粉体工程与工艺课程设计文档格式.docx

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第二十一页：

图纸

设计说明书

概述

绢云母粉是云母的一种，它属于具有层状结构的硅酸盐矿物。

绢云母具有很广泛的用途，用于橡胶、塑料、油漆、陶瓷、保温、化妆品、颜料、造纸、冶金等行业。

绢云母的晶体为鳞片状、晶体集合体呈块状，显灰色、紫紫玫瑰色、白色等，具丝绢光泽。

一、产品性能介绍：

绢云母是一种新型的工业矿物，绢云母含氧化钾略少，而含水略多。

通常呈微晶鳞片状集合体。

灰白色、淡黄或淡绿色有丝绢光泽。

一般是铝硅酸盐矿物的蚀变产物属层状结构，为云母中极细鳞片状。

密度为2.78~2.88/cm3,硬度为2~2.5，径厚比>

80。

可劈成极薄的片状，具有丝绢光泽和滑腻感，富有弹性，可弯曲，耐酸碱，电绝缘性好，耐热。

稳定的热膨胀系数，并且表面有较强的搞紫外线能力，抗冲击性和耐磨性好。

弹性模量变2134MPA，拉伸强度170~360MPA,剪切强度215~302Mpa,导热率0.419~0.67M/m。

绢云母矿属片岩型绢云母，现已探明储量上千万吨，主要分为绢云母。

它是一种含水钾的铝硅酸盐矿物，实为银白色或呈带灰魄晶体，其分子式为H2KAl3（sic4）3。

矿物组成比较简单，有毒元素含量极低，不含水放射性元素，可作为绿色环保材料。

绢云母的其他理化性质：

弹性模量1502-2134MPa，耐热度500-600℃，导热率0.419-0.670W.（m.K）-1，电绝缘性2000kv/mm。

另外绢云母的化学组成、结构、构造与高岭土相近，又具有粘土矿物的某些特性，即在水介质及有机溶剂中分散悬浮性好，色白粒细，有粘性等。

因此，绢云母兼具有云母类矿物和粘土类矿物的多种特点。

二、绢云母的市场前景

（一）绢云母在涂料中的应用

随着社会的发展用户对涂料各方面的性能和品质提出了较高的要求，为改善涂料性能，为填料性能也提出了新的要求。

绢云母在涂料工业的应用研究领域中，发现它是一种功能性填料，它不仅能作为体质颜料，使涂膜增加丰满度，而且能防止紫外线的穿透，从而改善涂膜的耐候性，增加涂脂硬度和耐磨性，延长涂料的使用寿命。

它具有优良的耐热、耐酸性、耐碱性、涂膜的耐晒、耐化学药品性能。

由于绢云母呈片状结构，可防止涂料裂，推迟粉化，从而改进了涂膜的抗透水性，提高涂料的使用性。

较低的热膨胀系数，由于湿度变化、温度变化引起的伸缩抵抗力，有助于提高涂膜的搞冻性和耐污染性。

使涂膜装饰面的魅力更持久，它能提高涂料的遮盖率，减少价高颜料的用量、降低成本。

能改进涂料的吸着力，使之与基层粘结更牢固。

绢云母本身呈惰性、质轻，为鳞片状结构，把它加入涂料后，易于分散，可提高涂料的悬浮力，减少分层沉淀，改善储存稳定性和涂刷性能。

它还具有一定的增稠和触变作用，能提高涂膜的耐擦性能。

绢云母以其独特的化学组成、结构、构造广泛使用在各涂料领域中，对其品质及功能的改善起到较显著的作用。

主要应用领域：

建筑物正面涂料、防锈涂料、烧蚀涂料、烧蚀涂料、防辐射涂料、绝缘涂料、防锈涂料、防污涂料、防火涂料、防腐蚀涂料、路标涂料、粉末涂料、耐热涂料、航天器热控涂料、防水涂料等。

1提高涂膜的耐候性

绢云母具有极强的消光屏蔽功能，可以反向近80%以上的紫外线，绢云母的消光屏蔽性能与以下两点有关。

（1）晶体的仪偏光效应

无机填料的消光性能决定于矿物晶体的取向不同吸收或反射紫外线的能力，绢云母以其独特的单斜晶体结构使其屏蔽紫外线、微波的作用好于白云母，比其它无不机填料都要优越，其遮光效应与矿物的排列有序度有关，颗粒状、纤维状矿物在涂膜中排列无序，取向随意，而片状绢云母在涂膜中具有高度的定向性，一般为上下重叠，平行排列。

当上下两片的光轴面互相垂直时将会产生消光，斜交时产生干涉色。

（2）层间水分子的干涉效应

绢云母晶体中含有结晶水比白云母高2%，结晶水的折光率1.33，而铝硅盐的折光率1.522~1.615,两者相关较大，折光效应较强。

绢云母结构中层与层之间间距约为10度A，与紫外线和微波的波长相近，当自然光穿过绢云母晶体时，因晶体偏光振动将光分解成光速不等的两偏光，再穿层时再分解，导致再分解的两偏光相重合在一个偏振面上，偏振光能量逐次衰减至零时，则完全屏蔽，出现消光。

2提高涂腊的机械性能和抗透水性

涂料中添加绢云母粉，涂膜的机械性能和表面光泽均有所提高，尤其是抗透水性同比提高2.5倍以上，其主要是绢云母具有高纵横比的晶体片状结构。

（无机矿物在涂料中对涂膜强度、遮盖力的作用与矿物的物理形状有关，一般按下列顺序递减：

片状>

纤维状>

柱状>

粒状）另外绢云母具有活性羟基基团，容易与乳胶液溶剂中分子链相结合，缠边涂膜中平行排列上下重叠，使涂膜内部形成一种致密的网状结构，从而大大的提高了涂膜的抗渗透性和涂膜强度。

3．绢云母在涂料中的应用效果比较

在苯丙外墙乳胶涂料中添加3%~5%的绢云母粉，涂料质量明显提高，主要表现为耐老化性和贮存稳定性方面，并能使涂膜增强坚韧必提高其附着力，现以苯丙外墙乳胶涂料中添加3%~5%的绢云母粉实际测试结果如下。

涂料中加入绢云母实验对比表名称不添加绢云母添加3%~5%绢云母容器中状态无硬块，搅拌后呈均匀状态有一定触变性，呈均匀状态粘度20~25S>

30S耐碱性>

48h>

72h耐擦洗性>

300次>

1000次耐人工老化性250h粉化1级250h后粉化0级变色2级变色0级贮存稳定性3个月后略有沉淀1年后无沉淀其使用结论如下：

因其粒径较小，与彩色颜料公用，可提高其光彩，而不影响颜色，白度高、遮盖力好，可适当降低价高颜料的用量，降低生产成本。

粘度适中，能帮助起到增稠防沉作用，处长涂料贮存稳定性，价格适中，便于推广应用，降低企业成本。

近年来“绿色环保”成为社会关注问题，绢云母作为一种新型的涂料用填料其物理、化学性质稳定，无毒，无放射性危害，无疑能成为“绿色环保”涂料的首选材料。

（二）云母在油漆生产中的应用

目前在普通油漆中，为了防沉淀各生产厂家大量使用有机彭润土来改善沉淀性，使用有机彭土的量太大，严重影响漆膜的致密性，使耐水性变差，使用量过小又达不到防沉淀的效果，如果用绢云母取代有机彭润土来改善沉淀性，使用有机彭润土的量太大，严重影响漆膜的致密性，使耐水性变差，使用量过小又达不到防沉淀的效果，如果用绢云母取代有机彭润土，即可防沉淀同时又提高耐水性，并且使用方法简单，可直接加入而无须象有机彭润土使用使用前制备凝胶，简化了生产工艺。

（三）绢云母在橡胶与工程塑料中的应用

绢云母可做各类橡胶产品的润滑剂、脱模剂、吸湿剂，有抗腐蚀、抗老化龟裂、抗高温产品的收缩率，可使产品性能质量大大提高，其耐热也较碳黑为优。

在橡胶的表面上撒上绢云母粉对防止橡胶互相粘着有良好的效果，绢云母在橡胶中可替代岭土、陶土、轻钙等。

绢云母用于透明橡胶鞋底配方中替代白碳黑效果好。

绢云母是兼备增加各种功能性的矿物填料。

可用于聚乙烯、尼龙、聚脂、ABS等热塑料，以及酚醛树脂、环氧树脂肪等热基因塑料，以及热基因性塑料的充填剂，甚至可以制造汽油桶。

在聚丙烯中加入重量50%的绢云母击穿电压由原来的20千伏/毫米提高至46千伏/毫米。

绢云母在树脂中添加量一般为10%~40%,细度20~200目。

可提高它们的机械强度的软化点，使之成为强度更高，耐磨耐热并能增强搞腐蚀性，生产成本大幅下降。

（四）绢云母在电焊工业中的应用

根据绢云母具有的粘性和吸附性以及绝缘性和耐热性，用于电焊条的制造可部分，代替白云母、钛白粉、可提高压涂性能，表现为电焊条在电压不稳的情况下，不熄火，焊接效果尤其好，且电焊条外表不开裂，同时对药皮强度提高及烘培工艺的贯彻也有一定的好处，另外也可降低、制造成本。

（五）绢云母在冶金工业中的应用

可用于高炉炼铁方面堵口和开口，耐腐蚀性，作为炮泥堵口充结实耐久，20分钟内充分烧结并达到要求强度，无铁水混入、粘结性好、不膨胀、干燥速度快、强度高、抗铁流冲刷能力强等优点。

（六）绢云母在造纸业中的应用

绢云母粒度细，比表面积大，将提高纸张的留着率，白度高，质地细滑，细腻，可完善纸张的性质，抗拉性，弹性好，耐磨性好，能增强纸张的耐久性，吸水性，透明度，覆盖力均适度，可提高印刷书写效果适用于制造光化壁纸，印刷纸，包装纸，等各类纸张，工业试验证明绢云母性能与日本瓷土基本一致，成纸的印刷适应性达国际标准。

证明完全可以代替日本进口瓷土。

（七）绢云母在化妆品中的应用

微晶丝光绢云母粉是提取天然微晶云母晶片，通过先进的湿法表面处理技术加工而成的一种柔软型粉质基料，消除了传统湿法工艺在加工过程中，因存在晶片折断形成毛刺边缘而影响肤感的瑕疵。

产品手感细腻嫩滑、丝般柔润、光泽柔和，与皮肤有极佳的亲和性，形成的自然质感妆扮产生清新明媚、透明莹亮的效果。

主要应用于唇膏、腮红、粉饼、水粉底、眼影、眉笔、防晒护肤品等理想的基本原料。

绢云母的应用优势的主要体现：

1、绢云母的径厚比较大，能高达80以上，因此绢云母在添加于涂料后，在所形成的涂膜中会以片状层叠排列。

绢云母的层叠排列方式，不但能增大介质渗透距离，提高涂层的抗渗透性，还能提高绢云母抗划伤性能。

2、绢云母添加前后，对涂膜的测试结果表明，添加了绢云母涂料的涂膜硬度比未添加云母的普通涂料涂膜高出一倍以上。

绢云母涂料和普通涂料，在同等环境中测试时，绢云母涂料的耐沸水能力要明显高于普通涂料。

3、绢云母涂料在实际应用中还表现出比普通涂料更高的耐候性，能大幅延长涂料的使用寿命。

绢云母本身有很好耐腐蚀性，且同时具备了优秀的抗渗透能力，因此绢云母涂层能很好的起到隔离腐蚀性介质的作用。

三、现有加工方法

产品指标

干法绢云母粉

湿法绢云母粉

生产工艺

干法粗磨

湿法提纯超细

径厚比

≤30

≥50

绢云母含量

40-60%

75-95%

粒度

100-600目（125-25μm）

425-2500目（30-5μm）

白度

65-72

75-85

悬浮性

差、易沉淀

好、附着力强

产品品质

片状结构、晶体状态、光泽受到破坏、径厚比小

片状结构、晶体状态、光泽保持良好、径厚比大

产品指标：

　　　型号　

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

粒度（目）

425

800

1000

1250

1500

2000

≥75

≥78

≥80

≥82

吸油量

25

30

32

35

42

48

PH值

6-8

水份

≤1%

325目筛余率

≤3%

≤0.8%

≤0.5%

≤0.4%

-

SiO2（%）

62-70

55-58

52-58

50-55

47-52

Al2O3（%）

18-25

25-28

25-29

26-30

27-32

K2O（%）

5-7

7-9

7-9.5

8-10

四、相关设备的原理：

球磨机、振动磨、行星磨、搅拌磨球磨机、振动磨、搅拌磨都是通过运动的磨矿介质,如球、圆柱体、立方体、棒等使物料粉碎的,因此又称为介质磨矿。

球磨机利用介质和物料之间的相互研磨和冲击使得物料颗粒粉碎。

它的特点是粉碎比大;

结构简单、机械可靠性强、磨损零件容易检查和更换;

工艺成熟,可标准化;

可以适应不同情况下的操作,如粉碎与干燥、粉碎与混合同时进行等;

既可用于干法粉碎,又可进行湿式粉碎。

但是,球磨机的粉碎效率较低,单位产量的能耗较高;

研磨介质容易磨损;

而且运转时噪音大。

从近年来的研究发现,通过球磨过程同样可以制得纳米级的粉体颗粒。

球磨过程可分为几个阶段:

第一阶段是晶粒尺寸的细化;

第二阶段为有效温度系数的增加;

第三阶段为有效温度系数和显微应变的增加;

第四阶段为均匀变形饱和,而显微应变一直增加。

当晶粒尺寸细化到纳米后,晶粒内几乎无位错或缺陷,晶界由高密度的位错组成。

振动磨振动磨是利用研磨介质（球形或棒状）在做高频振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎的细磨或超细磨设备。

振动磨的特性为:

振动的振幅、频率越高,则产品粒度越细;

物料充填率或给料量越大,则产品粒度越粗;

介质的充填率以60%～80%为宜;

在一定范围内,产品的比表面积与粉碎时间成正比;

干法生产时,物料的水分含量影响生产率。

行星磨行星磨是由振动磨派生出来的一种新型磨机,可有效地用于制备小于1μｍ的颗粒。

行星磨的行星运动使粉磨介质产生较低频率的冲击作用和磨剥作用,而振动运动则产生高频率的冲击和磨剥作用,两种运动叠加,形成激烈的高频冲击与磨剥作用,可获得高的粉磨效率并有效地使物料活化。

搅拌磨搅拌磨主要通过搅拌器搅动研磨介质产生冲击、摩擦和剪切使用使物料粉碎,它一般只用于湿磨。

料浆粘度最高可达30泊（3000厘泊）,最佳值是1000～2000厘泊,可用于生产小于1μｍ的微细产品,广泛应用于颜料、高级陶瓷原料、煤浆以及高岭土、滑石、碳酸钙、云母等工业矿物的超细粉碎。

胶体磨、雷蒙磨、高压辊磨、胶体磨

胶体磨是利用一对固体磨子和告诉旋转磨体的相对运动所产生的强大剪切、摩擦、冲击等作用力来粉碎或分散物料颗粒的。

可在较短时间内对颗粒、聚合体或悬浮液等进行粉碎、分散、均匀混合、乳化处理;

处理后的产品粒径可达几微米至1μｍ以下。

因此,广泛应用于化工、涂料、颜料、染料、化妆品、医药、食品、农药等行业。

而且由于二磨体间隙可调（最小可达1μｍ以下）,因此,容易控制产品粒度。

雷蒙磨雷蒙磨具有性能稳定、操作方便、能耗较低、产品粒度可调范围较大等特点,因而广泛应用于煤、焦炭、石膏、石灰石、滑石、石墨、膨润土、陶土、硫磺等非金属矿物以及颜料、化工原料、化肥、农药等的细磨。

高压辊磨机这是一种较新的粉碎设备、具有效率高、能耗低、磨损轻、噪音小、操作简便、应用范围广等优点。

超细粉碎机超细粉碎机的特点包括:

动力消耗低;

粉碎粒度细,产品平均粒径在3～100μｍ之间;

粉碎产品纯度较高;

操作环境好,整个系统可在负压下操作,减少粉尘飞扬;

调节容易,操作方便。

超细粉碎机一般适用于莫氏硬度5级以下物料的超细粉碎,广泛应用于颜料、涂料、农药、非金属矿及化工原料等的超细粉碎加工。

分级研磨机该机兼具预先分级和检查分级功能。

原料中的合格细粒经分级后直接排出,有助于提高粉碎效率,内闭路的粉碎方式不仅能保证产品细度,还可以提高粉碎效率,降低能耗。

这种粉碎机适用于中等硬度以下物料的细磨或超细磨,如合成树脂、糖、乳糖、可可、化工原料及非金属矿等。

喷射粉磨机该机可用于非金属矿及化工原料等的细磨或超细磨。

由于具有内分级功能,因此,粉碎产品的粒度分布较均匀。

五、设备选择理由：

常见超细粉碎设备的粉碎原理与产品细度见

设备类型

粉碎原理

粉碎方式

产品粒度（μｍ）

气流磨

冲击、碰撞

干

1----43

高速机械冲击磨

冲击、打击、剪切

3----74

振动磨

冲击、摩擦、剪切

湿、干

1---74

搅拌磨

研磨、冲击、剪切

胶体磨

研磨、剪切、分散

湿

1---70

球磨机

研磨、冲击

雷蒙磨

研磨、挤压

30---125

作为制备粉体材料的重要方法之一,高能球磨方法以其设备较简单、制备材料的量大以及可以制备出一些在常规条件下难以合成的新型材料的特点,而受到材料科学工作者的高度重视。

例如,α-Fe2O3、ZnO及NiO粉体在高能球磨的作用下,可以通过机械化学反应合成Ni-Zn铁氧体纳米晶,晶粒尺寸为5～20ｎｍ。

利用搅拌磨的机械化学效应可以合成超细β-磷酸三钙粉末,粉末平均粒径小于0.5μｍ。

设备主要技术参数计算及相关工艺参数确定说明

已知条件：

年产5000吨2000-5000目，按每年工作300天，每天8小时计算

单位换算：

6.5微米=2000目，2.6微米=5000目，即2.6微米~6.5微米的超细绢云母

工业品级生产工艺流程：

原矿石→水磨制浆→除砂提纯→浮选分级→漂白除铁→脱水干燥→制粉→普通粉↓

活性粉←表面处理