Quels sont les changements physiques et chimiques de la poudre de minerai non métallique après un concassage ultra-fin ?
Le processus de pulvérisation ultra-fine n’est pas seulement un processus de réduction de la taille des particules. Lorsque le matériau est broyé par une force mécanique, la réduction de la taille des particules s’accompagne de différents changements dans la structure cristalline et les propriétés physiques et chimiques du matériau pulvérisé. Ce changement est négligeable pour le processus de concassage relativement grossier, mais pour le processus de concassage ultra-fin, en raison du long temps de concassage, de la résistance élevée au concassage et de la taille des particules du matériau est concassée au niveau du micron ou plus petit, ces changements se produisent de manière significative dans certains procédés et conditions de broyage.
Des études ont montré que les phénomènes mécanochimiques mentionnés ci-dessus apparaîtront de manière significative ou ne seront détectés que lors du processus de pulvérisation ultrafine ou de broyage ultrafin. En effet, le broyage ultra-fin est une opération à forte consommation d’énergie par unité de produit broyé, la force de la force mécanique est forte, le temps de broyage du matériau est long et la surface spécifique et l’énergie de surface du matériau broyé sont importantes.
1. Modifications de la structure cristalline
Au cours du processus de broyage ultra-fin, en raison de la force mécanique forte et persistante, le matériau en poudre subit une distorsion du réseau à des degrés divers, la taille des grains devient plus petite, la structure devient désordonnée, des substances amorphes ou non cristallines se forment à la surface, et même la conversion polycristalline.
Ces changements peuvent être détectés par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge, résonance magnétique nucléaire, résonance paramagnétique électronique et calorimétrie différentielle.
2. Modifications des propriétés physiques et chimiques
En raison de l’activation mécanique, les propriétés physiques et chimiques des matériaux telles que la dissolution, le frittage, l’adsorption et la réactivité, les performances d’hydratation, les performances d’échange de cations et les propriétés électriques de surface changeront à des degrés divers après un broyage fin ou un broyage ultrafin.
(1) Solubilité
Taux de dissolution du quartz en poudre, de la calcite, de la cassitérite, du corindon, de la bauxite, de la chromite, de la magnétite, de la galène, de la titanite, des cendres volcaniques, du kaolin, etc. dans l’acide inorganique après broyage fin ou broyage ultrafin et solubilité accrue.
(2) Performances de frittage
Il existe deux principaux types de modifications des propriétés thermiques des matériaux causées par le broyage fin ou le broyage ultrafin :
L’une est qu’en raison de l’augmentation de la dispersion du matériau, la réaction à l’état solide devient plus facile, la température de frittage du produit diminue et les propriétés mécaniques du produit sont également améliorées. Par exemple, une fois la dolomie finement broyée dans un broyeur vibrant, la température de frittage des matériaux réfractaires préparés avec celle-ci est réduite de 375 à 573 K et les propriétés mécaniques du matériau sont améliorées.
La seconde est que le changement de structure cristalline et l’amorphisation entraînent le déplacement de la température de transition de phase cristalline. Par exemple, la température de transformation du quartz alpha en quartz bêta et en cristobalite et celle de la calcite en aragonite sont toutes modifiées par un broyage ultrafin.
(3) Capacité d’échange cationique
Certains minéraux silicatés, en particulier certains minéraux argileux tels que la bentonite et le kaolin, présentent des modifications évidentes de la capacité d’échange de cations après un broyage fin ou un broyage ultrafin.
Après broyage pendant un certain temps, la capacité d’échange d’ions et la capacité de remplacement du kaolin ont toutes deux augmenté, indiquant que le nombre de cations échangeables a augmenté.
En plus de la bentonite, du kaolin et de la zéolite, la capacité d’échange d’ions d’autres tels que le talc, l’argile réfractaire et le mica change également à des degrés divers après un broyage fin ou un broyage ultrafin.
(4) Performance d’hydratation et réactivité
La réactivité du matériau d’hydroxyde de calcium peut être améliorée par un broyage fin, ce qui est très important dans la préparation des matériaux de construction. Parce que ces matériaux sont inertes ou pas assez actifs pour l’hydratation.
(5) Électricité
Le broyage fin ou ultrafin affecte également les propriétés électriques et diélectriques de surface des minéraux. Par exemple, après le concassage et le broyage par impact de la biotite, son point isoélectrique et son potentiel zêta de surface (potentiel zêta) changent tous.
(6) Densité
Des zéolithes naturelles (principalement composées de clinoptilolite, de mordénite et de quartz) et des zéolithes synthétiques (principalement de la mordénite) ont été broyées dans un broyeur planétaire à boulets, et les densités des deux zéolithes ont changé différemment.
(7) Propriétés des suspensions d’argile et des hydrogels
Le broyage humide améliore la plasticité et la résistance à la flexion sèche de l’argile. Au contraire, le broyage à sec augmente la plasticité et la résistance à la flexion à sec du matériau en peu de temps, mais tend à diminuer avec l’allongement du temps de broyage.