مطحنة الكرة الكوكبية الصغيرة للمختبر، مطحنة مسحوق جاف ورطب، تحضير عينات النانو، طحن التربة الصامت

الـمختبر طاحونة الكواكب الصغيرةهو معدات طحن صغيرة عالية الكفاءة مصممة لمعالجة عينات دقيقة في البحث العلمي واختبار المواد وحالات إنتاج الدفعات الصغيرة.يدمج العديد من القدرات الأساسية، وإعداد العينات على المستوى النانوي، وطحن التربة الصامتة، مما يجعلها أداة متعددة الاستخدامات في مجالات مثل علوم المواد، والجيولوجيا، وهندسة البيئة، والتكنولوجيا النانوية.

مصطلح "كوكبي" هو مفتاح عمله. عادة ما يحتوي الطاحونة على جرة طحن واحدة أو أكثر (أوعية الطاحونة) مرتبة على قرص دوار ، يعرف باسم عجلة الشمس أو القرص الكوكبي.

• التناوب المزدوج:تدور كل جرة طحن حول محورها المركزي (الثورة) ، وفي الوقت نفسه، تدور القرص الكوكبي بأكمله في الاتجاه المعاكس حول محور مركزي مشترك (التناوب).

• قوى الطرد المركزي:هذا التناوب المزدوج يولد قوى طرد مركزي عالية جداًمما يؤدي إلى مسار معقد حيث أنها تؤثر على جدران الجرة و بعضها البعض مع طاقة هائلة.

• آلية الطحن:The combination of impact (from the balls hitting the material against the jar wall) and friction (from the balls rolling and sliding against each other and the jar) results in extremely effective and rapid pulverization of the sample material.

نسبة سرعات دوران القرص الكوكبي وأوعية الطحن تحدد إدخال الطاقة ، وبالتالي ، دقة الطحن.

• نظام القيادة والتحكم الرئيسي:يسمح المحرك والتحكم الإلكتروني بإعداد ودقة وتعديل سرعة الدوران (RPM) ووقت الطحن.العديد من النماذج المتقدمة تتميز بدورات قابلة للبرمجة وتدوير عكسي لمنع تجميع المواد.

• القرص الكوكبي (عجلة الشمس):المنصة الدورية التي يتم تركيبها على جرارات الطحن.

• أوعية طحن (أوعية طاحونة):متوفرة بأحجام مختلفة (على سبيل المثال، 50 مل، 100 مل، 250 مل، 500 مل) والمواد التي تناسب التطبيقات المختلفة:

  • الفولاذ المقاوم للصدأ:قوة ميكانيكية عالية، مناسبة للمواد الصلبة.

  • النيكولين (النيكولين المكسو):غير فعال كيميائيا، مثالية لتجنب التلوث المعدني، وخاصة في الجيولوجيا والسيراميك.

  • كربيد التولفستين:صلبة للغاية ومقاومة للاستعمال لأصعب المواد

  • الزركونيا (ZrO2):المقاومة الممتازة للارتداء والتي تعد مثالية للطحن النانوي بسبب كثافتها العالية وقسوتها.

  • نايلون/PTFE:لتطبيقات حيث يجب تجنب تلوث المعادن والمواد ليست صلبة جدا.

• كرات طحن (وسائط طحن):متاحة أيضًا في نفس مجموعة المواد التي توجد في الجرارات. حجم الكرات (على سبيل المثال ، 3 مم ، 5 مم ، 10 مم) أمر بالغ الأهمية ؛ توفر الكرات الأصغر نقاط اتصال أكثر للطحن الدقيق ،بينما الكرات الكبيرة توفر طاقة تأثير أعلى لتقليل الحجم الأولي.

يمكن للطاحونة أن تعمل في طريقتين أساسيتين:

• طحن الجاف:يتم تحميل العينة في الجرة في شكل مسحوق جاف.

  • المزايا:إعداد أسهل، عملية إعادة معالجة أسهل (فقط إفراغ الجرة).

  • التحديات:يمكن أن يؤدي إلى التجميع (الجزيئات التي تلتصق معًا) أو التجميع على جدران الجرة عند طحنها إلى أحجام دقيقة جدًا. غالبًا ما يتطلب استخدام وكيل التحكم في العملية (PCA) لمنع ذلك.

  • أفضل ل:المواد الهشة، الطحن الأولية الخام، المواد غير متوافقة مع السوائل.

• الطحن الرطب:يتم تعليق العينة في سائل (ماء، كحول، هيكسان، الخ) داخل الجرة.

  • المزايا:يعمل السائل كمواد تزيين ومياه تبريد، مما يقلل من توليد الحرارة. يساعد على تشتيت الجسيمات، ومنع إعادة التجميع مما يؤدي إلى طحن أكثر توحيدًا ودقة.وهو أمر ضروري لتحقيق جزيئات حقيقية على نطاق نانومتر.

  • التحديات:تتطلب خطوة إضافية لفصل السائل من المسحوق بعد الطحن (على سبيل المثال ، عن طريق التبخر أو التصفية).

  • أفضل ل:الطحن النانوي، تحضير تعليقات مستقرة، طحن المواد الصلبة.

1. إعداد العينات النانوية

   يحتاج تحقيق حجم الجسيمات النانوية (< 100 نانومتر) إلى ظروف محسنة:

   • الطحن الرطب إلزامي:للتغلب على قوى فان دير فال التي تسبب تجميع الجسيمات النانوية

   • وسائل طحن صغيرة:يزيد استخدام الكرات الصغيرة جداً (على سبيل المثال، 0.1mm إلى 1mm) من عدد نقاط الاتصال، مما يسمح بتشتت أكثر دقة.

   • السرعة والوقت المثاليين:تحتاج إلى وقت طحن أطول عند سرعة معايرة بشكل صحيح. يمكن أن تولد سرعة عالية جدًا حرارة مفرطة ، مما قد يفسد العينة.

   • المواد المناسبة للجراب/الكرة:غالبًا ما يفضل الزركونيا لكراسته العالية والحد الأدنى من التلوث.

2. طحن التربة الصامتة

   يشير مصطلح "صامت" إلى النماذج المصممة خصيصًا بتقنيات تخفيف الضوضاء.

   • الحجرة العازلة للصوت:غرفة الطحن مغطاة بالرغوة الصوتية أو مواد أخرى مستمصة للصوت.

   • تحسين ميكانيكا القيادة:استخدام أدوات التروس الأكثر هدوءًا ودقة ومقاعد تخفيف الاهتزازات للحد من الضوضاء الميكانيكية.

   • أهمية طحن التربة:في حين أن عينات التربة ليست صلبة بشكل استثنائي، يمكن أن تكون عملية الطحن طويلة. طاحونة صامتة يجعل بيئة المختبر أكثر راحة ويسمح للعمل دون مراقبة.حتى في المختبرات المشتركة.

3. تطبيق طحن التربة

   بالنسبة لتحليل التربة (مثل XRF و XRD و ICP-MS) ، فإن إعداد العينة أمر بالغ الأهمية:

   • التجانس:يضمن المصنع طحن العينة بأكملها إلى مسحوق دقيق ثابت ، مما يوفر عينة فرعية تمثيلية للتحليل.

   • الرشح إلى الدقة التحليلية:فهو يُحطم تجمعات التربة والمعادن إلى الحجم المطلوب للجسيمات، وهو أمر ضروري لتحقيق نتائج تحليلية دقيقة وقابلة للتكرار.

   • مكافحة التلوث:يمنع استخدام أوعية/كرات من الأجوت أو الزركونيا إدخال عناصر معدنية يمكن أن تتداخل مع تحليل تكوين التربة.

سفينة إلى كوريا الجنوبية