عملية طحن المركب الرطب للكاولين المتكلل وثنائي أكسيد التيتانيوم

وتم إجراء المركب الفيزيائي الميكانيكي للكاولين المتكلس وثاني أكسيد التيتانيوم باستخدام طريقة طحن رطب فائقة الدقة. بحثت هذه الدراسة في آثار ظروف عملية طحن المركب على الخصائص الفيزيائية مثل البياض وقوة تغطية مادة مسحوق مركب الكاولين/ثاني أكسيد التيتانيوم من خلال تجارب متعامدة وعامل واحد. وتشير النتائج إلى أن النسبة المركبة، ووقت الطحن، والرقم الهيدروجيني، وكسر الكتلة المعلقة هي العوامل الرئيسية المؤثرة على تأثير الطلاء. وفي ظل نسبة 50:50 من الكاولين المتكلس/ثاني أكسيد التيتانيوم، و 10 دقائق من وقت الطحن، و 5 درجات حموضة، و 50 في المائة من الكتل المعلَّقة، يتطابق المسحوق المركب المنتج بشكل وثيق مع ثاني أكسيد التيتانيوم في مؤشرات الأداء الفيزيائية الرئيسية، ويمكن استخدامه كمادة بديلة لثاني أكسيد التيتانيوم.

ثاني أكسيد التيتانيوم هو صباغ أبيض عالي الأداء يستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات مثل الطلاءات، البلاستيك، صناعة الورق، والحبر، والمطاط، والألياف الكيميائية، ومستحضرات التجميل. مع تزايد الطلب على ثاني أكسيد التيتانيوم، أصبح اختلال التوازن بين العرض والطلب بارزا. بسبب الاستثمار الكبير المطلوب للبحث والتطوير وإنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم، إلى جانب العبء البيئي الثقيل في عملية الإنتاج، هناك#دفع العلماء والمستخدمين لتطوير مواد بديلة مع انخفاض تكاليف الإنتاج والتأثير البيئي مع وجود مستويات أداء قريبة من ثاني أكسيد التيتانيوم.

استخدمت هذه الدراسة طريقة الطحن الرطب لمركب كاولين مكلس دقيق للغاية ميكانيكيًا مع ثاني أكسيد التيتانيوم، وإعداد مواد مسحوق مركب بحجم الجسيمات، والبياض، وقوة التغطية، وغيرها من مؤشرات الأداء الفيزيائية الرئيسية المماثلة لثاني أكسيد التيتانيوم.

تم الحصول على عينة ثاني أكسيد التيتانيوم من شركة ثاني أكسيد التيتانيوم في لياونينغ، مع مؤشرات فيزيائية أولية بما في ذلك البياض من 96.5، وحجم الجسيمات D10=0.14 ميكرومتر، D50=0.70 ميكرومتر، D97=2.40 ميكرومتر، وتغطية الطاقة من 23.35 غرام/متر مربع. تم الحصول على كاولين عالي الكلسين من شركة كاولين في منغوليا الداخلية، مع مؤشرات فيزيائية أولية بما في ذلك بياض 96.3، حجم الجسيمات D10= 0.18μm، D50= 0.9μm، D97= 2.96m، وتغطية الطاقة من 181.88 جم/م ². وسائط الطحن: خرزات الزركونيا المثبتة بالإيتريا بكثافة 6.0. أجريت التجارب باستخدام طاحنة الرمال الأفقية Mi.nI_Zeta التي صنعتها شركة نيتش (شنغهاي) المحدودة للآلات. في البداية، كان يتم طحن معلق ثاني أكسيد التيتانيوم مع كسر كتلي معين إلى حجم جسيم معين. ثم أضيفت لضبط الأس الهيدروجيني وكمية معينة من المشتتات وجزء كتلي معين من مادة الكاولين المعلقة البالغة الدقة من أجل طحن المركب، ثم تجفيف المنتج المركب وتشتيته. تم تحليل توزيع حجم الجسيمات باستخدام محلل حجم الجسيمات الترسيب بالطرد المركزي BT-1500 الذي تنتجه شركة داندونغ أفضل الأدوات المحدودة. تم قياس البياض باستخدام مقياس البياض من نوع DN-B الذي أنتجته شركة هانغتشو قاوهوي المحدودة للآلات الآلية. وقيست قوة تغطية العينات باستخدام صفيحة زجاجية للشبكة باللونين الأسود والأبيض.

تجربة تعامدية في الجدول 1 نتائج تجربة وتحليل ذات أربعة عوامل (الكسر الكتلي للكاولين، درجة الحموضة، زمن الطحن، نسبة الكتلة المركبة). 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. وقت الطحن له تأثير ضئيل على قوة التغطية عملية طحن المركب الرطب للكاولين المتكلس وثنائي أكسيد التيتانيوم

تجربة العامل المفرد pH عند كسر كتلة ملاط الكاولين بنسبة 50%، ونسبة كتلة المركب 50/50، ووقت الطحن لمدة 10 دقائق، يظهر تأثير الرقم الهيدروجيني على بياض مسحوق المركب وطاقة تغطيته 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. أتحقق من إحتمال الزيتا للكاولين وثاني أكسيد التيتانيوم في مستويات الأس الهيدروجيني المختلفة#39;s لاحظ أنه عند درجة الحموضة هذه، فإن جهد زيتا لكلا المعدنين معاكس وله اختلاف كبير، مما يشير إلى الامتزاز الكهروستاتيكي القوي. ومن ثم يفضل الأس الهيدروجيني = 5.

يبين الشكل 2 تأثير كسر كتلة ملاط الكاولين على حجم الجسيمات وقوة تغطية المسحوق المركب عند الرقم الهيدروجيني =5 لمدة 10 دقائق ونسبة كتلة مركبة 50/50.

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. في الكسر الكتلي الملاط الكاولين بنسبة 50%، الأس الهيدروجيني = 5، ونسبة الكتلة المركبة 50/50، يظهر تأثير زمن الطحن على بياض مسحوق المركب وقدرته على التغطية في الشكل 3. عملية طحن المركب الرطب للكاولين المتكلس وثنائي أكسيد التيتانيوم

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. تظهر في الشكل 4 النتائج التجريبية لنسب الكتلة المركبة (كاولين مكلور غرام/ثاني أكسيد التيتانيوم) 80/20، 70/30، 60/40، 50/50 و 40/60. 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 التجربة المتعامدة إلى أن العوامل الرئيسية المؤثرة على الخواص الفيزيائية لمواد مسحوق مركب الكاولين/ثاني أكسيد التيتانيوم المكلسة هي نسبة الكتلة إلى المركب، ووقت الطحن، ودرجة الحموضة، وكسر الكتلة المعلق.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). وتتسق نتائج اختبارات توسيع نطاق المختبرات مع التجارب الصغيرة النطاق.