فناوری نانو در فرآوری مواد معدنی
فناوری نانو در فرآوری مواد معدنی
در فرآوری مواد معدنی فناوری نانو به ۳ زیر شاخه تقسیم می شود:
- بالا به پایین
- پایین به بالا (روش‌های ساخت)
- نانو محاسبات (روش‌های مدل‌سازی و شبیه‌سازی)
هر کدام از این زیرشاخه‌ها نیز به دسته‌های گوناگون دیگری تقسیم می‌شوند.
کاهش اندازه میکروساختاری مواد موجود می‌تواند تاثیرات بزرگی را به وجود آورد.
وقتی رفتار ذرات شروع به تحت‌تاثیر قرار دادن رفتار ماده می‌کند و درنتیجه در فلزات:
- افزایش استحکام،
- سختی،
- مقاومت الکتریکی،
- ظرفیت حرارتی ویژه،
- بهبود انبساط حرارتی و خواص مغناطیسی و کاهش رسانایی حرارتی دیده می‌شود.
در اختلاط شدید از انواع همزن‌های دور بالا، همگن‌سازها، آسیاب‌های کلوئیدی و… می‌توان برای تهیه قطرات ریز یک مایع در مایع دیگر (نانو کپسول‌ها) بهره برد.
البته عوامل فعال سطحی (خودآرایی) نقش کلیدی در ایجاد و پایداری این نانو امولسیون‌ها دارد.
آسیاب گلوله ای
در روش استفاده از آسیاب گلوله‌ای، از آسیاب یا پودرکردن می‌توان برای ایجاد نانو ذرات استفاده کرد.
خواص نانو ذرات حاصل شده تحت‌تاثیر نوع ماده آسیاب‌کننده، زمان آسیاب و محیط اتمسفری آن قرار می‌گیرد.
از این روش می‌توان برای تولید نانو ذراتی از مواد استفاده کرد که با روش‌های دیگر به آسانی تولید نمی‌شوند.
آلودگی حاصل از مواد محیط آسیاب‌کننده هم می‌تواند مشکل‌ساز باشد.
نانوذرات در حال حاضر از طیف وسیعی از مواد ساخته می‌شوند.
معمولی‌ترین آنها نانو ذرات سرامیکی بوده است که به بخشهای زیر تقسیم می شود:
- سرامیک‌های اکسید فلزی مانند اکسیدهای تیتانیوم، روی، آلومینیوم، آهن
- نانو ذرات سیلیکاتی (بیشتر به شکل ذرات نانو مقیاسی رس)
حداقل باید یکی از ابعاد نانوذرات سرامیکی براساس تعریف آن کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد.
نانو ذرات سرامیکی فلزی یا اکسید فلزی معمولا اندازه یکسانی از ۲ یا ۳ نانو متر تا ۱۰۰ نانو متر در هر ۳ بعد دارند.
شاید چنین به نظر برسد که این ذرات کوچک در هوا معلق بمانند اما در واقع آنها به وسیله نیروهای الکترواستاتیک به یکدیگر چسبیده‌اند و به شکل پودر بسیار ریزی رسوب می‌کنند.
کاربردهای بازارپسند این نانومواد بسیار زیاد است.
خردایش
خردایش یک فرآیند منحصربه‌فردی است که در محدوده وسیعی از کاربردهای صنعتی برای تولید ذرات ریز استفاده دارد .
اما بسیار مشکل است به‌وسیله خردایش، ذرات را به اندازه بسیار ریز تبدیل کنیم و علاوه بر این، خردایش بسیار ریز به علت ظرفیت پایین آسیاب و مصرف بالای انرژی، بسیار گران است.
افزایش در کارآیی خردایش، تاثیر مفید و اساسی روی مصرف انرژی خردایش و هزینه‌های آن خواهد داشت.
برای رسیدن به این هدف، انتخاب آسیاب مناسب و عملیات در شرایط بهینه آسیاب کردن لازم و ضروری به نظر می‌رسد.
در این‌باره از آسیاب سانتریفیوژ استفاده می‌شود که، یک آسیاب با قدرت بالا بوده و می‌تواند برای خردایش بسیار ریز مواد مورد استفاده قرار گیرد.
این آسیاب با بکارگیری نیروهای سانتریفیوژ تولید شده به‌وسیله دوران محور لوله آسیاب در یک چرخه فعالیت می‌کند.
همچنین در فناوری نانو می‌توان به‌وسیله فرآیند شیمی‌ـ مکانیکی ترکیبات اکسی‌فلوراید لانتانیوم(Loaf) را در اندازه بسیار ریز نانو به دست آورد.
اکسی‌فلورایدلانتانیوم می‌تواند یک فعال‌کننده، ماده میزبان فسفر، کاتالیزور برای جفت‌شدن اکسایشی متان یا اکسایش هیدروژن‌زدایی متان باشد.
این ماده به‌وسیله ۲روش مهم ترکیب می‌شود:
- فرآیند ترکیبی حالت جامد تحت‌فشار و حرارت بالا بوده و فعل و انفعالات مستقیمی را در بین مواد موجب می‌شو.
- فرآیند «electro_winning» است که به منظور آماده‌سازی به یک محلول آبدار یا یک نمک گداخته نیاز دارد.
در این روش‌های ترکیبی، از فلوراید لانتانیوم یا آمونیوم فلوراید به عنوان یک منبع فلوراید استفاده می‌شود که به طبع دارای هزینه بالایی است.
روش جایگزین دیگر، ترکیب مواد کاربردی بدون استفاده از گرما است.
در این روش تنها از یک دستگاه خردایش با قدرت بالا مانند آسیاب «Planetary» استفاده می‌شود، به طوری که آلودگی‌های زیست محیطی به حداقل می‌رسد که به دلیل نبود مواد مضری چون فلوئورین در گازهای خروجی آن است.
برای جلوگیری از ایجاد ناخالصی‌های ناشی از پوشش گلوله‌های مورد استفاده در آسیاب در زمان خردایش، از گلوله‌هایی با جنس زیرکونیوم استفاده می‌شود که در مقابل ساییدگی مقاوم است.
گردآوری:کیوسک نانو
مطالب زیر را حتما بخوانید:
قوانین ارسال دیدگاه در سایت