玻璃球厂家浅析高能球磨对玻璃珠生产的影响因素
2023/12/29 10:04:50 点击:
高能球磨工艺一般制备流程
球磨介质
球磨介质是高能球磨罐内盛放的用于破碎和焊合球磨物料的研磨物体,合理选择球磨介质的材质、尺寸及配比等工艺参数,可以提高球磨效率,缩短球磨时间,对于降低能耗有重要意义。
(1)球磨介质材质
常用的球磨介质的材质既可以是不锈钢、硬质合金等非金属材料,也可以是陶瓷等非金属材料,球磨介质的材质直接决定了球磨介质的硬度、密度等特性,需要根据球磨物料的性质和需要制备的材料性能等因素合理选择。球磨介质的材质通常与匹配的球磨罐体配套使用,确保介质与罐体由相同材质加工而成,避免介质与罐体因材质的不同引入多种杂质而污染球磨物料。
(2)球磨介质尺寸和配比
一般来说,球磨介质的平均尺寸对球磨物料的片状化以及片状尺寸影响很大,所以球磨介质尺寸及配比的设计直接关系到球磨物料的电磁参数。值得注意的是,球磨过程中不仅能够选择一些相同尺寸的球磨介质,还能够选择一些不同尺寸的球磨介质,但不同尺寸的球磨介质运动状态更为复杂。
球料比
球料比一般表示球磨介质与球磨物料的质量比,同时也使用料球比,表示物料与球磨介质的质量比,料球比和球料比互成倒数。在球磨早期阶段,球磨效率的提高方法之一就是增大球料比,由于球料比增大,单位质量的球磨物料对应的球磨介质的重量增加,这就意味着单位质量对应的介质的重量势能增加,有利于提高物料的挤压破碎频率。
介质填充率
介质填充率表示球磨介质体积与球磨罐体容积的百分比。由于球磨介质和球磨物料需要一定的空间自由碰撞,因此装料量的选择就很重要。有研究表明,当介质填充率高于50%时,介质填充的增加会促进球磨介质对球磨物料的撞击,能够提高球磨介质向球磨物料的能量转换效率,有效缩短球磨时间。但是,据中国粉体网编辑了解,介质填充率并不是越大越好,当介质填充率过大时,球磨介质在球磨罐体内有限的空间限制,不能对球磨物料进行有效的破碎和冷焊,导致球磨时间延长,影响制备材料的性能。
球磨气氛
在高能球磨过程中,球磨物料会被球磨介质激烈撞击,新生成很多不规则表面,这些新生表面可能在温度较高的球磨过程中与罐体内部的气体发生反应,有时应该尽量避免新生表面与空气接触发生化学反应,这时通常会充满惰性气体或者抽尽空气进行保护,但有时为了防止球磨罐内温度变化过快等情况,会在罐内充入特殊气体。
过程处理剂
高能球磨是粉体断裂与冷焊的竞争过程,过度的冷焊不利于粉末的细化及合金化进程;其次,在高能球磨中粉末容易粘附在磨球和球磨罐壁上,降低出粉率。为了减轻这些趋势,可以加入适当的过程控制剂,如硬脂酸、固体石蜡、液体酒精和四氯化碳等,抑制冷焊,促进断裂,从而提高出粉率。
过程处理剂在球磨时能减小粉末粘壁和粘球的趋势,这是因为其在细化粉末的同时对粉末进行了原位表面改性。例如,硬脂酸是一种固体表面活性剂,能够吸附于粉末颗粒和磨球体表面未饱和断键上,降低表面能和粉末颗粒与球磨体间的界面能,从而减小粉末颗粒对球磨器具的粘附程度。
根据粉末的冷焊特性、过程处理剂自身的化学与热力学稳定性、粉末的数量及球磨器具,选用适当与适量的过程处理剂十分关键。据中国粉体网编辑的了解,通常脆性材料的研磨不需要添加过程控制剂。另外,过程处理剂有时会与球磨产生的高活性粉末组元或产物发生化学反应,改变产物的构成,造成新的粉末污染。由此可以认为,没有任何一种过程控制剂是通用的,并且其用量存在一个临界值,高于该临界值,粉末粒径才趋于减小
外加物理能场
球磨介质
球磨介质是高能球磨罐内盛放的用于破碎和焊合球磨物料的研磨物体,合理选择球磨介质的材质、尺寸及配比等工艺参数,可以提高球磨效率,缩短球磨时间,对于降低能耗有重要意义。
(1)球磨介质材质
常用的球磨介质的材质既可以是不锈钢、硬质合金等非金属材料,也可以是陶瓷等非金属材料,球磨介质的材质直接决定了球磨介质的硬度、密度等特性,需要根据球磨物料的性质和需要制备的材料性能等因素合理选择。球磨介质的材质通常与匹配的球磨罐体配套使用,确保介质与罐体由相同材质加工而成,避免介质与罐体因材质的不同引入多种杂质而污染球磨物料。
(2)球磨介质尺寸和配比
一般来说,球磨介质的平均尺寸对球磨物料的片状化以及片状尺寸影响很大,所以球磨介质尺寸及配比的设计直接关系到球磨物料的电磁参数。值得注意的是,球磨过程中不仅能够选择一些相同尺寸的球磨介质,还能够选择一些不同尺寸的球磨介质,但不同尺寸的球磨介质运动状态更为复杂。
球料比
球料比一般表示球磨介质与球磨物料的质量比,同时也使用料球比,表示物料与球磨介质的质量比,料球比和球料比互成倒数。在球磨早期阶段,球磨效率的提高方法之一就是增大球料比,由于球料比增大,单位质量的球磨物料对应的球磨介质的重量增加,这就意味着单位质量对应的介质的重量势能增加,有利于提高物料的挤压破碎频率。
介质填充率
介质填充率表示球磨介质体积与球磨罐体容积的百分比。由于球磨介质和球磨物料需要一定的空间自由碰撞,因此装料量的选择就很重要。有研究表明,当介质填充率高于50%时,介质填充的增加会促进球磨介质对球磨物料的撞击,能够提高球磨介质向球磨物料的能量转换效率,有效缩短球磨时间。但是,据中国粉体网编辑了解,介质填充率并不是越大越好,当介质填充率过大时,球磨介质在球磨罐体内有限的空间限制,不能对球磨物料进行有效的破碎和冷焊,导致球磨时间延长,影响制备材料的性能。
球磨气氛
在高能球磨过程中,球磨物料会被球磨介质激烈撞击,新生成很多不规则表面,这些新生表面可能在温度较高的球磨过程中与罐体内部的气体发生反应,有时应该尽量避免新生表面与空气接触发生化学反应,这时通常会充满惰性气体或者抽尽空气进行保护,但有时为了防止球磨罐内温度变化过快等情况,会在罐内充入特殊气体。
过程处理剂
高能球磨是粉体断裂与冷焊的竞争过程,过度的冷焊不利于粉末的细化及合金化进程;其次,在高能球磨中粉末容易粘附在磨球和球磨罐壁上,降低出粉率。为了减轻这些趋势,可以加入适当的过程控制剂,如硬脂酸、固体石蜡、液体酒精和四氯化碳等,抑制冷焊,促进断裂,从而提高出粉率。
过程处理剂在球磨时能减小粉末粘壁和粘球的趋势,这是因为其在细化粉末的同时对粉末进行了原位表面改性。例如,硬脂酸是一种固体表面活性剂,能够吸附于粉末颗粒和磨球体表面未饱和断键上,降低表面能和粉末颗粒与球磨体间的界面能,从而减小粉末颗粒对球磨器具的粘附程度。
根据粉末的冷焊特性、过程处理剂自身的化学与热力学稳定性、粉末的数量及球磨器具,选用适当与适量的过程处理剂十分关键。据中国粉体网编辑的了解,通常脆性材料的研磨不需要添加过程控制剂。另外,过程处理剂有时会与球磨产生的高活性粉末组元或产物发生化学反应,改变产物的构成,造成新的粉末污染。由此可以认为,没有任何一种过程控制剂是通用的,并且其用量存在一个临界值,高于该临界值,粉末粒径才趋于减小
外加物理能场
传统的高能球磨通常都采用单一的机械能对粉体进行加工,这使粉体获得的能量输入受到一定限制,因为球磨腔内只有接受到磨球撞击和剪切作用的粉体才能接受到能量输入。把其它物理能引入到球磨过程中,利用外加能场辅助球磨,使机械能和外加物理能复合作用到粉体上,能够加速粉体的组织细化或促进机械合金化进程,是提高高能球磨效率的一种可行途径。目前,超声波、磁场、电场和温度场都已成功复合应用于高能球磨过程,而采用等离子体这种高能量、高活性的特殊能场辅助球磨也取得了实质性进展。
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