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研磨分散效率提升600%,這是什么神仙技術?
2021年01月11日    閱讀量:5462    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

引言

針對超細材料、高粘態材料等的混合,現有傳統捏合機、雙螺桿等混合方法在工藝安全性和工藝功能性方面表現出一些缺陷,那么有沒有一種更高效、更安全的分散技術呢?


01、共振聲混合器技術介紹


共振聲混合(RAM)是一種高效無槳混合技術,本世紀初,由美國首先發明。是傳統主流混合技術的替代性新技術,聲共振混合技術不直接接觸而是依賴低頻聲場領域促進混合,其兼容多種材料體系,有著廣泛的適用性,同時還有高度的安全性,快速而優秀的混合效果等優點。


該技術基于驅動系統和彈簧系統產生共振,實現在較小輸入能量條件下混合容器產生低頻大加速度垂直振動,在被混物料內部產生宏觀振動混合和微觀聲流混合耦合作用效果中國建材網cnprofit.com。


1.1 共振聲混合技術優勢


相比傳統攪拌、捏合等混合方式,共振聲混合具有如下優勢:

①適用范圍廣,能夠實現固-固、固-液、液-液、高粘態等物料體系以及含納米材料物料的均勻混合;

②混合效率高,針對不同物料體系,混合效率可達傳統混合方式的2-10倍;

③無槳葉介入,避免槳葉對混合物料的局部強刺激和槳葉與混合容器壁面的碰撞;

④可原位混合,實現物料在灌裝容器內的直接混合,免去物料轉運和灌裝環節;

⑤免清理,不存在混合槳葉和轉運容器的清理,環境更友好。


1.2 共振聲混合技術原理


共振混合工藝技術是指利用激振器輸出與被混物料系統共振頻率相近或相同的振動頻率從而實現物料均勻分散的新型混合工藝。激振器的機械振動以機械波的方式在介質中傳播,而機械波的主體是聲波,因此“共振混合工藝”在很多場合被稱為“聲共振混合工藝”。


當混合容器遭受沿軸向的低頻機械波的作用時,會 在被混物料中發生二階聲學現象,即體聲流和微聲流,其中微聲流是體聲流引起的。體聲流和微聲流導致的混合類型主要是大團混合和微混合,屬于全場均勻混合。聲流的強弱主要受激振器和混合容器的影響。


理論上,共振混合工藝應用領域非常廣泛,可以實現固-固混合(如粉末混合、顆粒包覆、納米顆?;旌希?、液-液混合(如乳液、聚合物/液體體系)、液-固混合(高固含量聚合物淤漿、納米懸浮體系、剪切敏感材料)和液-氣混合(氫化、氣體夾帶、化學合成)。


1.3 共振聲混合技術裝置


西安近代化學所研發生產了實驗室+ 系列共振聲混合反應器,該產品具備完整自主知識產權和專利,相關專利包括:


一種高固含量粘合劑體系的共振混合方法,發明專利,ZL 201410799813.1;

三自由度共振混合裝置,發明專利,ZL 201710058168.1;

一種慣性混合裝置,發明專利,ZL 201810063728.7;

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共振聲混合反應器


02、共振聲混合器應用領域


2.1 在硬質合金或金屬陶瓷粉末制備的應用


通常,通過如下方式制造硬質合金和金屬陶瓷粉末,該硬質合金和金屬陶瓷粉末用于制造例如采礦應用等中的金屬加工用切削工具、磨損件的燒結體:首先通過在球磨機(ball mill)或研磨機(attritor mill)中將粉末成分連同粘結劑金屬粉末、有機粘結劑(例如聚乙二醇)和研磨液一起研磨幾小時以形成漿料。然后通常對漿料進行噴霧干燥操作以形成成粒的硬質合金或金屬陶瓷粉末,其可用以壓制生坯部件,然后對其進行燒結。


研磨操作的主要目的在于獲得良好的粘結相分布和在硬質成分顆粒和粘結相粉末之間的良好潤濕性,和在一些情況下的解聚WC晶體。良好的粘結相分布和良好的潤濕性對于獲得高質量硬質合金和金屬陶瓷材料是必需的。如果相分布或潤濕性差,那么將在最終燒結體中形成孔和裂縫,這對材料是有害的。


然而,這些類型的材料極難獲得良好的粘結相分布和潤濕性,并且獲得良好的粘結相分布和潤濕性需要輸入高能量,即相當長的研磨時間,取決于所用磨機的類型和/或制造等級,通常為10-40小時。為了獲得粗粒度等級,研磨時間相對短,以最小化WC晶體分解,同時試圖確保良好的粘結劑分布。


球磨機和研磨機都能使粉末成分、粘結劑金屬粉末和有機粘結劑良好、均勻地混合。這些工藝提供能克服靜摩擦和粘結力的大的能量輸入,這是獲得良好的粘結相分布和良好的潤濕性所需要的。


然而,這些磨機將對粉末進行研磨操作。因此,所述粉末即硬質成分粉末和粘結劑金屬粉末都將被部分研磨以形成細粒級。這種細粒級可能在后續燒結期間導致不受控制的顆粒生長。因此,研磨可能會破壞窄尺寸的原料。


因為研磨步驟會產生細粒級,其有助于在燒結期間不受控制的顆粒生長,所以難以制造充分受控制的窄粒度微觀結構。在沒有研磨下獲得均勻粉末共混物,以形成硬質合金或金屬陶瓷體。


共振聲混合器用于硬質合金或金屬陶瓷粉末制備的優勢

在于獲得如下的粉末共混物,其中可維持原料的粒度分布,同時仍獲得均勻的粉末共混物。

使用不含有任何活動部件并且受到最少量磨損的混合工藝獲得粉末共混物。

該方法可維持燒結材料中的粒度、分布和形態,同時仍實現良好的混合。


2.2 在含能材料領域的應用


由于含能材料特殊應用場合和危險的天然屬性其對混合工藝效果和工藝安全要求都極其嚴格,隨著新型含能材料的不斷發展,現有傳統混合方法逐漸難以很好滿足其工藝要求。


含能材料混合是含能材料制造工藝的關鍵環節。針對高固含量、高能量密度材料、含能粘結劑、超細粉體等在含能材料中的應用,現有傳統捏合機、雙螺桿等混合方法在工藝安全性和工藝功能性方面表現出一些缺陷。共振聲混合作為一種無槳整場混合方式,在含能材料領域得到廣泛的關注和研究。


共振聲混合技術的出現不但能夠滿足含能材料混合的功能性要求,而且能夠保證含能材料混合的安全性要求?;诠舱衤暭夹g在分散混合方面的優勢,其也被用作含能材料共晶的輔助技術。


2.3 在其他民用領域的應用


在電子漿料高效制備領域,山東嘉匯材料科技有限公司可提供SGZ-Lab-50型0.5L混合設備,原工藝電子漿料制備需要60分鐘,聲共振混合制備僅需8分鐘,效率提升600%。


在鋰電池領域,貴州振華新材料有限公司可提供鋰電池正極材料包覆解決方案,以提高鋰電池能量密度。


在醫藥領域,河北雙吉化工有限公司可提供農藥中間體高效低成本制備工藝解決方案。


標簽:今日頭條,產品資訊,技術中心,成品材料,建筑基材,建筑機械,瓷磚陶瓷,建筑材料,金屬材料
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