Il mulino a sabbia funziona mescolando insieme il mezzo di macinazione e il materiale. Ciò avviene tramite il disco di dispersione rotante ad alta velocità in un cilindro fisso. Provoca forti tagli, raschiature e collisioni. Si trovano tra le particelle solide e il mezzo di macinazione. Ciò consente di ottenere frantumazione, macinazione e dispersione. I mulini a sabbia possono essere suddivisi in tipi verticali e orizzontali. Questa divisione si basa sulle loro strutture. Quali sono i vantaggi di un mulino a sabbia? Come si confrontano con altri ingranaggi di macinazione ultra-fine? L'editore di China Powder Network ha cercato di trovare la risposta. Lo ha fatto tramite il seguente esperimento.
Mulino a sabbia VS mulino a sfere
Molti ricercatori hanno condotto molti esperimenti. Hanno studiato l'efficienza di macinazione dei mulini a sfere e dei mulini a sabbia. I risultati mostrano che i mulini a sabbia sono superiori ai mulini a sfere. Sono migliori in termini di efficienza di macinazione e costi di preparazione. Inoltre, l'esperimento ha mostrato che il mulino a sabbia può produrre polvere con una media dimensione delle particelle inferiore a 0,5 μm. Questa dimensione è molto più piccola della dimensione della polvere prodotta dal mulino a sfere.
Esperimento 1: Processo di frantumazione di materiali ceramici piezoelettrici
Abbiamo studiato come diverse attrezzature di frantumazione influenzino le dimensioni e la distribuzione della polvere. Nell'esperimento, i ricercatori hanno messo 3 kg di ceramica piezoelettrica in un mulino a sfere. Ne hanno messi alcuni nella tramoggia di macinazione vibrante e altri nel secchio del mulino a sabbia per la frantumazione. Tutti sono stati lavorati utilizzando il metodo a umido. Sono stati prelevati campioni regolarmente per misurare la dimensione delle particelle e la loro diffusione. Ciò è stato fatto per confrontare il tempo necessario ai tre tipi di attrezzature per lavorare la polvere. Il confronto è stato effettuato quando la dimensione delle particelle di polvere D50 raggiunge circa 0,5 μm.
| Attrezzatura | Tempo di elaborazione (h) | Giorno 10 | Giorno 25 | D50 | D75 | D90 |
| Mulino a sfere | 16 | 0.31 | 0.49 | 0.71 | 2.38 | 4.28 |
| Mulino a vibrazione | 4 | 0.29 | 0.42 | 0.58 | 1.75 | 2.88 |
| Mulino a sabbia | 1.25 | 0.19 | 0.33 | 0.46 | 0.58 | 0.77 |
I risultati mostrano che la macinazione a vibrazione è migliore della macinazione a sfere. È migliore per la frantumazione e per la dimensione delle particelle. La macinazione a sabbia è molto meglio della macinazione a sfere e della macinazione a vibrazione. Questo riguarda le dimensioni delle sfere di frantumazione. Riguarda anche la velocità e l'energia delle sfere. Le sfere più piccole macinano meglio. Producono polvere più fine con una gamma di dimensioni ristretta.
Nell'esperimento, la sfera utilizzata per la levigatura era da 1,5 mm (1,5 kg). Le sfere per la fresatura e la rettifica erano un mix di 20 mm, 15 mm e 8 mm (7,5 kg). La levigatura ha una superficie di lavoro molto più ampia rispetto alla macinazione a sfere e alla rettifica vibrante. La velocità della sfera è di 1800 giri/min quando la sabbia è in fase di macinazione. È di 600 volte/min quando è in fase di macinazione vibrante. Ed è di 65 giri/min quando è in fase di macinazione a sfere. Quindi, il processo di macinazione a sabbia è il più efficiente nella frantumazione. Produce la polvere più fine con la gamma più ristretta di dimensioni delle particelle. Produce anche le frantumazioni di qualità più elevata.
Sulla base dei risultati del test, Cai Gaogong ha tratto una conclusione. Ha concluso che usare un mulino a sabbia per frantumare la ceramica piezoelettrica è meglio. Migliora la microstruttura, le proprietà meccaniche e dielettriche della ceramica. Questi trasduttori riducono il decadimento delle prestazioni di 50%. Inoltre, ne prolungano la durata da 5.000 ore a 8.000 ore.
Esperimento 2: frantumazione e lavorazione dei materiali delle batterie al litio
Kangtuo ha confrontato le dimensioni del LiFePO4 prodotto con due metodi. Un metodo era la tradizionale macinazione a sfere ad alta energia. L'altro metodo era la macinazione a sabbia-essiccazione a spruzzo. Kangtuo ha scoperto che il precursore prodotto dalla macinazione a sfere è di 300-400 nm dopo la sinterizzazione. La sua gamma di dimensioni delle particelle è ampia. e la morfologia delle particelle è diversa, senza evidenti somiglianze. Il metodo di macinazione a sabbia-essiccazione a spruzzo trasforma il precursore del LiFePO4. Ha una dimensione delle particelle inferiore a 100 nm e ha una distribuzione delle dimensioni ristretta. Non c'è essiccazione a spruzzo e sinterizzazione. Il prodotto viene essiccato a spruzzo e sinterizzato. Quindi, viene agglomerato in microsfere con un diametro di circa 10 μm. L'amplificazione delle microsfere rivela che sono costituite da molte particelle a forma di fuso. Le particelle sono piccole e le dimensioni sono uniformi. è di circa 300 nm.
La forma a picco del precursore LiFePO4 è stata realizzata tramite macinazione a sabbia. È stata poi essiccata mediante essiccazione a spruzzo. È prominente e nitida. Ciò dimostra che LiFePO4 realizzato in questo modo è più cristallino. Questo perché il mulino a sabbia gira a 2800 giri/min durante la macinazione e la miscelazione. Il mulino a sfere ad alta energia gira a soli 1200 giri/min. Inoltre, il diametro delle perle di ceramica di zirconia nel mulino a sabbia è di soli 0,3 mm. Anche la velocità del mulino a sfere è di 0,3 mm. Il diametro delle sfere interne in acciaio è di 2 mm. Quindi, i mulini a sabbia possono macinare i materiali in dimensioni più fini e miscelarli meglio dei mulini a sfere ad alta energia. Ciò aumenta il grado di reazione e cristallinità.
I materiali LiFePO4/C realizzati tramite macinazione a sabbia-essiccazione a spruzzo sono migliori. Sono migliori di quelli realizzati tramite macinazione a sfere e più semplici. Ciò semplifica il processo di sintesi.
Mulino a sabbia PK mulino a getto
Lo studio ha evidenziato che i mulini a sabbia presentano dei vantaggi. Rispetto ad altre apparecchiature di macinazione, come i mulini a flusso d'aria. Hanno un'elevata finezza, una forte continuità e un'elevata efficienza. I requisiti di finezza possono essere modificati. È possibile farlo regolando la giusta quantità di materiale di macinazione. Oppure, è possibile macinare con vari materiali. Il materiale di macinazione del mulino a sabbia si muove ad alta velocità. Il suo effetto di macinazione è dovuto principalmente alle forze di impatto e di taglio. Il materiale di macinazione in granuli di zirconia utilizzato nell'esperimento non causa inquinamento. Non inquina le materie prime. È di piccole dimensioni e ha molte connessioni. Può effettuare macinazione e dispersione ultra-fine.
Le materie prime vengono macinate in un macinatore ad alta velocità. La fase liquida viene miscelata uniformemente e fatta reagire completamente per ottenere una sospensione. Quindi, tramite l'essiccatore a spruzzo, la sospensione viene atomizzata e messa a contatto con aria calda. L'acqua evapora rapidamente. Durante questo processo, la sospensione viene lavorata ed essiccata. Questo processo consente di ottenere materiali per elettrodi di batterie al litio.
Combinazione di mulino a sabbia + mulino a sfere + mulino a getto
Il mulino a sabbia ha alcuni vantaggi ineguagliabili nella dispersione e nella macinazione. Ma EPIC Powderxiao'bian riconosce anche i propri limiti. Ad esempio, la finezza delle materie prime può essere raffinata. I requisiti di dimensione del mulino a sabbia sono generalmente inferiori a 80 mesh (<0,18 mm). Inoltre, i mulini a sabbia utilizzati nel rivestimento industria sono più piccole. Un singolo prodotto non può sostenere l'industria della ceramica.
Vediamo l'uso di mulini a sfere, mulini a getto e mulini a sabbia nella lavorazione di vari materiali. Ciò include gli esperimenti in questo articolo. Alcuni ricercatori utilizzano una combinazione di mulini a sfere e mulini a sabbia agitatori per la macinazione. In modalità batch, il tempo di macinazione è molto più breve. La macinazione è anche più efficiente e utilizza meno energia. In alcuni processi, i materiali vengono prima agitati da un mulino a sfere. Quindi, vengono macinati con un mulino a sabbia. In altri processi, il materiale viene prima macinato con un mulino a sabbia. Quindi, il materiale sinterizzato viene frantumato con un mulino a flusso d'aria. I tre cooperano. Svolgono i loro compiti. Ciò consente di ottenere la migliore lavorazione e le migliori prestazioni del materiale.