Influence of the roughness and shape of quartz particles on their flotation kinetics

Surface roughness and shape play an important role on the behavior of particles in various processes such as flotation. In this re- search, the influence of different grinding methods on the surface roughness and shape characteristics of quartz particles as well as the effect of these parameters on the flotation of the particles was investigated. The surface roughness of the particles was determined by measuring their specific surface area via the gas adsorption method. The shape characteristics of the particles were measured and calculated by images obtained by scanning electron microscopy via an image analysis system. The flotation kinetics was determined using a laboratory flotation cell. The results showed that the particles of rod mill products have higher roughness and elongation ratio and lower roundness than the parti- cles of ball mill products. The flotation kinetics constant of the particles increased with their surface roughness increasing. Particles with higher elongation and lower roundness indicated higher floatability. In addition, the influence of the surface roughness on the flotation kinet- ics was greater than that of shape parameters.

Z切石英在氟化氢铵溶液中的腐蚀特性

对Z切石英在氟化氢铵溶液中的腐蚀特性进行了研究。首先研究了Z向腐蚀速率随腐蚀温度和腐蚀液浓度的变化关系,然后研究了Z向表面腐蚀粗糙度随腐蚀深度、腐蚀液体浓度、腐蚀温度的变化规律,最后将石英在氟化氢铵溶液中的腐蚀特性跟在BHF溶液中的腐蚀特性进行了简单对比。试验结果表明:腐蚀速率随腐蚀温度和腐蚀液浓度增加而增加;Z向腐蚀表面粗糙度随腐蚀时间的增加而增加;提高腐蚀液体浓度有利于减小腐蚀表面粗糙度;提高腐蚀液体温度有利于减小表面粗糙度;石英在氟化氢铵溶液腐蚀具有更高的腐蚀效率和更小的腐蚀表面粗糙度。本研究结果能够为石英MEMS器件的设计和工艺提供有益帮助。

微灌石英砂颗粒表面滞纳能力计算与分析

微灌砂颗粒的滞纳能力,直接影响到砂滤层过滤性能,从而对滤层过滤效果产生重要影响,分析石英砂颗粒表面对过滤水中杂质颗粒的滞纳能力十分重要。选取3种微灌石英砂滤料的砂颗粒(粒径范围为1.00~1.18、1.18~1.40和1.40~1.70 mm)作为样本,采用三维表面形貌仪对砂颗粒表面轮廓最大高度和与轮廓最大高度对应的波纹宽度进行测量。对砂颗粒滞纳水中杂质颗粒的机理进行分析,建立了砂颗粒表面轮廓的几何模型和砂颗粒表面杂质颗粒受力的数学模型,并计算了砂颗粒对水中杂质颗粒的滞纳能力。适当增加砂滤料的粒径,可以提高砂滤层过滤性能的稳定性。

微灌砂过滤器石英砂滤料颗粒粗糙度参数测算与分析

微灌砂过滤器砂滤料颗粒的表面粗糙度直接影响到砂滤层水头损失和对水中杂质的滞纳能力,从而影响到滤层过滤效果。为了对砂滤料颗粒表面粗糙度进行定量分析,以粒径范围为1.0~1.18、1.18~1.4和1.4~1.7 mm的3种滤料的砂滤料颗粒为研究对象,每种滤料选取15粒石英砂作为样本,以砂滤料颗粒表面形貌的均方根偏差、表面高度分布的偏斜度和表面高度分布的峭度表征颗粒表面粗糙度,采用三维表面形貌仪对粗糙度参数进行测量,采用统计分析方法对粗糙度参数进行分析。结果表明,3种滤料砂滤料颗粒表面波峰波谷的波动幅度分别占滤料当量粒径的15.6%、14.6%和13.1%,说明微灌砂过滤器砂滤料颗粒表面粗糙度比较大;石英砂滤料颗粒表面高度分布的峭度比较大,说明砂滤料颗粒表面形貌高度分布比较集中;石英砂滤料颗粒表面高度分布的偏斜度都为负,说明砂滤料颗粒表面凹陷部分所占比例偏大,影响过滤效果。通过研究认为,要使过滤器石英砂滤料获得更好的过滤效果,应选取相对较大颗粒的石英砂滤料,并对砂滤料的生产工艺进行改进,使砂滤料粗糙度适当增大。

超精度石英玻璃的化学机械抛光

在工作压力为2 psi(1 psi=6 894.76 Pa)、抛光头转速为55 r/min、抛盘转速为60 r/min、流量为50 mL/min的条件下,对3英寸(1英寸=2.54 cm)的石英玻璃(99.99%)进行化学机械抛光(CMP)实验。分别研究了磨料质量分数(4%,8%,12%,16%,20%)、FA/OⅠ型螯合剂体积分数(1%,2%,3%,4%,5%)和FA/O型活性剂体积分数(1%,2%,3%,4%,5%)对石英玻璃化学机械抛光去除速率的影响。实验结果表明:随着磨料质量分数增加,石英玻璃去除速率明显提高,从11 nm/min提升到97.9 nm/min,同时表面粗糙度(Ra)逐渐降低,从2.950 nm降低到0.265 nm;FA/OⅠ型螯合剂通过化学作用对去除速率有一定的提高,Ra也有一定程度的减小,能够降低到0.215 nm;FA/O型活性剂的加入会导致去除速率有所降低,但是能够使Ra进一步降低至0.126 nm。最终在磨料、FA/OⅠ型螯合剂、FA/O型活性剂的协同作用下,石英玻璃去除速率达到93.4 nm/min,Ra达到0.126 nm,远小于目前行业水平的0.9 nm。

环带式磁流变抛光加工石英光学零件实验分析

针对磁流变抛光工艺参数对加工石英光学零件表面粗糙度的影响规律,进行了平面石英玻璃光学零件的工艺实验.应用正交实验方法分析了磁流变抛光中主要工艺参数:磁场强度、工件轴转速、平摆速度、抛光盘与工件间的间隙对石英玻璃表面粗糙度的影响规律,确定了石英玻璃磁流变抛光最优工艺因素.并分阶段采用不同工艺参数进行磁流变抛光,抛光后石英玻璃光学零件的表面粗糙度值达到0.6 nm.

天然粉石英在熔模铸造面层涂料中的应用

粉石英SiO2 w为 98.7%～ 99.3 % ,Fe2 O3 w为 0 .0 3 %～ 0 .0 4% ,价格约为人工石英粉的 5 0 % ,用它和水玻璃配制的面层料标准涂片质量 0 .47～ 0 .5 2 g ,铸件表面粗糙度Ra >40 μm。经过对天然粉石英的淘洗工艺和颗粒组成的研究 ,试验确定 1种性能较好的粉料。可使标准涂片质量达 0 .8g以上 ,铸件的表面不平度也得到改善 ,Ra为 13 .9～ 2 4.65 μm ,可用于熔模铸造面层涂料。

捻度对石英纤维缝合线磨损行为的影响

为了研究不同捻度石英纤维缝合线的轮廓形貌结构对其磨损行为的影响,选取6种捻度的石英纤维缝合线,通过3D轮廓分析法表征了缝合线的表面形貌,讨论捻度对未接触(UD)、接触未摩擦(UF)及摩擦后(FR)3种状态下缝合线的凸出峰部面积及表面粗糙度的影响;通过拉伸性能及毛羽灰度值分析,表征了捻度对缝合线磨损行为的影响。结果表明:同捻度条件下,与UD组缝合线相比,UF组和FR组缝合线的表面粗糙度分别降低了6%~20%和27%~47%;捻度的变化引起了缝合线的直径、凸出峰部面积及纤维体积质量等结构参数的变化;摩擦产生的缝合线表面毛羽量随着捻度的增加而减小,缝合线的摩擦后剩余强度保持率随着捻度的增加而增大,最高达40.67%。

金刚石磨削石英陶瓷表面粗糙度的计算机模拟

根据单颗磨粒的轨迹模型,利用M atlab软件,模拟出不同磨削参数下工件表面的粗糙度情况,为不同磨削参数下获得表面的粗糙度情况的模拟提供了一种新方法。

石英和微晶玻璃超声磨削加工实验研究

玻璃作为脆性材料,在磨削加工中极易发生碎裂、崩边等问题。文章以石英玻璃和微晶玻璃为研究对象,开展超声/非超声下磨削加工多因素试验,分析了磨削力和表面粗糙度影响因素的主次顺序和最优加工参数,研究了加工方式和参数、材料差异对两种玻璃磨削力和表面粗糙度的影响规律。研究结果表明:石英玻璃和微晶玻璃的磨削力和粗糙度都基本呈现随着主轴转速提高而减小、随着磨削深度的增加而增大、随着进给速度的提高而增大的趋势;相对于石英玻璃,微晶玻璃在相同的加工参数和加工方式下的磨削力和表面粗糙度值更大;相对于非超声工况,超声都可以显著减小两种玻璃的磨削力并对降低表面粗糙度起到一定作用;但是,超声加工对于微晶玻璃的磨削力抑制和表面粗糙度降低效果更明显。研究可为玻璃材料高效加工提供数据支撑。

磨粒粒径对固结磨料研磨石英玻璃的加工性能影响

固结磨料研磨垫的磨粒粒径是影响其加工效率和表面质量,以及下阶段抛光过程的重要因素。使用5μm、14μm和30μm三种粒径的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,分析磨粒粒径对工件表面质量、材料去除率、声发射信号、摩擦系数和磨屑的影响,并结合磨粒切深选择最佳磨粒粒径。结果表明:随着磨粒粒径增大,材料去除率和表面粗糙度值均增大,声发射信号的均值和振幅显著提高,摩擦系数到达稳定水平需要的时间延长。14μm粒径磨粒的切深分布接近石英玻璃的脆塑转变临界切深201.2nm。选用粒径14μm的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,其材料去除率为5.65μm/min,石英玻璃的表面粗糙度值Ra为66.8nm,满足硬脆材料的高效、高质量研磨要求。

石英坩埚对大直径直拉硅单晶生长的影响

大直径的单晶硅生长需要更多的时间和资源,提高单晶成晶率非常重要,石英坩埚是影响单晶产量和质量的主要因素。研究了两种不同内涂层的石英坩埚,一种是内层为高纯合成石英砂的坩埚(SQC),另一种是内层涂抹了碱土金属钡的离子溶液的天然石英砂的坩埚(NQC)。使用两种石英坩埚长时间生长大直径(350 mm)单晶后,通过金相显微镜对两种石英坩埚表面形态进行了观察,并使用粗糙度测试仪对其粗糙度进行了测试,同时使用ICP-MS测试了生长出的晶体的金属浓度。结果表明,使用NQC有较多杂质颗粒进入到硅熔体中,对单晶的无位错生长和单晶质量造成了影响,而使用SQC可减少杂质颗粒进入到硅熔体。

基于田口法的石英玻璃剪切增稠抛光工艺参数优化

目的研究石英玻璃剪切增稠抛光(STP)过程中,不同抛光参数对材料去除率及表面粗糙度的影响,提高石英玻璃表面质量,并优化工艺参数。方法基于田口法设计实验,以材料去除率、表面粗糙度为评价指标,分析抛光速度、磨粒浓度和抛光液p H值三个关键参数对石英玻璃STP抛光效果的影响。通过信噪比评估实验结果,采用方差分析(ANOVA)法计算各因素的权重,并得出最优工艺参数组合。结果抛光液p H值对Sa的影响最大(41.85%),其次是磨粒浓度(39.06%)和抛光速度(19.09%)。磨粒浓度对材料去除率(MRR)的影响最显著(63.78%),其次是抛光速度(28.81%)和抛光液p H值(7.41%)。在优选的抛光参数组合(抛光速度100 r/min,磨粒质量分数12%,抛光液p H=8)下,石英玻璃在抛光8 min后,表面粗糙度Sa从(110±10) nm降低到(1.2±0.3) nm,MRR达到165.2nm/min。结论在优化工艺参数下进行剪切增稠抛光,可有效去除石英玻璃表面划痕,提高石英玻璃表面质量。剪切增稠抛光可应用于石英玻璃平面及曲面抛光。

石英玻璃旋转超声铣削表面质量研究

探索了高频旋转超声铣削石英玻璃的工艺规律与材料去除机理,检测分析了加工表面粗糙度与表面形貌,借助Matlab平台建模仿真了进给速度和主轴转速对磨粒运动轨迹的影响规律,研究了进给速度、主轴转速、切削宽度以及切削深度对加工表面质量的影响规律与机理。进给速度增大会导致刀具上的单颗金刚石磨粒的切削速度增大,参与切削的摆线平面投影运动轨迹变长,使表面粗糙度随进给速度增加先增大后减小;表面粗糙度值随主轴转速的增大总体上呈现出先减小后增大的趋势,主轴转速为3 000 r/min时铣削表面粗糙度最小;表面粗糙度值随切削宽度增大先增大后减小,切削宽度直接决定相邻刀具路径对应加工区域重叠范围,进而产生不同的磨粒划刻加工叠加效果;随切削深度增大,表面粗糙度值呈现出先增大后减小再增大的趋势,铣削过程中超声振动与切削深度配合产生的近成形表面材料去除模式对表面质量具有关键性作用。研究工作可为石英玻璃旋转超声铣削加工提供一定的工艺基础。

石英玻璃的磁性磨粒光整加工试验

针对石英玻璃表面光整难度大的问题,探讨了磁性磨粒光整加工(MAF)的加工工艺及加工效果.选用金刚石磨粒制备的非固结磁性磨料,对石英玻璃进行光整加工试验.在其他参数不变的情况下,得到最佳主轴转速为960 r/min,最佳加工间隙为2 mm.研究分析了加工时间和前道工序的表面粗糙度对工件表面粗糙度的影响规律,并得到表面粗糙度R_a、R_z随时间变化的趋势图.在此条件下,经4种不同粒度金刚石磨料依次加工,最终工件表面粗糙度R_a由0.325μm下降到0.016μm,R_z由2.69μm下降到0.12μm.结果表明:MAF对石英玻璃具有较好的光整效果,为石英玻璃的表面光整提供了一种新工艺.

纳米陶瓷球在某萤石粗精矿再磨中的试验研究

以某单一石英型萤石矿为研究对象,该萤石矿中CaF_2含量为34.16%、SiO_2含量为43.72%、CaCO_3含量为13.30%。通过选矿试验最终确定了1粗1扫6精的闭路试验流程。通过在精选前进行粗精矿再磨,磨矿介质采用纳米陶瓷球,得到了CaF_2含量为97.43%、回收率83.74%的萤石精矿,本试验对纳米陶瓷球在萤石粗精矿再磨中的应用具有借鉴意义。

用天然粉石英配制熔模铸造面层涂料

粉石英SiO2含量高(98.7%～99.3%),Fe2O3含量低(0.03%～0.04%),价格约为人工石英粉的一半,用它和水玻璃配制的面层料涂片重量较轻(0.47～0.52g),铸件表面粗糙度Rz>40μm。经过对天然粉石英的淘洗工艺和颗粒组成的反复研究,做了大量的工艺试验,最后确定了一种性能较好的粉料。可使涂片重达到0.8g以上,铸件的粗糙度也得到了改善(Rz为13.9～24.65μm)。

粗糙石英纳米孔隙甲烷流动分子模拟

为研究纳米孔隙中的气体流动特征,采用蒙特卡洛和分子动力学模拟方法研究石英纳米孔隙中的甲烷赋存与流动特征,分析纳米孔隙大小、孔隙压力、孔隙压力梯度及孔隙表面粗糙度对气体吸附和流动的影响。结果表明:可以用修正滑脱的泊肃叶方程描述石英纳米孔隙中的甲烷流动;纳米孔隙中的尺寸效应使气体的物性变化偏离体相特征;较高压力下,孔隙中的吸附气和自由气密度较高,气体分子间相互作用强,不利于气体的流动;粗糙孔壁吸附位点减少降低吸附性能,孔隙表面粗糙单元降低甲烷流动的有效孔径,与甲烷的相互作用增强,流动阻力增大,阻碍气体的流动。该结果对页岩气产能评价及提高气体采收率具有指导意义。

石英晶片化学机械抛光工艺优化

为同时优化化学机械抛光(CMP)后石英晶片平面度和表面粗糙度,进行化学机械抛光协调控制实验。分析了抛光时间、抛光转速和抛光压力对石英晶片平面度和表面粗糙度的影响,确定了最佳工艺参数。研究结果表明:石英晶片平面度和表面粗糙度都随抛光时间延长而优化,在150 min时,平面度和表面粗糙度都能达到稳定。抛光时间为150 min、抛光盘转速为50 r/min、抛光压力为53.5 N时,能使晶片同时得到较好的平面度和表面粗糙度,此时平面度为2.03μm,表面粗糙度为0.68 nm。

石英玻璃超声振动磨削加工技术研究

石英玻璃具有的优异性能被广泛应用在多个领域,但是由于其自身具有很高的抗压强度及抗剪强度,导致在机械加工时,容易产生脆性断裂和加工缺陷。系统地分析了单颗粒磨粒的运动状态及脆性/塑性的去除率模型;通过单因素实验来验证加工参数(主轴转速,进给速度,切削深度,超声振动振幅)对石英玻璃表面粗糙度和表面形貌的影响;同时分析了加工参数对磨削力变化的影响。并且对比分析了微磨棒在超声振动加工过程中的磨损状态,发现磨棒在磨削加工中有三种状态:初始磨损状态、稳定磨损状态、急剧磨损状态,当磨棒处于急剧磨损状态时,会对加工表面产生严重的影响并且导致切削力和切削温度的增大。结果表明在一定程度上对超声振动磨削加工具有借鉴意义。