طحن المسحوق فائق الدقة تُعتبر هذه التقنية من قِبل علماء العالم تقنيةً متطورةً تمتد عبر قرون. بعد التحسين، تتغير خصائص المواد بشكل كبير. تتأثر الخصائص البصرية والكهربائية والمغناطيسية والميكانيكية. كما تتغير الخصائص الحرارية والسطحية وخصائص الواجهة. وكثيرًا ما تُحقق تأثيرات استثنائية عند استخدامها.
طحن المسحوق فائق الدقة يُقسّم عادةً إلى مساحيق ميكرونية، ومساحيق دون ميكرونية، ومساحيق نانوية. يُطلق المجتمع العلمي الدولي عادةً على هذه المساحيق اسم مساحيق فائقة الدقة مع حجم الجسيمات مساحيق بحجم ميكرون أكبر من 1 ميكرومتر. تُسمى المساحيق التي يتراوح حجم جسيماتها بين 0.1 و1 ميكرومتر (أي 100-1000 نانومتر) مساحيق دون الميكرون. أما المساحيق التي يتراوح حجم جسيماتها بين 0.001 و0.1 ميكرومتر (أي 1 نانومتر-100 نانومتر) فتُسمى مساحيق نانوية (تُعرف أيضًا بالمواد النانوية). وبمعنى أوسع، تُشير المواد النانوية إلى مواد ذات بُعد واحد على الأقل بالنانومتر.
تُعنى تقنية طحن المساحيق فائقة الدقة بتحضير واستخدام هذه المساحيق والتقنيات ذات الصلة. ويشمل بحثها تقنيات تحضير المساحيق فائقة الدقة، وتقنيات التصنيف، وتقنيات الفصل، وتقنيات التجفيف، وتقنيات النقل والخلط والتجانس، وتقنيات تعديل الأسطح، وتقنيات مركبات الجسيمات، وتقنيات الكشف، وتقنيات التعبئة والتغليف والتخزين والنقل والتطبيق، وتقنيات السلامة في عمليات التحضير والتخزين والنقل، وغيرها.
خصائص المسحوق فائق الدقة
- يتمتع بمساحة سطح نوعية هائلة. مع تناقص حجم الجسيمات، يتناقص إجمالي عدد الذرات لكل جسيم. يزداد عدد ذرات السطح بسرعة مع صغر حجم الجسيمات. ومع ازدياد المساحة النوعية، ترتفع طاقة السطح أيضًا.
- نقطة انصهار منخفضة وغير مستقرة المواد الكيميائية ملكيات.
- سهولة تكوين التكتلات. نظرًا لصغر حجم الجسيمات وطاقتها السطحية العالية، تميل الجسيمات إلى التجمع تلقائيًا لتكوين جسيمات أكبر لتقليل طاقة السطح. تُسبب هذه الخاصية صعوبات كبيرة في تحضير المساحيق فائقة الدقة. ولمنع التكتل، تُضاف عادةً البوليمرات أو أيونات الإلكتروليت كعوامل وقائية.
- امتصاص قوي للضوء. تتميز المعادن السائبة بامتصاص منخفض للضوء المرئي، وانعكاسية عالية، وبريق مختلف. أما مساحيق المعادن النانوية، فتتميز بامتصاص قوي للضوء المرئي، وانعكاسية منخفضة، وهي سوداء اللون بالكامل تقريبًا، ونطاق امتصاص الضوء مزاح نحو الأزرق.
- تُظهر الجسيمات النانوية مغناطيسية فائقة أو قوة إكراه عالية عند الأحجام الحرجة. على سبيل المثال، تصبح جسيمات الحديد ألفا، وFe3O4، وα-Fe2O3، والنيكل مغناطيسية فائقة عندما تبلغ أحجام جسيماتها 5 نانومتر، و16 نانومتر، و20 نانومتر، و15 نانومتر، على التوالي. تتميز الجسيمات النانوية القائمة على الحديد بمغناطيسية أقوى بكثير من المواد السائبة، كما أنها تُظهر مغناطيسية فائقة أو قوة إكراه عالية. مسحوق الحديد فائق الدقة (10 نانومتر) هو مجال مغناطيسي واحد، ويمكن استخدامه كوحدة بيانات في أجهزة التخزين المغناطيسية عالية الكثافة.
- موصلية حرارية جيدة. يتميز المسحوق فائق النعومة بمقاومته الحرارية شبه المعدومة في درجات الحرارة المنخفضة، مع موصلية حرارية ممتازة.
- تُظهر مساحيق المعادن الدقيقة انخفاضًا حادًا في التوصيل الكهربائي. بينما تُظهر مساحيق اللامعادن زيادةً حادةً في التوصيل الكهربائي. يصبح مسحوق الفضة غير موصل عند طول موجي يتراوح بين 10 و15 نانومتر. ويصبح ثاني أكسيد السيليكون موصلًا عند طول موجي يتراوح بين 15 و20 نانومتر.
- الخواص الميكانيكية مُضاعفة. صلابة النحاس بحجم جسيمات 6 نانومتر أعلى بـ 500% من صلابة النحاس الخام.
كيفية اختيار عملية الطحن فائقة الدقة؟
يستهدف الطحن الميكانيكي فائق الدقة جسيمات بحجم d97 ≤ 10 ميكرومتر. ويشمل طرق المعالجة الجافة والرطبة.
عملية الطحن الجاف فائق الدقة هي عملية طحن فائقة الدقة تُستخدم على نطاق واسع للمواد الصلبة والهشة. تتميز عملية الإنتاج بقصرها، ولا تتطلب أي ترشيح أو تجفيف أو أي معدات أخرى لعملية التجفيف عند إنتاج المسحوق الجاف. لذلك، تتميز بسهولة التشغيل والتحكم، وانخفاض تكلفة الاستثمار والتشغيل.
يستخدم الطحن الرطب فائق الدقة الماء كعامل مساعد في الطحن. يساعد الطحن الرطب على تشتيت المسحوق. تُحسّن كثافة الماء العالية تصنيف المواد الدقيقة، كما يوفر كفاءة عالية وحجمًا دقيقًا وتوزيعًا دقيقًا. يتطلب إنتاج المسحوق الجاف معدات ترشيح وتجفيف. قد يتكتل المسحوق المجفف ويتطلب إزالة التكتل. تتطلب العملية معدات أكثر وهي أكثر تعقيدًا.
كيفية اختيار معدات طحن المسحوق فائق الدقة؟
يُعد اختيار المعدات أمرًا بالغ الأهمية للطحن فائق الدقة. ويعتمد ذلك على خصائص المادة، مثل الصلابة والكثافة والرطوبة وحجم التغذية. كما يتأثر بالإنتاجية ودقة المنتج وتوزيع حجم الجسيمات. كما أن النقاء وشكل الجسيمات وإعداد العملية عوامل مهمة. يجب أن تلبي المعدات متطلبات حجم المنتج وسعته وأقصى حجم تغذية.
للصناعات السائبة المعدنية مساحيق فائقة الدقة، مثل المساحيق الثقيلة كربونات الكالسيومالتلك، الكاولين، والولاستونيت. تُعطى الأولوية لمعدات الطحن الجاف فائق الدقة نظرًا لانخفاض قيمتها الوحدوية. أما معدات الطحن الرطب فائق الدقة، فهي مناسبة للطحن الدقيق لمواد مختلفة الصلابة.
مطاحن نفاثة الهواء تُعد هذه الآلات من أهم معدات طحن المساحيق فائقة الدقة. وهي مثالية للمواد الدقيقة عالية النقاء وعالية القيمة. يمكنها إنتاج مساحيق ذات كثافة d97 = 3-5 ميكرومتر. يتراوح إنتاجها بين عشرات الكيلوجرامات وعدة أطنان في الساعة. تُستخدم هذه الآلات لطحن المعادن غير المعدنية مثل التلك والجرافيت والولاستونيت والكاولين. كما تُستخدم في المواد الكاشطة والمواد الكيميائية والأصباغ والمستحضرات الصيدلانية والمعادن والأتربة النادرة.
مطاحن تصنيف الهواء تُستخدم على نطاق واسع في صناعة المعادن غير المعدنية. تُستخدم عادةً في الكاولين الفحمي، والكالسيت، والرخام، والطباشير، والتلك، والستياتيت. كما تُستخدم في المواد الكيميائية والمبيدات الحشرية في الطحن فائق الدقة. تصل دقة المنتج النموذجية إلى d97 = 10 ميكرومتر (1250 شبكة). باستخدام مصنفات عالية الأداء، يمكن إنتاج منتجات بدقة d97 = 5-7 ميكرومتر.
مطاحن الكرات تُستخدم على نطاق واسع في طحن الكاولين، وكربونات الكالسيوم الثقيلة، والميكا، والتلك. تستخدم كرات أو قطعًا فولاذية كوسائط طحن. يكون توزيع حجم جسيمات المنتج واسعًا بشكل عام. تُستخدم غالبًا في طحن الدوائر المغلقة باستخدام المصنفات. هذا مطحنة الكرةتُستخدم عملية الدائرة المغلقة الجافة المُصنِّفة لإنتاج كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة. حجم التغذية ≤ 5 مم، ودقة المنتج d97 = 5-45 ميكرومتر.
ال مطحنة توربو هي معدات طحن مسحوق جافة وناعمة وفائقة النعومة جديدة، طُوّرت في الصين. وهي مناسبة لطحن الحجر الجيري، والكالسيت، والرخام، والتالك، والولاستونيت، والكاولين، والباريت، والكوارتز، والفلسبار. حجم التغذية ≤ 30 مم، مع إمكانية تعديل دقة المنتج بين d97 = 40-10 ميكرومتر (400-1250 شبكة).
خاتمة
يكمن سر اختيار عملية ومعدات طحن المساحيق فائقة الدقة المناسبة في الفهم الدقيق لخصائص المواد ومتطلبات الإنتاج ومواصفات المنتج. بمراعاة عوامل مثل كفاءة الطحن، وتوزيع حجم الجسيمات، واستهلاك الطاقة، وصيانة المعدات، يمكن اختيار العملية والمعدات الأنسب لتحسين كفاءة الإنتاج، وخفض التكاليف، وضمان جودة المنتج.
مسحوق ملحمي
إيبك باودر، خبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!