دراسة عملية مركب طحن الرطب للكاولين المتكلل وثنائي أكسيد التيتانيوم

وباستخدام طريقة طحن رطبة فائقة الدقة، أجري مركب فيزيائي ميكانيكي من الكاولين المتكلس وثاني أكسيد التيتانيوم. وتم بحث تأثير ظروف عملية طحن المركب على الخصائص الفيزيائية مثل البياض وقوة تغطية مادة مسحوق مركب الكاولين/ثاني أكسيد التيتانيوم المكلسة من خلال تجارب متعامدة وذات عامل واحد. وتبرز النتائج أن النسبة المركبة ومدة الطحن والرقم الهيدروجيني وكسر الكتلة المعلقة هي العوامل الرئيسية المؤثرة على تأثير الطلاء. وفي ظل ظروف تبلغ فيها نسبة الكاولين المتكلس إلى ثاني أكسيد التيتانيوم 50:50، و 10 دقائق من وقت الطحن، و 5 درجات حموضة، و 50 ٪ نسبة كتلة الكاولين في المعلق، فإن المسحوق المركب الناتج يتطابق بشكل وثيق مع ثاني أكسيد التيتانيوم في مؤشرات الأداء الفيزيائية الرئيسية، ويمكن أن يستخدم كمادة بديلة لثاني أكسيد التيتانيوم.

أناالتمهيد

ثاني أكسيد التيتانيوم هو صبغة بيضاء عالية الأداء وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات مثل الطلاءات، البلاستيك، صناعة الورق، والحبر، والمطاط، والألياف الكيميائية، ومستحضرات التجميل. أدى الطلب المتزايد على ثاني أكسيد التيتانيوم إلى اختلال واضح بين العرض والطلب. إن مشاريع البحث والتطوير وإنشاء مصانع ثاني أكسيد التيتانيوم تتطلب استثمارات كبيرة، وتحمل عملية الإنتاج عبئاً بيئياً ثقيلاً. وقد حفزت هذه العوامل العلماء والمستخدمين على استكشاف بدائل ذات تكاليف إنتاج أقل، وتأثير بيئي أقل، ومستويات أداء قريبة من ثاني أكسيد التيتانيوم [3، 4].

استخدمت هذه الدراسة طريقة الطحن الرطب لمركب فيزيائي كاولين مكلسين فائق الدقة مع ثاني أكسيد التيتانيوم، وتوليد مواد مسحوق مركب مع حجم الجسيمات، والبياض، وقوة التغطية، وغيرها من مؤشرات الأداء الفيزيائية الأساسية المماثلة لثاني أكسيد التيتانيوم.

عينة من ثاني أكسيد التيتانيوم مصدر من شركة ثاني أكسيد التيتانيوم في لياونينغ مع مؤشرات فيزيائية أولية بما في ذلك البياض من 96,5، حجم الجسيمات D10= 0.14μm، D50= 0.70μm، D97= 2.40μm، وتغطية الطاقة من 23.35g/m². كاولين مكلسة فائقة الدقة تم الحصول عليها من شركة كاولين في منغوليا الداخلية بمؤشرات فيزيائية أولية بما في ذلك بياض 96.3، حجم الجسيمات D10=0.18 ميكرومتر، D50=0.9 ميكرومتر، D97= 2.96m، وقوة تغطية 181.88 غرام/متر مربع. وسائط الطحن: خرزات الزركونيا المثبتة بالإيتريا بكثافة 6.0. تجارب أجريت باستخدام طاحنة الرمل الأفقية Mi.nI_Zeta صنعتها شركة Netch (Shanghai) Instruments Co Ltd. في البداية، تم طحن جزء كتلي معين من تعليق ثاني أكسيد التيتانيوم إلى حجم جسيم معين. ثم أضيفت لضبط الأس الهيدروجيني، وكمية معينة من المشتتات، وكسر كتلي معين من مادة الكاولين المعلقة فائقة النعومة، من أجل طحن المركب، ثم تجفيف وتشتيت المركب. تحليل توزيع حجم الجسيمات باستخدام BT-1500 الترسيب بالطرد المركزي محلل حجم الجسيمات الذي تنتجه شركة داندونغ أفضل الأدوات المحدودة. يقاس البياض باستخدام مقياس البياض من نوع DN-B الذي تنتجه شركة قاوهوي المحدودة للآلات الآلية بهانغتشو. عينة طاقة تغطية تقاس باستخدام لوحة زجاجية شبكة سوداء وبيضاء.

نتائج التجربة المتعامدة ذات العوامل الأربعة (الكسر الكتلي لكاولين، درجة الحموضة، وقت الطحن، نسبة الكتلة المركبة) وتحليلها في الجدول 1. إيتد#39;s الجلي أن تسلسل الدلالة لكل عامل يؤثر على النتائج التجريبية (تغطي الطاقة) هو نسبة كتلة مركبة > الأس الهيدروجيني > الكسر الكتلي للكاولين > وقت الطحن وتكون قدرة تغطية المنتج المغلف أفضل عند نسبة كتلة ملاط تبلغ 50 ٪، ودرجة حموضة تتراوح بين 5 و 6، ونسبة كتلة مركبة تبلغ 50:50. إن تأثير وقت الطلاء على قوة التغطية ليس له أهمية.

تجربة العامل المفرد pH عند كسر كتلة ملاط الكاولين بنسبة 50%، ونسبة كتلة المركب 50/50، ووقت الطحن لمدة 10 دقائق، تأثير الرقم الهيدروجيني على بياض مسحوق المركب وقدرته على التغطية الموضح في الشكل 1. من الشكل 1، it's لاحظ أن بياض العينة يزداد تدريجيًا مع الرقم الهيدروجيني من 3 إلى 7، في حين أن القدرة على التغطية تكون مثالية عند الرقم الهيدروجيني =5. فحص جهد زيتا للكاولين وثاني أكسيد التيتانيوم في مستويات الأس الهيدروجيني المختلفة يشير إلى أنه عند هذا الأس الهيدروجيني، فإن جهد زيتا لكلا المعدنين معاكس وله اختلاف كبير، مما يشير إلى الامتزاز الكهروستاتيكي القوي. ومن ثم يفضل الأس الهيدروجيني = 5.

تصدُّر كتلة ملاط الكاولين عند الرقم الهيدروجيني = 5، مع زمن طحن قدره 10 دقائق ونسبة كتلة مركّبة قدرها 50/50، وتأثُّر تكسّر كتلة ملاط الكاولين على حجم الجسيمات وقوة تغطية المسحوق المركّب الذي يظهر في الشكل 2. من الشكل 2، it's لاحظ أن الكسر الكتلي له تأثير ضئيل على البياض، في حين أن طاقة التغطية تظهر تغييرا طفيفا بين 30 ٪ و 50 ٪. وبالنظر إلى مسألة استخدام المياه، فإن 50 ٪ تبدو أكثر ملاءمة.

وقت الطحن: عند كسر كتلة ملاط الكاولين بنسبة 50%، الأس الهيدروجيني = 5، ونسبة كتلة المركب 50/50، يكون تأثير زمن الطحن على بياض مسحوق المركب وقدرته على التغطية كما هو مبين في الشكل 3. من الشكل 3، it&#رأت 39 سنة أن وقت الطحن له تأثير ضئيل على التبيض، في حين أن طاقة التغطية تكون مثالية في وقت الطحن لمدة 10 دقائق.

عند الأس الهيدروجيني = 5، وقت طحن قدره 10 دقائق، ونسبة كتلة ملاط الكاولين قدرها 50 ٪، النتائج التجريبية لنسب الكتلة المركبة (كاولين مكلس/ثاني أكسيد التيتانيوم) قدرها 80/20، 70/30، 60/40، 50/50، و 40/60 كما هو مبين في الشكل 4. من الشكل 4، it's لاحظ أن نسبة الكتلة المركبة لها تأثير ضئيل على البياض. تظهر قوة التغطية اختلافًا طفيفًا بين 70/30 و 40/60، حيث يظهر 50/50 أفضل أداء. تحت نسبة 50/50، المنتج المركب#39;s حجم الجسيمات هو D50=0.59 ميكرومتر، D97=2.10 ميكرومتر، مما يحسّن بشكل ملحوظ قدرة التغطية بالمقارنة مع الكاولين وحده ويعادل تقريبا قدرة التغطية من 100 ٪ ثاني أكسيد التيتانيوم.

ويوضح الشكل 5 أن قوة تغطية عينات الاختبار الممتدة من 70/30 إلى 50/50 مقارنة بثاني أكسيد التيتانيوم تتبع اتجاهاً مماثلاً لتلك التي تتبعها عينات الاختبار الصغيرة، حيث وصلت إلى الحد الأمثل عند 50/50. بالإضافة إلى ذلك، فإن قوة تغطية منتج 70/30 تتحسن بشكل كبير عند مقارنتها بعينة الكاولين الأصلية.

الاستنتاج. وتشير نتائج التجارب المتعامدة إلى أن العوامل الرئيسية المؤثرة على الخواص الفيزيائية لمواد مسحوق مركب الكاولين/ثاني أكسيد التيتانيوم المتكلسة هي نسبة الكتلة المركبة، ووقت الطحن، ودرجة الحموضة، وكسر الكتلة المعلقة.b. ظروف عملية الطحن المركب هي: نسبة الكتلة المركبة = 50/50، وقت الطحن =10 دقائق، الأس الهيدروجيني = 5، الكسر الكتلي المعلق =50 ٪. وفي ظل هذه الظروف، تطابق مادة مسحوق مركب الكاولين/ثاني أكسيد التيتانيوم المكلسة الخصائص الفيزيائية الرئيسية لثاني أكسيد التيتانيوم ويمكن استخدامها كبديل في ميادين استخدام معينة (ج). وتتوافق نتائج اختبارات توسيع نطاق المختبرات بشكل وثيق مع التجارب الصغيرة النطاق.