิดทรงกลมและอัตราอะมอร์ฟัส แต่ความยากของเทคโนโลยี tgdrgdddddddddhis คือระบบการทำให้เป็นละอองของวัสดุอุณหภูมิสูง ของเหลวหลอมเหลวที่มีความหนืด การปรับขนาดอนุภาคการทำให้เป็นละออง และการแก้ปัญหา เช่น การป้องกันมลพิษและการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม
09 วิธีการเผาไหม้ที่อุณหภูมิต่ำแบบแพร่กระจายด้วยตนเอง
กระบวนการของวิธีการเผาไหม้ที่อุณหภูมิต่ำที่แพร่กระจายด้วยตนเองประกอบด้วยการเตรียมโซเดียมซิลิเกต การเตรียมซิลิเกตโซล การเตรียมของเหลวเผาไหม้ผสม ปฏิกิริยาการเผาไหม้ การอบและการกำจัดคาร์บอน การบำบัดการซักล้าง และขั้นตอนอื่นๆ ข้อดีของวิธีนี้คือใช้ผงไมโครซิลิคอนผลึกธรรมชาติหรือผงไมโครซิลิคอนหลอมเหลวเป็นวัตถุดิบ ซึ่งหาได้ง่าย กระบวนการนี้ง่าย ไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ การทำงานสะดวก ควบคุมง่าย และต้นทุนการผลิตต่ำ วัสดุที่ใช้ในกระบวนการผลิตมีเพียงไอออนโซเดียมและไอออนไนเตรตที่ละลายน้ำได้ดีมาก และไม่มีไอออนสิ่งเจือปนอื่นๆ เข้ามา ซึ่งเอื้อต่อการเตรียมผงไมโครซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง ปัจจุบัน วิธีนี้อยู่ในขั้นตอนห้องปฏิบัติการเท่านั้น และไม่สามารถผลิตเป็นจำนวนมากได้
10 วิธีเฟสแก๊ส
วิธีการในเฟสก๊าซหมายถึงการกลั่นซิลิกอนฮาไลด์ในหอกลั่น และหลังจากการทำให้เป็นก๊าซที่อุณหภูมิสูง ซิลิกอนฮาไลด์จะถูกไฮโดรไลซ์ด้วยไฮโดรเจนและออกซิเจนในสัดส่วนที่กำหนดโดยใช้ความดันที่อุณหภูมิสูง ผลิตภัณฑ์จะถูกจับโดยเครื่องเก็บไซโคลนเพื่อให้ได้อนุภาคในเฟสก๊าซ อนุภาคซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีนี้มีความบริสุทธิ์สูงและสามารถควบคุมกระบวนการปฏิกิริยาได้ แต่มีค่าใช้จ่ายสูง และผลพลอยได้อินทรีย์ที่ผลิตขึ้นในกระบวนการนั้นยากต่อการจัดการ
11 วิธีการตกตะกอน
การใช้แก้วน้ำสารทำให้เป็นกรด ฯลฯ เป็นวัตถุดิบโดยเติมสารลดแรงตึงผิวในปริมาณที่เหมาะสมควรให้ความสำคัญกับการควบคุมอุณหภูมิในกระบวนการเตรียมทั้งหมด หากค่า pH เกิน 8 จะต้องเติมสารทำให้คงตัว และผงไมโครซิลิคอนทรงกลมจะถูกสร้างขึ้นหลังจากการล้าง การทำให้แห้ง และการเผา ผงไมโครซิลิคอนทรงกลมที่เตรียมโดยวิธีนี้มีขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอมาก ต้นทุนต่ำ กระบวนการไหลเรียบง่าย และควบคุมได้ง่าย สามารถใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมได้ แต่มีข้อบกพร่องคืออาจเกิดการเกาะกลุ่มกัน
12 วิธีการสังเคราะห์ด้วยความร้อนใต้พิภพ
วิธีการสังเคราะห์ด้วยความร้อนใต้พิภพใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมอนุภาคขนาดนาโนในเฟสของเหลว โดยทั่วไป สารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์จะผสมกับน้ำภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงและความดันสูง 150℃ ~ 350℃ และไอออน โมเลกุล คลัสเตอร์ไอออน ฯลฯ จะได้รับอนุญาตให้เข้าสู่โซนการเจริญเติบโตพร้อมกับผลึกเมล็ดพืชผ่านการพาความร้อนที่รุนแรง และในที่สุดก็จะได้สารละลายและผลึกที่อิ่มตัวเกิน การกรอง การซัก และการทำให้แห้งสารอนินทรีย์สามารถสร้างอนุภาคขนาดเล็กที่มีขนาดเล็กมากและมีความบริสุทธิ์สูงได้ การใช้วิธีการสังเคราะห์ด้วยความร้อนใต้พิภพในการเตรียมผงไมโครซิลิกอนทรงกลมช่วยขจัดกระบวนการแปลงเป็นออกไซด์ที่จำเป็นสำหรับวิธีการสังเคราะห์เฟสของเหลวทั่วไป ซึ่งจะช่วยลดความน่าจะเป็นของการรวมตัวเป็นกลุ่มอย่างแข็ง
13 วิธีโซลเจล
วิธีโซล-เจล คือ การผสมวัตถุดิบกับเฟสของเหลวอย่างสม่ำเสมอ ไฮโดรไลซ์วัตถุดิบภายใต้เงื่อนไขบางประการ สร้างโซลผ่านการควบแน่นทางเคมี และสร้างซิลิกาเจลที่มีโครงสร้างเครือข่ายสามมิติหลังจากระยะเวลาหนึ่ง หลังจากการกรอง การซัก การทำให้แห้ง และการเผาผนึก จะได้อนุภาคนาโนซิลิกอนไดออกไซด์หรือนาโนควอทซ์
14 วิธีการไมโครอิมัลชัน
ไมโครอิมัลชันเป็นวิธีการที่เฟสที่เข้ากันไม่ได้สองเฟสสร้างอิมัลชันที่สม่ำเสมอภายใต้การกระทำของสารลดแรงตึงผิว วิธีนี้ใช้ช่องว่างเล็กๆ ระหว่างเฟสทั้งสองเพื่อสร้างนิวเคลียสภายใต้การนำทางของแหล่งซิลิกอน และได้อนุภาคซิลิกาหรือควอตซ์ทรงกลมหลังจากการให้ความร้อน เนื่องจากพื้นที่จำกัดสำหรับการสร้างนิวเคลียสและการเจริญเติบโต อนุภาคซิลิกาที่สร้างขึ้นโดยวิธีนี้จึงมีขนาดเล็กและไม่จับตัวกันเป็นกลุ่มได้ง่าย