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        行業知識

        水鎂石行星球磨超細化過程粉碎效率分析

        作者:admin日期:2021-04-24閱讀
         以水鎂石(水鎂石)為原料,利用行星球磨法研究超細化研磨過程中介質種類、粒徑、填充率等對超細粉碎效率的影響。在佳球磨工藝條件下,對水鎂石粉體進行超細改性一體化處理,制備超細活性水鎂石粉體,通過激光粒度儀、XRD、接觸角測試儀、熱重分析儀對處理前后的粉體進行粒度、形貌及表面性質的表征。通過對粉碎效率的分析,表明水鎂石行星球磨超細粉碎效率的影響因素順序為:球磨機轉速>鋯球直徑>介質的填充率。在介質填充率50%﹑球磨轉速520r/min﹑鋯球直徑6mm的研磨條件下,水鎂石粉體的D90尺寸由32.75μm降到1.26μm。接觸角測試結果為147°,表明在水鎂石粉體超細化同時可以實現表面處理,粉體表面由親水性變成疏水性。

        作為超細粉體加工方式之一,行星球磨法具有研磨效率高、不受臨界自轉轉速限制等優點,在礦物加工領域得到了廣泛的應用。雖然許多研究人員做過關于水鎂石的行星球磨超細粉碎過程研究,并以平均粒徑作為粉碎效率的特征表征參數,建立了過程動力學模型,但這種模型不連續,難以應用于粉碎過程模擬、優化。

        本文以水鎂石為原料,用行星球磨工藝進行超細化研磨處理,研究水鎂石行星球磨過程中研磨介質直徑、粉料填充率、球磨機自轉轉速對粉碎效率的影響,并在佳球磨工藝條件下,實現粉體
        球磨-改性一體化處理,滿足水鎂石作為無機阻燃填料的使用要求。



        介質直徑對粉碎效率K的影響氧化鋯珠作為研磨介質,其直徑對粉碎效率K和粉體粒度有一定影響,如表2所示。
        水鎂石行星球磨超細化過程粉碎效率分析(圖1)
        在固定介質填充率的條件下,研磨介質的直徑與數量成反比。球磨過程中,若采用直徑較大的氧化鋯珠,由于質量較大,沖擊大,有利于前期的迅速破碎;在球磨后期,粉體粒度較小時,
        由于大球之間碰撞點少,捕捉小顆粒粉體的幾率小,球磨效率。若采用直徑較小的氧化鋯珠,在同樣的填充率條件下,球的數量和比表面積,小球之間的碰撞點增多,捕捉小顆粒粉體的幾率變大,球磨效率高。
        由表2數據可以看出,隨著氧化鋯珠直徑d的降,行星球磨的K值反而增加。d=20mm時,K=0.0019;d=6mm時,K=0.03,K增加了15.79倍。同時,隨著d值的降,水鎂石樣品D50的值隨之降,表明在水鎂石球磨過程中可以通過降鋯球直徑實現粉碎效率提高的同時得到較小粒徑的水鎂石粉體。

        介質填充率對粉碎效率K的影響
        介質填充率與K及粉體中位粒徑D50的關系如表3所示。
        水鎂石行星球磨超細化過程粉碎效率分析(圖2)
        從表3中可以看出,介質填充率從30%到50%,K值從0.0065到0.0332,了5倍;在介質填充率為50%時K值大,介質填充率到60%,K值下降到0.0318。這是因為對于球磨工藝而言,50%的填充率已經達到佳狀態;當填充率超過50%后,過多的研磨介質會造成研磨能耗增加,研磨介質磨損加大,研磨噪聲提高,并可能超過球磨機的有效負荷進而產生危險。由表3可以看出,當填充率為50%時,粉體的中位粒徑小,達到0.42μm。

        球磨轉速對粉碎效果的影響
        球磨轉速與K及粉體中位粒徑D50的關系如表4所示。由表4可以看出,本實驗中隨球磨機自轉速度從360r/min增加至520r/min,所制備粉體的D50由4.57μm下降至0.56μm,相應的K值由0.0021增加至0.04,K值增加了19倍。雖然球磨轉速為580r/min時K值達到0.06,但提高效率有限,同時轉速為520r/min和轉速為580r/min所得到粉體的中位粒徑同樣為0.56μm,所以佳自轉速度確定為520r/min。通過對K和球磨工藝因素之間關系分析結果可以得出,影響超細過程粉碎效率的因素順序為球磨機轉速>研磨介質直徑>介質填充率。
        球磨轉速對粉碎效率和粉體粒度的影響

        隨著研磨介質直徑d的降和行星球磨機轉速的提高,水鎂石的K值隨之增加;當介質填充率由30%增加到50%時,K值增至大,介質填充率繼續增加K值反而下降。影響超細過程K值的因素順序為球磨機轉速>鋯球直徑>介質的填充率。水鎂石超細球磨工藝的優化工藝參數為:球磨機轉速為520r/min,研磨介質直徑為6mm,介質填充率為50%。球磨改性處理所得的水鎂石粉粒徑細(D500.56μm、D901.26μm),粒徑分布比較均勻,接觸角為147.7°,粉體的改性效果好。熱重分析結果表明,300℃之前無明顯失重,表明表面改性劑與水鎂石粉表面結合程度高,作用明顯。XRD分析表明,經過表面改性后的水鎂石粉體表面均勻吸附了表面改性劑,沒有破壞水鎂石原粉的晶體結構。

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