公司新闻

当前位置:主页 > 公司新闻 >

浅述石墨超细粉碎的研究现状

发表时间:2020-09-17 23:04

  石墨是我国一种重要的非金属矿物,它具有导电、导热、耐高温、抗热震、化学性质稳定、润滑、可塑等性能,广泛应用于冶金、机械制造、电气、化工、核工业等领域。随着石墨产业的发展,开发深加工技术和发展高端产品已是石墨产业发展的必然选择。其中之一就是要发展石墨超细粉体。

  石墨的粉碎曾采用两种不同的方法:化学法和机械法。所谓化学法就是用强氧化剂与石墨作用产生石墨酸,再转化为石墨细粉,所用的氧化剂有硫酸、高锰酸钾、硝酸等。化学法由于生产成本高,规模小,工艺复杂,一般较少使用。使用较多的则是机械方法。机械粉碎法生产成本低、工艺简单,易实现大规模生产,在石墨的超细粉碎中具有巨大的优越性。

  此外,石墨超细加工工艺分干法和湿法两种,干法生产工艺不需要后续的过滤和干燥过程,所以工艺较为简单、操作维护也比较方便。可是如果加工产品要求高的时候,干法磨矿就显得能耗高,产品细度不易达到要求。尤其是超细产品可以以滤饼或浆体的状态销售的时候,湿法磨矿就显示出其优越性 [1]。

  石墨同金刚石一样是碳的一种同素异形体,它具有特殊的蜂巢式环状结构,碳原子之间以共价键相结合,形成非常强的结合力。石墨根据结晶形态不同分为晶质石墨和隐晶质石墨。

  石墨粒子的片状形貌是保证其导电、导热、润滑性能及用途的基础,因此在石墨超细粉碎过程中必须最大限度地保证石墨层状结晶结构不被破坏。石墨晶体中,同层碳原子以sp 2 杂化形成共价键,剩下的轨道上电子形成离域π键,所以碳原子间结合力很强,不易碎裂。层与层之间是靠较弱的范德华力结合起来的,距离较大,容易滑动。当较大的法向力(冲击力)作用于石墨鳞片表面时,就会显示一种韧性;而当另一种平行的切向力(摩擦力)作用于鳞片表面时,层与层之间极易发生错位和滑动,这就是片状磨碎。为了保护石墨微粒子层状结晶构造,因此选择粉碎设备时应考虑粉碎方式以研磨、摩擦作用为主,尽量避免冲击力 [2] 。

  石墨超细加工磨矿设备各种各样,主要有高速机械冲击式磨机、气流磨、振动磨、介质搅拌磨、胶体磨五大类。

  机械冲击式超细磨机是指利用围绕水平或垂直轴高速旋转的回转体(棒、锤、叶片等)对物料产生激烈的打击、冲击、剪切等作用,使其与器壁或固定体以及颗粒之间产生强烈的冲击碰撞从而使颗粒粉碎的超细粉碎设备。

  优点:结构简单,操作容易;占地面积小,粉碎效率高;设备运转费用低;比较适合于生产1000目以下的中低附加值的中等硬度非金属矿产品的深加工处理。

  缺点:由于机械高速运行会产生磨损问题,因而不适于粉碎硬度大的物料;韧性物料对冲击功有较强的吸收能力,不易破碎,所以韧性过高的物料也不宜采用该类磨机粉碎;此外有发热问题,对热敏性物质的粉碎需采取适当措施。

  气流磨的工作原理是将压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成亚音速或超音速气流,喷出的射流带动物料作高速运动,使物料碰撞、摩擦剪切而粉碎。被粉碎的物料随气流至分级区分级,达到粒度要求的物料由收集器收集下来,未达到要求的物料再返回粉碎室继续粉碎至达标。

  气流磨粉碎的产品具有粒度分布较窄、颗粒表面光滑、颗粒形状规则、纯度高、活性大等特点,并可以省去超细粉碎中的烘干工艺。石墨粉体经气流磨可粉碎至3~7μm,石墨粒子形状往往为不规则的几何体。

  振动磨是一种机械式粉碎设备,利用研磨介质(球形或棒形)在作高频振动的筒体内对物料施加强烈的冲击、摩擦、剪切、挤压等作用,使被加工物料达到断裂、粉碎、细化、混合等目的。

  振动磨的简单结构形式主要有磨机磨筒、激振装置、联轴器、驱动电机及底座等部件组成。

  1.电机2.联轴器3.主轴4.激振器箱体5.偏心块6.弹簧7.底座8.磨筒9.磨筒底座10.自锁机构

  由于高速工作,可直接与电动机相连接,省去了减速设备,故机器重量轻,占地面积小。

  由于介质填充率高,振动频率高,所以单位筒体体积生产能力大,处理量较同体积的球磨机大10倍以上,单位能耗低。

  通过调节振幅、频率、研磨介质配比等可进行微细或超细磨,所得粉磨产品的粒度均匀。

  振动磨的机体的摆动幅度很小(几十个毫米),便于在高真空或可控环境下工作。

  振动磨的机体可装上冷却套以实现低温磨碎,也可以装上炉具以实现高温磨碎。

  搅拌磨机主要是由筒体、搅拌装置、传动装置和机架构成,通过搅拌轴的旋转,搅动筒体内充填的磨矿介质(钢球、氧化锆球、瓷球、刚玉球和砾石等)和物料,使其在筒体内作多维循环运动及自转运动。被研磨物料主要受研磨(剪切和挤压)和冲击作用。

  超细搅拌磨机被认为是最具有发展潜力的一种超细粉碎设备,具有能量密度高,占用空间小,粉磨效率高,工艺简单和产品粒度分布均匀等特点。搅拌磨可以批量(间歇)生产,也可连续生产,在超细石墨生产中主要采用间歇式生产,产品细度可达1μm以下。

  胶体磨是一种湿式超细粉碎设备,主要由进料口、918博天堂,外壳、定子、转子、电动机、调节装置和底座等构成。主要利用固定磨子和高速旋转磨体的相对运动产生强烈的剪切、摩擦和冲击等力使物料被有效的粉碎。

  胶体磨按其结构,可分为盘式、锤式、透平式及孔口式等类型。按转轴的位置,可分为卧式、立式类型。

  优点:结构简单,设备保养维护方便;适用于较高粘度物料以及较大颗粒的物料。

  缺点:物料流量是不恒定的,对于不同粘性的物料其流量变化很大;由于转定子和物料间高速摩擦,故易产生较大的热量,使被处理物料变性;表面较易磨损,而磨损后,细化效果会显著下降。

  纵观比较各类超细粉碎设备的优缺点,立式搅拌磨凭借其介质充填率高、介质球尺寸小、搅拌器转速高等特点而成为一种新型高效的超细粉碎设备。具有效率高,能耗低,工艺简单,产品粒度均匀、细且无污染等优势,且其特殊的工作原理使它的作用方式主要是以研磨、摩擦、剪切力为主,这样在超细粉碎过程中对保护鳞片石墨片状形貌十分有利,很适合石墨的片状磨碎。

  研磨介质粒径的大小对于研磨效率和产品粒径有着直接的影响,用于超细粉碎时,球径应当小于1mm为佳。何明等在其研究中证明,高密度球(钢球和氧化锆球)磨矿时易造成微晶石墨晶格破坏,低密度球磨矿时易保持其微晶的晶体结构。而且由于隐晶质石墨质软,对于研磨介质磨耗较小,故可以选择抗磨耗性较低的磨矿介质,以降低磨矿成本,如氧化铝球。

  介质物料比对磨矿效果的影响实质是介质之间接触机会并与物料有效作用程度的反映。在搅拌磨的磨矿体系中,若包括物料和磨矿介质在内的载荷能够被搅拌装置有效的驱动,则磨矿效果与效率正比于介质物料比。介质物料比小,介质间撞击、研磨并作用于物料的机会就少,磨矿效果差;反之,介质物料比大,磨矿效果好,但当介质物料比增大到因介质过多,同体积磨矿体系的负荷不足以被搅拌器有效驱动时,介质间有效接触机会也会下降,并由此导致磨矿效率降低。因此在磨矿实体中,介质物料比的选择应同时考虑磨腔容积、物料浆体流态、搅拌速度及电机功率等因素,并根据试验确定 [6] 。

  磨矿浓度直接影响超细粉碎效果和能量利用率。当浆料浓度太低时,研磨介质间被研磨的固体颗粒减少,易形成空研现象,因而能量利用率低,研磨效果差;当浆料浓度太大时,浆料粘度增大,研磨能耗高,浆料在磨腔介质间运动困难,研磨效果差。因此,浆料浓度适当时,才能获得较好的研磨效果。

  一般而言,研磨时间越长,则研磨效果越好,但颗粒的细化达到一定程度则很难再进一步细化。在微米范围内时,石墨超细磨是具有一定研磨效率的。当石墨的中位径处于亚微米范围内(<1μm)时,再延长研磨时间,粉体中位径减少的趋势变得非常平缓,即研磨效率变得很低。此时就有必要通过分级的方法,将合格粒径分离出来,从而达到控制粉体产品粒度和节能降耗的目的 [7] 。

  分散剂是湿法超细研磨中的重要调节因素。石墨为非极性的固体物质,具有天然疏水性,单纯的石墨不易在水中分散,要使石墨均匀的分散于水中,可采用加入表面活性剂、表面改性等方法,以改善水对石墨的润湿性和分散性 [7] 。

  与普通的石墨粉体相比,超细石墨粉体材料由于“表面效应”和“体积效应”而具有一系列突出性质,如熔点低、化学活性高、磁性强、热传导好、对电磁波的异常吸收等特性。可广泛应用于:电子信息业的导电涂料,高性能复合防静电及电磁屏蔽材料,高级照明器具的超细钨钼丝制造行业的拉特细丝石墨乳,主要用作脱膜剂的无缝钢管润滑剂,玻纤行业的玻纤涂料,汽车行业的精锻石墨乳,电视机行业的彩色显像管及显示器石墨乳等胶体石墨制品,高级润滑油制造业的节能润滑油,人造金刚石原料,高性能环保蓄电电池制造业以及感光胶片,在原子能工业和国防工业中用作原子堆中的中子减速剂和防护材料等众多领域 [2] 。

  石墨是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源,被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”。随着现代工业和科学技术的不断发展,石墨的应用领域也在不断拓展,在国民经济中具有重要作用。而超细石墨凭借更突出的优势成为各国争相研究、开发的热门材料,具有广阔的应用前景和市场前景。

  [1]田敏等.石墨超细粉碎探索性研究[J].中国非金属矿工业导刊,2004.

  [3]姚敏.振动磨动态特性分析及变频控制研究[D].上海:华东理工大学,2013.吉林:吉林大学,2005.

  [5]谢勇等.湿法超细粉碎技术的研究进展[J].铜仁学院学报,2015.

  [6]周文雅.天然超细石墨粉的制备及其复合材料的力学性能研究[D].北京:中国地质科学院,2005.

  [7]冯其明等.鳞片石墨湿法超细磨工艺参数研究[J].中国非金属矿工业导刊,2003.

  2.请尊重、保护原创文章,谢绝任何其他账号直接复制原创文章!返回搜狐,查看更多

上一篇:918博天堂���菱汽车���司

下一篇:热点排行

价格咨询:0371-85615557    厂家地址:河南省-安康市-南环路加油站往西200米

Copyright ©2015-2020 918博天堂官网【真.博】 版权所有 918博天堂保留一切权力!