การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีของผงแร่อโลหะหลังการบดแบบละเอียดพิเศษเป็นอย่างไร?

กระบวนการบดละเอียดพิเศษไม่ได้เป็นเพียงกระบวนการลดขนาดอนุภาคเท่านั้น เมื่อวัสดุถูกบดขยี้ด้วยแรงเชิงกล การลดขนาดอนุภาคจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในโครงสร้างผลึกและคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของวัสดุที่ถูกบด การเปลี่ยนแปลงนี้เล็กน้อยสำหรับกระบวนการบดที่ค่อนข้างหยาบ แต่สำหรับกระบวนการบดละเอียดพิเศษ เนื่องจากใช้เวลาในการบดนาน แรงบดสูง และขนาดอนุภาคของวัสดุถูกบดละเอียดถึงระดับไมครอนหรือเล็กกว่า การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ภายใต้กระบวนการและเงื่อนไขการบดที่แน่นอน

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ทางเคมีเชิงกลที่กล่าวถึงข้างต้นจะปรากฏขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหรือตรวจพบได้เฉพาะในระหว่างกระบวนการบดแบบละเอียดพิเศษหรือกระบวนการบดแบบละเอียดพิเศษเท่านั้น เนื่องจากการบดแบบละเอียดพิเศษเป็นการทำงานที่มีการใช้พลังงานสูงต่อหน่วยของผลิตภัณฑ์ที่ถูกบด ความแข็งแรงของแรงเชิงกลนั้นแข็งแกร่ง เวลาในการบดวัสดุนั้นยาวนาน และพื้นที่ผิวเฉพาะและพลังงานพื้นผิวของวัสดุที่บดละเอียดนั้นมีขนาดใหญ่

1. การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึก

ในระหว่างกระบวนการบดละเอียดพิเศษ เนื่องจากแรงเชิงกลที่แรงและต่อเนื่อง วัสดุที่เป็นผงจะเกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายในระดับต่างๆ ขนาดเกรนจะเล็กลง โครงสร้างจะไม่เป็นระเบียบ เกิดสารอสัณฐานหรือไม่เป็นผลึกขึ้นบนพื้นผิว และแม้แต่การแปลงคริสตัลไลน์

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถตรวจจับได้โดยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี นิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ อิเล็กตรอนพาราแมกเนติกเรโซแนนซ์ และดิฟเฟอเรนเชียลแคลอรีเมทรี

2. การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี

เนื่องจากการเปิดใช้งานเชิงกล คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุ เช่น การละลาย การเผาผนึก การดูดซับและการเกิดปฏิกิริยา ประสิทธิภาพการให้น้ำ ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนไอออนบวก และคุณสมบัติทางไฟฟ้าของพื้นผิวจะเปลี่ยนไปในระดับที่แตกต่างกันหลังจากการบดละเอียดหรือการเจียรแบบละเอียดพิเศษ

(1) ความสามารถในการละลาย

อัตราการละลายของผงควอตซ์, แคลไซต์, แคสซิไรท์, คอรันดัม, บอกไซต์, โครไมต์, แมกนีไทต์, กาลีนา, ไททาไนต์, เถ้าภูเขาไฟ, ดินขาว ฯลฯ ในกรดอนินทรีย์หลังการบดละเอียดหรือการบดละเอียดพิเศษและความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้น

(2) ประสิทธิภาพการเผาผนึก

การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุที่เกิดจากการเจียรแบบละเอียดหรือการเจียระไนแบบละเอียดมีสองประเภทหลัก:

หนึ่งคือเนื่องจากการกระจายตัวของวัสดุเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาโซลิดสเตตจึงง่ายขึ้น อุณหภูมิการเผาของผลิตภัณฑ์ลดลง และคุณสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์ก็ดีขึ้นด้วย ตัวอย่างเช่น หลังจากโดโลไมต์ถูกบดละเอียดในเครื่องบดแบบสั่น อุณหภูมิการเผาของวัสดุทนไฟที่เตรียมด้วยจะลดลง 375-573K และคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุจะดีขึ้น

ประการที่สองคือการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างผลึกและการเปลี่ยนรูปร่างทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสของผลึก ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของอัลฟ่าควอตซ์เป็นเบตาควอตซ์และคริสโตบาไลต์ และอุณหภูมิของแคลไซต์เป็นอะราโกไนต์ ล้วนเปลี่ยนแปลงโดยการเจียระไนแบบละเอียดมาก

(3) ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนบวก

แร่ซิลิเกตบางชนิด โดยเฉพาะแร่ดินบางชนิด เช่น เบนโทไนต์และดินขาว มีการเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจนในความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนบวกหลังจากการบดละเอียดหรือการบดละเอียดมาก

หลังจากการบดเป็นระยะเวลาหนึ่ง ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนและความสามารถในการทดแทนของดินขาวทั้งสองเพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าจำนวนของไอออนบวกที่แลกเปลี่ยนได้เพิ่มขึ้น

นอกจากเบนโทไนต์ ดินขาว และซีโอไลต์แล้ว ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนของสารอื่นๆ เช่น แป้ง ดินทนไฟ และไมกาก็เปลี่ยนไปตามระดับที่แตกต่างกันหลังจากการบดละเอียดหรือการบดละเอียดมาก

(4) ประสิทธิภาพการให้น้ำและปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาของวัสดุแคลเซียมไฮดรอกไซด์สามารถปรับปรุงได้โดยการบดละเอียด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากในการเตรียมวัสดุก่อสร้าง เนื่องจากวัสดุเหล่านี้เฉื่อยหรือใช้งานไม่เพียงพอสำหรับการไล่น้ำ

(5) ไฟฟ้า

การบดละเอียดหรือละเอียดมากยังส่งผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าและไดอิเล็กตริกของพื้นผิวของแร่ธาตุอีกด้วย ตัวอย่างเช่น หลังจากกระแทกและบดไบโอไทต์ จุดไอโซอิเล็กตริกและซีตาที่พื้นผิวของมัน (ซีตาศักย์) จะเปลี่ยนไปทั้งหมด

(6) ความหนาแน่น

ซีโอไลต์ธรรมชาติ (ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไคลนอปทิโลไลต์ มอร์ดีไนต์ และควอตซ์) และซีโอไลต์สังเคราะห์ (ส่วนใหญ่เป็นมอร์ดีไนต์) ถูกบดในโรงสีลูกกลมดาวเคราะห์ และความหนาแน่นของซีโอไลต์ทั้งสองเปลี่ยนแปลงต่างกัน

(7) สมบัติของสารแขวนลอยในดินเหนียวและไฮโดรเจล

การบดแบบเปียกช่วยเพิ่มความเป็นพลาสติกของดินเหนียวและความแข็งแรงดัดแบบแห้ง ในทางตรงกันข้าม การเจียรแบบแห้งจะเพิ่มความเป็นพลาสติกและความแข็งแรงดัดแบบแห้งของวัสดุในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่มีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่อเวลาการเจียรนานขึ้น