Abstrait
L'oxyde d'aluminium, matériau inorganique non métallique important, possède des propriétés physiques et chimiques étroitement liées à la distribution granulométrique. Cet article décrit les méthodes de classification de la poudre d'alumine, notamment par voie sèche et humide, et explore l'état d'application de cette technologie dans les domaines suivants : batterie au lithium séparateurs, matériaux céramiques et support de catalyseur.
Introduction
L'oxyde d'aluminium est l'un des matériaux céramiques oxydés les plus importants dans l'industrie. Selon sa forme cristalline, il peut être divisé en différentes formes, telles que α, γ, θ, etc. Différents domaines d'application imposent des exigences strictes quant à la distribution granulométrique de la poudre d'alumine. Par exemple, le revêtement du séparateur de batterie au lithium requiert une distribution granulométrique α- étroite.Al2O3 avec d50=0,8±0,2 μm, tandis que les substrats céramiques haut de gamme nécessitent une poudre d'alumine multi-grade pour obtenir les meilleures performances de frittage.
La classification de l'alumine est donc devenue un outil essentiel pour réguler les performances de la poudre d'alumine. Avec le développement de l'industrie des nouveaux matériaux, les exigences en matière de technologie de classification de l'alumine ont été renforcées, ce qui favorise l'innovation continue des équipements et des procédés de classification.
Méthodes de classification de la poudre d'alumine
Méthodes de classification actuelles de la poudre d’alumine :
— Classification sèche
Le classificateur turbo-air est actuellement l'équipement de classification à sec le plus répandu. Il utilise la force centrifuge combinée générée par la roue de classification rotative et le flux d'air pour obtenir une classification précise.
Sa structure typique comprend :
Roue de classification : La roue de classification est fabriquée à partir de matériaux durs, tels que l'oxyde d'aluminium, le carbure de silicium et carbure de tungstène, pour résister à l'impact de la poudre d'oxyde d'aluminium à haute dureté et prolonger sa durée de vie.
Système d'air secondaire : Réduire l’entraînement des particules grossières.
Dispositif de réglage du vortex : Optimisation de la stabilité du champ d'écoulement.
— Classification humide
Pour la classification des poudres d'alumine submicroniques, la classification par voie humide présente davantage d'avantages. Ce procédé de classification repose sur le fait que les particules d'alumine présentent des comportements différents en milieu liquide en raison de leurs propriétés propres, telles que la granulométrie, la densité, etc.
La configuration typique du groupe hydrocyclone est :
L'hydrocyclone de première étape : Φ50mm, éliminant les particules avec d > 5μm.
L'hydrocyclone de deuxième étage : Φ25 mm, séparant les particules de l'ordre de 1 à 5 μm.
L'hydrocyclone de troisième étage : Φ10mm, collectant les poudres ultrafines avec d < 1μm.
— Classification électrostatique
La classification électrostatique exploite la différence de constantes diélectriques entre l'alumine et les particules d'impuretés (pour α – Al₂O₃, εᵣ = 9,3) pour réaliser la séparation dans un champ électrique haute tension de 10 à 50 kV. Elle est particulièrement adaptée aux applications suivantes :
· Élimination des impuretés conductrices (par exemple, Fe₂O₃)
· Séparer l'alumine avec différentes formes cristallines (γ-Al₂O₃ et α-Al₂O₃)
Application de poudre d'aluminium après classification
Matériaux réfractaires : L'alumine de différentes granulométries peut être utilisée pour fabriquer des matériaux réfractaires aux propriétés variées. La poudre d'alumine à gros grains peut accroître la résistance mécanique et aux chocs thermiques des matériaux réfractaires, tandis que la poudre d'alumine à grains fins contribue à améliorer leur compacité et leur résistance à l'érosion.
Céramique: Utilisée dans la production de céramique, l'alumine classifiée permet de contrôler le retrait au frittage, la densité et les propriétés mécaniques des céramiques. L'alumine à grains fins peut être utilisée pour préparer des céramiques fines hautes performances, telles que des outils de coupe et des substrats en céramique.
Abrasifs : L'alumine à gros grains peut être utilisée comme abrasif dans les outils de meulage tels que les meules et les papiers de verre, et est appliquée aux processus de meulage et de polissage dans des industries telles que le traitement des métaux et le traitement de la pierre.
Supports de catalyseurs : L'alumine finement classée a une distribution de taille de pores et une surface spécifique appropriées et peut être utilisée comme support de catalyseur, qui est largement appliqué dans les réactions catalytiques dans des domaines tels que l'industrie pétrochimique et la protection de l'environnement.
Conclusion
Avec le développement de secteurs tels que les nouvelles énergies et la céramique électronique, les exigences en matière de technologie de classification sont devenues plus élevées. À l'avenir, l'intégration interdisciplinaire de la science des matériaux, de la mécanique des fluides et des technologies d'automatisation semble indispensable pour orienter la technologie de classification de l'alumine vers une efficacité et une précision accrues.
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