از تخته سنگ تا ذرات نانو
مواد نيمه سخت تا سخت، با ابعاد طولي تا 95 ميليمتر را ميتوان توسط آسيابهاي فکي Pulverisette 1)) جهت استفاده در ديگر آسيابهاي كمپاني Fritsch خرد نمود اين آسيابها ميتوانند شامل:
- آسياب هاوني Pulverisette 2
- آسياب ديسکي Pulverisette 13
- آسياب ميکرو لرزنده Pulverisette 0
- آسياب فنجاني لرزان Pulverisette 9
- آسياب کوچک گلولهاي سيارهاي Pulverisette 4 , 5 , 6 , 7
با استفاده از هر يک از اين تجهيزات، مواد را ميتوان تا حد نرمي مناسب كار تجزيهاي کم و بيش خرد نمود
( مثلا" تا کمتر از 63 ميکرون). براي رسيدن به مواد با نرمي قابل ملاحظه، به عنوان يک نقطه شروع براي توليد ذرات نانو، آسيابهاي رديف اول و دوم مناسب نيستند. براي توليد ذرات با قطر کمتر از 1 ميکرون، از گروه آسيابهاي فوق فقط به کمک آسيابهاي سياره اي گلولهاي رسيدن به اين سايز ميسر ميباشد به همين خاطر ما آسياب سيارهاي تک کاسهاي Pulverisette 6 را طراحي نموديم و دريافتيم که زماني که از سنگ کوارتز به عنوان ماده نمونه تست بدون افزودن هيچگونه سيالي استفاده کنيم جوابهاي مناسبي را دريافت ميکنيم زماني که مواد به ظرف يا گلولهها مي چسبند به طور عمومي فرض ميشود که به پايان زمان خردايش خشک فرا رسيدهايم و ديگر امکان کاهش سايز ذرات وجود ندارد.
در يک ظرف با ظرفيت 250ml از جنس اکسيد زيرکنيوم و گلولههايي با قطر 20mm از مواد کوارتز يک سري آزمايشها انجام پذيرفت.
بعد از 10 دقيقه آسياب كردن مواد( منحني 3 ) ديده شد كه مواد به اندازه کافي نرم شده اند و براي آناليز مناسب هستند. اما بعد از 30 دقيقه ( منحني 5 ) مواد به حــدي نرم شــده اند کـه ميتوان گفت به محدوده توليد ذرات نانو رسيدهايم در اين حالت d10< 0.8µm و d50<2.8µm و d90<11.9µm ميباشد در تست نمونه با آسياب Pulverisette 7با افزايش زمان خردايش از 60 دقيقه به 240 دقيقه امکان رسيدن به ذرات با قطر کوچکتر وجود نداشت. با تعويض گلولههايي از قطر 10 mm با قطر 1mm که در اين آزمايش استفاده شده بود افزايش قابل ملاحظهاي در نرمي ذرات در زمان کوتاهتري مشاهده شد.
اين تجربيات باعث شد که آزمايش را با استفاده از آسياب Pulverisette 6 و ظرف 250ml از جنس زيرکنيوم يک بار ديگر تکرار نمائيم به جاي استفاده از گلولههايي با قطر 20mm، از گلولههايي با قطر 1mm استفاده شد.
براي اندازهگيري مقدار مورد نياز از گلولههايي با قطر 1 mm در ابتدا گلولههاي با قطر 20mm را وزن نموده و وزن معادل آنها را از گلولههايي با قطر 1 mm استفاده نموديم ضمنا" 50 گرم نمونه کوارتز را با 100 ml آب در درون ظرف خردايش استفاده نموديم.
بعد از 120 دقيقه توزيع اندازه ذرات که به کمک دستگاه اندازهگيري دانهبندي به كمك نور ليزر Laser Particle Sizer model Nano Tec كمپاني Fritsch اندازهگيري شد ( منحني 2 ) را نشان داد.
با اين روش نتايج بسيار جالبي بدست آمد که در آن d10<140 µm و d50<180 µm و d90<240 µm بود. اين نتايج نشان داد که ذرات نانو به راحتي امکان توليد آنها به کمک آسيابهاي سيارهاي گلوله Fritsch امکان پذير است. از يک نمونه بطور متوسط بعد از 30 دقيقه خردايش، ميتوان نتايج دانه بندي d10<180µm و d50<250µm و d90<580 µm را بدست آورد که اين نشان دهنده تکنولوژي Fritsch است که امکان تبديل يک تخته سنگ را به ذرات نانو در مدت 1 ساعت ميسر ميسازد.
پارامترهايي که در توليد ذرات نانو بايستي در حين خردايش به آنها توجه نمود عبارتند از :
- خصوصيات فيزيکي ماده مورد نظر
- خصوصيات فيزيکي خردايش
- اندازه قطر گلولههاي استفاده شده
- ماکزيمم انرژي قابل دسترس در يک آسياب
- نسبت بين مواد مورد خردايش به گلولهها و مايع مورد استفاده
دستگاه آسياب Pulverisette 6 کمپاني Fritsch که داراي سرعت بهينه طراحي شده بين ديسک چرخان کف و مجموعه ظرف بوده توليد ماکزيمم انرژي ضربهاي ممکن را براي گلولهها در جهت شعاعي بابدنه ظرف تضمين نموده که اين موجب شده است که بهترين راندمان و کمترين قيمت را نسبت به هر يک از آسيابهاي موجود ديگر داشته باشد.
|
