Каковы физические и химические изменения порошка неметаллической руды после сверхтонкого дробления?
Процесс сверхтонкого измельчения — это не только процесс уменьшения размера частиц. При измельчении материала механическим усилием уменьшение размера частиц сопровождается различными изменениями кристаллической структуры и физико-химических свойств измельчаемого материала. Это изменение незначительно для процесса относительно грубого дробления, но для процесса ультратонкого дробления из-за длительного времени дробления, высокой прочности на раздавливание и размера частиц материала, измельчаемого до микронного уровня или меньше, эти изменения происходят значительно при определенных процессах и условиях дробления.
Исследования показали, что вышеупомянутые механохимические явления будут заметно проявляться или обнаруживаться только в процессе сверхтонкого измельчения или сверхтонкого измельчения. Это связано с тем, что сверхтонкое дробление представляет собой операцию с высоким потреблением энергии на единицу измельченного продукта, прочность механической силы велика, время измельчения материала велико, а удельная площадь поверхности и поверхностная энергия дробленого материала велики.
1. Изменения кристаллической структуры
В процессе сверхтонкого измельчения из-за сильного и постоянного механического воздействия порошковый материал подвергается искажению решетки в разной степени, размер зерен становится меньше, структура становится неупорядоченной, на поверхности образуются аморфные или некристаллические вещества, и даже поликристаллическое преобразование.
Эти изменения можно обнаружить с помощью рентгеновской дифракции, инфракрасной спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса и дифференциальной калориметрии.
2. Изменения физических и химических свойств
Из-за механической активации физические и химические свойства материалов, такие как растворение, спекание, адсорбция и реакционная способность, характеристики гидратации, характеристики катионного обмена и электрические свойства поверхности, будут изменяться в различной степени после тонкого или сверхтонкого измельчения.
(1) Растворимость
Скорость растворения порошкообразного кварца, кальцита, касситерита, корунда, боксита, хромита, магнетита, галенита, титанита, вулканического пепла, каолина и т. д. в неорганической кислоте после тонкого или ультратонкого измельчения и растворимость увеличились.
(2) производительность спекания
Различают два основных типа изменения термических свойств материалов, вызванных тонким или сверхтонким измельчением:
Одна из них заключается в том, что за счет увеличения дисперсности материала облегчается твердофазная реакция, снижается температура спекания изделия, а также улучшаются механические свойства изделия. Например, после тонкого измельчения доломита в вибромельнице температура спекания приготовленных с ним огнеупоров снижается на 375-573 К, улучшаются механические свойства материала.
Во-вторых, изменение кристаллической структуры и аморфизация приводят к смещению температуры кристаллического фазового перехода. Например, температура превращения альфа-кварца в бета-кварц и кристобалит и температура превращения кальцита в арагонит изменяются при сверхтонком измельчении.
(3) Емкость катионного обмена
Некоторые силикатные минералы, особенно некоторые глинистые минералы, такие как бентонит и каолин, имеют очевидные изменения в катионообменной способности после тонкого или сверхтонкого измельчения.
После измельчения в течение определенного периода времени ионообменная способность и замещающая способность каолина увеличиваются, что указывает на увеличение количества обменных катионов.
В дополнение к бентониту, каолину и цеолиту ионообменная способность других, таких как тальк, огнеупорная глина и слюда, также изменяется в разной степени после тонкого или сверхтонкого измельчения.
(4) Характеристики гидратации и реакционная способность
Реакционная способность материала гидроксида кальция может быть улучшена путем тонкого измельчения, что очень важно при приготовлении строительных материалов. Потому что эти материалы инертны или недостаточно активны для гидратации.
(5) Электричество
Тонкое или сверхтонкое измельчение также влияет на поверхностные электрические и диэлектрические свойства минералов. Например, после ударного дробления и измельчения биотита изменяются его изоэлектрическая точка и поверхностный дзета-потенциал (дзета-потенциал).
(6) Плотность
Природные цеолиты (в основном состоящие из клиноптилолита, морденита и кварца) и синтетические цеолиты (в основном из морденита) измельчали в планетарной шаровой мельнице, при этом плотность двух цеолитов менялась по-разному.
(7) Свойства глиняных суспензий и гидрогелей
Влажное измельчение улучшает пластичность глины и прочность на изгиб в сухом состоянии. Наоборот, сухое шлифование увеличивает пластичность и прочность материала на сухой изгиб за короткий промежуток времени, но имеет тенденцию к снижению с увеличением времени шлифования.