خبر کاربرد فناوری نانو درفراوری مواد معدنی

[XMEHRDADX 7514]

معدن و توسعه: فناوري نانو به سه زير شاخه بالا به پايين، پايين به بالا (روش‌هاي ساخت) و نانو محاسبات (روش‌هاي مدل‌سازي و شبيه‌سازي) تقسيم‌بندي مي‌شوند كه هر كدام از اين روش‌ها نيز به شاخه‌هاي گوناگون تقسيم مي‌شوند. كاهش اندازه ميكرو ساختاري مواد موجود مي‌تواند تاثيرات بزرگي را به وجود آورد. مثلاً همان‌طور كه اندازه دانه يا كريستال در يك فلز به سمت نانو مقياس حركت مي‌كند، نسبت اتم‌هاي موجود بر روي مرزهاي دانه‌هاي اين جسم جامد افزايش پيدا مي‌كند و آنها رفتاري كاملاً متفاوت از اتم‌هايي كه روي مرز نيستند بروز مي‌دهند.

 

رفتار آنها شروع به تحت تاثير قرار دادن رفتار ماده مي‌كنند و در نتيجه در فلزات، افزايش استحكام، سختي، مقاومت الكتريكي، ظرفيت حرارتي ويژه، بهبود انبساط حرارتي و خواص مغناطيسي و كاهش رسانايي حرارتي ديده مي‌شود.

 

در اختلاط شديد از انواع همزن‌هاي دور بالا، همگن سازها، آسياب‌هاي كلوييدي و غيره مي‌توان براي تهيه قطرات ريز يك مايع در مايع ديگر (نانو كپسول‌ها) سود جست. البته عوامل فعال سطحي (خودآرايي) نقش كليدي در ايجاد و پايداري اين نانو امولسيون‌ها دارد. در روش استفاده از آسياب گلوله‌اي با آسيا و يا پودر كردن مي‌توان براي ايجاد نانو ذرات استفاده كرد. خواص نانو ذرات حاصل تحت تاثير نوع ماده آسياكننده، زمان آسيا و محيط اتمسفري آن قرار مي‌گيرد. از اين روش مي‌توان براي توليد نان ذراتي از مواد استفاده كرد كه با روش‌هاي ديگر به آساني توليد نمي‌شوند. البته آلودگي حاصل از مواد محيط آسياب‌كننده هم مي‌تواند مشكل‌ساز باشد. نانو ذرات در حال حاضر از طيف وسيعي از مواد ساخته مي‌شوند. معمول ترين آنها نانو ذرات سراميكي بوده كه به بخش سراميك‌هاي اكسيد فلزي (نظير اكسيدهاي تيتانيوم، روي، آلومينيوم و آهن و نانو ذرات سيليكاتي (عموماً به شكل ذرات نانو مقياسي رس) تقسيم مي‌شود. طبق تعريف حداقل بايد يكي از ابعاد آنها كمتر از 100 نانومتر باشد. نانو ذرات سراميكي فلزي يا اكسيد فلزي معمولاً اندازه يكساني از دو يا سه نانو متر تا 100 نانومتر ـ در هر سه بعد دارند شايد شما انتظار داريد كه چنين ذرات كوچكي در هوا معلق بمانند اما در واقع آنها به وسيله نيروهاي الكترواستاتيك به يكديگر چسبيده و به شكل پودر بسيار ريزي رسوب مي‌كنند. كاربردهاي بازارپسند اين نانو مواد بسيار زياد است. خردايش يك فرآيند منحصر به فردي است كه در محدوده وسيعي از كابردهاي صنعتي جهت توليد ذرات ريز كاربرد دارد اما بسيار مشكل است كه توسط خردايش، ذرات را به سايز بسيار ريز تبديل كنيم و علاوه بر اين، خردايش بسيار ريز به علت ظرفيت پايين آسيا و مصرف انرژي بالا، بسيار گران است. بنابراين افزايش در كارآيي خردايش، تاثير مفيد اساسي بر روي مصرف انرژي خردايش و هزينه خواهد داشت. براي رسيدن به اين هدف، انتخاب آسياي مناسب و عمليات در شرايط بهينه آسيا كردن لازم و ضروري به نظر مي‏رسد. در اين جهت از آسياي سانتريفيوژ استفاده مي‌شود كه، يك آسياي با قدرت بالا بوده و مي‏تواند جهت خردايش بسيار ريز مواد مورد استفاده قرار گيرد. اين آسيا با به كارگيري نيروهاي سانتريفيوژ توليد شده توسط دوران محور لوله آسيا در يك چرخه فعاليت مي‏كند. همچنين در فناوري نانو ميتوان توسط فرآيند شيمي مكانيكي تركيبات اكسي فلورايد لانتانيوم (Loaf) را در حد سايز بسيار ريز نانو به دست آورد. اكسي فلورايد لانتانيوم مي‌تواند يك فعال‌كننده، ماده ميزبان فسفر، كاتاليزور براي جفت شدن اكسايشي متان و يا اكسايش هيدروژن زدايي متان باشد. اين ماده توسط دو روش مهم تركيب مي‌شود. اولين شيوه، فرآيند تركيبي حالت جامد تحت فشار و حرارت بالا بوده و فعل و انفعالات مستقيمي را در بين مواد موجب مي‌شود و ديگري فرآيند winning electro- است كه جهت آماده‌سازي به يك محلول آبدار و يا يك نمك گداخته نياز دارد. در اين روش‌هاي تركيبي، از فلورايد لانتانيوم يا آمونيوم فلورايد به عنوان يك منبع فلورايد مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه طبعاً هزينه بالايي نيز دارد. روش جايگزين ديگر جهت تركيب مواد كاربردي بدون استفاده از گرما مي‌باشد. در اين روش تنها از يك دستگاه خردايش با قدرت بالا نظير آسياي Planetary استفاده مي‌شود، به طوري كه در اين روش مسائل آلودگي‌هاي زيست محيطي به حداقل رسيده و دليل آن عدم وجود مواد مضري چون فلوئورين در گازهاي خروجي آن است. جهت جلوگيري از وجود ناخالصي‌هاي ناشي از پوشش گلوله‌هاي مورد استفاده در آسيا در زمان خردايش، از گلوله‌هاي از جنس زير كونيوم استفاده مي‌شود كه در مقابل سائيدگي مقاوم است.

 

 

نگارنده: راحله مظلومي

پايگاه خبري معدن نيوز

معدن و توسعه468