Ce este măcinarea umedă cu ultrasunete și măcinarea particulelor

Ultrasunetele sunt o metodă eficientă pentru măcinarea umedă și măcinarea particulelor. Pe lângă dispersie și deaglomerare, măcinarea particulelor este, de asemenea, o aplicație importantă a ultrasunetelor.

Măcinarea umedă cu ultrasunete și măcinarea particulelor sunt metode de măcinare într-un mediu lichid folosind efectul de vibrație al ultrasunetelor. Această metodă implică în mod obișnuit utilizarea unui generator de ultrasunete pentru a produce vibrații de înaltă frecvență, care sunt transmise printr-un mediu lichid materialului care este prelucrat. Vibrația ultrasonică creează unde de presiune de mare intensitate și forțe de forfecare în lichid, ducând la fragmentarea și măcinarea materialului. Această metodă este utilizată în mod obișnuit în aplicații precum prepararea pulberilor, rafinarea particulelor și dispersia uniformă.

Măcinarea cu ultrasunete a particulelor oferă mai multe avantaje:

Măcinare eficientă: Vibrațiile cu ultrasunete oferă energie de mare intensitate care promovează ciocnirea și măcinarea particulelor, permițând un proces de măcinare rapid și eficient.

Dispersie uniformă: vibrațiile ultrasonice dispersează eficient particulele într-un lichid, prevenind agregarea și aglomerarea particulelor, rezultând un efect de măcinare uniform.

Aplicabilitate largă: Măcinarea cu ultrasunete a particulelor este potrivită pentru diferite tipuri de materiale cu particule, inclusiv materiale granulare, nanoparticule și particule coloidale.

Controlabilitate puternică: Parametrii de măcinare a particulelor cu ultrasunete, cum ar fi puterea ultrasonică, frecvența și timpul de măcinare, pot fi ajustați pentru a obține un control precis asupra procesului de măcinare.

În special, pentru prepararea nămolurilor ultrafine, măcinarea cu ultrasunete are multe avantaje în comparație cu echipamentele convenționale de zdrobire, cum ar fi morile coloide (mori cu bile, mori cu bile), mori cu discuri, mori cu jet, mixere rotor-stator sau omogenizatoare de înaltă presiune. Ultrasunetele pot gestiona concentrații și vâscozități mari ale șlamurilor, reducând astfel volumul echipamentelor de procesare ulterioare. Măcinarea cu ultrasunete a particulelor este potrivită în special pentru prelucrarea materialelor în intervalul de dimensiuni micrometrice și nanometrice, cum ar fi ceramică, alumină, sulfat de bariu, carbonat de calciu și oxizi de metal.

Următoarele micrografii arată măcinarea umedă a aluminei trihidrat (de la 150 micrometri la 10 micrometri), a ceramicii (de la 30 micrometri la 2 micrometri) și a carbonatului de sodiu (de la 70 micrometri la 3 micrometri).

Imagini microscopice de măcinare umedă cu ultrasunete a aluminei trihidrat

Imagini microscopice de șlefuire umedă cu ultrasunete a ceramicii dentare

Imagini microscopice de măcinare umedă cu ultrasunete a carbonatului de sodiu

Echipamentul cu ultrasunete este extrem de ușor de instalat și operat, doar două componente intră în contact cu materialul în timpul șlefuirii: un cap de sculă din aliaj de titan și un rezervor de reacție de circulație din oțel inoxidabil. Datorită designului raționalizat al rezervorului de circulație cu ultrasunete, acesta poate fi curățat rapid. Măcinarea cu ultrasunete necesită relativ mai puțină energie în comparație cu echipamentele tradiționale de măcinat datorită eficienței ridicate a dispozitivelor cu ultrasunete Hangchao în transformarea energiei electrice în energie mecanică.

Efectul măcinarii cu ultrasunete a particulelor se bazează pe cavitația de mare intensitate a undelor ultrasonice. Atunci când un lichid este supus undelor ultrasonice de mare intensitate, undele sonore care se propagă în mediul lichid alternează între cicluri de înaltă presiune (compresie) și de joasă presiune (diluare), cu rata de cicluri determinată de frecvența ultrasonică. În timpul ciclului de joasă presiune, undele ultrasonice de mare intensitate creează mici bule de vid sau goluri în lichid. Când bulele ating un volum în care nu mai pot absorbi energie, ele se prăbușesc violent în timpul ciclului de înaltă presiune, fenomen cunoscut sub numele de cavitație.

Colapsul bulelor de cavitație are ca rezultat microturbulențe și microjet care ating viteze de până la 100 de kilometri pe oră. Suprafețele particulelor mai mari sunt erodate (datorită prăbușirii cavitației în lichidul din jur) sau reduse în dimensiune (datorită fragmentării induse de ciocnire sau cavitației prăbușite la suprafață între particule). Aceste modificări ale dimensiunii și structurii particulelor conduc la o accelerare rapidă a difuziei, a proceselor de transfer de masă și a reacțiilor în stare solidă.

Măcinarea cu ultrasunete a particulelor găsește aplicații largi în știința materialelor, nanotehnologie, produse farmaceutice și alte domenii, cum ar fi rafinarea particulelor, prepararea nanomaterialelor și dispersia uniformă a suspensiilor.