Kāpēc jūsu cirkona lodītes nepārtraukti lūzt un aizsprosto sietu smalkās malšanas dzirnavās

Esmu pavadījis divpadsmit gadus mitrās malšanas rūpnīcās Šanhajas apkārtnē — pigmentu rūpnīcās Songdžjanā, elektronisko keramikas izstrādājumu ražotnēs un pāris bateriju materiālu ražošanas līnijās nomaļajos rūpniecības parkos. Visbiežāk izteiktā sūdzība par cirkona lodītēm nav tā, ka tās pārāk ātri nolietojas. Tā ir tā, ka lodītes lūzt, iztukšošanas siets aizsērē, un malšanas iekārta izslēdzas vai produktā parādās rupji skaidiņi. Deviņos no desmit gadījumiem izejmateriāls ir ar itriju stabilizētas cirkona oksīda malšanas lodītes ar plašu izmēru diapazonu vai nepareizu diametru attiecībā pret galotnes ātrumu un viskozitāti.

Y-TZP lodītes ir blīvas — to blīvums ir aptuveni 6,0 g/cm³ — un izturīgas, pateicoties transformācijas izturības palielināšanai. Pareizi piepildītā lodīšu dzirnavā tās katrā sadursmē nodod vairāk enerģijas nekā alumīnija oksīds un zaudē ļoti maz materiāla. Laboratorijas nodiluma rādītāji labām 0,8–1,2 mm Y-TZP lodītēm standarta šķidruma testos bieži vien ir ievērojami zemāki par 0,01% stundā, un dzelzs vai alumīnija oksīda piesārņojums paliek zems. Problēma rodas, ja izmēru sadalījums ir plašs vai lodītes ir pārāk lielas dzirnavām. Lielākas lodītes pārnes vairāk kinētiskās enerģijas. Ja šķidruma viskozitāte ir augsta vai pildījums nav pareizs, tās triecas pret sietu vai viena pret otru pietiekami spēcīgi, lai sadalītos. Tiklīdz veidojas šķembas, tās darbojas kā papildu abrazīvs materiāls, nodilums paātrinās un separators aizsērē. Esmu atvēris dzirnavas, kurās puse no izejmateriāla joprojām bija apaļa, bet otra puse — sadrupas, kurām tur nekad nevajadzēja atrasties.

Pagājušajā gadā es veicu izmēģinājumu pigmentu rūpnīcā Songjiangā. Tur tika samalts organiskā pigmenta šķidrums ar augstu cietvielu saturu — aptuveni 55–60% cietvielu —, cenšoties sasniegt D90 mazāku par 5 µm, izmantojot horizontālu lodīšu dzirnavi ar 0,8 mm nominālo lodīšu izmēru. Cirkonija lodīšu dzirnavu lodītes, kuras viņi izmantoja, bija marķētas kā 0,6–1,0 mm Y-TZP, taču, kad mēs izsijājam paraugu, faktiskais izmēru diapazons bija no aptuveni 0,4 mm līdz 1,4 mm, ar ievērojamu lielāku cirkonija lodīšu daļu. Pēc 40 stundām sieta diferencētais spiediens palielinājās, un izplūdē mēs atradām salauztas lodītes un skaidas. Izmērītā nodiluma pakāpe uz saglabājušajām vesajām lodītēm joprojām bija zema — apmēram 0,008% pēc svara —, taču salaušanas ātrums padarīja dzirnavas nelietojamas. Laboratorijas saspiešanas testi ar lielākajām lodītēm no šīs partijas parādīja, ka tās neizturēja slodzi, kas bija zemāka nekā stingrākajai 0,8 mm etalona frakcijai, kas mums bija pieejama.

Mēs pārgājām uz šauras sadales 0,8 mm Y-TZP pildījumu ar tādu pašu blīvumu un tādu pašu nominālo ķīmisko sastāvu. Pildīšanas ātrumu uzturējām atbilstoši dzirnaviņu ražotāja ieteikumiem un uzraudzījām viskozitāti, lai cirkona lodītes paliktu suspendētas, neveidojot sablīvēšanos. Pēc vēl 40 stundām siets palika tīrs, produktā nebija izmērāmu skaidu, un lodīšu nodilums bija 0,006–0,0071 TP3T. Ražīgums palielinājās, jo mēs varējām strādāt ilgāk starp tīrīšanas reizēm. Piesārņojuma pārbaudes (ICP uz šķidruma) rādīja zemu cirkona koncentrāciju ppm diapazonā, kas bija pieņemams šim pigmentam. Pēc tam rūpnīca saglabāja stingrākas izmēra specifikācijas.

Labas kvalitātes ar itrija oksīdu stabilizētu cirkona smalcināšanas lodīšu blīvums un izturība ir reālas priekšrocības smalkai malšanai. Tās ļauj izmantot mazākas lodītes un vienlaikus nodrošināt enerģijas pievadi daļiņām, turklāt nodiluma ātrums paliek zems, tādējādi nav nepieciešams pastāvīgi papildināt metāla vai keramikas putekļus. Tomēr šīs priekšrocības zūd, ja lodītes saplīst. Plaša izmēru sadale vai lodītes, kas ir pārāk lielas attiecībā pret galotnes ātrumu, pārvērš pildījumu par skaidu avotu, nevis par malšanas rīku. Datu lapā cirkona lodīšu nodilums salīdzinājumā ar alumīnija oksīda lodītēm izskatās lieliski; taču malšanas iekārtā šis salīdzinājums ir spēkā tikai tad, ja cirkona lodītes paliek neskartas.

Dažas lietas, ko es pārbaudu uz vietas. Izsijā katras jaunas partijas paraugu — nepaļaujieties tikai uz maisiņa etiķeti. Pielāgojiet cirkona lodīšu diametru separatora spraugai un vēlamajam smalkumam; lielāku lodīšu izmantošana reti kad palīdz un bieži palielina to lūšanu. Saglabājiet cietvielu saturu un viskozitāti diapazonā, kuram malšanas iekārta ir paredzēta, lai lodītes nesablīvētos vai neuzsistu sietu. Un, ja jūsu smalkās malšanas cirkona lodītes aizsprosto izplūdi vai produktā parādās skaidiņas, izmēriet daļiņu izmēru sadalījumu un meklējiet lūzumus, pirms vainojat šķidrumu vai malšanas iekārtas ātrumu. Songjiang pigmentu ražošanas līnijā pāreja uz šauru 0,8 mm pildījumu apturēja lūzumus un ļāva Y-TZP zemajam nodilumam faktiski parādīties ilgākos darbības ciklos. Lielākā daļa dzirnavu, ko es šeit redzu, sasniedz to pašu rezultātu, tiklīdz tās pārstāj uzskatīt visas cirkona lodītes par identiskām un sāk pārbaudīt, kāds izmērs patiesībā atrodas kamerā.