Линия по измельчению и распылительной сушке полировального порошка на основе редкоземельных элементов

Компания «Лонгсинь» поставляет комплексные линии по мокрому измельчению и распылительной сушке полировальных порошков на основе редкоземельных элементов, в том числе полировальных материалов на основе оксида церия и с высоким содержанием церия, применяемых для обработки оптического стекла, стекла дисплеев, защитного стекла сенсорных экранов и других прецизионных поверхностей.

При производстве высокоэффективного полировального порошка задача заключается не только в достижении мелкого размера частиц. Твердые агломераты, широкий диапазон размеров частиц и вторичная агломерация во время сушки могут повысить риск появления царапин и снизить стабильность полирования. Поэтому в технологическом процессе необходимо согласовать деагломерацию, контроль размера частиц и сушку в рамках единой системы.

Почему традиционные методы обработки могут ухудшать качество порошка

Полировальные порошки на основе редкоземельных элементов обычно получают посредством осаждения, прокаливания и измельчения. После прокаливания в порошке могут оставаться твердые агломераты. При традиционном сухом измельчении может возникнуть трудность с измельчением этих агломератов до требуемого субмикронного размера.

Влажное мелкое измельчение может улучшить деагломерацию, но создает сложности при последующей сепарации и сушке. В случае очень тонкодисперсных суспензий традиционная сепарация твердой фазы от жидкой может оказаться неэффективной и привести к образованию плотного фильтрационного осадка или потере материала. Непосредственное сочетание влажного измельчения с распылительной сушкой представляет собой альтернативный способ преобразования тонкодисперсной суспензии в стабильный порошок.

Комплексный процесс влажного измельчения и распылительной сушки

Эталонный процесс сочетает в себе предварительное осаждение и прокалку с контролируемым предварительным измельчением, мокрым наноизмельчением и распылительной сушкой. Основная цель заключается в том, чтобы разбить твердые агломераты перед сушкой, а затем быстро удалить жидкость, не допуская образования крупных вторичных агломератов из мелких частиц.

1. Осаждение и подготовка прекурсоров
2. Фторирование или иная химическая обработка, специфичная для данного материала, при необходимости
3. Прокаливание
4. Предварительное измельчение и подготовка частиц
5. Влажное наноизмельчение и деагломерация
6. Распылительная сушка и образование частиц
7. Извлечение мелкой фракции и последующая классификация или обработка

Высокопроизводительная шариковая мельница WSP

Высокопроизводительная штифтовая шаровая мельница серии WSP компании Longxin предназначена для влажного тонкого измельчения и деагломерации суспензий с высоким содержанием твердых веществ. Камера измельчения, конструкция ротора, размер измельчающих элементов и система сепарации подбираются с учетом вязкости, содержания твердых веществ, требуемого размера частиц, а также требований к износостойкости и защите от загрязнения.

Мелкое измельчение и деагломерация

В исходном процессе используются измельчающие элементы из диоксида циркония высокой плотности размером примерно 0,3–0,8 мм. При соблюдении соответствующих условий система предназначена для разрушения твердых агломератов и доведения дисперсного набора частиц до субмикронного или наноразмерного диапазона. Фактический достижимый размер частиц зависит от исходного материала, рецептуры измельчения и времени пребывания в системе.

Непрерывная работа с высоким расходом

Сепарационная конструкция большой площади обеспечивает высокую пропускную способность шлама, удерживая при этом измельчающие тела в камере. Такая конструкция призвана снизить вероятность забивания решеток и обеспечить непрерывную работу в промышленных условиях.

Закрытый процесс помола и регулирование температуры

Охлаждение кожуха и регулируемая циркуляция способствуют отводу тепла, выделяемого в процессе тонкого измельчения. Механическое уплотнение и система закрытой подачи материала могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы снизить поступление воздуха, испарение и внешнее загрязнение.

Высокотемпературная распылительная сушка

После влажного измельчения мелкодисперсную суспензию можно напрямую подавать в распылительную сушилку. Быстрое распыление и сушка позволяют обойтись без отдельной стадии фильтрации и сушки осадка, а также помогают сохранить дисперсию, достигнутую в процессе влажного измельчения.

Оптимизированное распределение горячего воздуха

Проектирование системы распределения воздуха с использованием метода CFD позволяет оптимизировать поток газа через сушильную камеру и уменьшить локальный перегрев или количество «мёртвых зон». Окончательная конфигурация воздушного потока выбирается с учётом нагрузки на испарение, характеристик порошка и геометрии колонны.

Высокоскоростное центробежное распыление

В исходной документации указано, что центробежные распылители Longxin работают в широком диапазоне номинальных скоростей — примерно от 5 000 до 25 000 об/мин — с высокими скоростями вращения концов дисков, что обеспечивает образование мелких капель. Окончательные размеры распылителя и его скорость подбираются с учетом вязкости суспензии, содержания твердых частиц и требуемых характеристик порошка.

Охлаждение, мониторинг и рекуперация мелкого порошка

Для обеспечения стабильной долгосрочной работы можно интегрировать системы охлаждения распылителя, а также системы контроля температуры и вибрации. Системы циклонной и/или мешочной фильтрации позволяют извлекать мелкий порошок продукта из выхлопного потока; конфигурация фильтров подбирается с учетом температуры продукта и размера частиц.

Ожидаемые характеристики порошка

Благодаря сочетанию метода влажной деагломерации с контролируемой распылительной сушкой данный процесс предназначен для обеспечения:

• Агломераты с пониженной твердостью
• Более узкий и лучше контролируемый диапазон размеров частиц
• Улучшенная дисперсия порошка
• Более стабильное поведение при полировке
• Снижение риска появления частиц слишком большого размера, которые могут привести к появлению царапин на поверхности
• Постепенное масштабирование от переработки суспензии до получения сухого порошка

Типичные области применения

• Оксид церия (CeO₂) полировальный порошок
• Полировальные материалы на основе редкоземельных элементов с высоким содержанием церия
• Материалы для полировки оптических линз
• Порошки для полировки ЖК-экранов и стекла дисплеев
• Порошки для полировки защитного стекла сенсорных экранов
• Другие мелкие функциональные порошки, требующие влажной деагломерации с последующей распылительной сушкой

Требуемая информация о проекте

Для проектирования технологического процесса необходимо указать состав исходного порошка, содержание твердых частиц в суспензии, вязкость, исходное и целевое гранулометрическое распределение, требуемые характеристики доводного порошка, производительность, нагрузку на испаритель и пределы загрязнения. Испытания материалов могут быть использованы для подтверждения характеристик измельчения и сушки перед переходом на промышленные масштабы.

Компания «Лонгсинь» может поставить шаровую мельницу и распылительную сушилку в качестве отдельных агрегатов или разработать комплексную производственную линию, включающую подготовку суспензии, измельчение, циркуляцию, распыление, сушку, сбор порошка и управление технологическим процессом.