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        叁星砂磨技術(shù)--為石英產(chǎn)業(yè)的高精尖發(fā)展提供技術(shù)支持

        叁星砂磨技術(shù)--為石英產(chǎn)業(yè)的高精尖發(fā)展提供技術(shù)支持
        叁星飛榮  2018-12-07  |  閱讀:2717

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              石英(SiO2)是世界上含量最多、分布最廣的一種無機非金屬礦物。由于礦物形成時的溫度和壓力不同,SiO2可形成不同的晶型,通常所說的石英,主要指α-石英(α-Quartz)和β-石英(β-Quartz)。石英礦物密度介于2.22~2.65之間,莫氏硬度為7;純度高的石英常呈無色或乳白色半透明狀態(tài)。

        石英(SiO2)是世界上含量最多、分布最廣的一種無機非金屬礦物。由于礦物形成時的溫度和壓力不同,SiO2可形成不同的晶型,通常所說的石英,主要指α-石英(α-Quartz)和β-石英(β-Quartz)。石英礦物密度介于2.22~2.65之間,莫氏硬度為7;純度高的石英常呈無色或乳白色半透明狀態(tài)。

        一、石英分類及應(yīng)用

              根據(jù)石英礦物中SiO2和雜質(zhì)含量,工業(yè)用石英可以大致分為四個種類,包括:普通石英、精制石英、高純石英和熔融石英。

        石英獨特的空間網(wǎng)絡(luò)狀的晶體結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的物理化學性質(zhì)使石英成為重要的工業(yè)原料,廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷、冶金、化工、塑料、橡膠、磨料等工業(yè)領(lǐng)域。

               隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技進步,市場對優(yōu)質(zhì)石英原料的需求量日益增多。目前,石英的加工尚屬粗放型,石英經(jīng)過干法破碎和分級后即制成產(chǎn)品銷售,主要產(chǎn)品是微米粒級以上的石英砂或粉體,附加值非常低。亞微米粒級石英粉體(小于1μm)是一種現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的無機精細化學原料,由于它具有不尋常的顆粒特征,即極小的粒徑、較大的比表面積和優(yōu)良的化學性能,表現(xiàn)出良好的親水性、補強性、增稠性、消光性和防粘結(jié)性。為提高石英產(chǎn)品的附加值,有必要對石英進行精細化加工,開發(fā)新的工藝,生產(chǎn)高質(zhì)量的微納米粒級石英產(chǎn)品,拓寬石英的用途,這是石英產(chǎn)業(yè)的必然發(fā)展趨勢。

        二、納米石英的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

               納米顆粒的小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使其具備與傳統(tǒng)材料不同物理、化學性能,表現(xiàn)出獨特的光、電、磁和化學等特性。在實際應(yīng)用中,納米SiO2顆粒通常經(jīng)過必要的化學改性后充分、均勻地分散在基材中,用于提高傳統(tǒng)材料的多項性能指標,制備出性能優(yōu)異的新一代功能材料。目前,超細SiO2顆粒被廣泛應(yīng)用于電子封裝材料、高分子復(fù)合材料、塑料、涂料、膠粘劑、陶瓷、藥物載體化妝品及殺菌材料等領(lǐng)域。

        三、 微納米SiO2的制備方法

               通常,制備微納米顆粒有“自下而上”和“自上而下”這兩種方法。“自下而上”指在材料化學合成的過程中通過控制材料的成核和長大,從而控制產(chǎn)物的尺寸制備納米顆粒?!白陨隙隆眲t是借助各種外力對塊狀顆粒粉碎,從而制備納米顆粒。

        化學合成納米SiO2的方法主要包括:化學氣相沉積法(CVD)、化學沉淀法、溶膠–凝膠(Sol-Gel)和微乳液法。但是,化學法制備納米SiO2的工藝較為復(fù)雜并不利于大規(guī)模生產(chǎn),而且制備過程中往往需要大量使用多種助劑,對環(huán)境存在一定危害。

        機械研磨法制備微納米材料常需要使用各種機械設(shè)備,包括:高速沖擊式磨、振動磨、氣流磨、膠體磨、介質(zhì)攪拌磨等及作為配套設(shè)備的精細分級設(shè)備。按研磨過程中設(shè)備物料載體的類型可分為干法破碎和濕法研磨兩種制備方法。濕法研磨是利用水作為載體,利用介質(zhì)攪拌磨進行研磨來制備納米顆粒。制備的產(chǎn)品具有粒度細、粒度分布窄等特點。

               深圳市叁星飛榮機械有限公司采用自主研發(fā)的無軸封無篩網(wǎng)介質(zhì)攪拌磨對多種石英進行了大量的研磨實驗,通過自行摸索的工藝參數(shù),低能耗、高效地制備得到各種納米級石英,而且制備的產(chǎn)品粒度均勻,粒徑分布窄。以相對比較難加工的熔融石英為例進行簡要說明:

               熔融石英是用天然高純度二氧化硅經(jīng)電爐在高于1760℃以上溫度熔融,隨后快速冷卻而制得的。此過程將晶型SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷偷牟A垠w。 熔融石英熔化溫度約1713℃,導熱系數(shù)低,熱膨脹系數(shù)小,具有極高的熱震穩(wěn)定性。熔融石英具有極好的斷裂韌性,因此很難用機械的方法進行納米級研磨。

        深圳市叁星飛榮機械有限公司用自主研發(fā)的,已成熟并投入市場的型號為SPT30W30L生產(chǎn)設(shè)備對浙江某公司提供的熔融石英進行生產(chǎn)試驗(100kg漿料,固含量50wt%),通過對影響研磨效率最主要的幾個因素(磨介尺寸、介質(zhì)填充率、線速度、流量等)進行調(diào)節(jié),采用粗料粗磨,細料細磨的兩段研磨方式進行加工,最終得到令客戶非常滿意的產(chǎn)品。

        圖1 研磨前后的產(chǎn)品粒度分布圖

        1為熔融石英的原樣及研磨8h后的產(chǎn)品粒度分布圖,公司采用激光粒度儀對樣品進行檢測,得到D50=230nm,D90=450nm

        眾所周知,激光粒度儀測試的粒度都存在一定的誤差及局限性,不同廠家的測試結(jié)果也不一樣,但可以反映顆粒大小變化的趨勢。于是我們用美國FEI公司生產(chǎn)的NanoSEM-430型高分辨掃描電鏡和德國卡爾蔡司公司ZEISS EVO18型掃描電子顯微鏡進行驗證,結(jié)果圖2所示,可以看出研磨前樣品的粒度基本和激光粒度儀測試數(shù)據(jù)吻合(D50≈13μm,D90≈43μm),但研磨后的數(shù)據(jù)存在較大偏差。

        通過圖2可以看出,研磨8h后的產(chǎn)品中95%顆粒粒度小于150nm左右,其中50%的顆粒小于80nm左右,顆粒粒度分布非常均勻,極少數(shù)團聚顆粒粒級在270nm左右。

        總而言之,深圳市叁星飛榮機械有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的無軸封無篩網(wǎng)立式砂磨機能夠大大提高石英產(chǎn)品的附加值,為石英產(chǎn)業(yè)向高精尖方向發(fā)展指明了方向并提供技術(shù)支持,讓納米石英的產(chǎn)業(yè)化成為現(xiàn)實。

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