球磨纳米生物质炭在饱和多孔介质中的迁移与滞留机制

利用球磨纳米生物质炭模拟老化产生的纳米生物质炭,通过一维柱迁移试验研究了不同背景溶液离子强度(IS)、pH和流速对球磨纳米生物质炭在饱和多孔石英砂介质中迁移与滞留行为的影响,并运用对流弥散模型拟合穿透与滞留曲线得到沉积速率系数等运移参数,结合DLVO理论研究影响作用机制。结果表明:背景溶液IS降低,pH和流速升高,球磨纳米生物质炭的迁移率明显提高。这是由于在低IS和高pH条件下,球磨纳米生物质炭和石英砂的电负性增加,从而增强了两者之间的静电斥力,同时球磨纳米生物质炭之间具有更好的分散性,有助于球磨纳米生物质炭的迁移;在高流速条件下,球磨纳米生物质炭在石英砂柱中的滞留时间因为平流扩散而减短,同时水流剪切作用力增大不利于颗粒在石英砂上的吸附,有助于球磨纳米生物质炭的迁移。

改性纳米氮化硼对纤维金属层板的性能影响

纤维金属层板是一种由金属薄板与纤维层依次交替铺叠而成,在一定的温度与压力下粘结固化形成的一种混合复合材料。因为其中有金属与纤维两种材料,因此它既有金属的富延展性、韧性强与导热性好等优点,又具有复合材料纤维的抗疲劳、耐高强度与低密度等特点。文章以提升环氧复合材料基体的拉伸与断裂韧性性能和改善FMLs的性能,尤其是冲击与弯曲性能为主要目的,采用向FMLs环氧树脂基体中添加纳米氮化硼(h-BN)的方法,来提升纤维金属层板的力学性能。先对氮化硼材料进行一系列的球磨改性处理,分成不同含量的组分依次加入环氧树脂基体中,确定用量最好的四组,再将这四组环氧树脂复合材料基体用湿法铺层的方法铺在铝薄板与碳纤维布之间,使用硫化机固化的方式制备FMLs试件,利用水切割技术切割成标准试样,并进行冲击与弯曲测试。实验结果表明,向FMLs的环氧树脂基体中添加一定量的纳米氮化硼对FMLs的性能有着积极的影响。

纳米复合瓷球作磁铁矿细磨介质磨矿特征研究

三段磨矿工艺通常采用钢锻或钢球作为细磨介质,存在高能耗、高球耗和粒度分布特性差等问题。以尖山铁矿三段球磨机给矿作为研究对象,进行了批次磨矿试验,研究了钢锻和瓷球作为细磨介质下的磨矿动力学特征以及瓷球磨矿工艺参数对产品粒度特性的影响。结果表明:超细粒级磁铁矿磨矿动力学线性特征不明显,更倾向于一阶磨矿动力学特征,且瓷球的细磨能力优于钢锻。瓷球磨矿工业应用后,在相同溢流细度和铁精矿品位下,球耗降幅达17.52%,节电幅度达42.37%,综合磨矿成本下降32.11%。瓷球可作为新型介质完全替代钢锻磨矿。

纳米陶瓷球在程潮选厂二段磨矿中的应用试验

程潮选厂为降低二段磨矿成本,引进新型纳米陶瓷球作为磨矿介质,以二段球磨给矿为研究对象,开展全陶瓷球、全钢球、陶瓷球+钢球不同磨矿介质的磨矿特性及磁选试验研究。试验结果表明:在磨矿时间3 min,介质充填率36%,磨矿浓度67%的条件下,采用质量比5∶5的纳米陶瓷球(ϕ30 mm、ϕ25 mm、ϕ20 mm球质量比为50%∶30%∶20%)与钢球(ϕ20 mm)为磨矿介质,与钢球磨矿介质相比,磨矿技术效率提高了16.65个百分点,比能耗降低13.80%,噪音值降低2.8 d B,磁选效率提高9.65个百分点。二段细磨采用纳米陶瓷球部分替换钢球,可减轻过粉碎,提高磨矿技术效率和铁矿物的解离度,优化磁选指标。

纳米陶瓷球、橡胶磁性衬板在复杂多金属矿塔磨机中的应用研究

云南都龙矿区某选矿车间处理的矿石以锌、锡为主,共伴生铜、铁、硫、铟、银等多种元素,矿物共生关系复杂,嵌布粒度粗细不均,选厂采用阶段磨矿、阶段选别工艺流程分选,一段磨矿采用半自磨+球磨SAB流程,二段磨矿采用塔磨机对中间产品进行再磨,实现了多金属矿物的高效回收。塔磨机分别采用轴承钢球和聚氨酯衬板作为磨矿介质和筒体衬板,使用过程中存在磨机运行电耗高、钢球单耗高、空载启动困难、衬板使用寿命短及拆装困难等问题。开展纳米陶瓷球、橡胶磁性衬板在锌粗精矿塔磨中的应用研究后,锌粗精矿再磨粒度-37μm含量达到75%以上,推广应用到锡石次精矿和锡石中矿塔磨再磨系统-74μm含量达到70%以上,磨矿效果得到了明显改善,同时磨机电耗、介质单耗显著降低,橡胶磁性衬板使用寿命是聚氨酯衬板的5倍以上,经济效益可观。

陶瓷球联合塔磨机在安徽龙桥矿业铜硫分离工艺中的应用

为了进一步降低龙桥矿业公司选矿厂浮选生产成本,改善精矿过磨,提高浮选指标,针对选矿厂铜硫分离粗精矿再磨机能耗高、精矿过磨严重的现状,采用新型低耗的塔磨机替代原溢流型球磨机,并使用纳米复合陶瓷球作为磨矿介质。工业应用实践表明:采用塔磨机和陶瓷球磨矿,铜作业回收率提高了2.15个百分点,在进一步降低能耗的同时,改善了精矿过磨程度,提高了浮选工艺指标,每年可产生综合经济效益96.8万元。

某锌锡铜铁硫多金属矿应用陶瓷球工业试验

为了提高云南某锌锡铜铁硫多金属矿选矿技术指标,推动绿色低碳发展,针对钢锻磨矿过程能耗高,同时伴随磨矿产品易过磨等问题,进行了纳米复合陶瓷球替换钢锻的二段磨矿工业应用研究。研究结果表明:纳米复合陶瓷球磨矿可以改善磨矿产品粒度分布特性,易选粒级含量明显增加,其溢流产品中过细粒级-0.010 mm产率降低1.30个百分点,有效减轻了过粉碎,使得锡粗精矿理论回收率提高了0.60个百分点;磨矿单位电耗降低43.32%,单位球耗降低10.34%,综合磨矿成本降低31.00%,节能降耗效果显著。

解聚凹凸棒土负载纳米Fe/Ni材料对水中2,4-二氯酚的脱氯降解性能

采用球磨-冷冻工艺对凹凸棒土进行解聚处理,分别以解聚前后的凹凸棒土为载体负载纳米Fe/Ni,对比研究了所制复合材料的微观结构及对水中2,4-二氯酚(2,4-DCP)的脱氯降解性能,并考察了环境温度、溶液初始pH值对材料脱氯降解2,4-DCP性能的影响。结果表明,经解聚处理后,以棒晶束聚集体存在的凹凸棒土分散形成单独的纳米棒晶,纳米Fe/Ni颗粒团聚情况得到改善,复合材料比表面积增大,对水中2,4-DCP的脱氯降解性能显著提升,适当提升环境温度和合理的溶液pH值(3.0~9.0)均有利于复合材料对2,4-DCP的脱氯降解,其主要途径是直接脱除2个氯原子生成苯酚,次要途径为2,4-DCP先脱去1个氯原子生成2-氯酚或4-氯酚,再脱去另一个氯原子生成苯酚。

改性活性炭负载纳米零价铁吸附Cr(Ⅵ)的机理研究

以Fe_(2)O_(3)和活性炭(AC)为原料,经行星球磨机混合后,在850℃、氢气气氛下进行气相还原,制备nZVIAC复合材料。对nZVI-AC进行SEM、EDS、XRD表征分析,并对水中Cr(Ⅵ)进行吸附实验,探究不同吸附材料、吸附剂投加量、pH值、反应时间和Cr(Ⅵ)初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附能力的影响,并进行吸附动力学分析。实验结果表明,球磨混合方式和气相还原法能够使部分Fe~0达到纳米尺度,并负载到AC上,成功制备出nZVI-AC材料。球磨混合方式显著提高Fe~0对Cr(Ⅵ)的吸附作用。Cr(Ⅵ)浓度为20 mg/L、反应温度25℃时,nZVI-AC最佳投加量为0.4 g/L,最佳pH值为3,反应在50 min达到吸附平衡,去除率为99.5%。动力学分析表明,nZVI-AC对Cr(Ⅵ)吸附遵循准二级动力学模型和Elovich动力学模型,是发生在非均匀表面的化学吸附。对反应后nZVI-AC的XPS分析表明,吸附机制主要是化学还原和共沉淀作用以及少量的直接吸附作用。

纳米贝壳粉的制备及抑菌活性研究

我国贝类资源极其丰富,其加工副产物贝壳不仅具有独特的微观结构,还含有多种活性成分,具有很大的开发利用价值。本研究以纳米牡蛎壳粉制备为目的,通过球磨工艺条件优化,确定了纳米级贝壳粉制备的最佳工艺参数,即以纯净水作为球磨助剂,研磨转速600 r·min^(-1),总研磨时间为5.5 h(初磨2.5 h,复磨3 h),可以获得平均粒径91 nm的贝壳粉。煅烧预处理实验结果显示,煅烧温度为900℃、煅烧时间为2 h时,最有利于球磨;贝壳粉的性质表征结果显示,当煅烧温度超过900℃时,贝壳粉的主要成分以CaO为主,且晶体结构有大量孔隙,比表面积增大;抑菌实验结果显示,牡蛎贝壳粉对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都有较好的抑菌效果,且1100℃煅烧处理后的材料具有更好的抑菌效果,添加浓度超过2%后,抑菌效果趋于稳定。

原位纳米粒子增强Al基复合材料的微观组织及高温力学性能

以纳米TiO_(2)为添加相,按一定比例添加B_(2)O_(3)和H_(3)BO_(3),采用高能球磨和粉末冶金法相结合的方法制备了体积分数为4%的纳米氧化物粒子增强Al基复合材料,最后在723 K的条件下以16∶1的挤压比制备了复合材料棒材。结果表明,经过4 h的球磨后,可以实现纳米氧化物在Al基体中的弥散分布;经过893 K的真空热压后,添加相与Al基体发生原位化学反应并生成了Al_(2)O_(3)等。当Ti与B物质的量比为1.0∶1.5时,复合材料的力学性能最优;同时,当B元素的先驱体化学成分不同时,复合材料的力学性能差异显著;TiO_(2)+H_(3)BO_(3)/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为507.7 MPa和151.3 MPa,展现出最高的室温力学性能;TiO_(2)+B_(2)O_(3)/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为353.7 MPa和167.1 MPa,展现出最佳的高温力学性能。

新型细磨介质纳米瓷球技术的研究进展及应用

阐述了纳米瓷球磨矿技术的理论研究进展,着重介绍了纳米瓷球磨矿技术在水泥、金属矿山、非金属粉体等行业中的市场应用进展。瓷球磨矿技术可以大幅度降低磨矿介质的消耗和电能的消耗,改善磨矿产品粒度特性,减轻过磨,减少矿物表面铁质污染,减小后续选别过程中药剂的消耗,提高选别指标,具有广阔的应用前景和发展空间,并在高压辊磨机与球磨机或立磨机组成的设备组合中,实现少钢球或无钢球的低能耗、低成本的绿色粉磨新工艺。

球磨时间对ZrC-FeCrAl粉末特性及合金力学性能的影响

为进一步提高FeCrAl合金的力学性能,采用机械球磨和放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术制备了纳米ZrC颗粒弥散强化FeCrAl(ZrC-FeCrAl)合金,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、氧含量分析、粒度分析、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、硬度测试、拉伸性能测试等方法,研究了球磨时间对粉末特性及合金力学性能的影响。结果表明,延长球磨时间有利于粉末颗粒细化,但氧含量过高会导致烧结材料力学性能恶化。当球磨时间为30 h时,粉末平均粒径为72.88μm,氧含量最低,为0.14%(质量分数);球磨30 h的ZrC-FeCrAl合金具有较好的力学性能,其放电等离子烧结样品的极限抗拉强度、延伸率和维氏硬度分别为1046 MPa、12.1%和HV 349.9。结果证实,添加纳米ZrC可以有效强化FeCrAl合金,为其在耐事故燃料包壳材料中的应用提供了数据支撑。

纳米复合陶瓷球在边磨边浸工艺中的应用研究

青海昆仑黄金有限公司氰化流程采用边磨边浸工艺,磨矿过程中产生的铁粉与氰化钠发生反应,不但造成了球耗、氰化钠耗量的增加,而且反应生成的铁氰络合物恶化了浸出环境,影响了贵金属的浸出。开展了纳米复合陶瓷球在改善边磨边浸工艺中卧式球磨机指标的研究。结果表明:通过对球磨机排矿口进行改造,提高球磨机纳米复合陶瓷球充填率后,在实现处理矿量保持不变的情况下,吨矿电耗下降34.90%,球耗下降56.67%,氰化钠耗量下降1.18 kg/t,浸出介质中铁质量浓度明显降低,介质质量得到改善,金浸出率提高0.23百分点;年可新增经济效益216.34万元。

催化剂含量对球磨退火法制备氮化硼纳米管形貌及产率的影响

以氧化硼、氨气为反应原料,铁粉或镁粉为催化剂,采用球磨退火法制备了氮化硼纳米管,研究铁或镁含量变化对氮化硼纳米管形貌及产率的影响。结果表明:当氧化硼前驱体中不含催化剂时,可获得产率很低、均匀细小的氮化硼纳米管。适量铁可以起到良好的催化作用,退火后生成大量尺寸均匀的氮化硼纳米管。随着铁含量的增加,产物产率降低,形貌从尺寸均匀的氮化硼纳米管变为长短粗细都不均匀的氮化硼纳米管。当氧化硼与铁含量的摩尔比达到1∶1时,产物产率增加,形貌从表面光滑的氮化硼纳米管变为表面垂直生长大量氮化硼纳米片的珊瑚状氮化硼微纳米结构,其直径也明显增加。镁含量变化只对产物尺寸大小、均匀性及产率有所影响,对形貌没有明显影响。氮化硼纳米管的上述形貌和产率变化规律可以用气-液-固生长机理来解释。

超声冷冻干燥混粉工艺对WC-6Co-GO/Al_(2)O_(3)硬质合金组织及性能的影响

分别采用机械球磨法和球磨−超声−冷冻干燥法制备WC-6Co-GO/Al_(2)O_(3)混合粉末,并通过冷压成形−烧结制备块体硬质合金,研究混粉工艺和GO/Al_(2)O_(3)复合粒子含量对混合粉末的分散性以及合金的微观形貌、致密度和力学性能的影响。结果表明:超声−冷冻干燥可以有效地解决GO/Al_(2)O_(3)复合粒子的团聚问题,获得细小均匀的粉末颗粒。采用球磨−超声−冷冻干燥法混粉时,所制备的GO/Al_(2)O_(3)复合粒子质量分数为0.15%的硬质合金中,复合粒子均匀分布在WC晶粒间使细化晶粒的效果较显著,而且合金的相对密度较高,合金的强度提高至2723.6 MPa,比普通机械球磨的合金提高约600 MPa,硬度(HV30)和断裂韧性分别提高约200.0和1.0 MPa·m^(1/2)。

无铅双钙钛矿纳米粉体Cs_(2)AgBiBr_(6)的球磨法制备工艺与性能

以溴化铯、溴化银和溴化铋为原料,采用机械球磨工艺制备无铅双钙钛矿Cs_(2)AgBiBr_(6)纳米粉体;在一定的球磨转速、研磨球与物料的质量比条件下,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计、稳态荧光光谱和热重分析仪等手段对制得的Cs_(2)AgBiBr_(6)纳米粉体进行测试和表征,研究球磨时间对纳米粉体Cs_(2)AgBiBr_(6)的纯度、粒径和形貌的影响,并对Cs_(2)AgBiBr_(6)纳米粉体进行光学性质分析和热重分析。结果表明,随着球磨时间的增加,Cs_(2)AgBiBr_(6)纳米粉体最终达到纯相,粒径逐渐减小至约100 nm,颗粒形状由棒状变为圆形颗粒;在球磨转速为500 r/min、研磨球与物料的质量比为4.5∶1时,最佳球磨时间为12 h;Cs_(2)AgBiBr_(6)粉体禁带宽度为1.97 eV,发光峰位的波长为630 nm,属可见光发光波段;Cs_(2)AgBiBr_(6)粉体在温度为430℃时发生分解,在室温下可长久保存。

基于X射线粉末衍射法研究机械力化学剥离六方氮化硼的晶体结构演变

使用机械力化学装置(行星球磨机)处理六方氮化硼(hBN)粉末,基于X射线粉末衍射法(XRD)研究了球料比、球磨时间和球磨转速等工艺条件对hBN晶体结构的影响。通过对hBN的(002)、(100)和(004)等晶面的特征衍射峰的分析发现:不同球磨工艺引起hBN粉末XRD的面外(002)和(004)晶面的强度总体表现出先增加后下降的趋势,面内(100)晶面的强度表现出先下降后增加的趋势,面内和面外晶面半峰宽均表现出逐渐增加的趋势,面外(002)强度和半峰宽的变化幅度尤其显著。球磨hBN粉末XRD的变化机制在于随着球磨的进行,hBN微粒从沿C轴择优取向分布导致面外晶面衍射增强,过渡到六方氮化硼微粒沿C轴剪切导致面内晶面衍射减弱的随机分布,再到hBN微粒剥离成二维纳米片导致面外晶面衍射半峰宽变宽的随机分布结构。通过X射线粉末衍射实验揭示了基于机械力化学剥离宏量制备六方氮化硼纳米片的晶体结构演变过程和机制,为机械力化学在剥离宏量制备六方氮化硼二维纳米材料的应用提供了实验和理论支撑。

纳米级雄黄制备工艺的优化研究

目的对纳米级雄黄制备工艺进行优化研究。方法利用温度可控惰性气氛高能球磨机来制备纳米级雄黄粉体;采用正交设计实验方法,对球料比、球磨转速、球磨时间、球磨介质去离子水量、球磨温度等球磨参数进行五因素四水平的实验安排;利用激光光散射法和原子力显微镜对纳米级雄黄颗粒的粒度分布和表观形貌进行观察分析测定。结果制备纳米级雄黄的最佳工艺参数为球料比16∶1、球磨转速38Hz、球磨温度-20℃、球磨时间12h、去离子水量取50ml。结论在纳米级雄黄的最佳制备工艺条件下,可以得到粒径小于100纳米的雄黄颗粒达90%。

球磨时间和转速对球磨法制备纳米锑粉的影响

以250μm大小的锑粉为原料,在添加相同含量蒸馏水和烷基酚聚氧乙烯醚的条件下,采用湿法机械球磨的方式制备出不同类型的锑基粉末。采用XRD、TEM及FT-IR对制备的锑基粉末的结构、形貌及粒径大小进行了表征分析,研究了球磨时间和球磨转速对锑粉制备的影响。结果表明:当锑粉原料中加入1 ml/g蒸馏水和0.2 ml/g OP-10湿磨时,球磨转速为150 r/min、球磨时间为18 h可制备出分散良好、粒径分布均匀、平均粒径约为10 nm的锑粉。